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BIM对于PPP项目全生命周期可视化绩效管理的协同效应

作者:褚昭华 李之昊 发布于:2017-08-11 15:45:10 来源:道PPP


  南京卓远城镇化和产业发展研究中心主任 褚昭华
  南京卓远城镇化和产业发展研究中心研究员 李之昊


  引言
  BIM即建筑信息模型,对PPP项目全生命周期的可视化绩效管理具有跨界的无可比拟的协同效应。本文的写作从四个方面展开:首先,介绍目前PPP项目绩效管理的困境,从前端的VFM评价到后端的建设期、运营期的绩效监管体系及监管具体操作,都呈现了体系标准不健全且缺乏绩效管理工具的困境。接着,简单介绍BIM为何物,其概念、应用范围、功能等。继而引出破局篇,BIM对于PPP全生命周期绩效管理的协同效应。对于PPP项目各阶段应用BIM,可以实现的功能进行详细论述。最后,以典型案例,说明BIM在实际项目中的应用实际指导意义。


  一、困境


  PPP模式强调政府利用财政资金或政府预算引导社会资本参与公共项目建设,一方面改变了政府资金不足的窘境,减轻了财政负担,另一方面带动了社会资本参与公共项目建设,充分利用民间资本,因此,一经提出便受到大力追捧。截至2017年6月29日,我国共批准PPP项目10893个,预计投资14.39万亿元,示范项目签约率达到45%,PPP发展的态势颇为喜人。随之而来的便是巨额政府补助和可行性缺口补助,数万亿的付费资金均要通过政府预算予以安排,这就要求付费必须有据可依。根据项目绩效来安排政府付费是目前通用的方式,但是如何有效监管PPP项目的绩效仍然存在诸多挑战,导致项目质量难以保障,以及按绩效付费缺乏科学依据。具体来说,现阶段我国PPP项目的绩效监管存在三大问题:

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  图1 PPP项目绩效监管存在的问题


  (一)信息不对称


  信息不对称是指交易或者合作双方对特定信息的掌握不相等,一方参与人比另一方参与人拥有更多的信息。这种现象在PPP项目中也十分普遍,贯穿了PPP项目全生命周期的各个阶段,涉及所有相关主体。例如,政府虽然掌握着项目信息、项目意图与需求以及政策文件等信息,但是对项目公司的认识却十分欠缺,因此无法及时有效地监管项目公司在PPP的建设与运维过程中的行为。在建设期,PPP项目的建设质量、使用材料、设备市场价格、人员劳务费等具体信息都由施工方一手掌握,政府除了到现场了解项目进度之外,难以全方面把握项目的建设情况,更难以了解施工方采用的材料和设备及其成本信息。如果施工方实际建设用料和报备的用料不一致,导致项目建设存在质量隐患或在项目建设过程中虚报成本,政府也难以及时察觉。而在运营移交阶段,由于政府无法时时刻刻监控项目的运营情况,因此在最后移交时,政府往往也无从全面了解项目的检修情况和设备设施运行状态,难以及时做好设施设备的维护准备工作,在出现突发性事件时也难以及时做出最优选择。


  这些信息不对称现象使政府在PPP项目的建设、运营和移交阶段十分被动,严重影响项目移交后政府运营的效率。此外,难以实时监控的事实也使政府在相关阶段的绩效考核中表现得力不从心。


  (二)VFM评价流于形式


  VFM(Value for Money,物有所值)评价是国际通用的评价传统上由政府提供的公共产品和服务是否可运用PPP模式的评估体系,包括定量评价和定性评价两部分,是项目评估阶段的重要内容。财金76号文中规定,“(PPP项目)评估论证时,要与传统政府采购模式进行比较分析,确保从项目全生命周期看,采用政府和社会资本合作模式后能够提高服务质量和运营效率,或者降低项目成本。项目评估师要综合考虑公共服务需要、责任风险分担、产出标准、关键绩效指标、支付方式、融资方案和所需要的财政补贴等要素”。这项规定对定性和定量分析均提出了要求。然而在实际执行过程中,由于基础数据缺乏、数据采集困难等原因,部分定量评价指标难以取值;同时项目协调成本、风险承担成本、法律政策成本、监管成本等指标难以实现货币化衡量,结果导致定量评价往往被弱化,定性评价成为了VFM评价的主要评估方法。但是定性评价多是针对不同项目设置一系列问题进行主观分析和综合判断,得出的结论无法用数据进行重复性检验,可靠性不充分。上述原因导致我国PPP项目中的VFM评价很大程度上流于形式,难以发挥提升服务效率、实现全过程监管以及绩效监测的功能,为PPP模式的推广埋下了重重隐患。


  此外,根据国外的经验,VFM评价往往需要进行多次,一般在项目早期侧重定性评价,后期侧重定量评价,伴随着项目的进展反复检验“物有所值”,真正实现绩效考核的目的。我国仅有一次且重视定性评价结果的VFM评价距离这个目的也就越发遥远。


  (三)按绩效付费依据乏力


  《政府和社会资本合作项目财政管理暂行办法》(财金[2016]92号)中明确指出,PPP项目的付费要与项目的绩效评价结果挂钩;各级财政部门要依据绩效评价结果合理安排财政预算资金,评价达标时,政府向项目公司或社会资本方及时足额安排相关支出,项目不达标时则扣减相应费用或补贴支出。在PPP项目中,按绩效付费的概念已经深入人心,然而PPP项目的绩效如何确定仍有不少值得商榷之处。一方面,尽管很多PPP项目建设期的绩效监管已经有较为详细的指标体系,但是指标的量化依然存在挑战;另一方面,运营期的绩效监管虽然有多种形式,但是量化问题同样存在。而且在实际的项目实施中,由于指标繁杂,一一量化难度较大,很多情况下,运维期的绩效监管并没有得到严格执行,变得简单化。政府依据这样简化的绩效监管结果做出付费的决定,无法保障最大化实现资金的价值,也无法保障政府的资金投入是切实有效的。


  综上所述,信息不对称和指标难量化是导致PPP项目绩效监管存在问题的主要原因,指标难量化尤其影响了绩效管理中定量评价的实现,导致当前实际的绩效监管更加侧重定性的评价,缺乏有力的数据支撑。这也导致从最初的项目识别直至最后的移交整个过程中,PPP项目容易出现“想当然”、“拍脑袋”的决定,使项目推行和政府付费缺乏切实的科学依据,不利于PPP项目的长远发展和财政资金的最优利用。因此,解决上述问题以推动PPP项目绩效监管就显得尤为迫切。


  二、BIM初窥


  (一)BIM的定义及解释


  BIM(Building Information Modeling)经常被译为“建筑信息模型”,以3D信息模型为载体,集成了建筑工程项目全生命周期(设计、建设、运营、维护等)的工程数据,以数字化的方式表达工程项目的实施实体与功能特性。在项目进展的不同阶段,不同的主体可以通过BIM更新、修改、获取所需的信息,实现协同作业和决策支持。因此,BIM可以为一项工程从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠的依据。


  BIM在我国的应用虽然还不广泛,但也已经引起了政府的重视,除了住建部出台BIM技术的应用指导和标准之外,各地方政府也对公共项目、重大项目等建设中的BIM技术应用做出了规定,如上海规定2017年起,投资额1亿元以上或单体建筑面积2万平方米以上的政府投资工程、大型公共建筑、市重大工程等必须实现设计、施工阶段的BIM技术应用。由于PPP项目大多是公益类或准公益类政府项目,未来PPP项目中BIM的应用将是大势所趋,这也为BIM介入PPP项目的绩效监管奠定了基础。


  (二)BIM的功能介绍


  BIM具有五项基本功能:

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  图2 BIM的五项基本功能


  1.可视化。BIM可以通过3D构图将传统图纸的二维线条以立体实物图形展示给人们,实现组件之间的交互和反馈。此外,BIM模型可以实现整个项目过程的可视化,以可视化形式完成项目设计、建造、运营中的沟通与决策。


  2.协调功能。项目建设过程中发现设计冲突然后再变更返工会浪费大量资源和时间,BIM可以在施工之前完成冲突检查,生成协调数据。统一的平台也加强了不同专业人员之间的沟通,便于及时变更优化设计,大大减少后续施工过程中的返工和整改需求。


  3.模拟功能。除了建筑物模拟,BIM还可以在设计阶段实现节能模拟、日照模拟等;在施工阶段实现施工进度模拟及成本模拟;在运营阶段实现突发事件模拟(地震、火灾疏散)。这些模拟有助于业主全面掌握工程项目的各种信息,减少项目的质量和安全问题。


  4.优化功能。基于三维建模的碰撞检查可以实现设计方案的优化。此外,BIM提供了海量准确的工程基础数据,有利于项目人员比较不同方案的投资回报率,实现方案优化;有利于精确规划人力、用料、物流等使用情况,实现资源优化;有利于实时进行多算对比,把握项目盈亏情况,实现成本优化。


  5.出图功能。对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化之后,BIM可以提供综合管线图(已消除碰撞和设计错误)、综合结构留洞图(预埋套管图)、碰撞检查报告和建议改进方案等。


  三、破局:BIM+PPP


  如果说PPP项目绩效监管面临的困境是影响PPP健康发展的疑难病症,那么BIM就是化解上述病症的一剂良方。虽然现在PPP项目的绩效管理大多强调建设期和运营期,但在实践过程中,已经有越来越多的人注意到实行全生命周期绩效监管的必要性,而BIM的全生命周期管理功能恰恰能够辅助实现这一目标。

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  图3  BIM辅助PPP项目全生命周期绩效管理可实现的功能


  (一)设计期


  PPP项目一般始于项目识别,似乎与设计阶段没有瓜葛,但是设计作为项目的开端,关系到后续项目建设顺利实施、项目质量控制以及项目成本控制,这些内容都是PPP项目绩效监管的重要内容,因此需要引起重视。而且PPP项目往往体量大、工程复杂,在依靠二维图纸设计的环境中,设计师只能依靠想象进行设计,难免出现疏漏。BIM强大的可视化功能可以辅助设计人员查看工程的空间结构和各构件的精确信息,实现最优设计。同时,BIM的三维仿真功能可以有效模拟出方案的设计效果,便于业主和设计方就模型展开充分讨论,结合日照模拟、能耗模拟、人员疏散模拟等结果,根据PPP项目建设需求不断调整和优化设计方案,以最有效的方式充分实现建设目的,最大限度地保障项目的质量。


  (二)VFM评价


  作为PPP项目识别的重要内容,VFM通过比较传统建设模式和PPP模式两种状态下的政府支出,来确定是否采用PPP模式取代传统的政府投资运营方式提供社会公共服务。其中,VFM的定量评价要求根据项目的实际数据对项目进行物有所值定量分析,进而判断项目能否有效运行、实现预期目标与社会效益。在没有应用BIM技术的情况下,这种定量评价很大程度上要依靠经验数据,难免出现数据不可靠的结果。而BIM集成了大量准确的项目信息,包括构件规模、材质、等级等,在项目方案已经全部完成的情况下,可以提供尽可能准确的工程量估算和成本估算,极大提高VFM评价的精确度和可靠性。即使方案并未完成,BIM技术也可以从既往项目数据库中匹配与当前项目最相似的项目信息,尽可能准确地完成VFM的定量评价。而项目协调成本、风险承担成本、法律政策成本、监管成本等难以量化的指标同样可以参考既往项目数据做出最科学的估算,大大降低了VFM定量评价的难度和不确定性。


  将BIM技术与VFM评价相结合,一方面减少了人工调查各种项目数据的时间成本和数据抽取难度,另一方面基于海量工程数据提高了定量评价的准确性。如此一来,VFM的定量评价将会易于实行且更加准确,不仅能够提高定量评价的效率,而且有助于打破目前侧重于定性评价的局面,增强整体VFM评价的客观性和科学性。


  (三)建设期


  目前许多地方政府的市政公共项目等大型项目已经开始要求在重大项目的建设期使用BIM技术,因此当前BIM主要被用于为施工服务,具体的服务功能如图3所示,其中最主要的贡献表现为碰撞检查、进度模拟和成本控制。


  由于设计阶段不同的人员分管不同区域或内容的设计工作,如果设计师、业主、施工方之间沟通不到位,极易出现建设中的设计变更和资源浪费,影响工期和造价,乃至项目的绩效。这时,BIM的碰撞检查就发挥了作用:3D建模能够快速检查出不同设计内容之中的冲突和错误,及时实现变更与优化,避免施工过程中的返工和浪费,降低了时间、人力和材料成本的消耗。


  进度模拟利用BIM的4D(3D+时间)模拟功能,将与工程相关的数据输入BIM模型,自动生成工程工期节点等信息,实现工期推演,明确关键构件和建设对象的完成时间。进度模拟可以模拟多个不同进度的建设安排,方便了施工方通过工序、资源协调等途径的比较来确定最优的建设方案。这些模拟虽然在动工之前完成,但在建设过程中的应用才最能体现其价值。确定最优的建设方案之后,施工方按照方案进行建设,同时将每天、每周的实际建设进度与模拟进度进行比较,如果计划建设与实际建设存在进度差异,施工方可以及时排查原因并排除问题,调整施工情况,从而保证整体项目如期完工。进度模拟的应用可以大大减少当前建设中工期拖延的现象,同时,政府也能通过进度模拟实时把握PPP项目的建设进展,加强对项目的监管。


  在成本控制方面,根据数据库和建筑模型的工程信息,BIM可以计算出各个施工阶段的工程量和需要的物料等信息,及时反馈建设中的成本情况,便于成本部门和政府掌握项目建设的成本信息,实现成本控制。同时,计算出的物料信息也较为准确地反映了不同构件的消耗标准,结合数据库中同类项目的历史耗量数据,可以估算出合理的物料需求,真正实现限额领料,减少材料浪费,从而减少项目成本,增加收益。


  综上所述,BIM为政府提供了实时了解及全面掌握建设期PPP项目建设进度和成本消耗情况的窗口,打破了当前所有信息由施工方一手掌握,政府缺乏可靠信息来源和监管难的局面,大大缓解了建设期政府面临的信息不对称现象,为合理付费提供了较为可靠的依据。


  (四)运营期


  PPP项目一般持续时间较长,其经营期限最长可达30年,后期运营的成功与否对整个项目的成功至关重要。而且政府在PPP项目的运营期往往也承担着付费义务,是否付费、如何付费都要与项目运营阶段的表现挂钩。然而目前,大多数PPP项目的后期运营都是一个薄弱环节,运营阶段的绩效监管在实际中也没有得到严格贯彻,甚至存在监管指标模糊的情况。这种情况与数据采集难也不无关联,部分监管指标的数据难以提取,导致实际操作中不得不模糊化处理或采用定性评价,影响了绩效监管的效用。但是BIM可以提供准确的数据,辅助运营方组织后期的运营活动并评价运营的质量。


  如图3所示,BIM可以利用数据库中的基础数据和运营模型,将当前项目与模型整合,模拟项目的运营情况,然后在实际运营中实时比较,及时调整运营方案,实现预期运营目标。其次,利用BIM也可以实现租赁管理,通过三维可视化空间模型,运营方可以动态实时管理建设项目的空间参数。当项目设施或设备出现问题需要维护时,BIM模型可以辅助迅速定位故障点,精确调用所有关联参数与资料,确定最优的维护方案和维护路径。此外,BIM模型还可以模拟地震、火灾等紧急情况下的反应及逃生路径,辅助运营方制定合理的紧急情况应对预案。最后,BIM提供的统一平台集成了各种工程数据以及后期运营参数信息,方便各方在同一平台上实现沟通和协调,提升运营效率,同时也便利了政府实时掌握PPP项目的实际运营情况,为政府根据项目运营绩效付费提供了较为可靠的依据。


  (五)移交期


  在不应用BIM系统的情况下,PPP项目的移交只是将建设设施移交给府,政府能了解该设施的现状,却缺乏对设施中不同设备的使用、维修、更新以及质量等情况的系统认识。即使有相关记录,也无法保障记录的完整性和全面性。因此,政府在面对移交的项目成果时常常面临较大的资产评估风险及较高的性能测试难度。


  在应用BIM系统的情况下,政府接收的不再只是单独的设施,还有包含了所有工程数据的项目建设模型和记录了所有运营信息的数字化档案。由于BIM系统涵盖了PPP项目从设计、施工、竣工到运营的全部数据信息,包括设备使用年限、折旧年限、维修及更新情况、运营期内的质量问题等,因此可以辅助政府实现对项目的资产评估及性能测试,降低了政府在移交后运营的风险。此外,政府还可以参照之前的设备和系统,制定后续的运维计划,实现项目移交的平稳过度。


  综上所述,BIM技术不仅可以为PPP项目全生命周期的绩效监管提供准确可靠的量化参数,增强绩效监管的精确度和科学性,为政府按绩效付费提供较为科学可靠的依据,而且有助于政府实时掌握PPP项目的建设情况和运营情况,并且全面了解移交后项目的详细信息,极大地减少了政府在PPP项目推进过程中面临的不确定性和后续运营过程中存在的潜在风险。


  四、项目案例分析


  综合管廊PPP项目引入BIM的案例模拟:

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  1. 设计阶段:利用BIM技术实现综合管廊廊体任意角度的剖切,查看隐蔽的空间和结构、支管信息及管道之间的间距,可以发现管道排布是由留有足够的净空,进而减少设计误差。通过BIM的建模功能模拟出通风设备、应急出口等方案的设计效果,判断相关设计是否合理有效,及时优化方案。


  2. VFM评价阶段:通过设计图纸提供的管道长度、类型、材质等具体工程数据,结合BIM数据库中过去综合管廊工程的施工、用料、人力等信息,BIM数据库中过去相似项目建设过程中承担的风险成本、政策成本等信息,科学、准确地估算PPP项目的建设成本。然后结合定性分析结果,提交更加科学的VFM评价。


  3. 建设阶段:通过3D建模,排查管廊廊体结构与结构之间、管线与管线之间的冲突,尤其是雨水、供暖、供汽等不同功能管线设计的碰撞冲突,根据碰撞检查结果及时修改设计方案,在施工前完成设计优化,减少返工,提高施工效率。其次,考虑地面交通繁忙程度及地下实际情况,对管道运输、施工工序等进行预演,暴露施工中可能存在的安全隐患和冲突,确定最优施工方案,然后按照该方案安排施工进展。施工过程中实时比较实际进度与模拟进度,分析进度差异究竟是由天气原因、突发事件还是实际施工中操作不当导致的,及时调整施工安排,尽量保障建设如期完工。此外,根据模拟的进度计划,制定对应的物料供应安排,实现限额领料的执行,在避免资源浪费的同时保证物料及时到场。在整个项目建设阶段,政府、社会资本方、施工方等主体通过BIM系统实现实时协同工作,及时解决问题,有效控制工期,减少了信息不对称现象。同时政府可以根据项目的实时建设进度和成本消耗做出合理的付费决策。


  4. 运营阶段:以BIM为基础建立运维管理系统,将入廊信息、运营人员档案、维修记录等信息录入系统实现综合管理。此外,结合GIS技术、物联网技术等实现管廊中管线、设施设备、环境的三维模拟,实时反馈管廊的工作情况,以量化数据反应项目是否实现了规划目标。在出现故障时能及时、准确定位故障位置,迅速调取故障信息,同时自动规划出最佳维护路线,引导维修人员到位,提升运营效率。同时,政府也能通过统一的BIM平台有效监管综合管廊的运营效果,根据科学的绩效评价结果制定付费决策。


  5. 移交阶段:社会资本方向政府移交管廊项目的建设成果,以及包括设计、施工、维修等所有相关信息在内的BIM模型。政府从模型中读取管道等设备、设施的已用年限、剩余使用年限、维修记录、更换记录、运营人力成本等数据,据此完成该综合管廊的资产评估和后续运维计划。


  来源:财政部PPP中心

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