基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理信息提取與應(yīng)用

余雯婷，　李希勝

(南京林業(yè)大學(xué)　a. 研究生院； b. 土木工程學(xué)院， 江蘇　南京　210037)

?

基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理信息提取與應(yīng)用

余雯婷，李希勝

(南京林業(yè)大學(xué)a. 研究生院； b. 土木工程學(xué)院， 江蘇南京210037)

摘要：目前，在建設(shè)項目全壽命周期管理過程中實現(xiàn)對建筑設(shè)施相關(guān)信息的有效利用是提高工程項目管理效率、提升建筑設(shè)施管理水平的關(guān)鍵問題。根據(jù)我國建筑設(shè)施管理的特點和實際需求，本文基于BIM技術(shù)和全壽命周期管理理論，提出了現(xiàn)代建筑設(shè)施管理的內(nèi)容，對建筑設(shè)施信息進(jìn)行了分類、賦值和提取，并在Access平臺下對建筑設(shè)施管理過程中設(shè)施信息的查詢、定位及經(jīng)濟分析等功能進(jìn)行了系統(tǒng)開發(fā)實踐。最后結(jié)合Revit建模軟件和Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了案例的模擬分析，通過對Access數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)，實現(xiàn)了在運營維護(hù)階段，基于BIM技術(shù)的高效、集成化的建筑設(shè)施管理，并展望了基于BIM云的建筑設(shè)施管理模式。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)施管理；信息管理；Access；BIM

1傳統(tǒng)建筑設(shè)施管理存在的問題

傳統(tǒng)的建筑設(shè)施管理以物業(yè)管理為根本特點，這種管理機制信息保存度低，容易出現(xiàn)“信息孤島”、“信息斷流”[1]，不能有效地與前期設(shè)計階段的設(shè)備信息整合。運維階段與前期設(shè)計及施工階段相對分離，導(dǎo)致運維階段的設(shè)施管理任務(wù)只停留在運維人員上，而與設(shè)計人員、施工人員以及業(yè)主無法有效聯(lián)系，在項目全壽命周期內(nèi)設(shè)施的有效信息無法實現(xiàn)流轉(zhuǎn)。如何采用高效集成的手段有效地組織這些信息，以實現(xiàn)設(shè)計和施工階段的有效信息能傳遞到運營維護(hù)階段并輔助運營維護(hù)管理，是當(dāng)前建筑全生命周期管理中需要解決的重要問題[2]。

其次，傳統(tǒng)的理念將建筑設(shè)施管理等同于對建筑設(shè)備狀態(tài)的管理，只關(guān)注于設(shè)備的使用狀態(tài)、維修情況等，沒能將設(shè)施管理與設(shè)備管理區(qū)分開，導(dǎo)致設(shè)施管理的內(nèi)涵和外延不夠明確，無法達(dá)到預(yù)期的管理目標(biāo)。需要明確的是，建筑設(shè)施與設(shè)備是兩個具體不同的概念，設(shè)備管理是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)，設(shè)施管理是對設(shè)備管理的系統(tǒng)提升和整合。設(shè)施是指空間安排與整體布置，為某種需要而建立的機構(gòu)、組織、建筑綜合體；設(shè)備是指基本具有特定實物形態(tài)和特定功能，可供人們長期使用的一套裝置。設(shè)施與設(shè)備的區(qū)別在于一個系統(tǒng)與一個具體構(gòu)件的不同，設(shè)備則強調(diào)具體生產(chǎn)構(gòu)件本身，而現(xiàn)代設(shè)施管理更加強調(diào)的是設(shè)備的空間布置和聯(lián)動性，而不再僅僅局限于設(shè)備構(gòu)件本身。

2現(xiàn)代建筑設(shè)施管理

根據(jù)IFMA(International Facility Management Association)的定義，現(xiàn)代建筑設(shè)施管理(Facility Management，簡稱FM)是運用多學(xué)科專業(yè)，集成人、場地、流程和技術(shù)來確保建筑及其設(shè)備良好運行的活動，以企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)為依據(jù)，以設(shè)備及其組成的整個系統(tǒng)為研究對象，追求設(shè)備綜合效率與壽命周期費用的經(jīng)濟性，運用各種技術(shù)、經(jīng)濟和組織措施，對設(shè)備從規(guī)劃、設(shè)計、制造、購置、安裝、使用、維修、技術(shù)改造、更新直至報廢的整個設(shè)備壽命周期進(jìn)行全過程的管理，設(shè)施管理的目的是獲取最佳的設(shè)備投資效果[3]。FM與一般的物業(yè)管理有著本質(zhì)區(qū)別，關(guān)鍵在于“面向的對象不同”，后者面向建筑物以外的附屬設(shè)施[4]，而前者面向的則是建筑設(shè)備和其所組成的整個系統(tǒng)，是相互聯(lián)系的有機體。

IFMA從時間維度上界定了設(shè)施管理的流程，為實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)，還需從設(shè)施管理的具體對象入手，從技術(shù)、經(jīng)濟、合同、安全等具體管理內(nèi)容上進(jìn)行細(xì)化。綜合分析文獻(xiàn)研究成果[1, 5～15]并根據(jù)設(shè)施管理的系統(tǒng)性要求，現(xiàn)代化建筑設(shè)施管理應(yīng)該包括設(shè)備管理、經(jīng)濟管理、運維管理、技術(shù)管理、安全管理、合同管理、物業(yè)管理等七個管理模塊，所包含的具體管理內(nèi)容如圖1所示。在這7個管理模塊中，設(shè)備管理及物業(yè)管理是物化管理對象；經(jīng)濟管理與安全管理是管理目標(biāo)；而運維管理、合同管理、技術(shù)管理是管理手段和方法，是介于管理對象與管理目標(biāo)的紐帶和橋梁。

圖1　建筑設(shè)施管理的具體內(nèi)容

3BIM技術(shù)在建筑設(shè)施管理中的應(yīng)用

如前所述，設(shè)施管理的內(nèi)容十分豐富，在實際管理過程中需要整合設(shè)計階段、施工階段的相關(guān)信息，BIM技術(shù)為完成這一任務(wù)提供了技術(shù)支撐。BIM(Building information modeling)是創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、建造及運營管理的過程，即利用計算機三維建模工具，創(chuàng)建富含工程信息的完整數(shù)字模型，將模型信息應(yīng)用于項目全壽命周期管理(Building Lifecycle Management，簡稱BLM)中的規(guī)劃、設(shè)計、施工以及運營管理等各個階段過程中[16～18]。

BIM模型是數(shù)據(jù)豐富的、目標(biāo)導(dǎo)向的、智能的、參數(shù)化、數(shù)字化的信息高度集成的模型，其提供的各種3D視圖以及模型輸出的各種數(shù)據(jù)可以幫助項目各方?jīng)Q策，改善整個建設(shè)運營流程[4]，模型中豐富的數(shù)據(jù)信息是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)。但BIM模型中包含著大量的信息，只有在對BIM模型信息進(jìn)行有效的信息分類、信息賦值、信息提取，并對模型中未包含的信息進(jìn)行補充和完善，才能使BIM技術(shù)與建筑設(shè)施管理有機結(jié)合。建筑設(shè)施管理過程中充分利用BIM模型的有效信息，不但可以充分體現(xiàn)BIM模型的優(yōu)勢，而且可以為建筑設(shè)施管理提供基本數(shù)據(jù)。

3.1基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施信息分類與賦值

建筑設(shè)施管理的核心是對信息的管理，其前提是對設(shè)施信息進(jìn)行分類、定義和賦值。源于信息的復(fù)雜性和交叉性，信息的分類標(biāo)準(zhǔn)各有不同，根據(jù)BIM模型所包含的信息特點及建筑設(shè)施管理的內(nèi)容劃分，信息可以分為四大類：實體屬性信息、階段屬性信息、是否隨時間變化需要重新賦值的信息、內(nèi)容屬性信息，具體如圖2所示。建立這樣的信息分類系統(tǒng)，目的是將BIM模型與建筑設(shè)施管理緊密結(jié)合，以便在初期BIM建模的過程中完備相關(guān)設(shè)施的管理信息，對于模型中無法提供的、需要在后期補充的動態(tài)信息如維修歷史、運營成本費用等在導(dǎo)出模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中進(jìn)行完善。

圖2　基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施信息分類

建筑設(shè)施管理信息的賦值從BIM建模階段開始，貫穿建筑設(shè)施管理的全過程。在建模階段，賦值的信息主要是項目的全部靜態(tài)信息和部分動態(tài)信息，如初期成本、構(gòu)造、功能、樣式、顏色、材質(zhì)和裝飾、制造商、型號、防火等級等靜態(tài)信息及創(chuàng)建、拆除階段等部分動態(tài)信息；在項目運營使用過程中，主要是對動態(tài)信息(如維修歷史、運維成本、空間變化等)賦值。

3.2建筑設(shè)施管理信息提取及應(yīng)用

在對建筑設(shè)施信息分類、定義和賦值的基礎(chǔ)上，利用Revit DB Link插件將BIM模型中所攜帶的有效信息導(dǎo)入到ODBC數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中通過對動態(tài)信息的定義和賦值，開發(fā)建筑設(shè)施數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)相關(guān)的管理功能。

現(xiàn)代化的建筑設(shè)施管理能夠與云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新技術(shù)緊密結(jié)合，實現(xiàn)現(xiàn)代化的建筑設(shè)施管理智能化、可視化、集約化的管理要求。憑借先進(jìn)的技術(shù)支持，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算和實施動態(tài)模擬，為現(xiàn)代建筑設(shè)施管理的科學(xué)性和合理性提供保障。

本文應(yīng)用Access數(shù)據(jù)庫管理平臺，在系統(tǒng)功能設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了設(shè)備查詢、設(shè)備統(tǒng)計分析、設(shè)備經(jīng)濟分析及設(shè)備定位四個功能。系統(tǒng)的實現(xiàn)流程圖如圖3所示。

圖3　基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)實現(xiàn)流程

4案例實證

(1)建立模型與信息賦值

在Revit Architecture 2014中建立BIM模型，建模時通過定義模型實例屬性和類型屬性進(jìn)行賦值，完成建筑設(shè)施的靜態(tài)信息和部分動態(tài)信息的賦值，部分設(shè)施具體賦值信息如表1所示。

表1　部分設(shè)施賦值信息

(2)信息導(dǎo)出和動態(tài)信息賦值

應(yīng)用Revit DB Link將Revit模型中的靜態(tài)信息導(dǎo)出到Access數(shù)據(jù)庫中，并對運維階段的設(shè)備動態(tài)信息，如維修狀態(tài)、維修費用、維修次數(shù)和維修成本等進(jìn)行賦值，流程如圖4所示。

圖4　模型的建立、設(shè)施信息的定義和導(dǎo)出流程

(3)基于Access的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)主要包括設(shè)備管理、經(jīng)濟管理、運維管理、技術(shù)管理、安全管理、合同管理、物業(yè)管理等七個功能模塊，如圖5所示；結(jié)構(gòu)設(shè)計自上至下主要包括圖形用戶界面設(shè)計、主要功能模塊設(shè)計、對象管理層及系統(tǒng)支持層；數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要是數(shù)據(jù)庫表間關(guān)系設(shè)計，根據(jù)主索引字段確定表間一對一、一對多及多對多的關(guān)系。

圖5　小別墅建筑設(shè)施管理系統(tǒng)

圖6　設(shè)備查詢和瀏覽

以設(shè)備管理模塊為例，可以實現(xiàn)設(shè)備基本信息的查詢和瀏覽(圖6)、設(shè)備運營成本的統(tǒng)計和統(tǒng)計排序分析(圖7)。在運營維護(hù)期間，跟蹤記錄“窗”設(shè)備的維修金額和維修次數(shù)，借助于Access中的“數(shù)據(jù)透視圖”工具，可以比較出每種類型的“窗”設(shè)備的維修費支出情況，如圖8所示。

圖7　設(shè)備統(tǒng)計和排序結(jié)果

圖8　“窗”設(shè)備的維修總費用的數(shù)據(jù)透視圖

5結(jié)語

現(xiàn)代化建筑設(shè)施管理應(yīng)立足于設(shè)施全壽命周期管理，實現(xiàn)設(shè)施管理的智能化、可視化及集約化。將BIM技術(shù)與建筑設(shè)施管理系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合可實現(xiàn)設(shè)施管理信息的綜合運用，體現(xiàn)設(shè)施管理的科學(xué)性。

借助于BIM技術(shù)提取出有效信息是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)。BIM模型中關(guān)于設(shè)施的信息數(shù)據(jù)以開放式數(shù)據(jù)庫(ODBC)形式導(dǎo)出，可以直接應(yīng)用于Excel、Access、Delphi、FoxPro等應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件，根據(jù)設(shè)施管理的目標(biāo)及功能要求，進(jìn)行設(shè)施管理系統(tǒng)的二次開發(fā)。并且，在合理分類篩選的基礎(chǔ)上，作為開放式數(shù)據(jù)源可直接應(yīng)用于國外主流的設(shè)施管理系統(tǒng)，如CMMS(Computerized maintenance management system)、CAFM(Computer-aided facility management)等。

文中實例是在Access平臺下開發(fā)的C/S架構(gòu)的設(shè)施管理系統(tǒng)，其目的僅是說明BIM模型信息的提取和應(yīng)用，無法實現(xiàn)隨時隨地共享信息數(shù)據(jù)的功能。隨著BIM云技術(shù)的日漸成熟和廣泛應(yīng)用，在對BIM信息進(jìn)行有效分類和提取，對建筑設(shè)施管理系統(tǒng)進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體要求明確其管理內(nèi)容，并針對不同用戶分級設(shè)定使用權(quán)限，開發(fā)基于B/S架構(gòu)的基于BIM云的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)是未來的方向。此外，依據(jù)建筑設(shè)施管理概念所建立的設(shè)施管理數(shù)據(jù)庫可以作為底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，獨立存放于云端，作為其他設(shè)施管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。

實現(xiàn)基于BIM云的建筑設(shè)施管理模式，不僅可以有效促進(jìn)BIM技術(shù)的全面推廣，而且在極大程度上實現(xiàn)設(shè)施管理模式的變革。通過將設(shè)計、施工及運營等不同階段關(guān)于設(shè)施信息的有效集成，以及將建筑設(shè)施管理參與方(用戶、設(shè)計及施工人員、設(shè)施管理人員)意見的高度整合，能夠極大地推動建筑設(shè)施管理的動態(tài)化、智能化和集成化。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)博雅，戚振強，金占勇. BIM技術(shù)在建筑運營管理中的應(yīng)用研究——以北京奧運會奧運村項目為例[J]. 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2014，30(1)：68-72.

[2]胡振中，陳祥祥，王亮，等. 基于BIM的機電設(shè)備智能管理系統(tǒng)[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(1)：17-21.

[3]楊耀雙，劉碧云. 設(shè)備管理[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4]過俊，張穎. 基于BIM的建筑空間與設(shè)備運維管理系統(tǒng)研究[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(3)：41-49.

[5]王咸鋒，王朔. BIM集成無線射頻技術(shù)在醫(yī)院建筑及設(shè)備管理中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2014，10(18)：4143-4146.

[6]Kasprzak C，Dubler C. Aligning BIM with FM: streamlining the process for future projects[J]. Construction Economics and Building，2012，12(4)：68-77.

[7]Becerik-Gerber B，Jazizadeh F，Li N，et al. Application areas and data requirements for BIM-enabled facilities management[J]. Journal of Construction Engineering and Management，2011，138(3)：431-442.

[8]Kivits R A，F(xiàn)urneaux C W. BIM: enabling sustainability and asset management through knowledge management[J]. The Scientific World Journal，2013，2013：1-14.

[9]Wang Y，Wang X，Wang J，et al. Engagement of facilities management in design stage through BIM: framework and a case study[J]. Advances in Civil Engineering，2013，2013：1-8.

[10]Lin Y C，Su Y C. Developing mobile-and BIM-based integrated visual facility maintenance management system[J]. The Scientific World Journal，2013，2013：1-10.

[11]王廷魁，張睿奕. 基于BIM的建筑設(shè)備可視化管理研究[J]. 工程管理學(xué)報，2014，28(3)：32-36.

[12]任虔英. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 西安：長安大學(xué)，2013.

[13]郭巖巍. 基于價值視角的設(shè)施管理研究[D]. 天津：天津理工大學(xué)，2008.

[14]趙彬，王友群，牛博生. 基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)在工程項目進(jìn)度管理中的應(yīng)用[J]. 建筑經(jīng)濟，2011，(9)：93-95.

[15]董欣. 物業(yè)設(shè)備設(shè)施管理[M]. 沈陽：遼寧人民出版社，2009.

[16]廖小烽，王君峰. Revit 2013/2014建筑設(shè)計火星課堂[M]. 北京：人民郵電出版社，2013.

[17]孫峻，李明龍，李小鳳. 業(yè)主驅(qū)動的BIM實施模式研究[J]. 土木工程與管理學(xué)報，2013，30(3)：80-85.

[18]滕佳穎，吳賢國，翟海周，等. 基于BIM和多方合同的IPD協(xié)同管理框架[J]. 土木工程與管理學(xué)報，2013，30(2)：80-84.

BIM-based Information Extraction and Application of Building Facility Management

YUWen-ting,LIXi-sheng

(a. Graduate School; b. School of Civil Engineering， Nanjing Forestry University，

Nanjing 210037， China)

Abstract:At present, realizing the use of effective information related to building facility management in the life cycle of construction management is the urgent problem to improve the efficiency and the level of building facilities management. According to the characteristics and actual demand of facility management in our country, and on the base of BIM technique and life cycle management theory, this paper puts forward the content of the modern building facility management and studies the definition, information classification, assignment, information extraction and realize information query, location, economic analysis of building facilities through developing building facility management system in Access. Through the simulation analysis of a case and with the help of Revit software and Access database, the system realizes the efficiency and integration of facility management through the secondary development of the database in the operation phrase, and prospects a new model of building facility management based on BIM cloud.

Key words：building facility management; information management; Access; BIM

中圖分類號：TP315；TP391；TU8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-0985(2016)01-0085-05

基金項目：江蘇省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳資助項目(js2011jh9)

作者簡介：余雯婷(1990-)，女，江蘇南京人，碩士研究生，研究方向為BIM技術(shù)應(yīng)用(Email: 437178034@qq.com)

收稿日期：2015-08-31修回日期： 2015-09-29