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。
)能够在项目参与者充分相互理解的基础上定义项目的价值、目标及利益。
)确定与项目参与者的需求与约束相一致并最适合IPD的组织架构,不同于传统项目交付中基于严格约束的方法,在IPD中可以根据项目的特点进行灵活的调整。
6)制定项目协议定义项目参与者的角色与责任,项目参与者角色和责任的定义是通过参与者签署IPD多方协议来完成的,在IPD的各个阶段中,各个参与者之间的协同合作关系,以及赔偿、义务及风险分配等有关的关键性条款必须要进行清晰的定义与规定,这将有助于促进参与者之间的开放交流与协同合作,2009年11月份美国建筑师协会发布了IPD多方协议的合同模板例。
2.3建设项目IPD实施阶段划分与定义
( )IPD 项目阶段划分。IPD 项目中,项目阶段从项目概念化阶段开始到实施阶段,直至项目的结束阶段,与传统项目相比都有很大的不同。在IPD中将项目划分为7个阶段,每个阶段的划分及关键参与者的参与阶段如图1所示。
呈概念设计:标准设计|详细设计:实施文档:机构评审|施工阶段交付代理
业主建筑师设计咨询师
承包商供应商:
图1IPD项目阶段划分与参与者关系
Fig. 1Construction project phase definition of IPD
基于IPD的项目阶段的划分主要取决于两方面的因素:一方面项目中的工程师、供应商、制造商等关键参与者能够和建筑师一样尽早的参与到项目的初期阶段中,并发挥相应的作用;另一方面BIM工具的应用保证了对项目能够进行提前的模拟与仿真分析。这两个方面能够使设计阶段在施工文档阶段开始之前完成更多的工作及决策。
在IPD的前3个阶段概念设计、标准设计、详细设计)中包含比传统方式中应对阶段更多的工作任务,这也代表着在后来的施工文档阶段的工作会减少,而评审机构、供应商、制造商更早的介入,也会使评审阶段和施工阶段的工作量大大减少,从而能够缩短项目的周期。
2)IPD项目阶段定义。在IPD方法中,每个阶段都要从相关参与者的阶段项目产出和主要责任两个方面进行详细的定义。阶段项目产出包括该阶段内部的里程表与提交物,而里程表和提交物制定的详细程度与精确度则很大程度上取决于该阶段所有参与者专业知识的广度及协同合作的深度,这些产出项的定义将使项目的所有成员能够充分理解各自的工作。参与者主要责任是指要定义在协同流程中参与者对任务或者信息的协作方式的组织责任,需要考虑采用哪些方式来确保任务的成功完成,在项目不同阶段,这种基于协作模式的领导者是根据不同的角色进行变化的,这种领导者被称为综合项目协调员ntegrated Project Coordinator ,简称IPC),例如在设计阶段,IPC可能会是首席建筑师,在施工阶段, IPC可能是技术经理。
3建设项目IPD协同管理框架
3.1建设项目IPD协同管理框架设计
建设项目IPD是一种能够使建设项目所有参与者﹑系统、业务结构和实践全部集成到一个高效协同流程中的项目交付方法,而该方法的成功实施则必须要依赖于3个因素:能够作为建设项目信息共享与交流平台的BIM,高度协同的工作流,基于价值的决策方法与手段,如图2所示。
)开放的建筑信息模型。基于开发标准的 BIM能够为项目参与者之间提供有效的信息交流、共享手段,增加参与者之间的信任程度。
)高度协同的工作流。必须要有协作程度非常高的工作流能够覆盖建筑设计、施工和项目交付的全过程。
β)基于价值的决策手段与方法。在IPD模式的协同工作中,基于所有参与者共同参与的群决策技术为定制项目计划、产出及解决突发问题提供了有效的支持手段。
3.2基于双层模型理论的建设项目BIM模型
建筑工程行业与其他行业相比具有很多不同,而建筑信息模型作为一个由项目众多参与者围绕建设项目全寿命周期各阶段信息生成、维护的协同平台,更具有其复杂性,因此建筑信息模型的建模、管理与使用与其他行业中的信息模型相比也有很多的不同:
)建筑信息模型应具有层次结构和易于理解的形式,描述建设项目全寿命周期过程中从概念阶段到寿命结束各阶段生成的各种信息数据,并能够包括各阶段信息生成过程中的活动及过程信息°。
)建筑工程行业中各个领域内具有丰富的知识,专业术语的数量非常巨大,并且每个专业术语都非常复杂,包括了建筑领域中的各种信息如从建筑美观和力学结构到光照、水电等,建筑信息模型的构建与专业术语及领域知识的使用紧密相关。
β)建筑信息模型中数据的持久性,一个建筑物的数据通常要伴随建筑物从立项、设计、施工、运营的整个寿命周期,来满足各个阶段的管理及其他研究的需要。
4)需要有高性能的可交互性,建筑信息模型是众多的项目参与者无数次协同工作的结果,所有参与者的协同工作都需要以建筑信息模型为中心进行,允许信息能够被多个参与者浏览并且允许信息在多个机构及不同的软件系统之间能够共享5。
6)需要能够进行智能化信息处理的过程,需要数据能够在语义级被处理的知识结构,为了进行查询引擎、决策支持、施工指导和运营维护等工作6。
因此,本文根据二级信息模型的建模原理构建的建筑信息模型主要由建筑信息结构模型和建筑信息知识原型模型构成,在建设项目管理中实际是由众多的项目参与者对建筑信息模型进行信息的访问、修改及维护,在设计建筑信息模型的结构框架时就需要考虑到提供对模型进行维护的功能,因此除信息结构模型和知识原型模型之外还要设计一个服务模型6ervice Model)来实现对信息的维护及访问功能。如图3所示。
3.3 建设项目IPD流程协同模型
建立高效的流程协同机制使其能够覆盖建设项目设计、施工、交付全过程”,是IPD能够得以成功的重要保障,由于工程项目的参与者组织变得全球化,因此必须要有基于互联网的工作流机制来保证在IPD项目内建立高效的协同工作流~,本文提出基于互联网网格工作流技术的协同流程管理模型,如图4所示。
建设项目IPD过程中的工作流是根据建设项目所处的阶段,由不同的建设参与者结合当前的工程任务目标,进行灵活的工作安排,平衡调度,以确保项目进度和规定的各项指标任务得以实现的具体执行过程。它是不同的项目参与者把计划任务、进度、成本等因素进行综合考虑的产物。
基于IPD的项日团队组织
基于IPD的项目参与者角色/
基于IPD的项日产出
责任/服务范围定义
及评价标准定义
IPD
建设项目IPD过程划分
餐霞||餐挥缕界|斐|||棉|川
收尾
IPD的
建筑信息模型
基于IPD的建设项目协同模式:CM/DB/EPC/DBB/DBO/EPC/PMc
图4建设项目IPD流程协同框架模型
Fig.4 Framework of construction project IPD collaborative
process workflow model
4结论
本文基于综合项目交付的相关理论及建筑信息模型技术对建设项目IPD协同管理进行了研究,指出IPD模式将成为改变当前建设项目管理效率低下,提高项目综合价值的重要手段,设计了实现建设项目IPD协同管理的框架模型,指出 BIM、协同工作流、基于价值的群决策机制是构成IPD协同管理框架的重要部分,建设项目的所有参与者可以通过该框架模型进行IPD协同管理。
IPD理论在我国建筑行业中属于一个崭新的研究与应用领域,涉及到国家的行业政策引导、现有项目管理模式变更、信息化技术应用三个大的方面,只有三个方面紧密结合,才能推动IPD在我国建筑领域中的成功应用,因此应注意以下几个问题:
)建设行业主管部门应加大对IPD模式的宣传与引导,并积极支持相关协会进行IPD模式中与现有项目管理模式不同的涉及到法律法规等方面如总包/分包合同条款)的探索;
)在工程总承包模式中以IPD理论为指导,积极探索将业主、设计方﹑供应方、施工方、分包方从项目立项开始就整合到一起,进行协同工作的新项目管理模式;
β)积极推动BIM 相关技术在我国的发展与应用,当前BIM 技术在我国主要应用于设计阶段,在施工阶段应用很少,如何通过BIM 及工作流技术将3D设计与基于BIM 的施工管理无缝紧密结合起来,是能否为IPD在我国的应用提供重要技术支撑的关键。