1、EPC 模式下设计阶段的可施工性研究摘 要EPC 总 承包模式是目前国际上流行的一种承发包模式，也是我国正在大力推广的一种承发包模式。近年来，国内建筑市场上出现了越来越多的 EPC 项目，设计阶段是 EPC 项目中最重要的阶段，是决定工程建设成功与否的关键阶段，是节约可能最大的阶段，也是工程造价投资控制的重点阶段，所以在设计阶段进行可施工性研究对后续工程的质量、工期、造价控制有重要影响。分析影响可施工性的因素，EPC 总承包模式可以很好的解决由于 设计施工分离造成的不可施工性，加强 EPC 模式下的 设计管理，可以解决目前由于项目管理水平较低对可施工性造成的影响。本文从 EPC 模式的特点入手
2、，介绍了EPC 模式下进行可施工性研究的可行性，并着重论述了设计阶段的可施工性研究，通过综 合分析不同设计阶段的设计管理内容，提出了 EPC 模式下初步设计阶段、技术 及施工图设计阶段可施工性研究的方法及实施工具。最后，结合案例分析了可施工性研究在 EPC 总承包项目中的运用方法和策略。关键词： EPC 模式，设计阶段， 设计管理，可施工性Constructability Research of Design Stage under the Mode of EPC ABSTRACTEPC general contracting mode is worldwide popular now and
3、 is vigorously spreading in China. Recently more and more EPC projects have appeared in construction market. Design management is the most important stage of EPC project management, and the critical stage to determine the success or failure of the construction，and also the key stage of cost control.
4、After analyzing the factors of constructability, the conclusion is that EPC mode can resolve the lack of constructability caused by separating the design and construction, improving the design management can solve the effect of constructability arising from the lower level of project management. Thi
5、s paper starts with the characteristics of EPC mode introduces the feasibility of construct ability of EPC mode, and gives more attentions on the constructability research of design stage, by analyzing the contents of design management, mentions the method and the instruments used to improve the con
6、structability of basic engineering and detail engineering. Finally, this paper analyses the methods of using quota design and constructability in practical EPC projects.Key words: EPC mode，Design stage ，Design management，Constructability目 录EPC 模式下设计阶段的可施工性研究 .5第一章 绪 论 .51.1 选题背景及意义.51.1.1 选题背景 .51.1
7、.2 选题意义 .61.2 文献综述.71.2.1EPC 模式的相关理论综述 .71.2.2 国外关于可施工性相关问题综述 .91.2.3 国内关于可施工性研究的理论综述 .101.2.4 影响可施工性研究的因素 .111.2.5 研究目标及内容 .13第二章 工程项目可施工性研究的相关理论 .152.1 施工性研究简述.152.2 可施工性研究的现状.162.2.1 可施工性研究的实施流程 .172.2.2 可施工性研究的核心 .182.2.3 可施工性研究目前存在的问题 .202.3 可施工性研究的原因及目标.212.3.1 可施工性研究的原因-解决设计方案缺乏可施工性 .212.3.2
8、可施工性研究的目标 .22第三章 EPC 模式下可施工性研究的可行性分析 .253.1EPC 模式对可施工性研究的影响.253.1.1 DBB 模式与 EPC 模式的合同结构对可施工性影响对比 .253.1.2 EPC 模式的执行程序对可施工性研究的影响 .263.1.3 在 EPC 模式设计阶段进行可施工性研究的优越性 .273.2 EPC 模式的组织结构特点 .283.2.1 EPC 模式与 DBB 承包模式的特点对比 .293.2.2 EPC 模式设计、采购、施工一体化 .313.2.3 EPC 模式中设计阶段的特征 .323.3 EPC 模式下实施可施工性研究的关键环节.343.3.1
9、 FIDIC 合同规定 EPC 承包商设计阶段的设计内容 .343.3.2 EPC 承包商在设计阶段可施工性研究的关键环节 .40第四章 EPC 模式下设计阶段可施工性研究的实施 .414.1 初步设计阶段的可施工性研究的实施 .414.1.1 设计前要求 .414.1.2 设计后审查 .444.2 技术设计、施工图设计阶段可施工性研究的实施 .474.2.1 设计前要求 .474.2.2 可施工性的实施操作 .494.2.3 设计工作后对可施工性的审查 .605.1 项目概况 .645.2 EPC 模式的确定.645.3 可施工性研究在独山子项目设计阶段的应用.655.3.1 初步设计阶段的
10、可施工性研究 .655.3.2 技术、施工图设计阶段的可施工性研究 .67第六章 结论 .74参考文献 .75致 谢 .77天津理工大学 2009 届本科毕业论文5EPC 模式下设计阶段的可施工性研究第一章 绪 论1.1 选题背景及意义1.1.1 选题背景EPC( Engineering, Procurement, Construction 设计、采购、施工)模式是一种在实践中发展起来的新生的承包模式，目前全球最大的 225 家国际工程承包商几乎都提供 EPC 模式的承包业务，国际上许多大型的工程项目也都已经或正在采用这种承包方式。从开展工程总承包初期，一些企业几百万元、几千万元的承包额，到目
11、前一些企业已经有能力承担几亿元乃至十几亿元或几十亿元项目的总承包，我国企业的工程总承包额在不断增大。随着我国加入 WTO 和经济建设的快速发展，工程总承包从化工、石化行业逐步推广到冶金、电力、纺织、铁道、机械、电子、石油天然气、建材、市政、兵器、轻工、地铁等行业。房屋建筑工程项目的工程总承包也在不断增加，取得了明显的进展。近几年来，工程总承包的业主认可度和市场需求不断扩大，EPC 总承包在部分大型建筑业企业所占的比例也越来越大。如中国冶金科工集团公司 2005 年完成的建筑业产值 386 亿元中 EPC 工程总承包业务占 80%；2005年中国化学工程集团公司 EPC 总承包的神华煤制油项目，
12、首批合同额达 46 亿元；2006 年 6月，中信中铁建联合体中标合同为 62.5 亿美元的阿尔及利亚高速公路“交钥匙”工程，成为我国迄今为止承揽的对外工程总承包合同额最大的项目；2006 年 7 月中国石化工程建设公司又签订了伊朗 ARAK 炼厂扩建和产品升级项目总承包合同，EPC 合同总价为 21.68 亿欧元 1。大量的实践证明，工程总承包有利于解决设计、采购、施工、开车相互制约和脱节的问题，使设计、采购、施工、开车等工作合理交叉，有机地组织在一起，进行整体统筹安排、系统优化设计方案，能有效地对质量、成本、进度进行综合控制，提高工程建设水平，缩短建设总工期，降低工程投资。EPC 模式最大
13、的特点是实现了设计、采购、施工一体化，使上述工序能够深度交叉，但 EPC 模式为项目带来便捷与利益的前提是解决好设计可施工性的问题。虽然大多数的设计问题在图纸会签中或在施工图完成后的设计审查中被解决，但是仍然有一部分问题在随后的施工过程中逐步被发现，所以 EPC 总承包模式并不能完全解决设计中存在的、可能在施工过程中出现的障碍隐患，这就要求将可施工性研究引入其中。根据我国国内工程项目的特点，我国长期以来一直普遍使用设计、招标、施工这种传统的承包模式，该承包方式下，设计和施工交由不同的承包单位完成，设计者的任务是提供图纸和技术说明，指导施工人员施工，施工人员的主要任务是按图施工，将设计者的意图付
14、诸天津理工大学 2009 届本科毕业论文6实施，由于设计施工工作长期分离，两者的工作很少有“搭接”部分，致使某些工程中存在无法施工的现象，究其原因可以归结为两点：一是设计者所设计的图纸存在严重的可施工性问题，理论难以成为现实；二是施工人员无法理解设计者的设计意图，理解上产生偏差，以致施工产品与设计者的预期产生严重不符。归结起来，由于社会分工和专业细化，造成设计、施工和运行与维护彼此成为完全不同的三个专业，各自仅仅承担项目“参与者”的角色，并没有“联合”的观念，使项目团队缺少整体性。EPC 是一种比较适合大型工程建设项目的承包模式，更适合今后工程的发展趋势，在该模式下，设计、施工环节由同一承包商
15、管理，使得两者融合成为可能，在设计阶段进行可施工性研究，可以更好的降低成本，控制工期，总的来说，进行可施工性研究能够克服分离的缺失，汲取整合的优势，适应不断加剧的竞争，满足业主的要求，带来效率和效益的提高。本题的出发点是 EPC 模式的广泛应用，以及其逐渐成为今后大型项目的发展趋势，而设计阶段又是 EPC 模式中最为重要的阶段，在此背景下确定了该课题，希望能够对今后 EPC 工程设计阶段开展可施工性研究提供帮助。1.1.2 选题意义传统的承包模式，专业化分工使得设计与施工脱节严重，两个完全不同的专业，即使同属于一家公司，仍然由不同的职能单位来完成，这种设计与施工的分离不可避免地产生一定数量难于
16、施工的问题。EPC 模式下，设计和施工由原来的两个单位变成了一个单位下的两个部门，可施工性研究变得更容易组织、协调和实施，施工专家可以在项目经理的领导下更好地参与设计的评审工作，而设计方也会在项目经理的协调下按照评审建议及时、迅速地完成对设计的修改 2。但现有研究大多是对可施工性问题的理论进行研究，研究中很少有针对设计阶段的系统理论，国内建筑市场的 EPC 项目数量虽然与日俱增，但国内建筑承包企业的承包能力和管理水平还不能适应 EPC 项目的需求。目前关于可施工性和 EPC 模式的研究比较充足，但专门基于 EPC 模式设计阶段的可施工性研究相对比较匮乏，有关设计阶段的研究也多集中于设计管理方面
17、，关于设计阶段对可施工性的需要，以及可施工性在设计阶段的操作性方面的理论研究欠缺深度，而设计阶段作为 EPC 模式中最为重要的阶段，直接影响施工，我们可以得出结论，要提高 EPC 工程的价值，加强设计阶段的可施工性非常重要。因此，本文将针对现有研究的不足，着重对 EPC 项目设计过程进行深入分析，指出对可施工性研究的需要，在此基础上提出有针对性的管理策略及管理方法，为提高项目价值打好基础，旨在为我国 EPC 工程的项目管理提供依据，推动改革进行，使我国 EPC 工程建设项目尽快成熟起来与国际接轨。天津理工大学 2009 届本科毕业论文71.2 文献综述1.2.1EPC 模式的相关理论综述1.E
18、PC 模式的产生在 20 世纪 60 年代中期以前的很长一段时期里，施工总承包模式(即 DBB 模式)几乎是工程建设唯一的组织实施方式，占据着支配性的地位。20 世纪 60 年代中期以后，各种非传统型的模式相继产生，并越来越广泛地应用于各种工程建设项目中。私人投资的商业项目(如 BOT 项目)，作为投资方的业主在投资前十分关心工程的最终价格和最终工期，以便他们能够准确地预测在该项目上投资的经济可行性。因此，此类项目的业主希望尽可能少的承担项目实施的风险，以避免在项目实施过程中追加过多的费用和给予承包商过多延长工期的权利，从而使项目的费用和工期固定下来。另外，一些政府项目的业主，出于某些特殊原因
19、，在采用以前的 FIDIC 合同条件时常常对其加以修改，将一些正常情况下本属于业主的风险转嫁给承包商。这种将风险转移的做法导致两种结果：一是保证了业主对项目的投资能固定下来以及项目按时竣工；另一个是，由于承包商在这种情况下承担的风险大，因而在其投标报价中就会增加相当大的风险费，也就会使业主支付的合同价格比正常情况下要高很多 3。为了满足业主转嫁高风险要求的承包模式由此应运而生。在一些西方国家，尤其是英国和美国， “设计-采购-施工”(简称 EPC)/交钥匙工程模式在上个世纪 80年代初在一些商业投资项目中出现。另外，对设计施工一体化的要求，也成为 EPC 模式产生的原因之一。DB 模式下，业主
20、和某一实体采用单一合同的管理方法，由该实体负责实施项目的设计和施工。这种方式的基本特点是在项目实施过程中保持单一的合同责任，不涉及监理，大部分实际施工工作要以竞争性招标方式分包出去。承包商必须就工程上所有包含设计单位、施工单位业务的执行与协调整合工作向业主负责，即使有些工作是以分包方式进行，但承包商仍然必须对该分包的工作向业主负责。这种情况就要求承包商要能够综合考虑设计与施工中的问题，在设计时考虑施工，所以 DB 模式在一定程度上增强了项目的可施工性。但业主对工程全过程的监控力度不好把握，比如，如果业主要求审批设计的每个阶段后才允许施工，就会使设计施工合同的优势难以发挥。另外，在这种模式下，招
21、标文件一般由业主代表编制，主要表述业主的要求，一般提供概念设计(Concept Design)和工程系统流程图(Process Flow Diagram)。业主通过招投标只需选定一家设计-建造总承包商负责项目的设计和施工，由于 D-B 模式先由业主进行基本设计，设计过程中出现了不连续现象，可施工性研究无法为招标前的概念设计和工程系统流程图提供保障。EPC 模式作为 D-B(Design-Build 设计-建造)模式的延伸，由承包商为业主提供一揽子服务，在 D-B 模式的基础上增加设备材料采购、试运行等工作，并弥补了 D-B 模式只适用于住宅、通用的工业工程项目等较常见的标准工程及设计不连续的不
22、足，更适合采购工作量大、周期长、专业技术要求高、管理难度大的项 目。天津理工大学 2009 届本科毕业论文82.EPC 模式的概念EPC 模式下，是由一家总承包商或承包商联合体对整个工程的设计(Engineering)、工程材料和设备的采购(Procurement)、工程施工(Construction)，直至交付使用的全面、全过程的“交钥匙”式承包，在交付业主时能够立即运行。业主只负责提出工程项目的预期目标、功能要求和设计标准，把设计、采购、施工和试运行的全部工作都交给了承包商，并不介入具体的工作，由承包商就工程项目上所有包含设计与施工业务的执行与协调整合工作向业主负责，克服了传统的分阶段分专
23、业平行承包所造成的各专业衔接不利，设计、采购与施工相脱节的弊端。这里的“设计”不但包括工程图纸的设计，还包括工程规划和整个设计过程的管理工作。 “Procurement”也不是一般意义上的建筑设备材料采购，更多的是指专业设备、材料的采购。 “Construction”应译为“建设” ，其内容包括施工、安装、试车、技术培训等。在 EPC 项目中，设计、采购、施工三者的关系是互相依存，不可分割。设计是项目运作中材料设备采购(P)和施工(C)的前提，处于主导地位，采购是为建造项目产品做好物质供应，施工是根据设计描述建造项目产品。设计者要站在整个项目的立场上全面地考虑问题。如设计与采购和施工脱节，不可
24、避免地会导致采购和施工的返工，以致拖延工期，增加造价。3.EPC 承包模式与其他模式的区别组织架构的比较，DBB 模式是业主将工程的设计与施工业务分为设计标与施工标，并分别发包给建筑师及施工单位。作为专业化分工的产物，DBB 模式下各阶段相互搭接安排紧凑，便于质量控制，但建设周期长、设计可施工性差、早期无法确定工程造价、组织管理风险大是该模式固有的缺点。CM 模式是基于快速路径法，通过设计与施工的充分搭接，在生产组织方式上实现有条件的边设计边施工的特定承发包模式；DB 模式出发点在于促进设计与施工的早期结合，提高设计的可施工性，但当采用实际工程成本加比率酬金作为合同计价方式时，由于工程管理费等
25、间接成本是根据直接费的一定比例计取，因此不利于对设计过程追求最优化方案或挖掘节约投资潜力 4。EPC 模式下，承包商必须就工程上所有包含设计单位(E)、采购(P)、施工单位(C)业务的执行与协调整合工作向业主负责，即使有些工作是以分包方式进行，但承包商仍然必须对该分包的工作向业主负责。而要进行可施工性研究，对于设计工作与施工工作的分离的传统承包模式来说，是无从谈起的，只有在由同一个承包商运作的EPC 模式下，施工的可行性研究才变得可行。在“设计-采购-施工”交钥匙总承包模式下，施工单位在设计阶段就可以参与项目的实施，因而可以在设计图纸形成过程中与设计单位密切合作，有利于开展可施工性研究，提高设
26、计方案的可施工性 5。EPC 模式现在多为国际工程所运用，进入我国不过是近一二十年的事情，但是随着我国逐步地融入到世界经济中去，EPC 项目已经成为今后发展的趋势。通过与传统模式的比较，可以看出 EPC 模式有如下特点：项目整体经济性较高，EPC 总承包模式基本出发点在于促成设计和施工的早期结合，以充分发挥设计和施工的优势，从而提高项目的经济性，便于进度控制和投资控制，促进项目的集成管理；业主易于控制，可以自行组建管理机构，也可以委托专业的项目管理公司代表业主对工程进行整体的、原则的、目标的管理和控制；业主介入天津理工大学 2009 届本科毕业论文9具体组织实施的程度较低，总承包商更能发挥主观
27、能动性，运用其管理经验，为业主和承包商自身创造更多的效益。EPC 总承包商在项目实施过程中处于核心地位；承包商承担大部分风险 7。根据美国设计-建造学会的一份报告显示，建筑市场上 EPC 模式承包合同的份额已从 1995 年的 25%上升到 2003 年的 40%8，可见国际市场上越来越需要成熟的 EPC 型工程公司。1.2.2 国外关于可施工性相关问题综述在 20 世纪 80 年代中期，美国建筑业提出了可施工性 9(constructibility 或constructability)的研究问题，立即引起了广大工程技术人员的关注和兴趣。在德克萨斯大学成立了建筑业协会(CII-The Cons
28、truction Industry Institute)来研究如何提高建筑业的技术和管理水平，其中一个中心研究课题就是采用新的管理方法和技术，改善建设项目的可施工性。对于建设项目的可施工性，美国建筑业协会(CII)的定义为：“Constructability is the optimum use of construction knowledge and experience in planning，design，procurement，and field operation，to achieve overall project objectives.”以上定义翻译成中文就是“将施工知识和经验
29、最佳地应用到项目的策划、设计、采购和现场操作中，以实现项目的总体目标。 ”可施工性研究在国外推行多年并已获重大成效，被视为建设管理技术中非常具有潜力的新兴建设管理技术之一，可以降低工程造价，提高工程建设生产力。文献资料显示，实施可施工性研究可节省工程成本 6%-10%，减少施工作业时间 8.7%-43.3%10。在一个石化扩建项目中实施可施工性研究后，业主和承包商都承认可施工性可以带来相当于项目总投资 1.1%的效益，针对可施工性研究的投资回报率相当于 101，而且实施可施工性研究还将项目进度加快了 10%11。从图中可以看出实施可施工性研究对项目进度和成本的影响 12。图1.1 实施可施工性
30、研究对项目进度、成本的影响Fig.1.1 Realization of cost &schedule savings from construct ability项目投资额规划阶段设计阶段施工阶段运行、维护阶段成本节省进度节省实施可施工性研究的情况通常情况时间天津理工大学 2009 届本科毕业论文10资料来源：孙继德,廖前哨,建设项目的可施工性研究1.2.3 国内关于可施工性研究的理论综述可施工性研究的目的归根结底是要提高质量和可靠性、降低成本以及缩短工期，可施工性，可以由项目管理的主要人员和其他专家组成可施工性研究小组，进行施工知识和经验系统的集成和优化，并最佳地应用到项目的策划、设计、采购
31、、施工、运行等各个阶段，以确保可施工性、降低施工难度和成本、提高安全性、缩短工期的研究活动。各地建设项目的业主和用户也形成了团体，促进了可施工性研究的发展。通过研究，人们也进一步了解了可施工性研究的目的，即提高质量和可靠性、降低成本以及缩短工期 13。可施工性研究的重点应集中在如下方面 14：承发包的模式；施工标段的划分；劳动力的计划、组织与安排；施工场地的布置；建设项目所在地的气候、环境的特殊影响；设备、材料的运输、储存等。工程设计对项目可施工性具有决定性的作用，而符合设计规范、工艺特点、专利/专有技术的工程设计要求和设计理念又决定了设计能否在工程现场顺利实施。设计的可施工性在项目基础设计时
32、已经初步显现，并在详细设计中定型，它决定了项目施工方案的制定、施工方法的选择、施工技术的应用和施工机具的配备，从而对项目施工的 HSE、质量、费用、进度等都有着不可轻视的影响 15。在 EPC 模式下的可施工性研究，主要是要提高设计的可施工性。EPC 模式中设计先行，无论在投标阶段还是在项目运作过程中，设计工作始终是 EPC 项目管理的关键，建设工程的规模、标准、组成、结构、构造等特征都是通过设计来体现的，设计是项目运作中材料设备采购和施工的前提。设计费用在工程总承包中的比重很小(一般不超过 5%)，但 70%左右的工程费用是通过设计所确定的工作量进行消耗的。在项目的早期，项目决策的成本很低，
33、但这些决策却能够对项目的整体成本造成很大影响 1。大量统计资料显示，影响项目投资的最大阶段是约占工程项目建设周期 1/4 的技术设计结束前的工作阶段 16。要在激烈的市场竞争中取得成功，设计方案显得尤为重要，是工程公司设计实力的最好体现。设计人员不仅要充分消化业主的意图，还要理解和把握关键技术标准，收集市场信息，了解当地实际的技术、经济水平，进行必要的现场踏勘。在设计阶段进行可施工性研究，是因为设计阶段在 EPC 项目占据着主要的地位，是材料设备采购的和施工的前提，是影响项目投资的关键，为决策提供依据。设计阶段的管理影响着质量事故的 40%和投资的 80%，在 EPC 模式中，设计阶段不仅包括具体的设计工作，而且包括整个建设工程内容的总体策划以及整个建设工程实施组织管理的策划和具体工作。设计组应严格执行已批准的设计计划，满足计划控制目标的要求 17。其主要设计过程为：在基础设计或初步设计的基础上完成工艺流程审查和设计计算后，进行详细施工图设计，完成各专业施工详图设计、列明设备材料规格。要设计出比较完美的效果，必需将设计理念和施工工艺紧密配合，施工工艺作为基础，设计者要完全理解才可以，反过来设计指导施工的，两者相辅相成，没有这个作为前提是完成不了一个很好设计的。
