基于BIM 的医院建设项目IPD模式应用研究

    摘要:医院建筑结构复杂,更新快,日趋智能化。传统的交付方式已经逐渐不适用于此类项目的建设。IPD模式作为一个全新的理念,已经得到越来越多业主、设计方和承包商的关注。BM技术作为IPD的载体,贯穿了项目的全生命周期,推动了IPD的发展。根据BIM的实际应用以及国内外医院建设运用IPD模式的成功项目经验,以鄂尔多斯东胜区某新建健康中心为例,提出作为IPD模式成功实施的技术手段,BM 在项目各阶段的具体应用方法,以期对国内采用IPD模式的医院建设项目提供参考意见。 关键词:医院建设;交付方式;综合项目交付;BIM 引言….. 随着医疗水平的提高,医院新建和扩建项目不断增加。相对于其他建筑,医院建筑具有其自身的特点,主要体现在:①建筑信息量持续增加;②管线系统复杂;③项目建设投资大、工期长;④建设项目参与人员多。” 目前国内在医院建设领域,采用的项目交付方式依旧为传统的如设计-建造(DB)、设计一招标建造( DBB)、建设一管理(CM)等方式,但是在这些传统项目交付方式下,建设项目参与者由于缺乏长期而稳定的合作关系,信息资源共享困难等原因使得设计和施工通常处于独立运作的状态。各个成员之间往往只追求自身利益的最大化,而互相规避风险、推卸责任,因而为医院建设项目带来了一系列阻碍其发展的问题”。 综合项目交付方式 ( Integrated Project Deliv-ery, IPD) 继承了传统项目交付方式的优点并创造性地构建出新型的契约关系。美国建筑师协会将IPD定义为一种项目交付方法,即将业主、设计方、承包商全部集成到一个流程中。在该流程中,所有参与者有效合作,充分发挥自己的智慧和才华,从而在设计、施工和运营等阶段,优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率2。与DB、DBB模式相比,IPD 更加强调“团队合作”“消除风险”和“资源共享”。而从其所提倡的“主要参与者的早期加入”“贯穿项目全生命周期”的理念,也使IPD优于传统模式,在项目各参与方之间建立更持久的合作关系,进而成为目前最先进和最具优势的交付方式。   建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是支持IPD成功高效实施的技术手段,不仅能提供多维的虚拟仿真,而且包含了项目几乎所有的信息,方便参与建设的各方实时了解项目情况,真正打破了各方之间的隔阂,推动了IPD的发展。IPD和BIM作为一套全新的工程管理模式和一种先进的项目信息化技术,二者的结合已经得到国内外越来越多业主、设计单位、施工单位的关注。但因存在商业和法律方面的障碍,国内医院建设项目还未普遍采用基于BIM 的IPD模式[3。 本文以鄂尔多斯东胜区某新建健康中心为例,讨论基于BIM 的IPD模式在实施过程中如何发挥最大效用,并提出了具体的应用方法,以期为国内大型医院建设项目在BIM及IPD的使用上提供有益的参考。 1基于BIM的IPD模式应用案例研究 1.1案例背景 鄂尔多斯东胜区某新建健康中心,建筑面积为39 948m2。健康中心包括六层楼高的住院大楼,建筑面积为7896m2的医疗办公大楼,6 967m2的日间护理中心以及急诊室和外科手术室等,总床位数为400个。 该项目初期,业主计划与之前有过合作的承包商签订EPC总价合同。但当了解到美国加利福尼亚地区使用IPD模式和BIM 技术,为医疗服务业主带来了巨大的收益,又综合考虑该医院建设项目功能复杂、涉及专业多等情况,从设计阶段到运营阶段都需要综合的设计控制和解决方案,最终业主决定尝试采用IPD模式。在项目的实施过程中,基于BIM的IPD模式的优势也逐渐显露出来。该项目BIM 效果图如图1所示。 1.2组建项目团队 医院建筑因其建造的复杂性,在项目招标阶段,业主应在招标文件中准确无误地介绍工程项目有关的实施要求,包括工程基本情况、工期、支付规定等方面的各种信息。并且将使用IPD和BIM技术的要求加入到招标文件中,以便承包商据之投标。 组建IPD团队主要有三种方式:一是为业主以公开招标的方式选择合适的承包商;二是业主会邀请有IPD经验,熟悉BIM技术的设计单位为项目进行可行性研究,并选择与设计单位有良好合作关系,满足要求的承包商;三是在投标阶段,设计单位和承包商达成共识,双方一起协商制订施工方案,确定合理报价,这种方式让项目的主要参与方在项目开始前就能彼此了解“]。 在该健康中心的招标阶段,设计单位、施工单位与业主在交付方式上达成了一致,即形成了IPD团队,业主、设计单位和施工单位签订三方合同后施工单位提前介入设计阶段。三方共同商讨确定机电、电力、消防、管道等主要的分包商,确保重要的分包商同意在设计阶段就加入到项目中,并且共同承担风险与责任。而一些诸如铺设地板、木工等责任相对较轻的分包商还是采用传统的项目管理方式,签订总价合同。IPD团队组建过程如图2所示。 1.3管线综合排布 医院建筑的管线布置十分复杂。采暖、空调、机电、给排水等近40多种管线系统,犹如人体的神经系统或血液系统,一旦出现问题将导致整个建筑的瘫痪。科学合理地排布这些管道是医院建造中的重中之重。一般来说,为了节省时间,大部分建筑的结构和机电等部分是由不同的设计单位分别设计的。因为设计工作的同时进行,管线的排布上难免会有冲突。传统的2D设计图就是将所有机电系统的平面都套在一张图样里面,然后在图面上逐一分析上下管道之间是否存在冲突。这一过程将花费设计单位、施工单位大量的人力以及时间。 本项目利用Revit软件进行BIM模型的建立以及后期的运营维护,在一定程度上改善了在2D图样上遇到的问题。根据土建模型,建筑管线、电力、水暖电等主要承包商根据业主的要求分别利用BIM建模,对于较复杂的管线系统不仅要提交BIM模型还要做管线施工安装排布图。设计单位根据设计图样及变更材料,将各个部分的BIM模型整合,BIM技术通过软件的协作命令对管线进行碰撞检测,快速查找模型中的所有撞点及视觉的盲点,以高亮提示设计单位修改管线高度,并出具冲突报告。 在本项目中,初步的碰撞检测涉及20多个专业,总碰撞次数达到1000多次。其中,建筑结构与电力系统碰撞次数最多,其次是消防与给排水管线。根据碰撞检测的结果,设计单位综合业主和施工单位的意见对管线进行调整,以实现设计施工规范、符合业主要求、体现设计意图的目标。建模完成后,根据空间以及安全监管机构的要求等,将每种管线设置不同的颜色予以区分。略微调整后,汇总出图。Revit软件所出具的立体图,更加有利于项目各参与方的阅读。BIM管线碰撞检测及高亮提示如图3所示。   1.4分担风险,共享回报 在传统的模式下,项目各参与方通常追求自身的利益最大化,把各单位间的协调放在次要位置,因此业主的价值没有被充分地体现。而IPD合同使业主、设计单位、施工单位结成了契约关系,团队成员的风险和利益一致,并且集中了各参与者的经验与智慧,从而减少浪费,更有效地完成既定目标。 以本项目建设工程责任保险为例,在传统模式下,业主、设计单位和施工单位分别以自身的利益为前提,预测所要遇到的风险,确定责任险的范围。而IPD所提倡的集中保险理念,涵盖了所有主要参与方,在项目前期对各方所面临的风险进行详细的分析,之后由业主统一负责确定保险范围和交付保险费用,如此可以减少投标时保险计量费用,以及参与各方的摩擦成本。省下来的费用可以作为节余进入激励池,在整个项目的各部分间合理调配。集中保险管理预计要比传统的各参与方所交付的险费之和还要低。传统工程责任险交付与集中保险理念对比见图4。 图4传统工程责任险交付与集中保险理念对比该健康中心的设计单位和施工单位在项目开始时被限定了整体的开支,但其可以完全自由地分配资金,合理地将预算分配到各个施工环节中。如果一个环节节省下来的资金,会用于其他环节的建设或者成为整个项目的结余。这种集中资源的方式节约了投资,使资源得到合理利用。相关方不仅仅使自己的利益得到保证,而且实现了整个IPD团队的利益最大化。 1.5信息共享 利用Revit软件建立的 BIM模型携带了大量的建筑信息,避免传统的交付方式中设计、施工环节信息的分立,加强了双方的信息共享,也使建成后的运营维护更加便捷。例如,本项目对于住院大楼病房门的设计,当在建模完成后,门不仅包含几何特征及属性等图形信息,还包括所选材料的材质、数量、拓扑关系等非图形信息。而且这些信息将始终与设计保持一致。在设计出现变更时,如门的尺寸缩小,该变更将自动反映到所有相关的施工文档和明细表中。 在项目建成后的运营维护上,以机电设备的管理为例,因其在医院建设项目中尤为重要,一旦发生故障,可导致整个医院瘫痪。而 BIM模型携带大量的建筑信息,能让医院查询到设计时每一个步骤的资料,在第一时间找到解决问题的方法。 1.6协同决策 一项工程通常需要几十、上百甚至上千的单位或团队来共同参与。以往设计单位和承包商之间的沟通仅限于双方在出现问题时开一个协调会。这样的方式很容易因为人为的失误,造成项目在实施过程中数据的丢失。 在本建设项目中,IPD团队采取了三层决策的沟通方式。第一层级为项目处理实施小组,包括建设项目的所有参与者,每天固定时间回顾当天的进展以及遇到的问题;第二层级为业主、设计方、施工方代表组成的核心团队,每个星期交流阶段性成果,并且为下一步制订计划;第三层级为三方高级领导团队,每月召开一次会议,商讨由核心团队无法解决的事项。通过这种沟通方式,建造过程中发现的问题可以得到及时地解决,且主要参与者随时掌握项目的进度以及各方的态度,对下一阶段的成本、进度安排做到了心中有数。IPD团队协同决策方式见图5。   1.7设计变更…

基于BIM的建设项目IPD协同管理研究

  摘要:目前,在建设过程中参与者之间由于存在各自的相关利益,无法做到基于项目共同价值的管理及决策,现有项目管理模式中还存在工作效率低﹑超预算﹑超工期、安全事故时有发生等弊病,这些弊病的产生和现有的项目管理模式有密切关系。以综合项目交付理论为基础,提出以建筑信息模型为核心的建设项目综合项目交付管理模式,并构建建设项目IPD协同管理框架,为进一步研究建设项目IPD协同管理提供了新的方法。 关键词:建设项目;建筑信息模型;综合项目交付;协同管理   引言 近年来,建筑产品建设过程正在变得高度全球化,这使项目成本预测更加复杂、建筑材料要求更加难以预测,外包和不断转变的人员情况也使员工配比变得全球化,这催生了对于与协作流程相关的新能力的需求,同时在全球形成了新的竞争格局,并且由于越来越奇特的建筑形式√复杂的建筑工艺、新的项目交付标准法规限制、大型项目团队人员之间的项目交互和业主要求也使得建筑项目本身变得越来越复杂。 从项目管理体系本身的发展来看,项目交付方式很大程度上决定着项目管理所使用的模式”。而在传统的项目管理模式中,建设项目参与者的集成化程度差,设计和施工处于独立进行的运作状态,设计商和承包商之间、总承包商和分包商之间、总承包商和供应商之间、分包商和供应商之间、业主和总承包商之间缺乏长期的合作关系,项目的各成员往往只关注企业自身利益的最大化,协同决策的水平低,造成建设项目中的局部最优化而不是整体最优化﹔总承包商和分包商之间以及总承包商和供应商之间长期存在的不信任关系,使得企业之间不愿意共享信息,信息不对称性突出;成员之间出于自身利益的考虑,在建设过程中存在不同程度的隐藏行为,如分包商进度计划的调整、不同生产水平劳动人员的更换、不符合设计要求的材料的替换、供应商材料供应计划的调整和变更等。这种行为往往不被察觉或者事后才被发现,隐藏行为以及对隐藏行为的处理将造成建设项目整体运作效率的降低。所以在建筑行业,采用新的项目交付方法,从而带动新的项目管理模式的变更,进而促进建筑专业人员整合,实现信息共享,实现跨职能团队的高效协作成为了当前建筑行业研究的重点领域。随着建筑信息模型Building Information Model ,简称BIM)技术的逐渐成熟,以BIM技术为基础的一种新的建设项目综合交付方法(Integrated ProjectDelivery ,简称IPD),将带来新的建设项目管理模式变更,最大程度的促进建筑专业人员整合,实现信息共享及跨职能团队的高效协作。 1建设项目IPD概念与特征 在建筑行业,尽管传统的设计-投标建造交付方法是最常用的项目交付方式,但是面临促进建筑专业人员整合﹑改善设计效果、寻求最低成本、建设项目国际化等问题,综合项目交付方法已经被越来越多的设计师、建筑商、业主所关注,IPD是在建设项目中将技术与业务流程进行创新,可以促进建设项目向更加可预测、更准确和更环保的方向发展。 1.1建设项目IPD的概念 美国建筑师学会(AIA)将综合项目交付定义为“一种项目交付方法,即:将建设工程项目中的人员、系统、业务结构和实践全部集成到一个流程中。在该流程中,所有参与者将充分发挥自己的智慧和才华,在设计、制造和施工等所有阶段优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率。”2 IPD的主要思想是将项目中的关键参与者通过协同机制组成一个协作、集成、高效的项目团队,团队中的参与成员要基于信任、透明的工作流程和有效协作、信息共享原则组建,团队的成功就代表项目的成功,因此需要共担风险、共享收益,基于价值进行决策,最大限度的发挥每一类参与者的潜力,共享每一份知识。该团队以基于BIM模型的协同技术作为交流平台,就建筑的设计、施工和生命周期管理进行协作,从而为业主提供最优化产品,其核心是以设计、施工到运营的协调、可靠的项目信息为基础而构建的集成化协同流程。通过该流程,建筑师、工程师、承包商和业主能够轻松创建协调一致的数字设计信息与文档,使用上述信息可以进行可视化设计、模拟和分析建筑物的性能、外观和成本,并增加项目交付的速度,降低项目成本并减轻对环境的影响。 1.2建设项目IPD特征 IPD是以信息及知识整合为基础,是信息技术、协同技术与业务流程创新相互融合所产生的新的项目组织及管理模式。建筑信息模型BIM)是IPD模式能够得以实现高度协同的重要基础支撑,BIM 能够作为工程项目信息的共享知识资源,从项目生命周期开始就为其奠定可靠的决策基础,使不同参与者在项目生命周期的不同阶段进行协作,输入﹑提取、更新或者修改BIM信息。IPD基于BIM构建了从设计、施工到运营的高度协作流程,通过采用该流程,建筑师、工程师、承包商和业主能够创建协调一致的数字设计信息与文档,利用BIM 来进行可视化仿真、模拟和分析性能、外观和成本,这样高度协作的流程将有助于在项目的前期阶段加深对项目的了解,支持业主及其IPD团队更加有效的评估项目方案,并思考如何使之与业务目标一致。可见, IPD可以作为一种新的项目交付的方法论,通过改变项目参与者之间的合作关系,从协同的角度,加大参与者之间的合作与创新,对协同的过程不断进行优化及持续性改进,强调项目的整体利益及所有参与者能力的提升。 根据AIA 对IPD的定义,IPD具有下面的一些特征: )具有协作程度非常高的流程,该流程应该覆盖建设项目从建筑设计、施工到项目交付的全过程阶段,并能够使用BIM和其他协同技术为项目交付的所有参与者提供出色和高效的协作方法,并为向综合数字协作以战略合作伙伴共享成果、共担风险、分享利润为特点)转变这一趋势提供支持。 )需要大量依靠个人及专业技术知识, IPD中项目演示方法正在从二维工程图转向数字模型BIM) ,演示与分析同步进行。 β)项目利益相关方之间建立基于BIM的开放信息共享。BIM 的主要作用是减少和消灭项目设计、施工﹑运营过程中的不确定性和不可预见性,BIM 通过使用建筑物的虚拟信息模型对建筑物各种可能碰到的问题进行模拟﹑分析、解决,从而防止例外或意外的发生。BIM的主要方式是应用直观、完整、关联的BIM模型,通过提高所有项目参与人员建立、理解、传递项目信息的效率和降低出错概率,使得上述减少甚至消灭项目不确定性和不可预见性在经济上成为可能。 4)建立协作式合作伙伴关系。团队成功与项目成功息息相关,团队共担风险,共享成果。 6)基于价值的决策。基于协作式数字模型来支持基于整体价值决策的新型合作伙伴关系包括业主及时主动的参与) ,IPD会产生关注施工/生命周期的设计师和和关注设计的建筑商,共同管理项目流程和业绩标准,更加重视价值和成本。 6)改善采购和进度安排。通过时间建模有时称作四维建模)和成本建模技术,预测施工现场减速/停工时间,并改善各方基层协调、重叠和阶段划分,从而革新采购和项目进度安排。 )提升成本效率。通过面向设计师到分包商采用预制工作流并实施更高的安装精度,减轻协调错误﹑错误装配和欠妥安装的成本影响。通过消除这些不必要错误所导致的项目进度延缓赔偿,减少超时劳动和额外费用。通过改善项目日程设定来加速施工流程,从而降低一般费用﹑保险费和运输成本。 8)改善交付文档。通过使所有文档转向以 BIM为中心的方法,改变交付文档,尤其是传统的实际构建l记录工程图的原有质量。转变在设计与施工到设施管理过程中生成的数字模型,支持业主/运营商将其用于建筑生命周期管理。 )利用新技术。新型工具和技术是综合设计实践和施工的主要支持因素。这些因素包括:BIM 设计工具、基于模型的分析利用基于BIM的数据和数字分析工具,在设计流程中了解项目能耗、结构性能、成本估算和其他推理信息)﹑四维建模、三维模型装配、基于模型的BOM表等。 2建设项目IPD协同管理实施方法 2.1建设项目IPD协同管理实施原则 IPD的关键是项目参与者之间有效的协同机制,而参与者之间协同则是要建立在信任的基础之上。合理的项目组织架构、基于信任的协同合作将激励项目参与者关注于整个项目的产出,而不是传统模式中只关注各自的利益目标。没有基于信任的协同合作,项目参与者之间将仍然保持传统交付模式中的怀疑和敌对关系,IPD模式必然会失败。IPD模式的目标是要提供更好的建筑产品,然而如果项目参与者建造过程中不是对最终建筑产品负责,就不会取得这样的目标,因此在IPD模式的建设项目中,所有的项目参与者及项目的组织模式必须要遵守下列的原则: )相互尊重与信任。在IPD项目中,业主、设计者、咨询师、工程师、承包商、供应商等参与者需要充分理解协同合作的价值,并能够基于相互尊重与信任去完成项目的各项产出。 )协同创新与决策。当信息在项目所有参与者之间充分共享、交换时,创新自然就会被激发出来,在IPD中,判断一个建议的标准不是根据提出建议参与者所处的角色,而是根据该建议是否能够更好的促进项目的实施,在关键问题上,采用集体群决策的方法,保证决策能够最大程度保证项目的成功。6)关键参与者更早参与。IPD项目中,需要项目关键的参与者在项目的概念化阶段就参与项目的需求讨论与决策,这样在早期就可以充分利用所有人的专业知识和专业技能去共同制定项目的决策,从而使项目从初期开始的决策能力就得到很大提升。 )更早的目标确定。IPD 项目中,需要在项目开始阶段就由所有项目参与者共同制定项目的目标,由于该目标制定中会充分考虑每个参与者角色的想法、意图,因此目标会代表所有参与者最终的价值产出,从而激发每个参与者在项目过程中的积极性和创新能力,并将项目的目标作为自己的目标。 6)加强规划。IPD的方法加强在规划阶段的工作,将提供在执行阶段的效率及成本,在设计阶段集成众多参与者的目的并不是为了减轻建筑师的工作,而是为了提供设计的能力,减轻及缩短施工阶段的高成本的活动。 6)先进的技术。IPD项目的实施需要依赖先进的协同技术,协同技术能够使IPD方法发挥最大的效用,基于学科领域标准与透明数据结构开放和可交互的建筑信息模型是IPD项目的基础,在BIM 上可以使项目参与者进行无障碍的沟通与协作。 2.2建设项目IPD协同管理团队组织 IPD方法的一个关键点就是项目团队的建立与组织, IPD团队要求必须能够集中在一个高效的协同流程内,相互配合、相互信任的协同工作。为了达到这个目标,在团队建立时,必须要考虑以下问题: )在项目尽可能早的阶段中,去识别、确认项目中每个参与者的角色。 )要充分考虑与项目相关的其他参与者与项目的关系,如项目官员、当地公共事业单位﹑保险商等。…

IPD管理模式在复杂工程项目中的应用

  1引言   近年来,我国的建设项目逐渐呈现出大型化、群体化、复杂化的发展趋势。开放的工程环境,庞大的工程主体,复杂的资源配置决定了建设工程项目在管理对象、管理目标、组织结构等方面的复杂性,同时业主的要求和大型项目团队之间的项目交互使建设项目越来越复杂。项目交付模式在很大程度上决定了项目最终完成的效果。在传统的项目交付模式中,项目参与方各自为营,集成化程度差,设计方和施工方之间缺乏沟通,处于完全独立的工作状态;各参与方之间缺乏信任,不愿意共享信息;各参与方只关注自身利盆的最大化,利盆关系冲突比较严重;这些现象造成建设项目整体完成效率低、工程质量差等问题。综合交付模式(Integrated Project Deliery ,IPD)作为—种新型的综合管理模式能够带来全新的管理思想, 最大程度地集合项目各参与方,增进各方的沟通与信任,改善当前建设项目中的各种冲突,实现项目的高效运作。 2IPD管理模式在复杂工程项目中的应用优势 口 IPD模式概述   目前,IPD模式在国外已经逐渐发展成为一种定义清晰并拥有专属合同体系的建设模式。美国和澳大利亚政府以及美国建筑师协会(TheAmericanlnstituteofArchitects,AlA)、总承包商协会(Association General Contractors in America, AGC)等行业协会和在业内具有较大影响力的专业公司都已经发布了关于IPD模式的定义,其中美国建筑币协会对IPD模式的定义被行业广泛认可∶将项目各参与方的人力资源、工程体系、商业结构和实践经验等全部因素集中于一个项目中,通过有效协商,利用各参与方的智慧和技术,从而优化项目的各个阶段,减少浪费。在这种模式下,项目主要参与方要从项目概念化阶段起就参与到项目中,为项目的方案及技术提供尽可能多的信息,为后期项目的顺利实施扫除障碍,提升各参与方的工作效率。 口 IPD模式在复杂工程中应用优势 口 IPD模式强调项目成员之间协同合作,综合考虑项目的人力、结构等因素,再结合BIM技术和精盆建造理论,使项目的各个阶段、各个层次达到最优。Macleamy曲线反映了传统项目交付模式与IPD模式在项目全过程中资源投入与影响的对比。 (⑴)在项目前期阶段,IPD模式投入的资源远远式侧重于项目后期的投入,产生的效果并不理想,而且还造成资源浪费和工作双平低下。江汉2水小重大的将项目资源投人到有效的前期工作,能够产生更大的收盆和效果。 口 (2)IPD合同模式更适合复杂工程项目。复杂工程项目参与方众多,前期决策和施工都比较复杂,传统的项目交付模式和管理合同无法保证项目高效完成。SPE(Single Purpose Entity,单一目标实体)下的IPD组织结构更适合复杂项目的实施。各参与方共同签署关系型合同,成立有限责任公司,将各方的利盆统一到一起,这样既能保证项目的完成质量及进度,又能避免项目各方由于信息不对称、利盆分配不均等产生的矛盾。 (3)IPD模式与BIM技术的集成应用。BIM 作为一种设计和管理工具,能够使项目信息和知识资源达成共享,在项目全寿命周期中为项目决策提供了可靠的基础。传统的项目交付模式将复杂项目全过程分割成很多段,严重影响了BIM技术在复杂项目中优势的发挥。IPD模式的实施为BIM的应用提供了平台,而BIM技术为IPD模式提供技术上的支持,使IPD模式在复杂工程项目中实现价值最大化。 3IPD管理模式在复杂工程中的应用 IPD模式在复杂工程三维视角中的应用过程   项目主要参与方在详细设计阶段前参与到项目的规划和设计阶段,为后期项目的顺利实施做好准备。复杂工程通常是由许多子项目组成,且早期项目的参与方众多。为了解决项目结构复杂及参与人员多的问题,将IPD模式与项目管理的三维视角相结合,分层解决复杂工程的管理问题,提高工作效率。   项目对象维(Project) 口 项目对象维视角的主要工作是把项目群分解为若干子单元。在复杂工程项目中,投资主体、专业性质等因素决定了项目对象划分的多样性。在概念化阶段可以将项目群按照投资主体的不同进行划分,以明确各投资方对项目的要求,同时协商确定项目的开发预算及绩效目标。在初步设计、详细设计及施工图设计阶段,项目主要参与方已参与到项目设计中,可按照专业性质的不同分解项目,以更加方便项目各专业团队在设计阶段对设计意图和意见的交流,各参与方在完善设计成果的同时明确了各自的责任划分。在项目建设阶段可根据施工过程中阶段性特征与参与方专业性质相结合对项目进行分解,以利于施工过程的监管和各方绩效评价。   管理组织维(Organization)   在项目管理的三维视角中,项目对象维和工作过程维都是刚性的。在项目实施阶段不能随意改变项目的规模和数量,对于大型复杂项目来说不能改变项目的进度目标,只能通过改变组织和管理模式对项目进行优化。复杂工程项目中,传统的组织结构很难表达复杂工程项目参与者的指合关系和合同关系。IPD模式成功实施的一个关键点就是依据IPD模式下的关系型合同建立和组织项目团队。在复杂项目参与方众多的情况下,可以根据各参与方的角色和利盆关系分为核心团队成员和非核心团队成员,他们共同组成SPE下的IPD组织结构的核心管理层。关系型合同中要充分考虑项目各参与方的利盆和风险,详细界定各参与方的角色和责任,一个高效协同、相互信任的团队能够最大程度地解决项目实施过程中的一系列难题,确保项目的顺利完成。 工作过程维(Process) 口工作过程维的主要工作是管理项目进度目标。复杂工程项目包含众多的子项目,子项目之间又存在 阶网络计划结合项目全流程管理能够很好解决子项目多且复杂的问题。全流程管理思想是以整体思维将项 目全生命周期中各个阶段及管理思想集合成为一个整体,通过制定项目总体计划和安排来提高项目工作效率。利用项目维所划分的项目单元和项目组织结构将项目计划进行分级,分为复杂工程项目总进度计划和一系列子网络计划,在服从总进度计划安排的同时各个项目单元相互配合,保证项目建设过程的有序进行。   IPD模式在复杂工程中的应用障碍   法律障碍   虽然IPD模式的应用研究在近几年成为建筑领域的热点,但是在我国的推广还不成熟。IPD模式在复杂工程中应用的关键是关系型合同的执行,目前还没有完全符合我国国情的IPD合同体系,并且没有形成相应的法律法规,这在一定程度上影响了各参与方的积极性。 信任障碍 IPD模式的核心是风险共担,利盆共享,各参与方在项目的全过程中相互信任,紧密合作。但是由于项目参与方都拥有自己的利盆目标,很难做到各成员之间利盆目标的一致,这就使得信任问题成为IPD应用的最大障碍。 实施经验障碍 复杂工程在项目全生命周期中参与方的施工经验参差不齐。在IPD模式下,各参与方的责任不是独立分隔,而是紧密联系在一起,实际工作中会出现因经验缺乏而产生的障碍,譬如引起项目责任划分不明确,最终出现无人承担责任的情况,致使项目进展不顺利。…

EPC模式下BIM技术在医院建设项目中的应用

EPC模式下BIM技术在医院建设项目中的应用——以福建省妇产医院建设项目为例   医院项目建设管理过程中,利用BIM技术的三维虚拟可视化可以实现对设计效果、设计质量、设计成本、施工质量等方面的论证、分析、优化、深化工作;还可以基于BIM数据模型实现项目建设指标数据的精准统计分析,辅助项目决策,真正实现院方与相关参与单位之间的无障碍沟通与协同管理,最终达成精细化的医院建设项目管理模式。 项目简介 福建省妇产医院新建项目是福建省委、省政府为民办实事项目,全省百个“重中之重”项目之一,列入省“十三五”卫生健康事业发展专项规划。项目位于福州市晋安区新店镇省拖拉机厂片区规划医疗用地内,占地面积为154亩,建设内容包括医疗综合楼、生活综合楼及液氧站、污水处理站、垃圾站等。总建筑面积为176784.57m²,其中地上建筑面积为119474.33m²,地下建筑面积为57310.24m²。医疗综合楼的高度为74.41m,地上16层,地下2层。项目在启动规划时就明确要求总承包单位必须利用BIM技术服务项目全过程,并能够满足后期运维管理应用的BIM数据需求。服务范围包含整个院区的所有建筑空间和全部专业内容,且为了保证BIM应用价值和落地效果,具体应用内容和应用深度要求在工程总承包合同中都做了明确要求。 BIM技术应用管理 1 建设BIM管理组织构架 项目采用“建设方牵头、BIM监理单位监督管理、工程总承包单位具体执行、各参与方配合”的BIM应用实施模式。BIM监理单位在院方的授权下进行BIM应用的全面管理,制定BIM应用的实施规划、实施标准、考核标准,并配合院方监管、审核、评价各参与方的BIM人员水平与BIM技术应用情况,确保BIM应用实施的深度满足项目实际要求、各参与方的BIM成果可协同可集成、各参与方的BIM工作有评价。 2 建设BIM实施标准 定制统一标准:制定项目软硬件标准、模型制作标准、模型应用标准,明确各阶段 BIM 应用的流程、成果交付标准运维模型标准需与运维平台功能实现数据集成要求相匹配:模型精细度标准要求、模型数据标准要求(命名规则、构件编码要求、模型信息精细度要求) 3 BIM设计阶段管理应用 01 搭建BIM基础模型三维可视化院区数字模拟建造:建筑、结构、装饰、电气、暖通、消防、给排水、医疗气体、医疗轨道、净化专业模型创建。 建筑整体模型 结构整体模型 机电整体模型 02 BIM咨询报告设计质量验证及BIM成果监管:BIM咨询小组记录模拟建造过程中的错漏碰缺及专业协同问题,出具对应的报告文件,经BIM监理单位审核确认后协同设计单位进行设计修改工作,直至问题销项。 BIM咨询单位模拟建造成果文件 03 净高分析应用 净高空间整体提升率 7% 左右:分别基于BIM初设模型和BIM施工图模型,结合功能空间净高要求、精装方案造型要求,对于医院室内空间的净高条件进行协同论证,尤其是大厅、走廊、电梯厅、标准病房、地下坡道、货车车道、车位等关键区域,BIM咨询小组针对问题出具净高分析专项论证报告,经BIM监理单位审核确认后协同设计单位进行问题确认及设计修改工作,直至问题销项。 急诊楼2层净高问题销项确认 净高优化对比表 04 三维BIM技术交底及协调例会管理三维数字化交底模式创新提升沟通协作效率:施工工作开展前,协同BIM咨询团队及各个参与单位对BIM技术成果进行交底确认,对于存在问题可组织专项会议形成统一解决方案并组织相关方进行确认。确保后续施工应用执行。 4 BIM施工准备阶段管理应用 01 管线综合应用BIM咨询小组结合施工进度计划安排、机电安装参与单位情况、施工规范要求、运维检修要求等各个因素,在BIM施工图模型基础上开展管线综合深化设计工作,管线综合的工作从功能实现、安装协调、运维要求三个维度上进行验证,对于过程中发现的设计问题及时反馈并协调设计整改,方案经BIM监理单位、总包单位、监理单位多方初审确认后出具相应成果,成果深度能够满足指导现场指导施工应用要求。 管综优化前后组图(左为优化前,右为优化后) 管综优化成果BIM监理单位审核报告 02 机房设计深化综合考虑空间利用率、视觉效果、安装执行度、运维管理等各个相关因素,利用BIM技术对机房进行专项设计深化工作,方案经过设计单位、BIM监理单位、总包单位、监理单位多方初审确认后现场执行应用。并输出对应三维和二维成果指导加工生产和现场施工,提高施工质量和管理效率。 消防水泵房 冷冻机房三维深化成果 机房节点成果 ▲ 点击查看:【德品医疗股份】为中国医院打造更智慧的护理系统整体解决方案 03 幕墙专项设计深化首先基于BIM施工图模型和幕墙专项设计模型进行协同论证工作,解决幕墙专项设计自身及与其他各个专业之间的协同问题,并输出深化设计成果,指导生产加工与现场安装。 幕墙专项设计模型 幕墙施工过程检查纪录资料 04 精装可视化论证及设计成果深化对精装的设计效果和设计成果进行展示与论证,尤其对于二次机电协调、末端点位布置合理性、装饰材料拼装等关乎空间品质和使用便利性的细节进行全面论证,辅助决策并指导施工应用。 05 项目施工阶段管理应用 利用BIM成果可视化指导机电安装工作 06…

IPD在军工行业的应用

随着复杂的国际环境和我国社会经济的快速发展,军工行业的发展面临着巨大的挑战。经历了疫情和中美博弈,国家的国防建设需求在不断增加,对国防科技工业能力水平也提出了新的更高要求。我国国防建设的紧迫性要求军工企业需要进行相应的变革;民参军门槛降低,配套层级提高,军民市场竞争态势日益加剧,企业要生存要发展,就必须着眼于有效降低成本、提高研发效率和提升产品质量,从而实现规模化和产业化。

面对这些问题,通过引入集成产品研发(IPD)到军工企业的管理过程中,对提高产品的研发能力、提升企业产品的生产质量,以及打造高效的研发管理体系都具有重要的意义。

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IPD概述

IPD是一种先进的、成熟的研发管理思想、模式和方法。通过总结大量成功的产品开发管理实践的相关经验,研究出了这种产品开发模式,经过国内外大部分企业的成功运行实施,证明其是一种高效的产品开发模式。它能够最大程度地提升产品的成功开发效率,不但能够有效降低企业研发的相关成本,也能够有效缩短企业产品开发的周期,增加企业的经济效益。

IPD的核心思想包括:跨部门协同、产品开发过程就是投资决策过程、技术研发与产品研发相分离、基于平台的异步研发模式和重用策略、结构化的并行研发流程、以市场需求为基础的产品创新、产品线和能力线并重、职业化人才梯队建立。

IPD体系框架可以说是集成产品研发(IPD)的精髓所在。它主要包含的要素包括市场管理、流程重组和产品重整。市场管理主要是对客户的需求进行相应的分析,对相应的投资组合进行优化。流程重组是针对跨部门的团队、项目或者管道管理,对相应的结构化流程进行重组。产品重整一般包括异步开发和共用基础这两个模块。

 

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军工企业产品研发管理中存在的问题

1、长期受计划经济的影响,主动性不强,“等靠要”思想很重,被动等订单,市场开拓能力弱,市场响应慢;以销定产,需求向供给传导存在滞后:下游需求传导至生产供给端出现滞后,现有产能难以满足快速增长的需求。

2、产品拥有多种品种,少批量,各型号形成的产品都是定制的,其他产品很难继承。

3、技术开发与产品开发没有分离,研发周期长,研发成本高,质量成本代价大。

4、所有人都忙于型号的交付,即便在同一个部门也很少交流,没有精力来做专业中间产品与技术的共享。

5、部门主义严重,部门间协作困难、内耗严重,管理成本高。

6、我国军工企业的产品研发都是以项目研制模式为主,军工企业没有形成以产品为核心的产业化发展模式,同时自主可控核心技术储备不足。

7、相对封闭,专业化分工程度不够:军工行业由于其特殊性,较为封闭,人才、设备、信息、资金等资源难以根据市场化规律流动。

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IPD在军工行业的应用

面对激烈的市场竞争,能够承接更多的项目,提高研发效率和提升产品质量,能够持续地实现技术的领先,同时能够降低成本,这些都是军工企业所追求的。

基于IPD的思想进行军工企业产品研发管理体系改革,推动军工行业创新型的产业化转型。

(1)构建结构化开发流程
流程是一组共同给客户创造价值的相互关联的活动进程。流程是可重复性的活动,有输入和输出,为客户创造价值的产出性活动。

军工企业的产品开发都具有一定的复杂性,产品研发的整个环节需要涉及不同的厂家,这就需要保持整个研发活动的协调一致,所以制定相应的开发流程就变得十分有必要。

通过应用IPD的相关模式,并进行基于市场驱动的产品研发,成立相应的管理团队,制定高效的结构化开发流程,提高整体开发速度。开发流程可被不同项目采用,使开发过程可视化。既要避免无序、随意、不可控的非结构化流程,也要避免僵化、官僚、缺乏创新的过程结构化流程,建立一条均衡且富有活力的结构化流程。共同参与,并行开发,有关研发的相关部门都要参与进来,并且目标一致。

(2)创建跨部门的产品开发团队
在一些军工企业中,产品开发团队往往受到相关技术职能部门的影响较大,在IPD的相关理念中,产品开发团队是一种跨部门的团队,对于产品的研发也不再是研发部门的事情。

在IPD模式中,跨部门的团队一般分为集成组合管理团队和产品开发团队。产品开发团队的成员一般包括和企业有关的研发、市场、采购、制造和质量等,将产品的研发的相关环节都有一个统一的部门进行管理,产品开发团队的队员需要对职能经理和相关的项目经理进行负责,同时也会有一个最终的负责人对产品研发的最终结果负责。

通过跨部门的方式进行工作,产品团队的相关人员都能够全程参与进来,保证各部门之间的沟通、协调和决策顺利的进行,从而保证从始至终产品都能够保持技术的领先,并且控制好研发的成本,达到市场的需求。

(3)构建异步开发模式和共用基础模块建设
军工企业在进行产品研发时,要注重对于相关知识的管理。开展不同类型、领域的项目开展产品和相关技术的梳理工作,同时梳理产品公共共享模块和技术CBB,建立产品CBB货架和技术CBB货架,同步配套建立共享制度体系。这样能够将产品开发和技术开发进行相应的分离,最终实现产品的异步开发,有助于提高开发速度,并确保产品的研发质量。

(4)项目管理和质量管理为支撑
项目管理活动融入产品开发流程,为交付质量和周期提供保障,结合流程对项目管理工作进行分解,保证计划切实执行,形成项目计划的闭环管理。

聚焦客户满意的全流程质量管理改进,在流程的每一个环节上强化质量,实现端对端的质量管理。并通过评审尽早发现问题,避免问题遗留到下游环节,实现在设计中构建产品质量,做到质量可控。

研发体系的建设是一项复杂工程,不是一蹴而就的,那些选择IPD思想解决企业发展问题并取得成功的企业也是历时多年,其中波音公司用了10年,IBM公司用了6年,华为用了3年。IPD思想在军工企业实践过程中,要注重本地化研究,应找准切合点,分步实施、还要全面筹划研发管理模式、绩效考核、岗位资格、激励机制、商业模式等多方面的措施,多方联动,系统性的实施,且需要长期坚持,持续改进,才能取得长久的效益。

关于EPC风险分配

摘 要:首先分析了设计、施工总承包模式的特点和优点及面临的风险,提出风险起因来自于三个方面,结合工程实际将建设方的原因引起的的合同风险作为探讨重点,提出了风险分配原则,并对风险分配给予了建议。

关键词:设计施工总承包;建设方;承包方;风险起因;风险分配;

设计施工总承包是在初步设计批复之后,建设方对施工图阶段的设计及施工任务集中招标,承包方根据概算范围内给定的限价,依据初步设计图纸给予报价,合同一般采取总价包干的形式,该模式具有管理界面单一,责任明确的特点,通过合理分配风险实现权、责、利的统一,对于激发承包方精心设计、认真施工、主动创新的积极性作用明显,因此,这种模式有利于缩短工期、降低造价、整合资源、控制风险。

如果将合同各方管控范围内的责任视作合同风险的起因,可将风险分为三种:(1)来自于建设方的原因:由于建设方初步设计阶段工作质量或施工阶段初步设计依赖的环境设计条件发生了改变,或又有新的要求等原因对工程产生影响;(2)来自于承包方的原因:由于承包方专业技术,组织能力、财务状况、管理水平等原因对施工图设计的深度及质量不达要求,施工的质量、安全、进度等出现问题;(3)既非建设方也非承包方的原因如自然、社会等一些客观原因也可能对工程产生影响,我们姑且称之为第三方原因。

无论那方原因对工程实施产生的影响都将以设计变更、物价上涨、运费增加、工程延期、管理费用超支等风险形式出现,承包方作为生产的主体无论是谁的原因带来的风险它都无法回避,主要是谁买单的问题。对于承包方的原因所带来的风险肯定全由承包方承担,因此对于承包方的原因所带来风险本文不做讨论。对于第三方所带来的风险,通常建设方承担不可抗拒的风险,承包方承担部分有限的风险,这些风险一般通过购买保险的方法实现了部分转移,这部分风险发生几率较低,划分方式也较为成熟本文也不做讨论。因此本文中我们着重探讨由于建设方的原因带来的风险如何分配。

1 风险的起因

(1)初步设计时的环境条件发生了改变

设计施工总承包是在建设方完成初步设计之后开始进行的,因此与初步设计文件提供的资料相比。(1)建设方提出变更建设标准、规模的。本人负责的某项目开工后,地方政府为了配合城镇化建设提高穿越本地道路等级,重新规划后另行实施,取消了三段17公里,占合同总额30%,工程量严重减少,施工中期又将部分段落路面由双向四车道改为六车道提高了建设标准。(2)建设方对建筑材料提出更高要求的。本人负责的某项目,路面开工前为了提高沥青路面质量,提高材料的粘附性,建设方将花岗岩改为玄武岩,因运距较远增加了费用。(3)因自然条件包括水文、地形、地质情况的发生重大变化的。本人负责的某隧道工程进洞后发现大部分段落围岩等级为Ⅴ级、Ⅳ级与初步设计依据的Ⅲ级有严重差异,相应变更支护等级增加了工程量。(4)由于道路、水利、农田、工矿、环保、文物以及地方工作等方面情况发生重大变化确需变更的。本人负责的某项目施工管期间,由于环保督察,料场发生变化,初步设计时提供的料场关闭,新料场较远。另在本项目实施中当地政府在本项目建设中增设了一条管廊由其另行组织施工,场地发生变化,其中道路封闭,改变了工地材料运输路线,增加了运距,延长了工期,提高了管理费用。(5)材料价格产生波动,变动幅度超出约定幅度由建设方承担,这个幅度通常约定正负10%。

(2)征地拆迁

征地拆迁属于建设方应承担的责任,按照建设管理办法,征地拆迁完成是工程开工的前提,本不是问题,但实际工作中,几乎每一个项目从开工到结束都伴随着征地拆迁工作,因此征地拆迁工作带来的风险是不能回避的,这项工作的滞后带来的直接风险是工程延期,管理费用增加,间接风险是设计变更、原材料价格变动。如本人负责的某项目穿越城区路段需要拆除部分房屋,经过水田路段需要征用少量农田,但由于各种原因久拖不决,不得已进行设计变更降低局部路段技术标准绕开房屋,增设挡墙减少用地宽度。另由于工程延期,赶上环保督查地方材料价格大幅上涨。

(3)压缩工期

建设方因某种需要,要求承包方在合理工期内提前完工,这同样能给承包方带来很多风险。首先,承包方为了加快进度就要在施工力量、技术措施方面加大投入,其次,短时间内材料需求增加,可能引起局部物价上涨。再其次,如果原设计施工工艺复杂、工序周期长、材料供应不上、气侯恶劣等,都可能对设计进行变更,为加快进度创造条件。

(4)优化设计、动态设计难以实现

可以说设计施工总承包最大的优势就是为优化设计、动态设计提供了很好的条件,在施工图设计阶段,承包方可以利用其自身的技术优势通过优化设计来降低工程造价获取利润,在施工阶段通过动态设计保证设计更加合理的同时,也可以通过与施工的互动达到节省施工费用的目的,在理论上具有1加1大于2的效果。例如国外一些专家曾经估算,在决策正确的条件下,施工图设计阶段,影响项目投资的可能性为5%~35%。并且在满足相同使用功能的前提下,技术和经济合理地设计,可降低工程总造价的5%~20%。也就是说如果一个亿的项目如果没有发挥优化设计的作用至少浪费500万。但在实践中由于各种原因很难达到预期目的,其中建设方的原因占有很重要的成分,这里所谓的风险就是没有发挥优势节省工程造价。

2 风险的分配原则

关于土木工程承包合同风险如何分配,最具影响的观点是土木工程施工业界著名律师马克斯.亚伯若罕逊对于合同中各方应承担风险的看法,他认为工程合同的各方当事人之一方在下列情况下应承担该风险:(1)该风险在其控制范围之内;(2)当事人一方可以转嫁该风险;(3)有处理该风险最经济有效的措施;(4)当事人一方将享有管理该风险所得的大部分经济利益;(5)可以促使其更好地实施工程计划,发挥有关人员的积极性和创造性,进行管理和技术的革新及发明创造;(6)若风险一旦发生了,损失将首先落在其身上,而且不可能或没有理由转嫁给另一方当事人。因此,最合理和节约工程成本的合同,应该是根据工程具体情况,将每一风险都分摊给最有条件管理和设法能将风险减少到最低程度的一方。

3 风险分配

上述4种情况均可能给承包方带来设计变更、物价上涨、运距增加、工期延长、管理费用超支等风险。这些风险如果从管控范围及风险转移的角度分析,应该属于建设方承担,因为建设方既可以自己承担也可以转移给当地政府,但从风险共担的原则出发承包方可以承担增加的管理费用,因为该项风险承包方通过适当的管控其影响程度可能不如表面核定的那么多,符合风险划分原则中(3)有处理该风险最经济有效的措施;(4)享有管理该风险所得的大部分经济利益;(5)可以促使其更好地实施工程计划,发挥有关人员的积极性和创造性,可以这样认为尽管这项风险是由建设方引起,但如果不由承包方承担则可能因此放大建设方风险,这也体现了总承包中风险共担的原则。

(1)设计变更

上述风险均可能带来设计变更,设计变更的结果可能使工程量增加或减少,对于工程量增加的情况,一般承包方可能从中获益,大都持欢迎态度,而工程量减少可能使承包方承受资源浪费和预期利润损失,这种风险在道路改扩建项目中比较常见。设计变更产生的工程成本是客观存在的,承包方既不可能转移,也不可能化解,因此,该项风险应由建设方承担。对于工程量减少的变更,建议结算总额累计减少超过合同总量15%,则给予承包方超出部分工程量的3%补偿。某些工程量减少的变更,比如在工程建设中可能因为某条水沟、水池、挡墙等因为征地拆迁问题迟迟不能解决,造成该项工程不能施工,承包方也不能及时撤场,最终该项工程取消或另行组织施工,对于这种情况建议参照上述建议,不设置15%前提条件,将取消工程量的10%补偿给承包方。

(2)材料涨价

因征地拆迁延误工期,可能遇到材料价格上涨,与初步设计提供的资料相比,材料价格上涨的风险一般由建设方承担,但会设定一个正负额度,超出这个额度范围给予调价,但该种情况下的调差,建议取消这个正负额度。

(3)运费增加

料场发生改变可能增加运距,但这种风险建设方通常在招标文件中以招标文件所提供的料场仅供投标方参考不作为报价的依据为由,将该风险转移给承包方了,因为对某些独立的桥梁、隧道工程影响较大,本人认为这种风险建设方不宜回避,可参照材料补差的方法按照地域特点设置一定的正负运距,超出部分给予补差。对于施工现场改变,材料运距增加,建议以批准的施工组织设计为准,超出部分予以补差。

(4)工期延误、管理费用增加

工期延误、管理费用增加一般关系密切同时发生,目前对于建设方造成工期延误,建设方一般同意顺延工期,但建设方不承担由此增加的承包方管理费,如果建设方承担管理费用则可能放大该项风险,反之,承包方通过合理调整资源配置则可能减小或化解该项风险,因此上述做法是合理的,也符合风险划分原则。

(5)优化设计

做好优化设计意义重大,但要把优化设计做好不单单依赖于承包方,很大程度上也依赖于建设方,实际上这是双方管控范围的重合,因为不论承包方设计多么完美,最终总要得到建设方的审批认可,建设方也承担了很大的风险,目前无论承包方通过优化设计节省多少投资,建设方从中没有获得任何收益显然有违风险与利益同担的原则,这应该视为设计施工总承包优化设计没有得以充分发挥的重要原因之一,因此本文建议将优化设计节省的费用按一定的比率由双方共享,就目前为了获得建设方的支持建议按六四开进行分配,建设方可将该笔费用用于支付其它应承担的风险,而对于承包方而言仅通过优化设计就可得到节省费用的40%,不至于挫伤承包方的积极性。通过这种分配建设方就承担了不发挥优化设计的作用而带来节省投资的风险,也势必会提高建设方的积极性,最大程度的提高社会资源配置的合理性。

4 结语

传统模式下设计方按规范设计,施工方按图纸施工,责任不易分清,而设计施工总承包模式下管理界面单一、责任明确,本文以合同各方引发风险的起因作为风险分配的依据,既便于操作,也相对合理,合同各方也容意接受。承包方作为产品的生产者它要为产品的质量以及在生产产品过程中可能发生的安全、环保、工期等问题负责并承担相应的风险,而建设方作为生产的保障者、监督者也负有相应的责任,同样要承担相应的风险,在设计施工总承包模式下由于消除了责任的模糊空间,承包方很难将其应承担的风险转移给建设方,对其责任范围内出现的各种问题除了自己承受、化解外别无它途,而建设方如果保障、监督不力则可能将部分风险转移给承包方,这也是人们普遍感觉设计施工总承包模式下,承包方风险增加很多的原因。况且在很多工程项目中,也确实存在建设方利用其优势地位在合同签订过程中约定或在项目实施过程中要求,将其应承担的部分责任风险转移给承包方,这种做法违背了风险与利益共担的原则,承包方在管控这些风险中没有获得任何利益,仅仅是损失的大小。

另外,在合同中完成某些标的,需要双方共同配合才能完成,完成的好坏一定程度上依赖于双方的尽职尽责,这既包含有建设方的责任也包含有承包方的责任,其风险与利益也应做到共担共享。

同时、参建各方作为利益共同体在承担本身控制范围内的风险同时,应依据对风险的控制力承担相应的责任,不能过度地将风险转移至合作方,承包方更应努力规避自身经营管理不足引发的项目风险,尽可能多的承担自己有优势的伴生风险。

基于MBD的智能化车间MES生产应用

导读:本文介绍了MBE体系框架及MBD、数字孪生、大数据等技术的应用发展情况,研究了MES层及Control层的规划思路,由此提出了设备引进或改造时应预先考虑MBD、MBE、数字孪生、大数据等应用需求的建议,为日后实现MBE体系的建设、Control层与MES层的无缝对接以及工艺参数、设备管理、质量管控、制造过程等优化研究奠定基础,以实现快速低成本高质量的产品研制目标。   引言    随着制造业的转型发展,产品的设计院所与工艺制造企业相分离的现象会越来越多,如果企业间存在设计平台落后或存在设计平台差异,就会出现沟通不畅等问题;另外,如果制造企业生产手段落后,产品易超差,且设计人员也无法及时获得超差原因而及时改进。这两大因素都会导致产品研制周期长、成本高的现象,无法适应智能制造的竞争环境。所以,要想快速研发出高质量低成本的产品,现代企业需要改进设计/制造体系,一是要解决设计院所与制造企业之间的协同设计/制造问题,二是要解决制造企业智能化生产问题。 基于模型的定义MBD技术能够打通不同企业之间的产品数据链,实现产品设计/仿真/制造/检验/管理/运维各阶段的信息传递由图纸/技术文档/报告等形式转变为以MBD模型为载体的单一信息源,既节省时间又能消除出错环节;MBE体系则可以让产品研制的各阶段数据汇聚在同一平台,不但能及时将设计更改信息传递给制造/运维环节,还能及时将制造/运维环节的信息反馈给设计人员,使设计/制造/运维之间沟通敏捷;MES/Control系统的建设/改造,可促使车间生产系统持续优化,最终达到智能化的目标。 MBD/MBE还可以利用数字孪生、数据挖掘等技术实现虚拟仿真设计、企业知识累积、生产决策的持续迭代优化等目标,从而提高产品设计/制造的质量和效率。本文着重讨论产品设计/制造阶段。 MBD技术、MBE体系     MBD将工艺设计、工装模具设计、生产制造、部件装配、部件与产品检验等工序所需要的设计意图集成在同一个三维实体模型中,而这种具有完整产品定义信息的三维实体模型可以成为下游客户(如采购/制造/质量/检验/运维/营销/供应商等)唯一的数据依据,可以消除设计院所和下游客户间容易出错的环节和重复性环节,提高产品研制效率。 MBE是实现MBD模型横跨产品全生命周期应用的能力体系,它确保产品研制的各个阶段能够共享经过验证和授权的MBD数据。MBE以MBD模型为统一的“工程语言”,将各阶段的各种信息准确定义到以MBD模型为核心的数据包中,并始终保持上游数据包能够被下游直接重用。 当实现各团队在业务过程中共享单一数据源后,产品的协同设计/制造/运维就会成为现实;同时,产品的设计/制造/运维的各项业务知识/建议/操作/经验等将得到有效管理,避免因人员流失而造成知识消失的现象。 基于MBE体系的智能制造应用框架见图1。 图1 基于MBE体系的智能制造应用框架     1.1 基于MBE体系的设计/制造协同纽带PLM 这里的PLM是基于统一模型的产品数字化管理系统,它能够打通产品设计/制造/运维数据链,建立完整的产品数据档案,形成全面的正反向追溯体系,从而可以建立完整的产品数字孪生模型。PLM包括产品设计过程数据库、产品设计数据信息库、工艺设计过程数据库、工艺设计数据信息库、产品配置数据库、生产计划与制造信息库、加工设备信息库、生产数据信息库、运维数据库、异常报警数据库等。 各阶段的团队可以共享PLM数据,也可更改PLM中的己方数据;PLM中的数据一旦更新,设计/制造的整个过程都会得到相应的实时更新信息,但仍保留历史版本,从而使设计与工艺/制造同步,提高制造敏捷度;PLM可以与业务伙伴交换想法和知识。     1.2 产品设计阶段 设计人员利用MBD技术,根据PLM中实时更新的产品需求进行设计,并通过PLM将三维实体模型传递给下游客户;同时,产品设计人员可以通过PLM更新的下游数据随时了解产品的生产/运维信息,可以快速调整产品设计/工艺设计等方案以应对紧急状况,并可以利用数据双胞胎及大数据技术对产品进行创新设计。     1.3 工艺设计阶段 工艺设计人员利用MBD技术,根据PLM中实时更新的产品三维实体模型建立数字化工艺模型,通过模拟仿真确定出合理的、可行的制造工艺,然后生成工艺图解和操作动画等多媒体工艺数据、编制三维数字化制造工艺、完成工艺方案制定及详细工艺设计,经审批后将三维产品工程数据/三维工装资源数据/操作过程工艺图解/操作动画等资料通过PLM传递给下游客户。同时,工艺设计人员可以通过PLM实时更新的下游数据随时了解产品生产制造/运维信息,从而快速调整工艺设计方案以应对紧急状况。     1.4 生产制造阶段 基于MBE体系的制造阶段分为三个层次:企业资源规划管理层ERP、制造执行管理层MES、设备控制层Control。其中MES层和Control层属于车间智能化生产应用体系。 Control层可以通过工业互联网将设备层产生的数据和信息上传给MES层;MES层在实现产品生产管理的同时,还可以实现: ● 将生产过程信息集成起来进行统计分析,并以图表形式加以可视化后上传给ERP层。 ● 将MES/Control层的生产信息传递给PLM。 ● 将MES/Control层的生产信息与PLM中相应信息的对比分析结果传递给PLM。 基于MBE的车间智能化生产应用体系能使各阶段人员实时了解远程人/机/料/法/环/测等各要素的真实状态,如设备的运行状态/当前生产过程信息/在制任务/产品质量/能耗/生产环境/故障异常等信息,从而帮助设计人员及时调整产品设计/工艺设计方案,帮助设备点检人员及时做出合理的维修计划,帮助生产管理人员同步调整生产流程。 数字孪生(Digital Twin)技术     数字孪生是指充分利用物理模型、传感器采集的实时数据、运行的历史数据等信息,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,它实现了物理世界向数字世界中数字化模型的反馈,真正能够保证数字世界与物理世界在全生命周期范围内的协调一致,从而确保基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘、人工智能等应用在物理世界中的适用性。 数字孪生技术可应用于产品设计、工艺设计、设备管理等领域,以提高产品的研发水平和效率。 在产品设计阶段,可以利用数字孪生模型建立无数个数字模型,并在模型中仿真制造过程、研究影响产品的环境因素/产品结构因素等,从而预测和优化设计质量,而无需高成本的实物模型来验证/调整设计方案。如零部件之间的干扰,设计是否符合规格等。 在工艺设计阶段,利用数字孪生模型对制造方式、所需资源及制造地点等方面进行模拟规划,实现工艺设计人员和制造人员的协同。一旦发生设计变更,可以在数字孪生模型中方便地更新制造过程。如更新面向制造的物料清单、制造工序、时间估值等。 在计划调度阶段,调度人员可采用数字孪生模型进行生产过程验证,以提高计划调度的有效性。如产品与设备/制造环境的干涉问题等。 在工艺质量分析阶段,MES系统可以利用数字孪生模型,将MES/Control层产生的实际生产信息与PLM中相应的产品设计/工艺设计等信息做对比分析,检查二者间是否存在差异;如存在差异,找出造成差异的原因和处理方法。存在差异的信息被记录在PLM的异常报警数据库中。 在知识管理方面,利用数字孪生、大数据技术,可持续累积产品设计/制造/运维的相关知识,帮助设计人员实现知识重用和持续性迭代优化,达到产品不断创新、流程不断优化的目的。 值得提醒的是,不同的工业软件厂商在打造数字孪生解决方案时的理念不仅相同,所以,企业要根据自身需要来选择相应的解决方案。 数据挖掘技术     MBD/MBE可以实现产品设计/制造/运维全过程三维数字化,可以实现研制过程中显性问题的快速处理,可以将研制过程中的经验和知识累积起来,避免这些显性问题的重复再显,使企业知识得到有效管理。但怎样利用这些知识找出研制过程中的隐性问题得借助于数据挖掘技术。 通过对产品研制过程历史数据的挖掘,找出数据之间的相关性,发现新知识,并利用知识对制造系统人/机/料/法/环/测的结构和关联性进行精确建模,产生能够指导制造系统活动的数字孪生模型,使设计人员能够在虚拟的生产环境中实现无限的重复性设计过程,从而避免出现设计质量问题的发生。…