BIM技術(shù)與精益建造技術(shù)在IPD模式中的應(yīng)用研究

（四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 四川 德陽 618000）

0 前言

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，各種建筑形式和項目復(fù)雜性不斷增加，業(yè)主的利潤需求不斷增長，但根據(jù)傳統(tǒng)的交付模式，參與設(shè)計的各方都是獨立的，并且沒有足夠的交流細節(jié)，這些均導(dǎo)致了現(xiàn)下建筑會出現(xiàn)許多的問題，比如說： 完工期限等的延遲是無限的，這大大降低了生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)建筑工程的交付方式已不能支持建筑業(yè)的發(fā)展，因此建筑業(yè)迫切需要完善建設(shè)過程中各方之間的關(guān)系。如今，IPD模型作為一種全新的建筑工程交付模式，它的誕生和發(fā)展是備受矚目的，研究IPD模型中的核心支撐技術(shù)的具體應(yīng)用方式，能夠為將來IPD模型的進一步完善助力。

1 IPD模式相關(guān)介紹

1.1 IPD模式的基本定義

IPD模型的中文全稱是集成項目交付，它于十九世紀九十年代的英國，隨后又被運用在 美國和澳大利亞這兩個國家，因為成果顯著，能夠明顯改變建筑行業(yè)長時間延期的不良現(xiàn)狀，因此IPD模型這種新型的交付項目模型逐漸受到了業(yè)界的認可，開始廣泛應(yīng)用。那么關(guān)于IPD的具體概念定義，學(xué)術(shù)界的說法不一，但是目前，美國建筑師協(xié)會在2007年提出了對IPD的較為嚴格的定義：它將知識產(chǎn)權(quán)定義為勞動力、建筑系統(tǒng)、商業(yè)建筑和單個項目的實踐集合為一體的項目交付模型。 使用中國獨特的現(xiàn)狀信息和智能有助于減少項目浪費，提高效率并實現(xiàn)最大的項目價值。在國內(nèi)，實際上不同的學(xué)者對于如何更加準確的定義IPD模型的內(nèi)涵，有不同的看法：一部分學(xué)者認為IPD模型是一種全新的采購模式，這種采購模式之中，指的是前期所有參與到建筑項目之中的各方共同承擔風險、利益；另外，一部分學(xué)者則對IPD模型的看法是以合同的形式來規(guī)范參與到建筑項目中的各方的正常行為，以達到共同的最終利益的目的；與此同時，還有部分學(xué)者認為IPD模型是參照各方活動，并且結(jié)合各方的信息，利用更全面地信息，共同承擔風險的同時，將最終的利益達到最大化。綜合多個學(xué)者不同的視角，IPD模型使所有利益相關(guān)者能夠從項目開始就介入項目，并代表多方組建項目團隊，與此同時 各方分享風險和利益，并合作實現(xiàn)項目利潤最大化。

1.2 IPD模式內(nèi)技術(shù)支持的關(guān)系

IPD模式作為被業(yè)內(nèi)廣泛認可的一種項目集合交付模式，它的內(nèi)部運行是需要有相應(yīng)的技術(shù)進行支撐的，而本文將會進行介紹的兩種類型的技術(shù)，即BIM技術(shù)以及精益建制造技術(shù)否是支撐IPD模型運行的重要的技術(shù)。

在許多工具和技術(shù)中，BIM技術(shù)和精益建造技術(shù)是兩項最重要的技術(shù)。那它們?yōu)槭裁茨軌蛟?IPD模型當中起到至關(guān)重要的作用呢？這種關(guān)鍵主要取決于 IPD模型自身所擁有的特點。 IPD模型提供了相互信任和合作，并提供了無障礙通信，因此BIM技術(shù)可以為整個生命周期中所有利益相關(guān)者的整合提供更高的利益以及創(chuàng)建更加優(yōu)秀的平臺。

另外，IPD模型最重要的目的就是追求更大的利益，減少浪費并提高效率，這里是因為采用了精益建造技術(shù)的施工方法。BIM技術(shù)和經(jīng)以及精益建造技術(shù)促進團隊合作，提高項目團隊的完整性，并幫助項目在設(shè)計和配置方面取得更好的結(jié)果。

1.3 目前國內(nèi)IPD模型的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)對BIM模型以及精益建造技術(shù)在IPD模型當中的應(yīng)用的研究進程以及給進行到了一定的成熟程度：有的學(xué)者通過對實際項目的IPD模擬，BIM技術(shù)作為最重要的組織結(jié)構(gòu)，合同關(guān)系，信息交換和資產(chǎn)分配實施綜合IPD管理框架；另外還有學(xué)者通過分析收購精益設(shè)計和輕量化，并且以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的，BIM技術(shù)與輕量化建設(shè)的結(jié)合可以通過IPD模型更好地實現(xiàn)；也有學(xué)者根據(jù)廣泛的記錄，BIM應(yīng)用程序以IPD格式實施，建立了完善的概念思維；同時，還有學(xué)者基于BIM，開發(fā)IPD知識戰(zhàn)略并提出七個關(guān)鍵模型。 基于此模型，創(chuàng)建了IPM基于BIM技術(shù)基礎(chǔ)上的協(xié)作框架。

基于上述研究，本文詳細探討了這兩種技術(shù)在IPD模型中的應(yīng)用，以此來建立一個相對完整的應(yīng)用系統(tǒng)并準備案例的細節(jié)，確保應(yīng)用系統(tǒng)提供良好的方向。

2 IBM技術(shù)在IPD模型中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)概念介紹

BIM概念在美國提出時取得了很大進展。目前，行業(yè)界定BIM的定義有很多，國家建筑信息模型標準（SGBSI）提出的定義在行業(yè)中得到了廣泛的認可。它將BIM定義為“改進建筑設(shè)計、設(shè)計、施工、運營和維護的技術(shù)”，同時它可以模擬所有組件和設(shè)備。該模型包含在項目的整個生命周期中，關(guān)于可以使用的設(shè)備的不同部分和信息，并且與此同時這些信息是機器可讀和標準化的。

BIM設(shè)計過程資源的三個基本維度反映了設(shè)計師執(zhí)行標準的行為和實施，具體方法和實踐內(nèi)容。 BIM（建筑信息模型）不僅僅是數(shù)字數(shù)據(jù)集成，還包括數(shù)字數(shù)據(jù)應(yīng)用，可用于數(shù)字化建設(shè)，建設(shè)和管理。 這種方法支持建設(shè)項目的綜合管理環(huán)境，建設(shè)項目可以顯著提高效率并降低綜合過程的風險。IPD模型之中使用BIM提高設(shè)計質(zhì)量，減少設(shè)計錯誤，收集和分析技術(shù)成本數(shù)據(jù)，在整個設(shè)計過程中提供技術(shù)支持，并為所有應(yīng)用程序提供BIM平臺。效率通過在整個生命周期內(nèi)充分利用建筑物的時間、質(zhì)量、安全性，效率和成本效益來完善追責機制。

2.2 BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

在傳統(tǒng)的模型中，由于組織關(guān)系和階段變化，信息和項目交換只能在多個階段實現(xiàn)。BIM技術(shù)的發(fā)展為IPD模型提供了這種解決方案。BIM在項目的生命周期中保留所有數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式作為模型。由于協(xié)議條款的限制，IPD模型可以確保不同項目參與者之間關(guān)系的穩(wěn)定性，并保護項目生命周期中可用的信息。根據(jù)研究結(jié)果，IPD等高度先進的項目模式的概念在該領(lǐng)域得到廣泛接受，并建立了更廣泛的合同體系。但是，許多技術(shù)問題尚未解決。這就是為什么該行業(yè)希望通過將BIM整合到IPD模型中來解決實際的技術(shù)問題的原因了。

2.2.1 BIM為IPD模式提供數(shù)據(jù)的儲存和交換服務(wù)

在IPD模型中，每個初始項目參與者必須一起工作來實施需要技術(shù)支持的最新信息。由于工業(yè)發(fā)展的不同原因，每個項目參與者通常使用可靠的存儲形式，并且各方之間沒有互連來產(chǎn)生設(shè)計結(jié)果。BIM技術(shù)的到來為用戶提供了數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸標準，涵蓋了建筑項目的多個部分，使BIM能夠提供IPD存儲和交換服務(wù)。根據(jù)Nadin和美國2008年建筑調(diào)查辦公室的報告，BIM強烈支持IPD數(shù)據(jù)保留和共享模式。但進一步的研究表明，這種支持有幾個缺點。例如，BIM無法在整個項目中整合主要技術(shù)推廣項目的結(jié)果，也無法涵蓋所有技術(shù)變更。

2.2.2 BIM 幫助 IPD 進行法律事務(wù)處理

順利處理復(fù)雜施工合同的重要原因之一是合同的目的不能得到精確的定義。如果合同的主體含糊不清，就會產(chǎn)生不必要的法律沖突，伊斯蘭認為完善的合同制度必須界定合同的主體。 在BIM的幫助下，IPD合同可以在現(xiàn)代和復(fù)雜的建設(shè)項目中精確定義合同的目的。研究顯示 在這次調(diào)查中，BIM的建筑信息模型表明，IPD各方不僅可以分享利益和分擔風險，還可以幫助法院走出法庭，取得豁免權(quán)。

在傳統(tǒng)模式中，知識產(chǎn)權(quán)問題是阻礙設(shè)計師與設(shè)計師合作的關(guān)鍵因素。Stephen專注于與IPD模型相關(guān)的法律問題，并發(fā)現(xiàn)關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)糾紛的爭議對所有糾紛的設(shè)計結(jié)果影響最大。 Pardis強調(diào)，由于項目參與者的結(jié)果可以在BIM信息模型中準確識別，因此設(shè)計師，設(shè)計師，顧問和其他項目參與者的知識產(chǎn)權(quán)可以得到充分保護。 但是，根據(jù)Leejeje的調(diào)查，也存在一些問題。BIM信息模型包括了廣泛的建筑細節(jié)，導(dǎo)致模型速度緩慢且效果不佳。

2.2.3 BIM 幫助IPD 完成設(shè)計施工任務(wù)

BIM可以向參與項目的每個人展示三維建筑結(jié)果，因此利益相關(guān)者可以更直觀地優(yōu)化建筑設(shè)計并提高業(yè)務(wù)生產(chǎn)力。 增強型4D BIM模型增加了基于3D的時間維度。在4D BIM模型的支持下，項目設(shè)計團隊可以開發(fā)建筑項目的設(shè)計。

由于設(shè)計單位可以呈現(xiàn)給危急情況下的專業(yè)人員，因此設(shè)計更合乎邏輯并符合建筑物的要求。 BIM可用于虛擬設(shè)計和施工檢查糾紛檢查。 覆蓋面接近更大，更寬和實際的施工情況。 因此，沖突評估的結(jié)果更有意義，并可改進工作。

2.2.4 BIM 有助于 IPD 組織文化的形成

BIM可以提供先進的技術(shù)服務(wù)，減少不必要的糾紛，讓各方相互信任，提高團隊協(xié)作和效率。 另外，BIM根據(jù)實際情況定義項目目標，更加合理安排事件，便于項目各方執(zhí)行任務(wù)。這些好處適用于BIM培訓(xùn)和加強IPD團隊的組織文化。3.3IPD模型中應(yīng)用BIM技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用案例介紹

加利福尼亞醫(yī)療中心于2000年和另外一家知名建筑公司一起進行一項設(shè)計兩所急癥監(jiān)護室，并且將這兩個整合成一個整體。于是在兩年之后，加利福尼亞的醫(yī)療中心又重新整合了這一個建筑項目，打算建立成為一個新的醫(yī)院設(shè)備。該項目清楚地解釋了在定制虛擬設(shè)計和構(gòu)建合同（VDC）文檔中構(gòu)建，協(xié)調(diào)和共享BIM模型的過程和責任。，參與到這個建筑設(shè)計中的所有成員都必須參與到BIM技術(shù)的使用中來。

在項目期間，IPD團隊將自己定義為用BIM描述4D時間表，IPD團隊可以模擬施工過程并嘗試該程序以找到最佳解決方案。該團隊每周都會使用BIM進行質(zhì)量測試。專業(yè)分包商監(jiān)督他們的部門建筑產(chǎn)品，以便每周施工的進度可能比預(yù)期的進展好。這表明BIM可以幫助IPD完成設(shè)計和施工任務(wù)。該項目促進共享進展模式，只要文件內(nèi)容和完成百分比符合要求并且文件共享列表已完成，則可以將進度模板劃分為草圖。進度模型可以發(fā)布供IPD團隊的其他成員使用。 它代表了BIM為IPD模型提供歸檔和數(shù)據(jù)交換服務(wù)的能力。與此同時，成員之間的模式共享增強了互信，團隊的凝聚力也大大提高，形成了組織文化。

3 精益建造技術(shù)在IPD模型中的應(yīng)用

3.1 精益建造技術(shù)概念介紹

在我國國內(nèi)對精益建造技術(shù)是如何定義的呢？精益施工技術(shù)中心將精益施工定義為生產(chǎn)管理，設(shè)計理論和施工的完整理論，該體系著重于建筑產(chǎn)品的整個生命周期，不斷減少和降低浪費并滿足客戶要求的較為系統(tǒng)的方法。精益建設(shè)重點關(guān)注建筑產(chǎn)品整個生命周期的傳統(tǒng)建筑管理理論，不斷減少和消除浪費，滿足客戶需求為最終目標。

但是與此同時，像BIM一樣，精益建造技術(shù)的定義有許多要求不斷更新和發(fā)展。美國精益建筑協(xié)會的創(chuàng)始人認為輕型建筑是管理建筑的一種新方式。 建筑行業(yè)將輕型建筑定義為“一個專注于整個價值鏈的連續(xù)過程，消除了施工過程中的浪費，滿足用戶需求并超越了需求”。

3.2 精益建造技術(shù)在IPD模型中的具體應(yīng)用

IPD模型應(yīng)該在項目開始時創(chuàng)建大型組織關(guān)系，并且應(yīng)該在不同參與者之間轉(zhuǎn)移活動。為了最大限度地發(fā)揮項目的優(yōu)勢，可以沿著工作流最大化傳遞價值并消除參考。另外需要做到的事情是使用精益建造技術(shù)的設(shè)計方法和工具。

3.2.1 LPS系統(tǒng)

LPS從其英文名字上面就可以看出它是LPSD，即精益項目交付系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。也是在這個系統(tǒng)之中應(yīng)用最為廣泛和作用最大的一個建筑交付流程。傳統(tǒng)的項目一般都是以上級的命令為動力來推動的，而上級的命令一般就是根據(jù)施工的流程自主地進行安排。然而，管理人員的計劃通常超出了員工的技能，當其中一個環(huán)節(jié)延誤時引發(fā)連鎖反應(yīng)，后來受到項目進展嚴重影響的工作正在造成巨大損失。另一方面，最后一個設(shè)計系統(tǒng)是一個“拉動”計劃：由于員工知道如何更好地針對工作和材料，他們可以設(shè)計并且通常是最后的設(shè)計師。

規(guī)劃系統(tǒng)包括四個規(guī)劃和規(guī)劃工具：基于軌跡的主要規(guī)劃，預(yù)測性規(guī)劃和每周規(guī)劃，以及必要時的日常規(guī)劃。考慮到開發(fā)項目整體進度的總體計劃以及項目階段和關(guān)鍵階段的分布，未來日程管理建筑工程在6周到8周之間，每周工作計劃明確各階段之間以及不同運營之間的轉(zhuǎn)移條件，并以臨時計劃為基礎(chǔ)。根據(jù)項目的現(xiàn)狀，設(shè)計師的主管或主管將與來自不同行業(yè)的人討論每周的討論，并根據(jù)討論結(jié)果更新工作計劃。還必須在計劃中定義作業(yè)緩沖區(qū)，并根據(jù)所執(zhí)行任務(wù)的計劃計算計劃完成百分比（PPC）。 PPC是100%的基礎(chǔ)，只有兩個部分，即完成和未完成，隨后的工作規(guī)范由最后的計劃者制定并分配。

在上一個計劃系統(tǒng)中，專家之間需要進行積極的溝通。例如，要建造一個包括管道，水管工，電氣工人等的結(jié)構(gòu)墻，就必須讓這些人一起工作，以確保在澆筑混凝土之前確定管道的位置。 如果所有專業(yè)人員都不參與投標并導(dǎo)致付款不一致，則以后的更改將耗資耗時，工作人員密集并將極大地影響項目進度。

3.2.2 目標價值設(shè)計

為了避免不必要的技術(shù)變更和返工，該模型將盡最大努力避免在項目設(shè)計階段出現(xiàn)對項目影響最大的錯誤，并迫使參與項目的各利益相關(guān)方進行合作。 確定所有者的目標值。 一個更全面的設(shè)計方案，這是一個超薄設(shè)計的目標設(shè)計，可以實現(xiàn)這一目標。

為了更好地實現(xiàn)目標導(dǎo)向的價值設(shè)計這一點，首先，要與業(yè)主緊密合作以設(shè)定目標。所參與到這個項目的成員必須根據(jù)設(shè)計者的指示反映價值和識別價值的方法。設(shè)計師必須確保業(yè)主在這個過程中發(fā)揮積極的作用，而不是被動地接收或響應(yīng)。其次，一旦設(shè)定了目標值，就會創(chuàng)建一個詳細的預(yù)算。計劃完成后，設(shè)計團隊必須設(shè)置多種方法來估算計劃的成本。分數(shù)和詳細預(yù)算之間的差異被處理，不能無處理。如果特定模型的成本超出您的預(yù)期，那就必須立即設(shè)置模型，以免破壞模型。

項目團隊應(yīng)在項目開始時咨詢客戶，以確定資金如何花錢和外觀，這需要付出很大的努力。 畢竟，整個項目預(yù)算將根據(jù)每個組織的計劃而被破壞，創(chuàng)造就業(yè)計劃由預(yù)算問題組成。 這個過程應(yīng)該與設(shè)計的大小相似，所以應(yīng)該在特定的時間和盡快更新。

3.3 精益建造技術(shù)在IPD模型中的相關(guān)應(yīng)用案例

美國的薩特醫(yī)療中心是使用精益建筑技術(shù)的典范， 一些設(shè)計技術(shù)已經(jīng)適用于成功應(yīng)用于該項目的“最終規(guī)劃師”，“可靠承諾”，“客觀價值設(shè)計”和“日常會議”。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)模式相比，輕型建筑工程在樓宇控制方面的使用可減少百分之九十左右，減少建筑物中的建筑工作人員，并將施工階段的銷售額提高百分之十和百分之二十之間。照明技術(shù)可被視為這些IPD項目成功的重要因素和主要保證。

結(jié)語：本文主要介紹BIM IPD的兩項主要技術(shù)技術(shù)，即BIM支持和一些IPD設(shè)計技術(shù)，為BOS IPD創(chuàng)建了一個應(yīng)用系統(tǒng)。本文介紹了技術(shù)應(yīng)用最重要的四個方面：處理模型是案例研究，支持和適當?shù)墓こ探M織文化和案例中相關(guān)醫(yī)院的信息和細節(jié)。關(guān)注建設(shè)最終的技術(shù)方面，規(guī)劃和成本效益、設(shè)計方法和程序，以及使用建筑技術(shù)的一些例子，在IPD項目的一些簡要介紹中，這兩項技術(shù)已經(jīng)啟動并且相輔相成。但實際上，創(chuàng)建BIM系統(tǒng)所需的一些信息平臺可能會通過兩種相輔相成的技術(shù)提高BIM應(yīng)用的潛在價值。然而，由于該項目大部分IPD模型的應(yīng)用項目都是在國外進行的，本文也就是選擇了其他國家的案例來加強國內(nèi)這方面模型的應(yīng)用以加速我國國內(nèi)想關(guān)方面的發(fā)展。BIM技術(shù)和不精益建筑技術(shù)的不斷發(fā)展非常的重要，因為這對于工業(yè)和相關(guān)行業(yè)的不斷發(fā)展擴大具有戰(zhàn)略重要性。

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