BIM技術在智慧園區運維管理中的應用探討

牛亞琳 劉 堯 張麗婷 楊涌文

上海電力學院能源與機械工程學院

1 概述

1.1 背景

BIM是一種應用在建筑信息管理的模型，它具有可視化、參數化等一系列優點。智能建筑建設共分為五個階段，分別為決策、設計、施工、運維和回收利用階段。BIM可應用于每個階段，由于運維階段成本最高，所需時間最長，因此通過BIM傳遞與共享項目的相關信息，可實現運維管理簡便化。

為了大力推進BIM的發展，國務院辦公廳在2017年2月印發了《關于促進建筑業持續健康發展的意見》，《意見》提出要加快推進BIM技術在建筑全生命周期的應用，促進建筑業提質增效。由于政策的支持，BIM在其應用上展現出了迅猛增長的勢頭，而智慧園區也在國家的大力支持下呈現井噴之勢。

國務院在2016年3月17日正式發布《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三五個規劃綱要》（以下簡稱《綱要》），《綱要》中提出以基礎設施智能化、公共服務便利化、社會治理精細化為重點，充分利用現代信息技術和大數據，建設一批新型示范性智慧城市。而“智慧園區”作為“智慧城市”中最重要的子系統[1]，大大影響著“智慧城市”的成功建設。

因此，BIM在智慧園區中的運維管理應用研究迫在眉睫。

1.2 文獻數據分析

截止2018年4月，在“中國知網”中以“BIM與智慧園區”和“BIM與運維管理”為主題進行文獻檢索結果顯示，近年來關于BIM分別應用在智慧園區和運維管理的研究文章持續增長，但是以“BIM、智慧園區、運維管理”為主題同時進行文獻檢索僅發現3篇相關文獻，反映了在“基于BIM的智慧園區運維管理”這個領域的關注度正在提高，但其研究與應用成果卻很少。

1.3 綜述

由于提出建設智慧園區后，許多園區盲目建設，而園區部門各自為政，無法共享信息資源，導致運維階段的管理效率較低。本文擬通過介紹五種基于BIM技術的智慧園區運維管理技術方案，提出新的思路，并通過分析現狀指出現階段遇到的困難，為今后智慧園區運維管理研究提供方向。

2 技術層面

2.1 標準

2.1.1 國際標準

國際上已發布兩類BIM標準：一類是行業推薦性標準（見表1），另一類是指導性標準。

各個國家根據國際行業推薦性標準編制了適合本國國情的BIM軟件使用指南，具體（見表2）。

表1 行業推薦性標準

表2 各個國家編制的BIM軟件使用指南

2.1.2 國內標準

中國的BIM應用技術起步于2010年[2]，由于缺乏經驗以至很難形成統一標準，而國情的不同也導致了無法模仿國外已有標準的現狀。隨著BIM的大力發展，我國根據自身情況制定了屬于自己的標準，各個地區也分別出臺地方標準，大力響應國家號召。表3列舉了我國部分國家標準和地方標準：

表3 我國部分國家標準和地方標準

2.2 基于BIM技術的智慧園區運維管理方案研究

2.2.1 BIM技術的智慧園區運維管理方案簡介

通過研究，提出五種基于BIM技術的智慧園區運維管理技術方案，為今后各大企業采納BIM技術提供參考[3]。

2.2.1.1 BIM與GIS的結合

對于BIM來說，其整個生命周期的研究對象都是BIM模型，因此會脫離其地理環境因素，而三維GIS可以彌補這一缺點，尤其在智慧園區的運維階段，三維GIS可為其提供各種空間查詢及空間分析支持，從而實現運維階段的精細化管理（見圖1）。

圖1 BIM與GIS流程圖[4]

2.2.1.2 BIM與RFID

RFID是一種自動識別技術，其電子標簽與閱讀器不需直接接觸，通過空間磁場或電磁場耦合進行信息交換。將RFID用于運維階段的信息采集工作，即時將信息傳遞給BIM模型，可實現在運維階段中實時跟蹤與風險預測的核心功能（見圖2）。

圖2 BIM與RFID流程圖[5]

2.2.1.3 BIM與FIM

BIM-FIM是基于BIM的機電設備智能管理系統，以IFC為標準，集成BIM、VR、互聯網+等多種技術，通過建立機電設備信息模型，提供信息查詢和管理平臺，并為運營維護計劃和應急預案的制定提供支持。

2.2.1.4 BIM與IBMS

IBMS是智能建筑管理系統，可將BIM模型的非幾何信息集成到IBMS系統的數據庫。在建筑內的現場設備是IBMS的各個子系統的信息源，從這些設備獲取能耗數據后，依靠BIM模型可按照區域進行統計分析，運維管理人員可針對性地對異常區域進行檢查，及早發現事故隱患，維持園區內業務正常運行。

2.2.1.5 BIM與ARCHIBUS

ARCHIBUS即資產管理平臺，是一套用于園區內各項不動產與設施管理信息溝通的圖形化整合性工具，其主要管理項目是各項資產、空間使用、園區運營維護等。

BIM與ARCHIBUS系統的結合可實現3項系統的功能，3項系統包括空間管理系統、機電設備管理系統、建筑物營運與維修管理系統，其中空間系統管理可實現分析各部門的空間庫存信息、鏈接建筑圖及基建數據以確保信息準確性、準確分配空間使用及報告征費等功能；機電設備管理系統中可生成設備分布報表等；建筑物營運與維修管理系統可實現建立設備預防性維修編制、生成設備預防性維修工作單等功能。

2.2.2 五種研究方法對比

五種用于智慧園區運維管理的對比方案（見表4）。

2.2.3 五種技術集成后可實現的場景

五種技術集成后，在智慧園區的運維管理階段可實現以下場景：

1、公共安全及應急指揮可視化

在智慧園區內發生突發事件后，該系統是一個應急指揮調度平臺，集成了地理信息、警力警情等數據，可將非常態的報警情況可視化。報警事件發生時，將突發事件三維展現，便于管理者了解事態進度，為園區管理者提供智能決策支持。

2、智慧園區可視化

呈現園區內各個方面的數據，通過分析特定領域的關鍵指標，提高園區運行效率。與此同時支持三維建模，使園區呈現企業、住宅、公共區域的安全運行態勢。

3、智慧交通可視化

該平臺可集成地理信息、GPS數據等多種數據源，顯示包括所有交通工具的運行線路情況，可獲取實時的交通情況，從而協調運維人員進行信息化管控。

3 討論與展望

盡管BIM應用在智慧園區的運維管理中有眾多優點，但目前在中國沒有實際落地的項目，原因如下：

（1）沒有成熟的BIM運維環境

在中國，BIM從設計興起，之后又用于施工階段和運維階段。出現這種情況的原因是由于設計行業最先使用BIM建模，BIM建模軟件簡單、易上手且建模過程也不復雜，建模結果更好地呈現出了設計方的思想理念。然進入施工階段發現BIM建模容易但真正落地很難，與其他技術協同配合難度也很大。到運維階段，BIM應用缺點更為顯著：運維階段周期更長，涉及的人、事、物更多，且沒有強制性的標準，造成數據格式不統一。此外缺乏可借鑒經驗，整體的BIM應用市場不成熟。

為了改變現狀，我國《住房城鄉建設部》2016年12月02號發布國家標準《建筑信息模型應用統一標準》，自2017年7月1日起實施，于2017年5月4號發布《建筑信息模型施工應用標準》，自2018年1月1日起實施。已出臺的兩《標準》都是推薦標準，非強制性，在甲乙兩方簽訂合同時可參照這兩個標準，可預見隨著BIM的廣泛應用，《標準》將越來越完善。

表4 智慧園區運維管理的對比方案

（2）沒有清晰的運維模式和商業模式

BIM在智慧園區的運維階段應用中沒有清晰的運維模式和商業模式，直接導致應用對象、投入產出模式和周期不明確等問題。在BIM應用之前這些問題沒有考慮清楚，限制了BIM的實施[6]。建議應將一套完整的實施方案置于設計階段之前，然后根據運維需要對BIM模型及相關數據庫提出針對性的要求。也即是將運維階段需要的參數和信息在設計初期接入BIM中，可以大大減少設計人員的工作量。

由于BIM在智慧園區運行管理項目中沒有成功落地的先例，故只能在BIM廣泛應用后才可逐漸探索成功適合市場的商業模式。

（3）BIM與其他技術結合后其數據不能共享

由于智慧園區是一個涉及多種技術、領域及服務對象的綜合系統,因此智慧園區運維管理的建設需優先考慮BIM與其他技術間的融合。

通過有關文章搜集、整理，可以看到目前已實現BIM與GIS技術的融合。但是一些大廠商不愿將數據公開，且GIS和BIM的標準都還沒有發展成熟，其產生的后果是增大了GIS和BIM的集成難度。因此，早日制定GIS與BIM的強制性標準成為今后該領域努力的方向。

4 總結

本文順應信息技術的發展趨勢，為優化智慧園區運維管理系統，研究BIM技術對運維管理的應用價值，為園區運維管理提供一種更加完善的應用方案。主要得出以下成果：

（1）較詳細羅列出世界范圍內的BIM標準。

（2）通過閱讀文獻總結五種技術方案，分析對比其優缺點，將這五種技術集成后應用于智慧園區的運維管理，并介紹了可實現的場景，將大大減少智慧園區運維管理的消耗成本。

（3）指出現階段BIM應用在智慧園區運維管理中的主要問題，為今后研究提供了方向。

[1]劉士林.中國新常態與智慧城市戰略問題[J].上海大學學報,2015(04):19-26

[2]林亞星.BIM在綠色建筑評價中的應用研究[D].西南交通大學,2016：1-71

[3]陳廣軍,張慧君,呂冰冰.BIM技術在項目運維階段的應用研究[J].中州大學學報，2016（08）：120-124

[4]王樹臣，劉文峰.BIM+GIS的集成應用與發展[J].工程建設2017.49（10）:16-21

[5]常春光，吳飛飛.基于BIM和RFID技術的裝配式建筑施工過程管理[J].沈陽建筑大學學報2015（02）：170-174

[6]黃志斌.淺談BIM技術在建筑項目中的應用與發展[J].低碳世界,2016(13)：135-136