在建筑行业, 由粗放型的生产方式向着集约型、精细化进行模式转变, 是实现建筑生产工业化的主要内容, 是进行建筑行业产业化的核心要求^[1]。目前在建筑行业较为流行的是将EPC (engineering procurement construction) 模式应用于装配式建筑, 其特点是以构件的加工和安装代替采购阶段, 并纳入到设计阶段, 通过有效连接前期设计与现场施工, 使施工部门有效配合支持前期设计, 以保证设计结果与现场要求高度契合, 以此降低施工成本和资源消耗^[2]。

由于装配式建筑更为专业化、流程化, 需要一套科学合理的管理模式与之对应, 从而保证各项工作的有效衔接配合。因此, 对EPC模式与装配式建筑技术相结合的研究非常重要。

EPC总承包模式可以有效推进建筑行业的升级转型, 促进建筑产业现代化、专业化、集成化的发展, 推动建立科学完善、合理高效的项目管理综合体系, 有效解决建筑行业目前存在的各阶段、各专业间, 技术与管理间衔接困难等众多问题^[3,4]。因此, 装配式建筑的设计标准化、生产工厂化、施工装配化的特点十分适合与EPC模式进行配合。EPC模式与装配式建筑技术相结合的优势明显, 具体可以在项目组织结构、设计优化与资源整合、工期控制、成本控制和专业化管理等方面得到体现。

与传统的项目管理模式相比, EPC总承包模式能够清晰划分机构职责、简化各单位间的关系、优化配置人力资源^[5]。图1为传统管理模式下项目直接参与方之间的关系图。从图中可以看出, 业主与多个参与者之间都有联系, 而其他参与者之间并没有直接的合同关系, 只是普遍为协作关系, 这就使得业主的协调工作量巨大, 同时其他各方之间的扯皮纠纷等在所难免, 对工程的进度及费用控制等造成极大的不良影响。而在EPC总承包管理模式中, 业主将工程总体发包给一个EPC总包商, 再聘请监理单位对工程建设进行监控, 该模式如图2所示。该模式中各方权责清晰、风险明确, 组织机构完善, 能够更加有效应对工程中的问题^[6]。尤其在装配式建筑中, 对设计、构件制作和施工间的数字化数据传输要求较高。因此, 各专业、各流程之间的沟通、衔接是否通畅将影响整个工程的顺利实施, EPC模式下, 各阶段、各参建方的协调工作将成为总承包单位内部的协调, 这将有利于信息的共享及工作的协调、连接。

EPC总承包的项目管理模式具有以设计为引导, 将设计、采购和施工进行统筹规划, 以实现全过程优化的特点^[7]。优化配置全产业链的资源, 整合上下游, 解决因为切块分割施工导致的管理零散化问题, 整体降低建设成本^[8]。虽然EPC总承包商在该模式中承担了更大的工程风险, 但是通过科学有效的风险管理, 也能够避免绝大部分工程风险, 以得到更高的回报。因此, EPC总承包模式能够充分发挥设计单位的主观能动性, 以设计为主导, 全面统筹采购与建设, 系统化地进行工程全周期的优化。项目各参与方在EPC总承包商的统筹协调下, 围绕着确定目标进行配合, 相互协调, 合作共赢, 以实现工程建设的高度组织化^[9]。

在EPC模式下, 招标的工作量大大减少, 招标的效率大幅提升。而EPC总承包商由于介入工程的时间较早, 能够有效组织各阶段工作, 其设计施工一体化的特点有效地契合了装配式建筑的施工要求^[10]。EPC总承包商在设计阶段便充分考虑构件制作和施工的联系, 并强化设计、采购与施工的衔接, 更好地保证了构件的供应。通过系统化的调整优化, 能够最大限度地进行工期优化, 获得更多的工期压缩空间^[11]。

在项目建设过程中, 建设施工的详细工作均由EPC总承包商负责, 采用EPC总承包模式后, 项目的大部分风险将由总承包商承担, 这对于EPC总承包商的风险管理能力提出了较大要求, 但是对发包人有利^[12]。发包人减少了具体的费用控制相关工作, 可集中更大精力进行工程款筹措、项目款拨付等工作, 工程成本控制整体目标的实现更有保障。对EPC承包人而言, 虽然其承担较大的成本风险, 但是高风险也能够相对应地获得更高的工程款, 只要对风险进行有效管控, 将有助于承包商提高工程整体利润^[13]。EPC承包商通过充分发挥设计主导的优势, 对设计、采购、施工等环节进行统筹优化, 以系统地优化成本, 提高项目利润率。

EPC总承包一般具有丰富项目管理经验、专业健全的管理队伍以及较强的技术水平, 能够强力把控工程建设的实施。EPC总承包商通过建立专业、完善、高效的管理团队, 保证项目建设过程得以顺利进行^[14]。在装配式建筑建设中, 这种专业化管理的重要性更为明显。由于预制结构的工业化、流程化生产, 在构件设计与施工中对各专业的协同要求更高。通过专业化管理, 构件在设计阶段便能够在结构、给排水、暖通、电气等专业进行深入的协同优化, 尽量避免遗漏及各专业间的冲突。

在装配式建筑建设过程中, 可将工程建设管理工作环节细分为以下3个阶段:设计阶段、采购阶段、施工阶段。

设计阶段的成果与整个建设项目的投资效益密切相关, 设计的高质量保证采购的高质量, 可减少施工阶段工程变更的次数, 显著提高施工质量, 实现工程建设的优质高效, 并实现造价控制总目标。如前文所述, 在装配式建筑工程中, 设计阶段的优势更为明显, 为了更大限度地发挥这些优势, 需要对EPC与装配式技术的结合途径进行详细的分析策划。首先需要对装配式建筑的设计特点进行分析, 简要概括如下。

1) 流程精细化预制装配式建筑的建设流程具有更全面、更综合、更精细的特点, 在传统设计流程的基础上, 增加了前期技术策划和预制构件加工图设计2个设计阶段。

2) 设计模数化模数化是建筑工业化的基础, 通过建筑模数的控制可以实现建筑、构件、部品之间的统一, 从模数化协调到模块化组合, 进而使预制装配式建筑迈向标准化设计。

3) 配合一体化在预制装配式建筑的设计阶段, 应与各专业和构配件厂家充分配合, 做到主体结构、预制构件、设备管线、装修部品和施工组织的一体化协作, 优化设计成果。

4) 成本精准化预制装配式建筑的设计成果直接作为构配件生产加工的依据, 并且在同样的装配率条件下, 预制构件的不同拆分方案也会给投资带来较大的变化, 因此设计的合理性直接影响项目的成本。

5) 技术信息化BIM是利用数字技术表达建筑项目几何、物理和功能信息以支持项目全生命期决策、管理、建设、运营的技术和方法, 采用BIM技术可以帮助提高预制构件的设计完成度与精确度。

针对以上这些特点, EPC总承包模式与装配式建筑在设计阶段的结合主要应当关注后续工作对设计优化的需求, 发挥装配式结构的预制化和EPC模式的全过程管理的优势, 该阶段的工作流程如图3所示。在设计阶段, 设计师在BIM框架下进行协同设计, 预制厂则通过预制构件信息进行分析, 对设计提出阈值模块的优化建议, 施工工程师则从施工方案、工艺的角度对设计模型进行分析, 进行可施工性反馈。同时, 为了更好地发挥EPC模式在费控管理中的优势, 设计过程中需特别进行费控专项优化, 使项目整体费控目标的实现得到保证。

项目采购 (P) 在EPC总承包中处于中间的连接环节, 在工程建设全过程中处于承上启下的位置, 采购工作的进展情况直接影响工程的质量、进度和费用三大管控目标。在装配式建筑项目中, 由于预制件在工程采购中影响较大, 采购工作对工程项目的三大管控目标影响更为明显。预制构件的采购与一般工程采购工作在工作流程等方面是相似的, 但是也存在以下几个方面的不同: (1) 采购对象简化与一般工程材料的采购相比, 预制构件的采购种类比较单一, 数量与质量的把握比较简便, 其实每个预制件都是通过多个不同材料组合加工形成的, 这就能够简化采购流程, 减少采购的管理成本; (2) 质量检查严格由于预制构件是一个工业化生产的半成品, 在对构件进行质量检测时, 与一般材料采购相比, 不仅需要对构件的各项物理指标进行检测, 还需要查看各功能区是否遗漏等; (3) 运输难度大预制构件往往具有自重大、体积大且不能拆解、弯曲等特点, 因此对运输、起吊等工作的要求较高, 如果出现质量问题, 返修、退货等工作更为复杂繁琐; (4) 存放时间短由于预制构件一般只需现场拼接, 且构件的起吊、二次运输、存储等费用较高, 因此应当尽可能减少存储时间, 理想状态是将构件在运输车辆上直接进行吊装拼接。

所以在采购阶段, 总承包商需要以集成管理的思维统筹考虑设计与采购、施工的相互关系, 通过保证各流程的工作有效衔接, 加强项目信息管理及信息化技术的应用, 以缩短采购周期、降低采购成本、提高采购质量。因此, 在采购阶段EPC模式与装配式建筑的结合需要总承包商将采购工作向设计、施工阶段前后延伸, 发挥采购集成管理作用, 保证项目管理目标的实现。设计是为采购工作提供数据输入的环节, 在设计与采购的接口管理方面, 主要需要设计融入采购过程中。在设计前期阶段, 设计单位应当与采购人员进行充分的信息交流, 结合工程实际情况、预制件厂家条件等, 对设计结果进行适当调整, 保障后续采购工作的顺利进行。在确定预制厂家时, 设计人员为采购人员提供投标厂家的技术标的评定服务。在预制生产过程中, 设计人员应当按时提供设计图纸, 并及时处理厂家反馈的问题和合理化建议。在采购与施工之间的衔接中, 施工人员与采购人员应当保持良好的沟通, 对预制构件的型号、数量、时间等进行及时沟通确认, 保障货物及时、准确入场。

在装配式建筑建设过程中, 施工阶段是EPC总承包商投入的高峰期, 同时也是工程全过程管理的重点与难点。在装配式建筑中, 施工的主要难点体现在对构件进行吊装的过程中, 对吊装机械、定位和固定连接的要求较高。预制件体积较大, 在现场进行吊装时, 对吊装机械的安全可靠性要求较高, 是安全管理的一个高风险源, 需要进行全面的安全策划。同时, 与普通建筑相比, 装配式建筑对预埋件和构件接点的处理精度要求较高, 因此需要在吊装前进行预埋件和预制件尺寸、定位的最后确定, 在保证安装精度前提下再进行施工。另外, 由于前文提到的大型装配式构件在存储及起吊上的诸多不便, 要求该类构件做到及时吊装, 从而达到优化成本控制的目标, 对施工进度与采购进度的配合要求较高, 需要两者的默契配合。

因此, 在施工阶段, 项目管理的重点是各专业之间的协调配合, 及时有效地处理可能出现的各类问题, 从而最大限度地发挥出EPC模式与装配式建筑在工程建设进度、质量等方面的优势。在施工策划阶段, 设计单位可以通过BIM进行施工仿真与模拟, 明确构件的安装流程、顺序与工艺要求, 为施工交底提供便利。通过施工模拟, 可以提前发现并解决可能出现的问题, 同时为施工场地布置等提供参考。在原材料供应中, 施工单位应当提前进行需求预测, 结合工程的实际情况, 与采购人员进行衔接。在施工过程中, 首先应当与设计、构件供应商对构件的质量、尺寸等做最后的确定, 争取一次吊装成功, 避免出现返工等现象。

结合上文所述的EPC模式与装配式建筑结合的优势与途径, 本文将构建一个适用于装配式建筑的模式———EPPC (engineering-procurementproduction-construction) , 将设计-采购-构件生产-施工一体化, 将整个项目形成一个统一的有机整体。该模式如图4所示。

在EPPC模式中, 业主通过招标确定EPC总承包商及监理单位, EPC总承包商全面负责装配式建筑的设计、采购和施工, 监理工程师对各项工作进行监督与协调。为了发挥总承包模式的优势, 总承包商在设计阶段开始便将工程建设全过程的采购与施工考虑进去, 设计师需与采购、费控及施工工程师等进行沟通, 通过各项反馈优化设计。采购工程师在采购限额的约束下, 不仅需要对常规材料进行采购管理, 同时针对预制件的采购需进行特殊对待, 在构件的生产、运输和供货时间确定上需要给予重视。施工人员通过设计信息进行施工策划, 通过施工模拟等手段做好施工优化和技术交底, 将预制构件通过合适的连接方式安装在建筑物中, 使之成为一个整体, 最后对工程进行验收移交。

装配式建筑与EPC模式结合在项目组织、进度控制、成本管理等方面具有较大优势。本文对EPC模式与装配式建筑的结合途径按照不同阶段进行了分析, 强调了各阶段之间的相互渗透及各参与者之间的相互配合。最后, 构建一个适用于装配式建筑的EPPC模式, 使装配式建筑项目得到更好的管控。