| 标题 | IPD模式下基于BIM-5D的工程质量协同控制研究 |
| 范文 | 彭晓+李寒哲 摘要：针对目前建筑工程施工质量中存在的问题，尝试在IPD模式下利用BIM- 5D技术进行各参与方的协同质量控制。首先，介绍了IPD模式下的质量控制特点，指出在IPD模式下进行质量协同控制的优势。其次，对BIM- 5D技术平台进行了分析，指出BIM- 5D的功能对于解决工程质量控制的重大作用。在此基础上，构建了IPD模式下基于BIM- 5D的工程质量协同控制流程，指出IPD模式和BIM- 5D技术在实际工程中的应用价值。关键字：IPD BIM- 5D 工程质量 协同控制 中图分类号：TU712.3 文献标识码：A Research on Project Quality Collaborative Control Based on BIM- 5D in IPD Mode Peng Xiao，Li Hanzhe（1.Nanjing Rail Transit Construction Quality and Safety Supervision Station，，China ；Nanjing University of Technology，School of Civil Engineering，Nanjing 200000，China ） Abstract：In view of the existing problems in the construction quality of construction projects， we try to use BIM-5D technology to carry out the cooperative quality control of each participant in IPD mode. Firstly， the characteristics of quality control in IPD mode are introduced， and the advantage of quality coordination control in IPD mode is pointed out. Secondly， the BIM-5D technology platform is analyzed， and the function of BIM-5D is pointed out to solve the project quality control. On the basis of this， the engineering quality coordination process based on BIM-5D in IPD mode is constructed， and the application value of IPD mode and BIM-5D technology in practical engineering is pointed out. Key words：IPD BIM-5D engineering quality collaborative control 1.绪论 建筑工程质量水平关系到建筑物的使用寿命、工程投资效果和千家万户的生命财产安全，具有较大的社会影响力。而建筑工程本身由于其建设周期长、牵扯利益责任方多、项目投资额大、影响工程质量因素多等特点，造成对于工程质量的有效控制困难，对于工程质量的管控往往滞后，难以实现控制和及时处理。 上述问题的产生很大程度上是由于质量控制多以质量管理人员现场的检查和监管为主，缺少各利益责任方对于工程质量控制的有效呼应和协同；质量控制标准和规范难以被管理人员准确理解；质量管理信息化水平低，质量信息共享和传递困难，影响了质量管理的效率[1]。 针对以上影响质量控制效果的因素，本文提出在IPD模式下利用BIM-5D技术进行工程质量的协同控制研究。在IPD模式的多方协议和原则要求下，工程质量控制的各主体协同进行质量控制，采取共同的质量控制目标和方法，充分发挥自身的知识和经验，努力提高工程质量。而BIM-5D技术的利用，将质量维度与建筑构件、进度和成本相联结，既实现了质量信息的实时共享，提高质量控制的工作效率，又能保证质量、成本、进度三大目标的协同控制，使得质量控制工作符合各方利益。 2.IPD模式下工程质量控制的特点 IPD（Integrated Project Delivery，集成项目交付）是一种将人、各系统、企业结构和实践活动集成为一个流程的项目交付方式。在这种方式下，项目参与各方能够在全寿命周期内充分利用自身的技能与知识，通过合作使得項目的工作效率得以提升，为业主创造价值、减少浪费，获得最优的项目结果[2]。IPD合同是以信任和合作为基础，通过共享奖励、共担风险、相关参与方的提前介入、财务透明、责任豁免等一系列原则实现项目各参与方在同一个合同下工作，并建立共同的愿景，努力为项目整体利益的最优而工作[3]。 将IPD模式的原则和多方合同应用于建筑工程质量的控制中，形成了新型的施工质量控制模式，存在着下述特点： 2.1团队协作 团队协作是IPD模式的重要原则要求之一，也是精益建造实施的准则。现阶段的施工质量控制在建造中多以施工单位的自检为主，而在验收阶段，监理单位和业主方的验收也缺少有效地呼应，造成了质量信息难以及时传递，相关质量标准和要求难以被所有参与方及时获悉。 在IPD模式下，业主方、施工方、监理方、设计方组成IPD团队。各参与方在IPD团队内部基于IPD多方合同和准则，进行合作。运用各自的知识和能力，针对质量缺陷和隐患，及时进行沟通，实现彼此间有效的互补，减少质量事故的发生。IPD团队内部鼓励为了项目质量的最优而进行协作创新，而各参与方可以为了改善工程质量畅所欲言，工程质量与每一参与方的利益密切相关。只有工程在无质量隐患的前提下顺利完工，各参与方才有可能获得最大利益，从而激发了各参与方团队协作的积极性和参与质量控制的主动性。 2.2注重过程控制 LiJuan Chen和Hanbin Luo认为传统的质量控制关注的焦点集中在最后形成的产品，关注于事后控制和质量追责，对于建造过程中的事先控制和事中控制则缺乏关注[1]。而在IPD模式下进行的协同质量控制，由于有了多方协作和相关技术的支持，可以对建造过程中的质量进行实时动态监控。 由于只关注于产品质量控制，现阶段的质量控制往往是低效率、滞后的。而利用IPD模式，产品的质量IPD团队内任一方的利益都息息相关。此时各方会更关注于形成产品的建造过程。而IPD准则也要求相关利益方尽可能早地介入项目。处于下游工作的参与方可以提前介入上游工作中（如施工单位可以提前参与设计阶段，寻找设计缺陷等）。注重过程控制，提高产品在建造过程中的质量控制水平，可以看作是IPD模式下质量协同控制的一大特点。 2.3制定共同质量控制目标 IPD模式要求各参与方建立共同的目标，并依照这个目标而努力工作。在现阶段的施工质量管理中，各方只关注于自身应承担的责任，缺乏全局意识，难以对质量问题做到整体把控。而要实现协同质量控制，必需要设置共同的质量目标，加强相互间的信任和沟通。 在共同的质量控制目标下，各参与方有了协同质量工作的动力，任何一项质量问题的疏忽都会影响整体目标的实现，影响各方实际利益。而有了共同的质量目标，业主方会创造有利于项目质量控制的环境，将最新颁布的质量规范及时与各方沟通，保证信息传递的实时性；设计方在设计时，会更关注于设计的准确性，提高设计的可施工性；施工单位可以做到精细施工，减少质量隐患的发生；监理方以更为认真负责的态度完成验收以及旁站监理等工作，保证每个重要工序的质量控制要点都在可控范围内。 2.4相关参与方早期介入 IPD模式通过多方协议构造了一种和谐合作的组织氛围。按照多方协议的要求，IPD团队需要在项目开始时即成立，并对全寿命周期进行项目管理。由于IPD团队由各参与方共同组成，因此本应在下游工作介入项目的施工方、监理方可以提前介入项目，协同决策、协同设计。 在实际施工中，很多问题是由于在决策和设计过程中，没能考虑到施工现场实际情况造成的。在IPD团队内部，由于有了共同的质量目标并鼓励为了质量控制而出谋划策，施工方在决策和设计阶段就可以提出质量控制要点，使得产品定位和设计符合规范要求和实际情况，減少后期施工中质量问题发生的可能性，做到对于质量问题的事先控制。 在AIA（美国建造师协会）的IPD指南中明确指出，相关参与方的早期介入可以作为IPD模式的特点之一，实现降低成本，缩短工期等要求[2]。因此，相关参与方的早期介入可以看做是IPD模式下协同成本控制的另一大特点。 3. BIM- 5D技术 3.1BIM- 5D介绍 BIM-5D，将建筑信息模型和5D数字模型技术结合起来，使得数据仓库、3D建模技术以及 WBS（工作分解系统）节点，进度工期信息、成本造价信息、质量信息可以联结使用[4]。 在国内关于BIM-5D系统开发的技术中，广联达公司比较早的实现了BIM-5D综合项目管理协同产品研发和上市，进入了应用为主，建模为辅的BIM2.0时代。 广联达BIM-5D以建筑信息模型的操作系统作为中心，涵盖了土建、安装、装饰、市政等不同专业的工作模型，将协同工作模型作为技术平台，把施工中的进度、成本、质量、安全等信息联结起来，为项目提供技术信息保证，实现高效决策和精益化控制，从而达到减少设计变更，优化进度、降低造价、提升工程质量的目标[5] [6]。 3.2 BIM- 5D技术应用于质量协同控制的优势 通过对BIM-5D技术功能进行分析，可以看出在BIM-5D技术平台下，可以实现施工模拟、典型工况分析、质量安全分析、流水视图等内容，促进各利益主体间的协同工作。 对于不同利益主体的协同质量控制工作来说，工程质量信息不能及时共享、施工人员对于图纸理解的不到位、质量检验人员对于相关规范的不熟悉以及对于质量事故责任划分的不清晰影响了协同质量控制的工作效率和各参与方的工作积极性。在BIM-5D技术相关功能的支撑下，可以实现： 3.2.1 通过施工模拟和典型工况的分析，使得各参与主体对于可能存在质量通病的工序事先了解，便于施工期间的及时管控 施工方在工程开始前即根据BIM-5D技术的指导对于施工班组进行有针对性的交底，保证各施工班组都对可能产生的质量问题加以重视，减少因为对质量控制要点不熟悉所造成的质量问题。而监理方则针对可能存在的质量问题做好实时监控和管理，减少因为对质量控制要点不熟悉和对现场质量问题缺少认识所产生的工作量增加或关键工序质量验收的缺失。业主方则针对可能发生的质量问题，做好资金和进度规划，减少当出现质量问题时对工程进度和成本所造成的损失，同时对于质量控制要点的熟悉，使得工程质量验收工作变得更为高效。 3.2.2 对于质量安全的分析，可以减少质量事故的发生，实现质量信息的实时共享 通过BIM-5D技术的分析，可以使得各利益主体直观地了解到可能存在的质量隐患，便于直接采取措施处理可能发生的质量问题，明确质量责任的划分，增加协同工作中各参与方的参与意愿。 3.2.3 减少了协同质量控制的工作量 质量问题由于发生频率高、处理时间长，其协同工作往往需要耗费各方大量的人力和物力。而在BIM-5D技术的支撑下，信息可以得到第一时间的传递，相关质量问题产生的原因、解决的措施以及需要协同解决的参与方可以第一时间生成并告知各参与方，而由于修补、加固、返工等引起的费用增加和进度延期，也可以自动计算并及时告知各利益主体，从而减少其损失。 3.3 BIM- 5D技术下的质量协同控制平台 针对各参与方进行质量控制平台的要求和需要，以及目前BIM-5D技术已涵盖的功能，本研究尝试构建BIM-5D协同质量控制平台，运用BIM-5D技术和协同管理理论，实现各参与方对于质量的协同、高效控制。 在业主方、施工方、监理方、设计方共同研发出BIM-5D质量协同操作平台，施工方将BIM-5D技术平台通过施工模拟，典型概况、质量分析得到的质 量数据及时获取，并根据质量控制要点准确施工，保证完成工程的质量。在工序完成后，及时将完成信息通过BIM-5D质量协同操作平台向业主方和监理方汇报。业主方则在BIM-5D平台下，将从工程所在地政府部门获得的最新质量规范告知各参与方，并及时组织各方参与对完工工程的质量验收。而监理方则通过BIM-5D质量协同操作平台将验收结果及时反馈。在施工过程中，对可能发生质量隐患的工程，实时动态发出预警。在完成相应的工序验收后，在操作平台内发出下道工序的施工许可，从而提高质量管控的效率。设计方在完成设计工作后，将设计标准上传至协同操作平台，在操作平台内完成技术交底，确保施工单位技术负责人可以对设计标准熟知，减少因对设计不理解所产生的质量问题。BIM-5D操作平台将设计中可能存在的缺陷和不符合规范质量要求的部分反馈至设计方后，设计方可第一时间进行修改，减少因设计问题对工程造成的影响。 4.IPD模式下基于BIM- 5D的工程质量协同控制流程 为了可以使IPD模式和BIM-5D能够成功结合，发挥管理方法和技术上的优势，对于工程质量做出有效地控制，本文构建了IPD模式下基于BIM-5D的工程质量协同控制流程。 4.1 IPD模式下基于BIM- 5D的工程质量协同控制流程构建 针对质量控制中存在的注重过程控制、各方协同性低等问题。本文利用IPD模式的相关责任方早期介入、利益共享、风险共担等原则和BIM-5D技术的虚拟施工、冲撞检验、各维度信息传递等功能，提高质量控制的效率、减少质量问题的发生，消除各类潜在的质量隐患。 因此本文构建了 IPD模式下基于BIM-5D的工程质量协同控制流程。业主、施工方、监理方、设计单位在施工前即成立IPD团队，便于后期的协同管理。随后IPD团队根据设计要求、规范和施工经验，确定质量控制的要点、编制质量控制计划。随后将质量控制计划和质量控制要点导入BIM-5D模型平台中，利用BIM-5D技术的虚拟施工、碰撞检验、并将质量控制和进度计划、成本计划关联。如果质量控制计划和要点符合BIM-5D技术支撑中的要求，则开始执行计划，进行施工工作，如果不符合或缺少相关的质量控制要点，则将相关信息反馈至IPD团队，重新开始制定计划。在施工开始后，施工方在工序完成后，首先进行自检，将自检的结果传递至IPD团队内部，进行信息和数据的交互，如自检不合格，IPD团队内部在BIM-5D技术平台下协同查找原因，做出处理。如自检合格，提交至IPD团队，由团队内部的各参与方组织共同的质检人员共同检验工序质量、进度是否符合要求，如质量达不到合格要求，由IPD团隊协同寻找原因，寻找解决措施，并利用BIM-5D平台及时将分析的原因和解决措施进行各参与方的共享，保证每一方都可以为解决质量问题出谋划策，找到最佳的解决方案。在检验合格后，IPD团队内部实时更新动态信息，并进行下一道工序。 4.2 IPD模式下基于BIM- 5D的工程质量协同控制优势分析 4.2.1 质量目标的一致性 在IPD多方协议体系和相关原则下，各参与方之间有了共同的成本目标，工程上任何质量的波动，都会影响各方的实际利益。因此各参与方都会为提高工程质量而出谋划策，减少因质量问题造成的浪费。 4.2.2 更多利益主体的协同质量控制 IPD原则要求相关参与方在项目的早期尽可能介入项目，而BIM-5D技术的强大功能使得处于下游工作的参与方介入上游工作成为可能。在BIM-5D平台的支撑下，设计方可以参与到决策过程中，根据投资估算，做出合理的设计，保证设计质量标准满足业主方决策要求。施工方可以提前进入设计阶段的工作，通过与业主方和设计单位的早期沟通，及时了解施工中应关注的质量控制要点，对于各分部项工程的质量要求可以尽早了解，对施工班组进行技术交底时可以更为科学严谨，从而减少因设计可施工性差、施工单位对设计不熟悉所造成的的质量问题。 4.2.3 事前控制和过程控制更有效果 针对目前的质量检查多以事后验收为主，缺少对隐蔽工程的事前和事中管控的问题，利用IPD模式和BIM-5D技术，可以强化对于工程的事前和事中控制，减少事后质量控制时发现问题，处理成本较大甚至难以进行处理的问题。 以梁板钢筋绑扎为例，在IPD模式下基于BIM-5D的协同质量控制流程中，在工作开始前，各参与方就可以得到设计和规范的全面质量要求（钢筋牌号、规格、间距、位置等），设计单位可以提醒施工单位注意相关质量控制的要点，并将BIM-5D技术虚拟施工中碰到的问题与施工单位进行沟通，使得可能出现的质量隐患提前被各方知悉。而在施工过程中，对于BIM-5D技术反馈的每一个可能出现的问题，各参与方在施工中，精心施工，随时检查，这样减少了事后验收的工作量，使得钢筋工程完成后可以尽快开始混凝土浇筑，在提高质量的同时，又加快了项目的进度。 5.结束语 在当前建筑产业现代化飞速发展的背景下，信息技术对于解决建筑工程质量问题发挥着越来越重要的作用。本文尝试利用BIM-5D技术，在IPD模式下构建基于BIM-5D技术的工程质量协同控制流程。管理方法和技术手段共同发挥作用，提高质量控制的工作效率，减少质量事故的发生，杜绝质量隐患的产生。希望本研究可以推动建筑产业现代化的先进技术和管理思想在工程质量领域的应用。 参考文献： [1] LiJuan Chen， Hanbin Luo. A BIM- based construction quality management model and its applications[J]. Automation in Construction， 2014，46（10）：64–73. [2] S Eckblad ，H Ashcraft ，J Bedrick ，R Cook. Integrated Project Delivery：A Guide[J].The American Institute of Architects， 2007.. [3] W A Lichtig. T he Integrated A greement for L ean Project Delivery[J]. Construction Lawyer. 2006（8）8）：25. [4] 王英杰. IPD 模式下基于 BIM 的施工成本管理研究[D].重庆大学，2015. [5] 广联达BIM. BIM- 5D施工阶段精细化管理平台[EB/ O L ].http：/ / bim.glodon.com/ chanpinzhongxin.2016- 11- 28. [6] 翟立.广联达BIM5D面市[N]. 中国建设报.2014- 8- 19（2）. [7] 陈熙，骆仁俊. 基于精益建造的工程项目质量控制[J]. 工程管理学报，2010（2）：160- 163. |
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