EPC 模式下机电一体化装配式项目风险管理研究

戴宏杰DAI Hong-jie

（上海新晃空调设备安装工程有限公司，上海 201600；上海新晃空调设备股份有限公司，上海 201600）

0 引言

机电一体化装配式建筑是把传统建造方式中大量现场作业转移到工厂进行，在工厂中提前加工制作好建筑用构件和配件，通过可靠连接方式现场装配安装而成。机电一体化装配式建筑项目采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、智能化应用、信息化管理的现代工业化生产方式，具有污染少、噪音小、工期短、速度快、使用劳动力少等优势，已逐渐成为建筑业绿色发展、循环发展、低碳发展主要方向[1]。2022 年新开工装配式建筑面积达8.1 亿平方米，较去年增长9.46%。近年来，对装配式建筑的政策支持力度有所加大，2016 年、2017 年国务院办公厅发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》《关于促进建筑业持续健康发展的意见》，2022 年初发布了《“十四五”建筑节能和绿色建筑发展规划》，住建部提出到2025 年装配式建筑要占新建建筑比例30%以上，机电一体化装配式建筑市场需求仍将持续高速增长。

传统的DBB（Design-Bid-Build，设计－招标－建造）建筑模式已经不能满足机电一体化装配式建筑快速增长的需要，很容易造成设计、采购、实施、总装脱节，而EPC（Engineering Procurement Construction）模式是目前国内外的领先模式，为集设计、采购、实施、总装于一体的工程总承包模式，在整体把控质量和工期上有明显优势[2]，在《关于促进建筑业持续健康发展的意见》《关于加快新兴建筑工业化发展的若干意见中》相关指导意见中指出，装配式建筑应积极大力推广工程EPC 总承包模式。但机电一体化装配式建筑相比于传统的建筑项目整体生产环节增多，各环节环环相扣，装配式建筑项目管理复杂度较高，这将导致在设计、采购、实施和总装阶段产生更多的风险因素。目前传统的建筑项目风险管理模式是将设计、采购、施工不同阶段进行独立风险管理，因此，EPC 模式下的机电一体化装配式建筑的风险管理还需进一步探索完善。本文将基于EPC 模式下，识别设计、采购、实施、总装全周期四个阶段的风险因素和指标，使用失效模式与影响分析法（Failure Mode Effects Analysis，简称FMEA）和逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，简称TOPSIS），定性和定量相结合的方式进行风险评价并对风险因素提出有效控制措施，规避较大风险，提升EPC 模式下机电一体化装配式项目的风险控制能力，促进装配式建筑行业良性发展。

1 EPC 模式下机电一体化装配式项目的风险评价指标体系

近年来对装配式建筑项目的风险研究逐渐增多，李强年和王乔乔基于NB-IoT 技术对装配式建筑吊装安全风险进行了研究，以生产要素为划分基础，从人员、物料设备、技术工艺、环境、管理五大维度识别装配式建筑的安全风险[3]；花阳阳等基于贝叶斯网络，构建了包含业主、设计、施工、材料商、监理和政策几个方面的装配式建筑进度风险体系[4]；高鹏[5]、陈浩楠等[2]、荀泊源[6]都基于EPC 模式下研究装配式建筑风险，其中识别的风险维度均包含设计阶段、采购阶段、施工阶段。本文通过对上海新晃空调设备安装工程有限公司2016 年承接上海建工医院三楼新院区的机电一体化装配式项目的跟进研究及大量文献分析、专家访谈，从EPC 模式全寿命周期流程和项目实操环节出发，将风险识别为设计阶段风险、采购阶段风险、实施阶段风险、现场总装阶段风险，并识别出15 个风险评价指标。

1.1 风险因素识别

1.1.1 设计阶段风险因素识别

设计阶段作为机电一体化装配式建筑项目流程中的首要环节，设计阶段对项目投资影响重大，设计和优化甚至直接决定了机电一体化装配式项目的费用支出，因此设计阶段的风险把控是保障EPC 模式下项目顺利开展的关键。设计阶段包括技术策划，初步设计，技术设计，施工图设计和构件加工图设计，此外，还要根据图纸布局进行BIM 建模，包括暖通风系统、暖通水系统、给排水系统、消防水系统、排风系统、强电系统、弱电系统等的模型建立，设备分类编码。

在设计阶段的风险因素为：设计标准化、设计可施工性、设计变更和环境影响评估风险。设计标准化含义为根据机械加工制造标准化理念，在构建的制作、设计、安装上符合公差，建立装配式构建协调标准，保障建筑构建的施工质量和安装精度；设计可施工性意为设计的全系统及构件、配件是否可依照预定程序顺利施工安装；设计变更意为后期根据实际采购、实施及总装实际情况对原设计进行修改变更；环境影响评价简称环评，环评风险指根据实际装配式项目的不同，对建设项目实施后可能造成的环境影响分析、预测和评估，提出预防或减轻环境影响的方法、措施。

1.1.2 采购阶段风险因素识别

采购阶段是机电一体化装配式建筑项目筹集所需材料和构件的重要环节，在采购前应做好充分的市场调研和询价工作，选择可靠有技术能力、生产能力的供应商尤为重要。采购阶段要与供应商签订合同，制定合理采购计划，做好采购进度安排，明确所需的各种建筑原材料、构件配件、生产设备、施工设备、施工器具等。受国家政策和市场供需影响，设备和建筑原材料的价格也随之波动，因此采购计划要结合市场变化，确保运输装卸顺利，使设备和建筑原材料按时按量到达施工现场。因此，采购阶段的风险因素为：供应商的生产能力和质量控制能力、供应商的价格和交货期、运输装卸风险和合同管理风险。

1.1.3 实施阶段风险因素识别

实施阶段是在现场总装阶段前还原现场1：1 搭建拆装过程，在拆装过程中会保存一些中小结构的构件安装，该阶段主要是应用于一些大型的机电一体化装配式建筑项目，实施阶段由于提前试搭建，对施工方案进行检验、调整，大大提高了现场总装的成功率和容错率。装配式建造的设备相较于传统建造方式使用率更高，EPC 总承包模式下涉及的施工方更多、工序更繁杂，需要良好的沟通和施工组织协调，一方面，提前解决因设计原因可能造成的施工碰撞或难度增加等问题，另一方面需要按照施工方案组织人、材、机顺利建造，具备成功竣工条件[2]。因此，实施阶段的风险因素为：施工方案合理性，施工工艺的规范性、可操作性，机电总装与现有建筑结构冲突。

1.1.4 现场总装阶段风险因素识别

现场总装阶段是机电一体化装配式建筑项目现场施工和构件组装的环节。经过实施阶段第一次组装后，采取贴二维码方式进行编码，分组归类，在原来模组规划的基础上重新调整，使分组更合理，符合施工工序。同时，现场基础硬件设施也进行对应编码，作业人员根据编码的位置，进行了安装方位交底和作业顺序交底。此外，现场总装的安全生产管理和操作人员安全问题是该阶段的主要问题，要制定具体的进度计划，保证建筑材料和预制构件按时进场，在专业操作人员的团队协作下，确保吊装的安全和高效。因此，现场总装阶段的风险因素为：现场人员的技术水平和安全意识，现场作业环境的安全性，现场作业过程中的质量控制和现场作业过程中的进度控制。

1.2 风险评价指标体系构建

通过案例分析法、文献分析法和专家访谈法，归纳出EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目设计、采购、实施阶段风险、现场总装的四个阶段15 个风险影响因素，形成表1 的EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目风险评价指标体系。

表1 EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目风险评价指标体系

2 机电一体化装配式建筑项目的风险评价

风险评价是风险管理的关键步骤，考虑机电一体化装配式建筑行业的专业性和新兴性，本文运用定性、定量相结合的风险评价方法，包括专家打分法、FMEA、TOPSIS。第一步，使用FMEA 来分别获取项目风险指标的风险严重度（Severity，简称S）、风险频率（Occurrence，简称O）、风险可检测度（Detection，简称D）三个评价值；第二步，使用TOPSIS 法来得到风险指标的重要度，完成项目风险指标排序。

2.1 基于FMEA 的风险指标SOD 评价

失效模式与影响分析法（Failure Mode Effects Analysis，简称FMEA）是工程管理中常见的一种可靠性分析工具，可以用来进行质量管理和设计，也可以进行风险管理预防性的分析工作。FMEA 一般是以团队协作的形式，通过专家组成员的专业知识和行业经验，深入挖掘分析项目中的潜在失效模式，采取定量和定性结合的方法，客观、科学的评价潜在的失效风险因素。本部分首先运用FMEA，首先确定SOD 的评判标准，而后借助专家打分法来获取各项风险指标的风险严重度（S）、风险发生的频率（O）和风险的可检测度（D）。

2.1.1 确定S-O-D 评判标准

①风险严重度S。

根据机电一体化装配式项目的重要绩效指标进度和成本，对风险严重程度等级建立评分标准如表2 所示。

表2 机电一体化装配式建筑项目FMEA 风险严重程度评分表

②风险发生频率O。

根据风险发生的可能性把风险频率O 划分为5 个等级，建立风险发生频率评分标准如表3 所示。

表3 机电一体化装配式建筑项目FMEA 风险发生频率评分表

③风险可检测度D。

根据风险的检测可能性，把可检测度D 划分为5 个等级，建立风险频率评分标准如表4 所示。

表4 机电一体化装配式建筑项目FMEA 风险可检测度评分表

2.1.2 确定S-O-D 的评分

本次邀请机电一体化装配式建筑行业两名专家及资深装配式建筑项目经理来共同评分，根据风险评价指标的潜在失效模式的危害进行风险严重度S、风险频率O、风险可检测度D 打分，如表5 所示。

表5 机电一体化装配式建筑项目风险指标SOD 评分表

2.2 基于TOPSIS 的风险指标重要度评价

逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，简称TOPSIS）是一种多准则决策方法，利用理想点和反理想点所构成的空间，通过计算排序方案对于理想点的相对贴近度进行排序。在本文中，将以FMEA 法的风险严重度S、风险频率O、风险可检测度D 作为15 个风险指标的决策属性来进行量化计算分析，进而做出15 个指标的风险重要度排序。

第一步：构建原始决策矩阵Y，确定风险最大方案和风险最小方案。

将15 个机电一体化装配式建筑项目风险指标作为15 个决策方案，FMEA 法的三个维度风险严重度S、风险频率O、风险可检测度D 作为每个指标的3 个属性，构建15 行3 列的矩阵Y1，其中yij为矩阵元素。风险最大方案和风险最小方案是根据需要排序的方案的性质、设计的能力以及各属性在过去曾出现过的最大（小）值，记风险最大方案为E=（e1，…em），风险最小方案为L=（l1，…，lm，），得到17行3 列的增广决策矩阵Y2：

第二步：对增广决策矩阵Y2标准化。

为了对各项指标更公正比较和评估，对Y2进行标准化处理，于是得到标准化后的矩阵Y′2。

第三步：加权标准化矩阵，将风险严重度S、风险频率O、风险可检测度D 三个属性的权重视为相同，其权重值为，代入矩阵后，得到加权标准化矩阵。

第五步：计算15 个机电一体化装配式建筑项目风险排序方案和理想点的相对贴近度。设对应于第i 个排序方案，Ci值越大，说明Si与Ii+越贴近，说明第i 个方案的风险重要度越高。

最终计算出15 个机电一体化装配式建筑项目风险排序方案Ci值如表6 所示。

3 机电一体化预制式建设项目的风险控制措施

基于FMEA 法和TOPSIS 法，计算得出EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目设计、采购、实施、总装四个阶段15 个风险评价指标的重要度，如图1 所示。根据四个阶段的关键风险指标，本文将提出针对性风险控制措施以期降低机电一体化预制式建设项目的全周期风险。

3.1 强化沟通协调，提升设计可施工性、稳定性

EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目在设计阶段的指标重要度排序依次为设计可施工性、设计变更、设计标准化和环境影响评估。在设计阶段应加强各项目参与方沟通交流，建立起有效的信息交流机制，以BIM（Building Information Modeling 建筑信息模型）为基础，对项目设计、质量、成本等多方面进行协同数字化管控，避免在设计阶段因构件设计偏差造成图纸偏差、加工偏差等误差，减少设计变更，提升相关构件及原材料的可施工性、标准性，强化装配式建筑工程项目的设计质量和装配成功率。

3.2 建立稳定的供应商网络，优化物流体系

EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目在采购阶段的关键指标为供应商的价格和交货期、供应商的生产能力和质量控制能力、运输装卸风险，三个指标的重要度均大于0.45。机电一体化装配式建筑项目的构件、原材料均来自供应商，因此应当进行供应商的筛选和评估，可通过数字化分析各供应商的项目背景、资质、规模、技术、价格、交货期等因素，科学选择合适供应商，并适量备选几家优势互补的供应商，严格合同管理，建立长期、稳定、可靠的供应商网络，确保生产构件及原材料的质量稳定、备料计划合理，并对供应商进行交货期的信息化管理，定期供应商培训和绩效评价，维持稳定合作关系。此外，还应优化物流配送，制定构件运输和堆放的管理制度，根据采购和实施计划制定合理运输计划，做好运输保护，减少运输损耗。

3.3 制定合理施工方案，严格装配施工工序

EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目在施工阶段的关键指标依次为施工工艺的规范性、可操作性，施工方案合理性及机电总装与现有建筑结构冲突。实施环节是装配式建筑项目的重要环节，涉及到施工准备、施工方案规划、预构件的进场及安装连接，因此在实施阶段要制定合理严谨的施工方案，严格按照施工工艺和安装顺序进行实施，通过实施阶段的1：1 还原现场，对构件、设备进行二维码编码，分组归类，使分组更科学符合施工工序，以提前提高施工可操作性和规范性，对与现有建筑结构冲突的情况，在放线和总装的程序间出具BIM 模型，完成碰撞测试，确保预组装产品可以顺利组立。

3.4 提升装配式项目组人员的技术水平和安全意识，严格施工进度把控

EPC 模式下机电一体化装配式建筑项目在现场总装阶段的关键指标依次为现场人员的技术水平和安全意识，现场作业中的进度控制以及现场作业中的质量控制。首先，需要定期对机电一体化装配式项目组成员及施工人员开展技能培训及安全知识培训；其次，选聘一些成熟项目组的技术人员定期到其他项目组轮值，传授装配式安装技术和项目经历；另外，为了保障装配作业的安全性，要严格选用持有岗位资格证书的项目管理人员和施工人员，落实全员安全生产责任制，定期开展安全应急演练，夯实安全基础。