自上世纪九十年代,PPP模式开始应用于全球多个国家交通运输、供水、供电等领域,以提高公共基础设施的服务质量。近年来,PPP模式在中国也得到了大力推广与应用。然而,在PPP项目的实施过程中却经常受挫。例如,英国国家物理实验室(National Physical Laboratory)PPP项目就因物有所值评价(VFM)的失利而提前终止。同样的,中国PPP项目提前终止的研究给出了11项风险。而导致这些风险的原因在于项目的绩效评价未能与项目进程实时匹配。

现阶段的PPP项目多采用传统的评价形式,过分关注工期成本和投资成本。然而,对于PPP这种利益相关者众多的建设模式,社会资本较为关注工期与成本,而政府方与社会公众更为关心项目的交付成果及运营效果。因此,为满足利益相关者的需求,PPP项目更需要以全生命周期为视角开展绩效评价。PPP项目全生命周期的绩效评价,以项目各阶段的预期制定目标为依据对各阶段的实施过程,进行随时的评估与调整。

建筑信息模型(BIM)技术则可以为评价目标的制定,以及评价过程跟踪,提供有效的平台与中介。BIM不仅实现了项目交付资产的物理特征与功能特征的信息图像化,并且为利益相关者提供了基于集成信息做出决策的能力,以确保他们的需求可以得到充分的考量。基于此,本研究将讨论基于BIM的PPP项目全生命周期绩效评价的实施过程,并以实践中的保障房PPP项目为例说明应用情况。

全生命周期的绩效评价包括项目投入、过程、产出与结果4个阶段。对于PPP项目而言,绩效评价不仅强调投入(成本)、产出(工期与资产质量)和结果(经济和社会影响),而更应该关注“过程”,即动态、实时地评价施工与运营的整个过程。

PPP项目是政府与社会资本为提供公共服务而形成的长期安排,它拥有比其他项目更具不确定的“过程”。这使得,PPP项目中的许多组成部分(例如,合同与协议、财务文件、技术文件等)和风险(例如,市场风险和政策风险)是来自长期合作关系的,并在生命周期(或“过程”)中动态变化的。因此,PPP项目全生命周期的绩效评价也动态变化,这包括每个阶段关键绩效指标(KPI)和评估流程。PPP项目全生命周期的绩效评价指标和评估流程主要涉及:①项目的识别与准备(包括可行性研究、风险分配、产出说明等);②项目的采购(例如投标、特许经营权授予和合同签订);③项目执行(设计、建造、运营和设施管理)。具体的KPI指标如表1所示。

由于PPP项目的全生命周期较长,包括固定的建设周期和漫长的运营周期,这为BIM技术的使用提供了基础。政府与社会资本组建的SPV,需要关注各个阶段的项目信息,这种信息需要是全面且集成的。如表1所示,BIM技术的应用实现各个阶段的绩效评价的实时可视化,并带来其他的收益:

(1)项目的识别与准备。该阶段的KPI指标主要包括,公众客户满意度指标、物有所值(VFM)评价、宏观环境分析、定义服务需求和输出、风险识别与分配、可行性研究、融资方式选择、特许经营方选择标准制定、特许期制定、“法律、商业、技术和工程结构”的标准和要求、各参会方的接口管理方案等。该阶段匹配的BIM技术和工具包括,视觉漫游(Visual walkthroughs)、空间计算(Space calculations)、空间库存(Space inventory)、基于5D模型的项目功能分析。该阶段的BIM技术应用可以带来提升财务预测能力、跟进业主需求、信息实时传输、增强前期项目功能的稳定性等益处。

视觉漫游与基于5D模型的项目功能分析,包括项目的使用功能、运营功能以及多项建设功能的分析,这为宏观环境分析、绩效评价中的服务需求和输出、可行性研究特许经营方选择标准、“法律、商业、技术和工程结构”以及公众客户满意度等指标的评判提供了基础。空间计算、空间库存则可以作为物有所值评价的数据基础,例如房屋的空间大小、楼宇的设计情况等均是物有所值评价的重要参考数据。同时,空间计算中涉及的房屋占地情况的数据,也可为宏观环境分析提供参考。

(2)项目的采购。该阶段的KPI指标主要包括,采购程序的制定、最终谈判框架的制定、融资来源确定、界面管理、合同管理、质量绩效、工期绩效、财务/成本绩效、材料/物资管理、安全管理。该阶段匹配的BIM技术和工具包括,各参与方的信件/文件管理(Stakeholder sign-offs)、碰撞检测(Clash detection)、合规性检测(Compliance checking)、采购进度/成本监控(360TM Field/Glue软件)、信息的完整性审查。该阶段的BIM技术应用可以带来建模优化、物流调度方案优化(更接近施工需求)、改进进度和成本绩效、提升信息交互速率等益处。

信件/文件管理实时记录与保存了PPP项目采购阶段的各类文件,该技术可以保障项目界面管理、合同管理等KPI指标的实现。信件/文件管理与采购进度监控,可以协助政府方实现采购程序的制定、最终谈判框架的制定、融资来源确定等重要工作与KPI指标。采购进度/成本监控技术所获取的实时数据,则可作为质量绩效、工期绩效、财务/成本绩效、材料/物资管理等指标评价的基础。在该阶段,PPP项目绩效评价涉及的材料/物资管理、安全管理等指标,可根据碰撞检测、合规性检测等所检测的实际情况予以评价。

(3)项目的执行。该阶段的KPI指标主要包括,公众客户满意度指标、政府方满意度、项目收益、工期绩效、质量绩效、财务/成本绩效、材料/物资管理、资产的“质量、业绩和盈利能力”评价、环保评价、争议处理、运营管理与维护、设施管理、接口管理、移交管理等。该阶段匹配的BIM技术和工具包括,进度/成本监控、物资管理、运维跟踪、用后评价、空间利用率检测等。该阶段的BIM技术应用可以带来资产维护的可持续、改进运营数据、延长项目生命周期、降低补救成本、减少维护中断等益处。

进度/成本监控与物资管理是PPP项目建设阶段最主要且最常用的BIM技术,它们可以协助PPP项目参与方实时观测项目进度、质量、成本以及物资施工情况,这为该阶段绩效评价中工期绩效、质量绩效、财务/成本绩效、材料/物资管理以及项目收益等重要指标的评价提供了依据。运维跟踪、用后评价、空间利用率检测等可以用于运营阶段的绩效评价工作,为公众客户满意度指标、政府方满意度、运营管理与维护、设施管理、接口管理、移交管理以及资产的“质量、业绩和盈利能力”评价提供重要的数据支撑。

基于BIM的PPP全生命周期绩效评价模型是以BIM技术和工具的工作流(workflow)为基础构建的,并对应PPP全生命周期的各个阶段开展工作。BIM的工作流程和整个程序开始于PPP生命周期绩效评价的识别和准备阶段,并“以目标为出发点”统领整个资产管理的模型构建。这包括执行和维护项目/资产所需的信息定义,以及提供这些信息的责任要求。基于BIM的PPP绩效评价模型构建主要包括以下步骤,具体如图1所示:

(1)项目的识别与准备阶段,委托独立BIM咨询顾问,通过数据集成工具向设计、施工及运营团队收集数据。这些数据会在项目管理与各项设备中进行传递,并完成项目的范围定义等工作。

(2)项目的采购阶段,采用BIM技术实施绩效评价的参与者将涉及设计、咨询、承包与分包等。这些数据会在数据集成工具与BIM模型之间交换。BIM咨询顾问根据SPV的需求创建BIM执行计划。持续收集和检查输入的数据和文件的质量,并移交给操作员。

(3)项目的执行阶段,参与者将包括项目的运营方。BIM咨询通过EMS、ERP、BAS以及GIS工具为项目的实施与运营提供依据,并协助完成PPP绩效评价。同时,设施管理计划的持续改进,并可用于为未来的项目需求提供反馈。

本研究以国内某保障房项目为例进行具体说明,该项目占地面积45886.13平方米,建筑总面积约202571.29平方米,其中地上建筑面积157801.91平方米,地下建筑面积44769.38平方米(地下一层,局部地下二层),建筑最高高度99.7米,由九栋34～35层塔楼、一栋3层幼儿园组成。项目建筑功能为住宅,地下室主要为辅助设备用房、停车库等,水、电、消防、智能化配套齐全。塔楼结构体系为剪力墙结构,标准层采用预制装配式施工工艺,地下室结构体系为框架结构,均采用承台桩基础。基于BIM技术的PPP绩效评价模型的应用实操,分别包括项目识别与准备、项目采购以及项目执行等3个环节。

PPP的识别与准备阶段,KPI指标多围绕政府与社会资本的合作关系建立、项目的可行性、物有所值评价等前期工作展开。该阶段介入的BIM咨询方,可通过创建LOD100的建筑信息模型,审查上述方案中设计的各项指标;使用5D组件将建设项目与同类项目进行比较,包括建设成本的组成、单方造价情况、功能性指标等。BIM技术的5D模型构建,可以识别PPP项目存在的潜在风险,例如项目投资与收益是否满足物有所值评价。

保障性住宅PPP项目的可视化模型,为政府方、社会资本方与潜在居民提供了住宅的建筑信息,用以辅助该阶段项目的可行性、物有所值等评价。在该项目模型构建期间,严格按照BIM中心管理制度实施,确定BIM项目团队、人员职责分工等等,团队之间尽快熟悉项目图纸,在良性内、外部沟通情况下确保模型的准确性,以便于政府方与社会资本方检测项目的各项功能指标。同时,采用dRofus软件进行区域规划与管理、房间与功能区布置等工作,可协助完成PPP绩效评价过程中的财务、功能等指标的评价。

PPP的识别与准备阶段,尽管设计、施工以及功能信息较为有限,但考虑到项目的运营与维护是项目可以开展PPP模式的基础。因此,在该阶段实现“全生命周期的成本预测”,以确保项目的经济评价、服务需求评价和产出评价等绩效评价内容的准确性是十分有必要的。以某保障性住宅PPP项目为例,本研究采用BIM技术中的估算工具——CostX软件,进行了项目未来支出/净现值、贴现率等物有所值中各项目指标的计算,具体如图2所示。同时随着设计工作的开展,当模型更新到LOD300时,可以更加精确地估计项目的投资成本。

PPP项目的采购阶段,主要完成社会资本方的采购与设计工作。如果改建段SPV公司参与设计,可以确保项目的使用功能更接近自身需求。同时设计阶段一直也是开展BIM的重要阶段。如果承包商、设计团队和分包商在施工开始之前使用BIM来解决问题,则开发和使用BIM的成本将远低于未使用BIM的重复工作成本。因此,可以实现潜在的净节省。该保障性住房项目在各专业合并前后分别进行了碰撞检测,检测结果发现出现碰撞的原因主要是各专业设计图纸配合不足和模型构建人员能力欠缺。该阶段通过BIM模型完整性的定期检查,确保设计的质量,以确保安装内容正确。

现场3D扫描使用云点数据,可以与建筑信息集成,例如,确保施工在设计范围内,并且确认是否正在进行(如图3所示)。如果在施工期间未定期监控结构,则质量、安全、成本和进度可能会受到影响。定期进行3D扫描以验证结构的完整性,可以为政府与社会资本方提供进度信息,确保项目按照预期目标进行。

该保障性住房项目对工期进度实施了“计划”与“实际”的实时监控,将工期进度与Autodesk Naviswork等软件中的建筑信息模型联系起来,使用基于云的技术(如BIM360TM Field)实时记录现场进度,通过智能手机、电脑(PC)、笔记本电脑或iPad同步查看模型,项目中的所有利益相关者均可即时访问。同时,BIM 5D软件的应用也实现了对建设成本的实时监控。在项目建设过程中,实时工期表和成本信息的获取将有助于改进项目决策,确保实现预期目标,为PPP的股东提供有关项目状态的最新信息。

在该保障性住房项目3D、5D模型构建过程中,结合“建模及模型处理规范及注意事项、三维算量for Revit建模规范及注意事项、广联达算量软件与BIM 5D交互规范、Revit导入广联达DCL建模交互规范、广联达BIM 5D与Revit MEP模型交互建模规范V2.5等建模规范要求”,确保模型的准确性。因此在PPP项目的施工阶段,BIM技术的应用可以在不断完善建筑模型完整性的基础上,检测施工进度的规范性、成本的合理性、工程量的可持续性等,以确保整个项目的各项目功能指标、安全指标满足国家与地方的规范要求、法律要求。该阶段满足法律法规要求也是重要绩效评价指标之一。合规性检查过程如图4所示,在某保障性住房项目中,BIM技术顾问采用专用格式进行建筑数据交换,这使得SPV以及设计和施工团队能够使用任意数量的基于CAD的软件包。这使得各方均可以访问建筑信息模型,以确保项目的各项目指标即相关文件符合要求。该过程具体包括4项内容:(1)模型准备,提取和衍生模型视图数据进行检查;(2)规则编写,将项目中的读写规则、法律法规的读写规则转化计算机操作规则;(3)规范性检测,将规则应用于约束性模型,并检测建筑物的合规性;(4)报告结果,以图形方式报告,并参考读写规则要求。

采用BIM技术可以实现PPP项目资产管理系统与施工、管理、运营等阶段的同步衔接,以对应运维管理的相关指标的绩效评价。在施工过程中,建筑信息模型被更改和修改,以产生启动此过程所需的输出信息。同时在模型和资产系统之间传输基本信息,例如成本数据。然后,此“竣工”成本信息可用于项目整个生命周期,从而在资产建造后监控资产绩效,如图5所示,该保障房项目中通过建立协作平台、手机端等,项目参建方可实时查看项目建设信息。而且进度模拟情况与资金曲线,能让项目参建方实时了解项目进展,以及成本管控情况。

基于BIM技术设施运维管理的主要目标是优化建筑运维性能,并在实际完成后的一个特定阶段与现有系统集成,如该保障房项目中采用了广联达BIM 5D,实现了项目建设从设计、施工到设施运营、管理的平稳过渡。而且BIM咨询团队在项目施工阶段,采用了条形码与安装射频识别(RFID)标签的形式对建筑材料与设备进行了监控。在运维阶段,根据条形码与安装射频识别(RFID)标签开展运维管理工作,包括工作管理跟踪进度和对维修或投诉活动的响应。建筑信息模型可以显示元素和PC平板电脑,可用于从条形码和RFID标签中包含的信息中提取有关服务历史和维护要求的信息。另外,运维管理还涉及了发票计费、跟踪和审批签核,使用厂房和设备进行资产管理维护跟踪。

完全集成的建筑信息模型为评价PPP项目运维能力提供了平台。特别是,SPV可以访问有关资产物理性能的实时数据,并确保进行维护。同时,政府在了解运维成本时,还可以缓解未来项目的融资问题。在该保障性住房项目中,由BIM咨询团队构建的具备能源管理和持续调试的建筑信息模型,能够为资产所有者提供大量数据和信息。BIM咨询顾问创建了经过校准的能源模型(包括使用EnergyPlus等软件并集成到EcoDomus数据库中),提供了理想、模拟建筑性能与实际性能的对比信息,其中建筑区域和房间可以根据它们与模拟结果的接近程度进行排序。通过能源模型模拟值与实际值的对比分析,能够实时观测项目的运维情况,进而评估项目的运营能力。

PPP项目中的绩效评价是决定项目物有所值的先决条件。本研究构建了基于BIM技术的PPP全生命周期的绩效评价模型,并将该模型用于某保障性住房项目。该模型对应了PPP项目识别与准备、项目采购、项目执行(施工与运营)等环节,并为PPP项目的绩效评价提供了有效帮助,可以监控PPP项目的合规性与运营能力,以确保项目的成功。