面向装配式建筑的EPC工程总承包模式改进研究

作者:查重猫     发表时间:2021-03-17 02:46:10   浏览次数:30



  摘要:装配式建筑是一项复杂的系统工程,必须有与之相适配的项目管理模式。装配式建筑采用工程总承包模式已经得到国家、业界共识,探究一种适合装配式建筑发展的工程总承包模式是必要的。基于已有文献和工程实践经验,通过探讨装配式建筑项目各阶段特点,发现EPC工程总承包模式与装配式建筑内在更加契合。通过装配式建筑流程分析,结合对EPC工程总承包模式的探讨,发现现有的EPC总承包模式与装配式建筑在形式以及过程结合上存在嵌合性差的问题,提出基于装配式建筑的EPC工程总承包模式的改进EPPA模式。

  关键词:装配式建筑;EPC工程总承包;装配一体化;EPPA模式

  2016年9月,国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》意见指出,在原则上装配式建筑应当采用工程总承包模式。实现工程设计、部品部件生产、施工及采购的统一管理是目前装配式建筑发展研究的热点。大型设计、施工和部品部件生产企业调整组织架构、健全管理体系,向具有工程管理、设计、施工、生产、采购能力的工程总承包企业转型是国家政策支持的方向。

  美国、日本、德国装配式建筑兴起较早,对装配式建筑以及相关领域研究介入较深。Ganiron[1]研究了预制房屋构件的生产效率、有效性问题,同时评估了施工期间的用时问题。Jerjeas[2]通过对业主、EPC工程中承包商的调查,得出提高未来项目的生产因素,包括工程管理、预制装配、预建造。Grynbaum[3]讨论了降低EPC合同风险的联盟合同的使用。VanHeesch等[4]认为要缩短工期必须做更多的准备,使用预制构件是一个好的方法。国内装配式建筑刚刚起步,对装配式建筑的研究还不成熟,包括与装配式建筑相关的承发包模式,胡德银[5]分析了我国项目管理以及工程总承包模式的现状并展望了前景。叶浩文等[6]提出了以EPC模式推进装配式建筑发展的思考,孙晖等[7]阐述了EPC在装配式建筑中的应用,提出了EPPC(EngineeringProcurementProductionConstruction)模式。尽管如此,总承包模式在装配式建筑方面的研究还很少。

  本文在国内外学者研究的基础上,进一步讨论了EPC工程总承包,装配式建筑以及EPC与装配式建筑的融合问题,并针对装配式建筑的实际情况,提出对EPC总承包模式的细化、改进,得出适配装配式建筑的EPPA(EngineeringProcurementPrefabricationAssembling)模式,并且结合BIM,探讨EPPA模型的工程应用。

  1装配式建筑

  装配式建筑指的是利用构件预制生产厂家提供的预制构件在现场进行装配施工的一种建造模式[8]。装配式建筑适应了我国当前的国情,满足城镇化建设、新农村改造、供给侧结构性改革的需求。随着我国建筑材料日趋多样化,施工技术不断成熟,项目管理方法持续革新,以及信息技术在建筑施工中的良好发挥,使得装配式建筑得以发展。

  1.1装配式建筑特点

  宋诺等[9]研究发现装配式建筑在可持续性上较传统建筑优势比较显著;装配式建筑与传统建筑在安全、减排、节能等方面的可持续性上存在明显差异;装配式建筑在作业安全、用水量、工作强度、施工质量、操作难度、模板用量、粉尘、废弃物、噪音和能源消耗等指标的可持续性上与传统建筑相比具备突出或比较突出的优势;可持续性差异进行评价的过程中,施工单位、建设单位、监理单位和设计单位的评价较次,而构件生产单位提出了较高的评价。

  较传统的建造方式,装配式建筑是建筑产业化的产物,建筑业向着加工产业方向发展,使得建筑建造能够像生产产品一样实现工厂生产,这使得工期大为缩短,而且构件加工过程都安排在预制加工厂,养护到设计强度后运输到现场安装,现场湿作业大为减少,施工噪音小,污染小,满足国家“四节一环保”的要求。此外,装配式建筑生产过程机械化程度高,几人就可以完成过去几十人才能完成的工作,劳动力得到了节约。随着构件的标准化设计、生产,机械的周转,工人的熟练,现场工人以及其他资源将大为节约,从而降低生产成本。同时,生产方式的标准化、机械化、高精度,保障了建筑产品的质量[10]。

  未来,随着装配式建筑建造技术的成熟,以及国家装配式建筑规范、标准的完善和统一,建造流程将变得更加清晰,建造过程将变得更加熟练。在技术和标准规范的保证下,装配式建筑的管理优势将会更加突出。装配式建筑采用EPC总承包模式的优势将得到体现,真正实现设计、采购、建造一体化。EPC总承包模式的管理效用的发挥,将对项目成本节约、工期缩短、质量提升产生增益效果,从而形成装配式建筑发展的良性循环。

  1.2装配式建筑流程分析

  装配式建筑经过项目建议书、可行性研究,在项目立项启动实施后竣工验收合格前,总体上大概分为设计准备阶段、设计阶段、采购阶段、施工阶段。设计准备阶段主要是研究项目意图,编制设计任务书;设计阶段又分为初步设计、技术设计、施工图设计、构件加工图设计,装配式建筑设计工作是装配式建筑成败的首要和关键工作,设计工作的好坏直接关系到装配式建筑的成本目标、进度目标,尤其是质量目标的实现;这里所谈到的装配式建筑采购阶段主要是建筑原材料、生产设备、施工机械设备及工器具完整的采购过程;施工阶段是整个项目成果形成过程的重要实践过程,分为构件预制加工和构件现场安装两个环节,装配式建筑的施工流程大体上分为基础工程、主体结构工程、装饰工程3个部分[11]。装配式建筑项目的实施流程如图1所示。

  2EPC工程总承包

  2.1EPC简介

  建设工程总承包是项目的一种运作模式[12],EPC建筑总承包模式是当今应用比较广泛的一种总承包模式。EPC总承包模式克服了设计、采购、施工相互制约和脱节的矛盾,极大地改观了过去传统承包模式中的项目参与方之间相互推诿、扯皮的现象。徐友全等[13]发现影响业主满意度的首要因素便是服务价值,然后是业主方的预期以及项目第三方评价。设计方提前介入项目的策划,使得业主的意志得到更好的满足,施工方、采购方配合设计,使得设计的质量得到提升,设计文件与实际采购实施以及现场施工情况更加吻合,为后续的项目落实打下坚实的基础。典型的EPC工程总承包模式以及EPC工程建设流程如图2所示。

  2.2EPC与装配式建筑适配性分析

  2.2.1从工期控制维度分析

  从工期方面来看,EPC工程总承包模式有利于实现项目建设的高度组织化;有利于整合全产业链资源,发挥全产业链在工程项目上的优势;EPC有利于发挥管理的效率并提高效益,从而能够缩短工期[14]。而装配式建筑的优点之一便是工期优势,EPC与装配式建筑结合,能够放大装配式建筑的这一优点。

  2.2.2从成本控制维度分析

  从成本方面来看,业主一次性将项目完全委托给了工程总承包企业,成本控制成为了工程总承包企业完成合同,取得收益的关键,促使工程总承包企业合理控制成本,在不影响质量以及安全的前提下节约成本。反观装配式建筑是一个综合系统,系统庞大,参与各方协调工作量大,传统的承发包模式不够系统化,同时一般的承包公司没有总承包公司的综合实力,尤其是管理实力,难以协调各方,达不到装配式建筑所要求的系统化管理的整体效果,不能有效节约成本,EPC工程总承包恰好满足这一要求。

  2.2.3从质量控制维度分析

  从质量方面来看,EPC工程总承包模式具有天然优势,在工程总承包企业的组织协调下,业主、设计、施工、采购互通有无,从项目的整个过程把控项目的质量。装配式建筑是建筑产业实现精益化生产的一种建造方式,EPC协调各方积极参与到项目实施的各个阶段,对于严把质量关,实现建筑业精益化生产意义重大。

  2.2.4从项目管理维度分析

  从项目管理方面来看,装配式建筑是一个综合性的大系统,大系统的良好运行依赖于综合管理机制,问题跟踪和反馈系统以及良好的管控措施。EPC工程总承包模式恰是一种集成管理模式,能够通过项目参与方和项目过程集成管理加强装配式建筑整个项目周期的全面管理。工程总承包方的综合项目管理能够加强设计、采购、建造各方的沟通、联系和协调,从而提高装配式建筑的工程质量并保证项目建设安全。

  2.3EPC工程总承包模式与装配式建筑的结合

  通过EPC与装配式建筑适配性分析,发现装配式建筑与EPC工程总承包模式之间存在相通之处,有内在的必然联系,将EPC工程总承包模式应用在装配式建筑上收益是明确的、方法是可行的。但是毕竟EPC工程总承包模式在装配式建筑上的应用研究较少,不是很充分,所以,在一些方面具有极大的拓展空间。比如,从装配式建筑流程分析中发现,装配式建筑与传统的施工方式相比有其特殊的一面。EPC工程总承包模式针对的是普遍的建筑承发包项目,并不是专门为装配式建筑设计的,因此从形式上并未体现预制和装配的特点,具体应用方面不能突出装配式建筑控制的重难点问题,EPC工程总承包与装配式建筑结合还存在改进的方面。

  3EPPA模式

  3.1EPPA模式的提出

  鉴于现有EPC工程总承包模式与装配式建筑结合的问题分析,在前人研究的基础之上提出EPC工程总承包模式在装配式建筑上的具体应用模式EPPA(EngineeringProcurementPrefabricationAssembling)工程总承包模式,即设计、采购、预制、装配一体化工程总承包模式。该模式的提出是建立在对装配式建筑的以下几个方面研究基础之上:

  (1)设计方面要实现全专业一体化、标准化设计,实现剪力墙结构底部加强区可预制设计技术,形成完备的主体结构与围护结构、装饰装修一体化、建筑设备、标准化设计技术体系。

  (2)构件生产方面要形成装配式结构构件加工工艺生产线,利用与构件设计相协同的产业化和自动化加工技术、混凝土控制布料技术、组装模具智能化加工控制技术来提高预制结构构件的生产效率。

  (3)装配技术方面利用与设计构件相协同的装配高效的技术。利用先进的装配技术,如诱导钢筋定位技术、定型化的灌浆料封堵模具[15],使得预制构件安装就位实现高效化和灌浆密实度得到保证。通过研发系列标准化、工具化吊具、支撑、外爬架,实现装配高效化、机械化。

  (4)装饰装修方面保证全装修技术实现预埋、预留、提前布置,配合保温、装饰整体化设计,完成施工现场同结构主体相配合的简易装配式装修施工。

  (5)最大限度地利用BIM信息化技术,通过预制构件设计、浇筑生产、构件堆放、强度养护、运输、现场吊装、连接就位、装饰装修建筑信息输入和联机共享,完成装配式建筑生产全过程的管理控制。EPPA模式的提出考虑了装配式建筑构件生产与现场装配分离的特点,在装饰装修与主体结构装配一体化的前提下,将EPC工程总承包模式施工阶段细化为预制与装配两个阶段,实现EPC与装配式建筑的良好嵌合。

  相关期刊推荐:《工程管理学报》杂志是由中华人民共和国新闻出版总署、正式批准公开发行的优秀期刊,读者对象:全国建设系统读者、国内外各大高等院校博士生、硕士生,各大研究机构,政府部门。目前,设有:城乡建设、房地产业、成本管理、项目管理、城市经济与管理、管理论坛等栏目。

  3.2EPPA模式在装配式建筑上的应用分析

  3.2.1EPPA运行流程分析

  本文提出的EPPA模式是工程总承包模式的拓展,是装配式建筑的一种承发包模式。致力于解决传统的承发包模式与装配式建筑的隔离,从全局出发,助力于我国装配式建筑的推进与发展。EPPA工程总承包模式运行流程如图3所示。

  在EPPA模式中,设计贯穿整个项目的建造全过程。设计的策划在执行业主的意志,确保工程质量、安全的前提下,充分考虑采购、预制、安装3个后续阶段的实际情况,以利于材料、设备采购,以构件预制、安装为条件,充分照顾各方关系,利于各方对共同建设目标的实现。采购方在设计合理的前提下,根据预制以及采购阶段的实际情况优化采购方案,确保材料、设备的质量与适配性,为后续施工创造条件。预制厂前期要配合设计方以及采购方的工作,使得构件加工图设计合理且反应实际情况,避免设计不当、变更设计耽误工期。同时预制构件制造厂商要充分考虑现场装配的实际情况,加工出的构件要便于现场吊装。施工方的现场装配,在设计方、采购方、加工方的前期努力下,变得更加科学合理、简单易行,但是施工方要做好装配方案,协调管理,确保安装质量,现场安全。通过各方的共同努力,整个工程项目的质量、进度、成本得到良好的控制,安全得到充分的管理,项目建造达到并超过预期。

  3.2.2EPPA模式运行的关键控制点

  EPPA模式管理是一个系统过程,如何让其高效地运转是系统管理的关键节点。针对EPPA模式提出运行的关键控制点,对控制点的把控将助力于这一系统的高效运转,提升装配式建筑项目的效率与整体质量。

  一是数据库的建立。这是模式运行的基础,如何收集信息,建立装配式建筑项目的完整数据库是模式运行成败所在;二是如何建立起系统的反馈是项目优化的关键,形成良好的反馈机制,对优化设计、施工、管理都是必要的;三是如何进行高效的信息流传递,保证信息不失真,并能及时进行信息的交互,对于指导设计,控制施工,组织协调意义重大;四是数据库的维护和扩展,EPPA模式成功运行的关键是数据库,随着项目建设的展开和推进,能够及时补充数据库数据,并能更新旧数据,进行数据库维护至关重要。

  3.2.3基于BIM的EPPA模式综合管控

  从前文EPPA模式的关键控制点分析来看,EPPA工程总承包模式运行及管理上的难点问题是被管理的单位较多、管理的信息量大,信息传递不够及时,信息反馈有较大的延迟。BIM应用于EPPA模式解决了这一问题,使得基于装配式建筑的EPPA模式能够实际运作。BIM主要的作用体现在设计阶段就介入工程的综合管理,通过BIM的可视化设计和协同设计[16]建立起项目模型,模型贯穿整个项目管理全过程,并不断丰富和完善,建立起项目数据库,解决管理信息量大的问题。信息传递延迟的问题也逐步得到解决,无线射频识别技术(RFID技术)与建筑信息模型的结合能够及时进行安全管理。这样,项目数据库与各个场所之间就建立起了反馈机制,解决了信息传递的问题,最大限度地服务于EPPA模式的运作。具体的EPPA模式运作及综合管控如图4所示。

  4结语

  本文从国家政策入手,借着国家大力发展装配式建筑的契机,结合装配式建筑的特点,通过研究装配式建筑的建造流程、EPC工程总承包模式,证明装配式建筑适合采用EPC工程总承包模式。在已往研究的基础上,剖析装配式建筑与EPC工程总承包模式的适配性问题,深入挖掘现有EPC模式的不足,考虑形式及适配性更优,提出基于装配式建筑的EPPA模式,赋予EPC工程总承包模式更大的意义,使复杂的装配式建筑运作管理问题得到一定程度的解决。本文虽然做了一些工作,但是国内装配式建筑刚刚起步,专家学者对装配式建筑的研究还不够成熟,尤其是对工程总承包模式与装配式建筑结合的研究还比较少,对于建筑信息化研读较少,诸多问题还有待学者进一步研究。装配式建筑对供给侧结构性改革和促进环境保护及实现建筑业成熟化大有裨益、前景广阔,建议后来的学者能够利用建筑信息化模型BIM实现装配式建筑的综合管理,并加强对EPC工程总承包的研究。——论文作者:贾宏俊1,张树懿2

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