EPC 模式下機電一體化裝配式項目風險管理研究

戴宏杰DAI Hong-jie

（上海新晃空調設備安裝工程有限公司，上海 201600；上海新晃空調設備股份有限公司，上海 201600）

0 引言

機電一體化裝配式建筑是把傳統建造方式中大量現場作業轉移到工廠進行，在工廠中提前加工制作好建筑用構件和配件，通過可靠連接方式現場裝配安裝而成。機電一體化裝配式建筑項目采用標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、智能化應用、信息化管理的現代工業化生產方式，具有污染少、噪音小、工期短、速度快、使用勞動力少等優勢，已逐漸成為建筑業綠色發展、循環發展、低碳發展主要方向[1]。2022 年新開工裝配式建筑面積達8.1 億平方米，較去年增長9.46%。近年來，對裝配式建筑的政策支持力度有所加大，2016 年、2017 年國務院辦公廳發布了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》《關于促進建筑業持續健康發展的意見》，2022 年初發布了《“十四五”建筑節能和綠色建筑發展規劃》，住建部提出到2025 年裝配式建筑要占新建建筑比例30%以上，機電一體化裝配式建筑市場需求仍將持續高速增長。

傳統的DBB（Design-Bid-Build，設計－招標－建造）建筑模式已經不能滿足機電一體化裝配式建筑快速增長的需要，很容易造成設計、采購、實施、總裝脫節，而EPC（Engineering Procurement Construction）模式是目前國內外的領先模式，為集設計、采購、實施、總裝于一體的工程總承包模式，在整體把控質量和工期上有明顯優勢[2]，在《關于促進建筑業持續健康發展的意見》《關于加快新興建筑工業化發展的若干意見中》相關指導意見中指出，裝配式建筑應積極大力推廣工程EPC 總承包模式。但機電一體化裝配式建筑相比于傳統的建筑項目整體生產環節增多，各環節環環相扣，裝配式建筑項目管理復雜度較高，這將導致在設計、采購、實施和總裝階段產生更多的風險因素。目前傳統的建筑項目風險管理模式是將設計、采購、施工不同階段進行獨立風險管理，因此，EPC 模式下的機電一體化裝配式建筑的風險管理還需進一步探索完善。本文將基于EPC 模式下，識別設計、采購、實施、總裝全周期四個階段的風險因素和指標，使用失效模式與影響分析法（Failure Mode Effects Analysis，簡稱FMEA）和逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，簡稱TOPSIS），定性和定量相結合的方式進行風險評價并對風險因素提出有效控制措施，規避較大風險，提升EPC 模式下機電一體化裝配式項目的風險控制能力，促進裝配式建筑行業良性發展。

1 EPC 模式下機電一體化裝配式項目的風險評價指標體系

近年來對裝配式建筑項目的風險研究逐漸增多，李強年和王喬喬基于NB-IoT 技術對裝配式建筑吊裝安全風險進行了研究，以生產要素為劃分基礎，從人員、物料設備、技術工藝、環境、管理五大維度識別裝配式建筑的安全風險[3]；花陽陽等基于貝葉斯網絡，構建了包含業主、設計、施工、材料商、監理和政策幾個方面的裝配式建筑進度風險體系[4]；高鵬[5]、陳浩楠等[2]、荀泊源[6]都基于EPC 模式下研究裝配式建筑風險，其中識別的風險維度均包含設計階段、采購階段、施工階段。本文通過對上海新晃空調設備安裝工程有限公司2016 年承接上海建工醫院三樓新院區的機電一體化裝配式項目的跟進研究及大量文獻分析、專家訪談，從EPC 模式全壽命周期流程和項目實操環節出發，將風險識別為設計階段風險、采購階段風險、實施階段風險、現場總裝階段風險，并識別出15 個風險評價指標。

1.1 風險因素識別

1.1.1 設計階段風險因素識別

設計階段作為機電一體化裝配式建筑項目流程中的首要環節，設計階段對項目投資影響重大，設計和優化甚至直接決定了機電一體化裝配式項目的費用支出，因此設計階段的風險把控是保障EPC 模式下項目順利開展的關鍵。設計階段包括技術策劃，初步設計，技術設計，施工圖設計和構件加工圖設計，此外，還要根據圖紙布局進行BIM 建模，包括暖通風系統、暖通水系統、給排水系統、消防水系統、排風系統、強電系統、弱電系統等的模型建立，設備分類編碼。

在設計階段的風險因素為：設計標準化、設計可施工性、設計變更和環境影響評估風險。設計標準化含義為根據機械加工制造標準化理念，在構建的制作、設計、安裝上符合公差，建立裝配式構建協調標準，保障建筑構建的施工質量和安裝精度；設計可施工性意為設計的全系統及構件、配件是否可依照預定程序順利施工安裝；設計變更意為后期根據實際采購、實施及總裝實際情況對原設計進行修改變更；環境影響評價簡稱環評，環評風險指根據實際裝配式項目的不同，對建設項目實施后可能造成的環境影響分析、預測和評估，提出預防或減輕環境影響的方法、措施。

1.1.2 采購階段風險因素識別

采購階段是機電一體化裝配式建筑項目籌集所需材料和構件的重要環節，在采購前應做好充分的市場調研和詢價工作，選擇可靠有技術能力、生產能力的供應商尤為重要。采購階段要與供應商簽訂合同，制定合理采購計劃，做好采購進度安排，明確所需的各種建筑原材料、構件配件、生產設備、施工設備、施工器具等。受國家政策和市場供需影響，設備和建筑原材料的價格也隨之波動，因此采購計劃要結合市場變化，確保運輸裝卸順利，使設備和建筑原材料按時按量到達施工現場。因此，采購階段的風險因素為：供應商的生產能力和質量控制能力、供應商的價格和交貨期、運輸裝卸風險和合同管理風險。

1.1.3 實施階段風險因素識別

實施階段是在現場總裝階段前還原現場1：1 搭建拆裝過程，在拆裝過程中會保存一些中小結構的構件安裝，該階段主要是應用于一些大型的機電一體化裝配式建筑項目，實施階段由于提前試搭建，對施工方案進行檢驗、調整，大大提高了現場總裝的成功率和容錯率。裝配式建造的設備相較于傳統建造方式使用率更高，EPC 總承包模式下涉及的施工方更多、工序更繁雜，需要良好的溝通和施工組織協調，一方面，提前解決因設計原因可能造成的施工碰撞或難度增加等問題，另一方面需要按照施工方案組織人、材、機順利建造，具備成功竣工條件[2]。因此，實施階段的風險因素為：施工方案合理性，施工工藝的規范性、可操作性，機電總裝與現有建筑結構沖突。

1.1.4 現場總裝階段風險因素識別

現場總裝階段是機電一體化裝配式建筑項目現場施工和構件組裝的環節。經過實施階段第一次組裝后，采取貼二維碼方式進行編碼，分組歸類，在原來模組規劃的基礎上重新調整，使分組更合理，符合施工工序。同時，現場基礎硬件設施也進行對應編碼，作業人員根據編碼的位置，進行了安裝方位交底和作業順序交底。此外，現場總裝的安全生產管理和操作人員安全問題是該階段的主要問題，要制定具體的進度計劃，保證建筑材料和預制構件按時進場，在專業操作人員的團隊協作下，確保吊裝的安全和高效。因此，現場總裝階段的風險因素為：現場人員的技術水平和安全意識，現場作業環境的安全性，現場作業過程中的質量控制和現場作業過程中的進度控制。

1.2 風險評價指標體系構建

通過案例分析法、文獻分析法和專家訪談法，歸納出EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目設計、采購、實施階段風險、現場總裝的四個階段15 個風險影響因素，形成表1 的EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目風險評價指標體系。

表1 EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目風險評價指標體系

2 機電一體化裝配式建筑項目的風險評價

風險評價是風險管理的關鍵步驟，考慮機電一體化裝配式建筑行業的專業性和新興性，本文運用定性、定量相結合的風險評價方法，包括專家打分法、FMEA、TOPSIS。第一步，使用FMEA 來分別獲取項目風險指標的風險嚴重度（Severity，簡稱S）、風險頻率（Occurrence，簡稱O）、風險可檢測度（Detection，簡稱D）三個評價值；第二步，使用TOPSIS 法來得到風險指標的重要度，完成項目風險指標排序。

2.1 基于FMEA 的風險指標SOD 評價

失效模式與影響分析法（Failure Mode Effects Analysis，簡稱FMEA）是工程管理中常見的一種可靠性分析工具，可以用來進行質量管理和設計，也可以進行風險管理預防性的分析工作。FMEA 一般是以團隊協作的形式，通過專家組成員的專業知識和行業經驗，深入挖掘分析項目中的潛在失效模式，采取定量和定性結合的方法，客觀、科學的評價潛在的失效風險因素。本部分首先運用FMEA，首先確定SOD 的評判標準，而后借助專家打分法來獲取各項風險指標的風險嚴重度（S）、風險發生的頻率（O）和風險的可檢測度（D）。

2.1.1 確定S-O-D 評判標準

①風險嚴重度S。

根據機電一體化裝配式項目的重要績效指標進度和成本，對風險嚴重程度等級建立評分標準如表2 所示。

表2 機電一體化裝配式建筑項目FMEA 風險嚴重程度評分表

②風險發生頻率O。

根據風險發生的可能性把風險頻率O 劃分為5 個等級，建立風險發生頻率評分標準如表3 所示。

表3 機電一體化裝配式建筑項目FMEA 風險發生頻率評分表

③風險可檢測度D。

根據風險的檢測可能性，把可檢測度D 劃分為5 個等級，建立風險頻率評分標準如表4 所示。

表4 機電一體化裝配式建筑項目FMEA 風險可檢測度評分表

2.1.2 確定S-O-D 的評分

本次邀請機電一體化裝配式建筑行業兩名專家及資深裝配式建筑項目經理來共同評分，根據風險評價指標的潛在失效模式的危害進行風險嚴重度S、風險頻率O、風險可檢測度D 打分，如表5 所示。

表5 機電一體化裝配式建筑項目風險指標SOD 評分表

2.2 基于TOPSIS 的風險指標重要度評價

逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，簡稱TOPSIS）是一種多準則決策方法，利用理想點和反理想點所構成的空間，通過計算排序方案對于理想點的相對貼近度進行排序。在本文中，將以FMEA 法的風險嚴重度S、風險頻率O、風險可檢測度D 作為15 個風險指標的決策屬性來進行量化計算分析，進而做出15 個指標的風險重要度排序。

第一步：構建原始決策矩陣Y，確定風險最大方案和風險最小方案。

將15 個機電一體化裝配式建筑項目風險指標作為15 個決策方案，FMEA 法的三個維度風險嚴重度S、風險頻率O、風險可檢測度D 作為每個指標的3 個屬性，構建15 行3 列的矩陣Y1，其中yij為矩陣元素。風險最大方案和風險最小方案是根據需要排序的方案的性質、設計的能力以及各屬性在過去曾出現過的最大（?。┲?，記風險最大方案為E=（e1，…em），風險最小方案為L=（l1，…，lm，），得到17行3 列的增廣決策矩陣Y2：

第二步：對增廣決策矩陣Y2標準化。

為了對各項指標更公正比較和評估，對Y2進行標準化處理，于是得到標準化后的矩陣Y′2。

第三步：加權標準化矩陣，將風險嚴重度S、風險頻率O、風險可檢測度D 三個屬性的權重視為相同，其權重值為，代入矩陣后，得到加權標準化矩陣。

第五步：計算15 個機電一體化裝配式建筑項目風險排序方案和理想點的相對貼近度。設對應于第i 個排序方案，Ci值越大，說明Si與Ii+越貼近，說明第i 個方案的風險重要度越高。

最終計算出15 個機電一體化裝配式建筑項目風險排序方案Ci值如表6 所示。

3 機電一體化預制式建設項目的風險控制措施

基于FMEA 法和TOPSIS 法，計算得出EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目設計、采購、實施、總裝四個階段15 個風險評價指標的重要度，如圖1 所示。根據四個階段的關鍵風險指標，本文將提出針對性風險控制措施以期降低機電一體化預制式建設項目的全周期風險。

3.1 強化溝通協調，提升設計可施工性、穩定性

EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目在設計階段的指標重要度排序依次為設計可施工性、設計變更、設計標準化和環境影響評估。在設計階段應加強各項目參與方溝通交流，建立起有效的信息交流機制，以BIM（Building Information Modeling 建筑信息模型）為基礎，對項目設計、質量、成本等多方面進行協同數字化管控，避免在設計階段因構件設計偏差造成圖紙偏差、加工偏差等誤差，減少設計變更，提升相關構件及原材料的可施工性、標準性，強化裝配式建筑工程項目的設計質量和裝配成功率。

3.2 建立穩定的供應商網絡，優化物流體系

EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目在采購階段的關鍵指標為供應商的價格和交貨期、供應商的生產能力和質量控制能力、運輸裝卸風險，三個指標的重要度均大于0.45。機電一體化裝配式建筑項目的構件、原材料均來自供應商，因此應當進行供應商的篩選和評估，可通過數字化分析各供應商的項目背景、資質、規模、技術、價格、交貨期等因素，科學選擇合適供應商，并適量備選幾家優勢互補的供應商，嚴格合同管理，建立長期、穩定、可靠的供應商網絡，確保生產構件及原材料的質量穩定、備料計劃合理，并對供應商進行交貨期的信息化管理，定期供應商培訓和績效評價，維持穩定合作關系。此外，還應優化物流配送，制定構件運輸和堆放的管理制度，根據采購和實施計劃制定合理運輸計劃，做好運輸保護，減少運輸損耗。

3.3 制定合理施工方案，嚴格裝配施工工序

EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目在施工階段的關鍵指標依次為施工工藝的規范性、可操作性，施工方案合理性及機電總裝與現有建筑結構沖突。實施環節是裝配式建筑項目的重要環節，涉及到施工準備、施工方案規劃、預構件的進場及安裝連接，因此在實施階段要制定合理嚴謹的施工方案，嚴格按照施工工藝和安裝順序進行實施，通過實施階段的1：1 還原現場，對構件、設備進行二維碼編碼，分組歸類，使分組更科學符合施工工序，以提前提高施工可操作性和規范性，對與現有建筑結構沖突的情況，在放線和總裝的程序間出具BIM 模型，完成碰撞測試，確保預組裝產品可以順利組立。

3.4 提升裝配式項目組人員的技術水平和安全意識，嚴格施工進度把控

EPC 模式下機電一體化裝配式建筑項目在現場總裝階段的關鍵指標依次為現場人員的技術水平和安全意識，現場作業中的進度控制以及現場作業中的質量控制。首先，需要定期對機電一體化裝配式項目組成員及施工人員開展技能培訓及安全知識培訓；其次，選聘一些成熟項目組的技術人員定期到其他項目組輪值，傳授裝配式安裝技術和項目經歷；另外，為了保障裝配作業的安全性，要嚴格選用持有崗位資格證書的項目管理人員和施工人員，落實全員安全生產責任制，定期開展安全應急演練，夯實安全基礎。