由于当前国内装配式建筑尚处于推广成长初期,实际营建中出现的管控不配套和成本较高等问题,导致装配式建筑工程项目普遍存在“快而不省”的现象。据专业统计测算,较之传统现浇方式预制率每增加10%,每平米成本增量大约在150元左右。成本增量已经成为装配式建筑技术推广的拦路虎,阻碍预制装配式建筑的推广和应用,倒逼工程建设单位创新项目管理机制模式,探寻更适应装配式建筑的一体化集成管理和成本控制方式方法。基于此,涵盖设计、采购和建设的EPC工程总承包模式,逐步成为装配式建筑产业提高集成化程度、降低成本支出的有效管理模式。基于此,本文研究探讨基于EPC模式的装配式建筑的成本控制问题,具有一定的理论和现实意义。

预制装配式建筑营建过程中的费用支出可归为前期费用、设计费用、采购费用、生产运输费用和现场装配费用五大类。与传统现浇技术相比,装配式建筑增加的成本主要归结为设计费用、构件生产运输和装配措施三方面的增量。据测算装配式建筑的设计、构件生产运输和装配措施成本并与传统现浇技术模式下的成本进行比对后,可大致估算出:设计费用成本增量在15-20元/平米,构件生产运输成本增量在65-80元/平米,施工措施费用成本增量在35-50元/平米。可见,装配式建筑成本增量的大头还是在构件费用上,应当成为成本控制的重中之重。而导致成本增量的原因主要集中在四个方面:一是构件设计、生产缺乏统一标准,设计难度大,采购招标无法横向比较形成市场竞争,非标准构件磨具通用性差,导致生产企业构件报价居高不下;二是构件装配专业化程度低,施工效率低且安装质量不高容易导致返工,装配式建筑人工费用不减反增;三是构件生产企业规模化程度不足,产量较低导致厂房、模具和设备等分摊费用无法摊薄;四是产业链、不同专业之间、各施工环节之间集成化程度过低,容易造成工期延误、成本增加、冗余浪费、施工脱节、窝工损失和材料闲置等成本控制问题。

传统管理模式无法有效纾解当下装配式建筑所存在的标准化程度、专业化程度、规模化程度和集成化程度四低问题,而EPC模式的优势刚好在于能够重新整合配置现有资源,从设计、采购、营建到试运行全程采取一体化高效集成管理。同时,EPC总承包商可以带动规制设计部门、构件供应商、物流企业和构件装配企业共同缔结成产业链条,使EPC一体化管理与装配式建筑一体化技术两相融合、相辅相成,凝聚出成本控制合力遏制额外成本滋生;EPC模式下总承包商对各分包商的管控较之传统总包模式更为集约有力,使各阶段、各环节衔接更为顺畅,从而杜绝浪费;EPC一体化管理思路下总承包商能够统筹调度建筑、结构、机电和安装等各专业部门,装配效率的提升同样能够压缩工期降低成本。

EPC模式以设计为统领和总抓手的特点,在压减高额设计费用的同时还能够总体控制工程各阶段各环节的整体经济性,利用BIM模型预先模拟控制压减各类潜在风险和成本支出的空间,有效杜绝了施工安装单位出于实操便利而随意变更流程增加费用的现象发生;尤为难能可贵的是,EPC模式下建筑精益成本管理得以顺畅实施,合同总价前提下总承包商采用精益化成本控制、系统性消除各环节浪费的主观能动性更强,必然约束、带动各分包商和各专业部门全员参与成本控制,而EPC模式的设计前置及成本预估也确保了建筑精益成本管理的前瞻性和精确性特点优势的发挥。

对装配式建筑整个项目建设过程进行科学合理的工作结构分解,是构建基于EPC模式的装配式建筑成本控制体系并抓好各项费用支出管控的必要前提。在综合考量装配式建筑的营建流程和EPC一体化集成管理基本特征的基础上,可以将与成本控制细节相对应的装配式建筑相关工作分解成前期(招投标、签订EPC总承包合同)、设计(前期设计、方案设计、扩初设计、施工图设计、深化设计)、采购(实施采购、供应商管理)、生产运输(构件生产、构件运输)和现场安装(构件现场堆放、构件吊装、构件安装)五大块。

根据前述工作分解情况,充分发挥EPC模式设计、采购、营建和试运行全程一体化高效集成管理的优势,依托利用BIM和AI技术协同性、动态性、智能性和精确性特点,有效破解总承包商、设计和施工部门等项目各参与方之间的信息孤岛问题,借助多层动态成本控制系统实现EPC模式下装配式建筑项目信息的实时动态交互共享,便于对装配式建筑成本控制情况实施全程动态跟踪监测,运用BIM软件、成本探测模块和数据处理技术,融合精益建筑、网络信息化和作业成本管理理念,提高成本控制决策的正确性和精准度,确保EPC模式下装配式建筑工程项目各项成本控制措施精准到位、逐一落实,具体运行机理如图1所示:

根据以上多层动态成本控制体系运行机理,结合EPC模式管理一体化和装配式建筑技术一体化的基本特点,充分运用BIM和AI技术成果,利用BIM模拟和碰撞穿行检测、智能机器设备与管理设计人员的协同一体,对装配式建筑设计、构件采购生产及现场装配等各个环节的成本信息进行分析、判断和决策。可自主活动的软硬实体(Agent)被分布式多点嵌入EPC模式下装配式建筑的多层动态成本控制体系的相关功能模块中,负责为成本探测模块从构件生产和装配一线各要素单元采集成本信息,并向具备装配式建筑作业数据处理和成本标准规则制定的中心存储器输送,将EPC模式下装配式建筑项目各参与主体的意图清晰顺畅地传达,便于在总承包商的统一管控调度下,协调各作业环节无缝衔接、有效融合,深化各部门对装配式项目工程的感性和理性认识,大幅缩减工程返工量和工期延误,从而降低工程资源的无效投入、控减成本支出;摒弃以往单纯事后成本核算的静态管理模式,基于EPC模式凭借网络信息化系统搭建全新的、多层动态成本控制平台,能够随时提取各项成本信息并加以智能化核算处理,形成实时查偏纠错的事前、事中和事后动态成本管理模式,项目建设成本管控更加突出实时动态。基于EPC模式的装配式建筑多层动态成本控制体系的模型框架如图2所示:

一是首层为装配式建筑项目成本信息控制决策辅助层。相关成本信息由嵌入作业成本控制与评价模块的BIM模型负责实时采集、处理和传递。BIM模型中涉及建材采购管理和构件生产装配管理的模块在向生产过程执行系统(MES)下达生产装配指令的同时,也会向基于作业成本管理的成本控制与评价模块传递相关生产装配作业信息。总承包商及设计、管理等部门会依据工程进展动态,在实施作业成本管理和战略剖析的前提下,及时研判预估各项设计、生产和建安成本,并及时将基于企业标准成本或目标预期的作业计划指令向中间层MES进行传递,同时接收MES上传的实时生产装配作业数据和成本评价分析报告,据此识别剔除非增值业务和可能存在的冗余浪费,确保将装配式建筑营建过程中的五大类成本费用严格控制在合理范围之内。

二是中间层为构件生产及现场装配作业成本控制层。该层引进嵌入了构件生产及施工装配过程执行系统(MES),是专门针对车间执行和一线安装层面的生产信息化管理系统,通常涵盖制造数据管理、计划排产、生产调度、质量控制、库存管理、人力资源管理、设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板、过程控制、底层及上层数据集成分析分解等管理模块,其主要功能涵盖了建筑作业计划的编制、调度和下达,物料、人工和车间工地费用的现场管控,以及对计划执行、过程追溯、构件统计、成本控制、质量控制和资源统筹的决策分析,同时衔接首层BIM模型或企业ERP与底层DCS,做好相关成本信息数据的实时汇总与上传下达。

三是底层为建筑构件车间生产及现场装配自动化控制层。以分布式集散控制系统(DCS)或可编程逻辑控制器(PLC)系统为代表的生产施工自动化控制系统,其主要功能在于接收来自总承包商和管理层的生产装配作业指令,通过生产车间和现场工地的智能化控制落实上述指令,并将落实结果和生产装配作业数据上传至负责成本控制的中间层。EPC模式下装配式建筑工程项目决策辅助、作业成本控制和现场自动化控制三层动态成本控制模型的构建,能够确保成本控制全程无死角地覆盖设计、采购、施工和试运行等阶段的所有作业环节,破除各参与主体之间的沟通障碍,打通EPC模式下装配式建筑各作业环节之间的衔接堵点,剔除冗余浪费,减少无谓纠纷,优化资源配置,从而缩减工期推进装配式建筑项目提早投入使用,通过控减成本投入、增加收益预期实现业主、总承包商和分包商的合作多赢。

总的来看,新构建的基于EPC模式的装配式建筑多层动态成本控制体系,依托BIM技术和智能信息技术很好地实现了事前成本计划、事中成本核算和事后成本分析的有效串连,事前成本计划做到了纵向企业成本科目的细分、约束与管控,横向各管理部门和分包商的成本控制责任划分与落实;事中成本核算做到了建筑物料、人工、车间费用以及合同金额、预估变更、待发生合约规划的实时采集、处理和上报;事后成本分析做到了成本控制偏误的实时核查、预警和纠正,超支原因的深度剖析和纠偏整改措施的制定落实,堪称现阶段装配式建筑成本控制的理想体系与范式。

大连医科大学附属第三医院装配式混凝土结构工程项目采用EPC工程总承包模式。该项目总建筑面积7.1万平方米,符合相关标准要求,实现了建筑构件的标准化与通用化。

三川建设作为项目总承包商,根据大连医科大学附属第三医院项目EPC模式和混凝土结构装配整体式建筑的特点,以事前成本计划、事中成本核算和事后成本分析为项目全过程成本控制主线,以纵向成本科目细分与横向责任主体落实为成本控制坐标,本着效益和质量至上、易于理解和可操作性强的原则,引进嵌入BIM技术、智能化信息技术、精益建筑和作业成本管理理念,并辅助运用挣得值法,构建基于EPC模式的装配整体式建筑多层动态成本控制系统。其基本框架如图3所示:

一是制定执行EPC精益建筑生产装配优化再造策略。三川建设紧紧围绕消弭冗余浪费、提高柔性车间构件生产和工地现场装配能力的目标,敦促建筑构件生产企业利用设备的快速准备和合理布局实现小批量均衡生产,通过精益准时化生产看板管理模式,并借助集团已有信息技术优势和信息化大数据云会计平台,搭建准时制(JIT)体系并将JIT精益生产管理模块嵌入多层动态成本控制体系的控制中间层,事前成本计划模块涵盖构件生产装配作业计划编制、调度和下达等主要功能,事中成本核算模块的主要功能在于动态采集车间构件生产和医院工地现场装配的成本信息,事后成本分析模块则具备分析决策功能。由于该融入EPC一体化管理和精益建筑理念的成本控制层通过集成和数据接口与三川建设BIM模型相互连通,能够实时接收构件生产装配计划指令,实现均衡化按需定制生产及装配,最大程度地减少库存管理和堆放转运浪费。同时动态向BIM模型上传实时生产装配及成本数据,便于三川建设管理层及时进行成本控制决策调整。

二是厘清落实EPC模式下的作业成本管理思路。三川建设基于EPC一体化管理特点,循着工作分解结构所指示的成本责任划分结果,逐一甄别确认整个设计、采购和营建过程中耗费的资源,进而确认相关作业单元和责任中心,确定归集成本动因,构建成本动因数据库,对应责任中心和主体逐一智能化分配成本费用,测度得出装配式建筑成本上限和合理区间。进而将成本控制与评价模块引进嵌入BIM模型,实施成本卷积与作业核算,生成装配式建筑成本标准和成本差异化评估报告并下达至中间层MES执行系统,以此完成对装配式建筑的全程多层动态成本控制。

三是配套采取多层动态成本控制措施。在设计之初就注重抓好医院项目预制占比经济性的测度估算,要求设计单位采用价值评估预判和方案对比优选等方法严控成本支出;构件生产与装配施工阶段采用价值工程分析法严把成本控制关口,重点对成本增量较大的三明治外墙等装配构件实施成本系数估算,据此做好材料选用和生产装配工序流程的优化调整,通过增益价值系数力促成本降低;充分发挥BIM技术所见即所得的可视化、统筹各方的协调性、虚拟前瞻的模拟性和追求卓越的优化性等特征优势,借助BIM的剖切、漫游、测距和跨专业集合碰撞筛检等技术功能,通过参数建模、集合归类实施穿行碰撞检测、一模多用提升信息交流及设计交底效率。在施工装配阶段依托BIM技术构建4D施工装配进度模型和5D成本控制模型,在后续试运行和运维阶段则发挥BIM信息集成与有效利用的功能,多措并举、多层并用全程抓好装配式建筑的动态成本控制。

三川建设总承包承建的大连医科大学附属第三医院装配式建筑工程项目,构建采用基于EPC模式的装配式建筑多层动态成本控制系统后取得了明显成效。主要表现为:一是通过事前、事中和事后成本核算分析,共识别出非增值业务17项、可能存在的冗余浪费22处,并及时进行了剔除改进处理;二是在多层动态成本控制系统的统筹协调下对25项施工装配分项进行了优化提升;三是构建起了装配式建筑成本动因数据库和装配式建筑BIM技术基础数据库;四是缩减工期65天;五是总计节约费用支出319万元;六是在实践中培养建立起了EPC模式下的装配式建筑成本控制专业人才队伍。

通过构建基于EPC模式的装配式建筑多层动态成本控制体系,并以三川建设为总承包商的大连医科大学附属第三医院建设项目为例进行剖析印证后我们发现,装配式建筑普遍存在成本增量问题,应发挥EPC模式下的成本控制优势,糅合运用BIM技术、智能化信息技术、精益建筑和作业成本管理理念,立体构建涵盖事前成本计划、事中成本核算和事后成本分析的多层动态成本控制体系,方能最大程度地提高效率、降低成本,促进装配式建筑技术在更大范围的应用推广。