基于BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)用研究
——以某大型商業(yè)綜合體為例

徐德

（江蘇開放大學(xué)，江蘇 南京 210036）

BIM是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。BIM應(yīng)用作為建筑業(yè)信息化的重要組成部分，帶來了建筑信息化的第二次變革，為我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展提供了基礎(chǔ)技術(shù)支撐與保障。2002年，美國建筑師協(xié)會(huì)資深建筑師杰里·萊瑟林（Jerry Laiserin)在《比較蘋果與橙子》一文中首次提出Building Information Modeling這一術(shù)語，并逐漸得到業(yè)界人士廣泛認(rèn)可。由于其具有一定的優(yōu)勢(shì)，近年來，BIM技術(shù)在歐洲、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國家都得到了普及。另外，美國、英國等為了方便實(shí)現(xiàn)信息的交換與共享，已專門制定BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并得到了廣泛的應(yīng)用。

在我國，較早接觸BIM技術(shù)的是香港。自2006年起，香港房屋署率先使用建筑信息模型，并于2009年自行訂立了BIM標(biāo)準(zhǔn)和用戶指南等。2011年5 月，住建部發(fā)布《2011～2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，明確指出：在施工階段開展BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)階段向施工段的應(yīng)用延伸，降低信息傳遞過程中的衰減；目前，研究基于BIM技術(shù)的4D項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)在大型復(fù)雜工程施工過程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程有效的可視化管理等。

建筑行業(yè)包含了勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等多個(gè)方面，涉及眾多參與主體，不同參與主體均涉及建筑工程信息的創(chuàng)建、使用和維護(hù)，但是各方信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與交換格式不盡相同，容易形成信息孤島。20世紀(jì)80年代末期，CAD繪圖軟件出現(xiàn)，結(jié)束了“手繪圖紙”時(shí)代，建筑設(shè)計(jì)師開始甩掉圖板，通過繪圖軟件進(jìn)行作圖設(shè)計(jì)。但是，CAD未能打破“信息孤島”，且整體處于二維圖紙時(shí)代，BIM技術(shù)的出現(xiàn)使得建筑業(yè)邁向了三維模型設(shè)計(jì)和建造的新模式。與二維的CAD制圖相比，BIM技術(shù)采用三維模型結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)、施工階段的可視化方面做到了更好，減少設(shè)計(jì)與施工工程中的錯(cuò)誤和因此帶來的損失。同時(shí)，BIM技術(shù)能夠更好地協(xié)調(diào)多方數(shù)據(jù)溝通，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行管線、機(jī)電、結(jié)構(gòu)等部分的模塊碰撞，提前暴露設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，同時(shí)優(yōu)化模塊交互。BIM技術(shù)還具有模擬性高和連貫性好的優(yōu)勢(shì)，可以貫穿建筑生命周期，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息積累、共享，提高行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營效率。因此研究這一課題，對(duì)于把握BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣具有重要意義。

1 基于BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)介紹

建筑運(yùn)維管理也稱為設(shè)施管理，按照國際設(shè)施管理協(xié)會(huì)對(duì)于這一概念的界定，設(shè)施管理實(shí)際上是借助多學(xué)科專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用，集成相關(guān)人物、場(chǎng)地、流程、技術(shù)等的運(yùn)行。引入BIM技術(shù)應(yīng)用后，使得BIM技術(shù)在建筑的全生命周期中的應(yīng)用成為可能。目前，BIM技術(shù)在建筑的勘察設(shè)計(jì)、施工階段、竣工階段等都有不同程度的應(yīng)用，通過對(duì)于技術(shù)模型的功能發(fā)揮和應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化管理，構(gòu)建基本的工程模型框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)于零散、割裂信息以及數(shù)據(jù)的整合，而且建筑工程運(yùn)維階段的設(shè)備參數(shù)整合分析能力和運(yùn)維管理能力不斷增強(qiáng)。就目前的建筑信息化管理市場(chǎng)來看，BIM模型的建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)尚未發(fā)展成熟，因此，需要結(jié)合BIM模型的特性對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行有效開發(fā)，在大量調(diào)研基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)BIM建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)。

就當(dāng)前的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)來看，其中的主要數(shù)據(jù)信息包括BIM模型數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)，以及設(shè)備在運(yùn)維中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)信息等。就該系統(tǒng)的主要架構(gòu)來看，其中的中間層屬于系統(tǒng)功能模塊部分，能夠通過3D瀏覽來實(shí)現(xiàn)BIM模型的查看，對(duì)于BIM模型中相關(guān)構(gòu)建進(jìn)行點(diǎn)擊，可以對(duì)相關(guān)設(shè)備參數(shù)實(shí)現(xiàn)快速查詢。針對(duì)中間層的設(shè)備運(yùn)維管理，能夠方便用戶對(duì)于相關(guān)設(shè)備發(fā)起相應(yīng)的保修指令，為故障設(shè)備的保養(yǎng)和維修等制定專門的方案。系統(tǒng)的頂層屬于系統(tǒng)門戶，就像是OA系統(tǒng)的門戶一樣，其主要作用是對(duì)相應(yīng)的重要信息以及待處理信息進(jìn)行集中體現(xiàn)和提醒。從BIM模型及相關(guān)的運(yùn)維管理數(shù)據(jù)庫中直觀、快速、全面地獲取設(shè)施相關(guān)信息、文檔，不需要花費(fèi)時(shí)間尋找紙質(zhì)資料，提高工作效率。通過BIM制定應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，標(biāo)記危險(xiǎn)品、有害物質(zhì)、關(guān)鍵設(shè)備的位置，定位人員，降低災(zāi)害損失。此外，通過BIM+GIS、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)結(jié)合，用于大型園區(qū)、城區(qū)的智能化管理，還能實(shí)現(xiàn)智慧園區(qū)、智慧城市建設(shè)。

2 基于BIM模型的運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與設(shè)備參數(shù)的整合實(shí)現(xiàn)

就建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)特點(diǎn)來看，系統(tǒng)自身具有相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)存儲(chǔ)記憶，同時(shí)還包含BIM模型數(shù)據(jù)庫，所以，確保整體建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的有效性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于BIM模型與和設(shè)備參數(shù)的整合至關(guān)重要。

2.1 BIM模型數(shù)據(jù)庫

就BIM的模型構(gòu)建和使用來看，如果把建筑設(shè)計(jì)、施工等階段的模型沿用下來作為運(yùn)維管理系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)模型（雖然具有一定的可行性，能夠避免再次進(jìn)行BIM模型構(gòu)建），但是在實(shí)際應(yīng)用中，這種原始模型中的數(shù)據(jù)信息還是比較冗余的。其中很多數(shù)據(jù)信息對(duì)于建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理并沒有太大的關(guān)系，甚至有很多模型數(shù)據(jù)信息還會(huì)對(duì)于現(xiàn)階段的設(shè)備運(yùn)維管理帶來一定的困擾，需要花費(fèi)更多的時(shí)間來進(jìn)行清除，這種做法就會(huì)給系統(tǒng)造成較大的壓力，數(shù)據(jù)訪問效率也會(huì)大大降低。所以，在實(shí)施這類原始數(shù)據(jù)模型的繼承中，最好是提前做好疏離處理后再應(yīng)用到運(yùn)維管理系統(tǒng)中。圖1為BIM模型的主要架構(gòu)。

鑒于BIM建模軟件較多，通過對(duì)比不同軟件的效果，其實(shí)施的建模方式以及流程也存在一定的差異。其中，以歐特克的Revit系統(tǒng)軟件應(yīng)用最為普遍，因此本文研究以這一軟件來幫助進(jìn)行運(yùn)維管理系統(tǒng)的構(gòu)建。在具體的BIM模型構(gòu)建中，要保證相應(yīng)的模型構(gòu)件都具備獨(dú)一無二的編碼，便于系統(tǒng)識(shí)別和判斷。

圖1 BIM模型的主要架構(gòu)圖

圖2 工程內(nèi)部局域網(wǎng)協(xié)同模型圖

對(duì)于模型的拆分單元，需要嚴(yán)格遵照相關(guān)的建筑專業(yè)來進(jìn)行拆分規(guī)劃，例如，對(duì)于某具體的建筑工程的內(nèi)部局域網(wǎng)協(xié)同模型進(jìn)行構(gòu)建，相關(guān)的建筑分包單位及工作站信息就能全面顯示出來，針對(duì)各個(gè)模塊的管理目標(biāo)更加清晰。還可以將系統(tǒng)劃分成建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、通風(fēng)、消防等模塊，完成單元?jiǎng)澐诌€需要根據(jù)系統(tǒng)和位置的維度來實(shí)施有效的規(guī)劃設(shè)計(jì)。在具體的建模過程中，一般需要使用軟件中的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件來進(jìn)行，針對(duì)一些重復(fù)構(gòu)建，還需要建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模型，這樣才能保證整體的構(gòu)建不會(huì)產(chǎn)生重復(fù)。

2.2 設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)

在眾多的調(diào)研數(shù)據(jù)中，現(xiàn)階段建筑運(yùn)維管理常見的設(shè)備參數(shù)表格，一般可以劃分成為設(shè)備臺(tái)賬和設(shè)備臺(tái)卡。設(shè)備臺(tái)賬主要是對(duì)于建筑內(nèi)部的設(shè)備資產(chǎn)的基本信息進(jìn)行儲(chǔ)存，主要包含一些簡(jiǎn)單的設(shè)備信息、設(shè)備型號(hào)和規(guī)格等，以及設(shè)備在建筑中所處的位置。而設(shè)備臺(tái)卡主要是設(shè)備臺(tái)賬的深化反映，能夠?qū)τ谠O(shè)備的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，能夠反映設(shè)備的最真實(shí)性能。在設(shè)備臺(tái)卡數(shù)據(jù)中，還儲(chǔ)存著相關(guān)的易損件信息、配套附機(jī)信息等，能夠?yàn)樵O(shè)備的維修保養(yǎng)提供相應(yīng)的臺(tái)賬數(shù)據(jù)支持。

3 基于BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)平臺(tái)上線

隨著建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的研究深入，很多建筑工程項(xiàng)目中已經(jīng)開始應(yīng)用相應(yīng)的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)，對(duì)于促進(jìn)整體管理效益提升發(fā)揮了積極作用。比如，上海賽揚(yáng)建筑工程技術(shù)有限公司集多年來大型高檔項(xiàng)目的機(jī)電設(shè)計(jì)及BIM設(shè)計(jì)的豐富經(jīng)驗(yàn)開發(fā)了SY-iFM運(yùn)維管理平臺(tái)，這是一個(gè)能夠在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用的智能化運(yùn)維管理平臺(tái)。

3.2 建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.2.1 在設(shè)備查詢和定位中的應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，由于建筑工程項(xiàng)目的規(guī)模較大，整體的建筑高度和深度也在不斷提升，在這種情況下對(duì)于施工技術(shù)、設(shè)備的需求更高，對(duì)于一些智能化設(shè)備以及大型設(shè)備儀器的需求量也加大。一個(gè)建筑項(xiàng)目可能需要進(jìn)行大量的設(shè)備管理，設(shè)備管理的目的不僅是要發(fā)揮有效的協(xié)調(diào)作用，降低管理成本，更是要確保建筑施工中的所有設(shè)備都能夠有效工作，避免因?yàn)樵O(shè)備故障和其他問題造成工作延誤。通過使用建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于設(shè)備信息的有效查詢以及定位，在具體施工中實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源的優(yōu)化配置，就近查詢?cè)O(shè)備位置，調(diào)取最近的設(shè)備來共享使用。而且在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，及時(shí)定位故障設(shè)備位置，能夠方便維修人員快速趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢修，對(duì)于部分設(shè)備的維修保養(yǎng)時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)提示，便于及時(shí)做好保養(yǎng)維護(hù)工作，從而延長設(shè)備的使用壽命。

3.2.2 在建筑工程遠(yuǎn)程管理中的應(yīng)用

借助建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)用，相關(guān)管理人員不需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)度和設(shè)備管理，只需要一臺(tái)電腦或移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備就可以完成遠(yuǎn)程控制管理工作。在建筑工程實(shí)施中，管理者可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)整個(gè)建筑工程中各點(diǎn)位置的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于存在故障的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)修，網(wǎng)上發(fā)送維修指令，讓維修人員前往相應(yīng)的故障點(diǎn)進(jìn)行維修。如果相關(guān)的設(shè)備使用已經(jīng)基本結(jié)束，后續(xù)施工中無需再使用，則遠(yuǎn)程指揮相關(guān)人員可以對(duì)于這些設(shè)備機(jī)械等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)撤離，避免造成施工現(xiàn)場(chǎng)擁堵。在新設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，安排專人引導(dǎo)設(shè)備進(jìn)入場(chǎng)地，真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化操作管理，極大地提升管理效率。

4 BIM在建筑空間和設(shè)備運(yùn)維管理中的應(yīng)用實(shí)效

4.1 工程概況

某綜合體辦公大樓占地面積54333平米，設(shè)置有1棟5層樓的附屬裙樓和1棟6層樓的附屬裙樓，還有2棟9層的辦公大樓，其總建筑面積為62761平米，地下兩層，其中一層為架空層，總層高為38米，辦公大樓的框架采用剪力墻結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目從2012年6月開始動(dòng)工，2013年6月主體工程完工，其他附屬工程和裝修在2013年底完工。該工程包含BIM土建算量、BIM鋼筋算量、工程量清單計(jì)價(jià)和BIM5D施工管理共計(jì)4項(xiàng)內(nèi)容，通過BIM系列軟件的應(yīng)用，以實(shí)際工程案例為基礎(chǔ)，最大程度模擬實(shí)際工作場(chǎng)景，實(shí)施工程建筑空間管理和設(shè)備運(yùn)維。

4.2 應(yīng)用實(shí)效

該工程建設(shè)管理過程中，借助BIM軟件構(gòu)建了工程施工建筑模型，為工程造價(jià)預(yù)算提供了有效的技術(shù)支持，同時(shí)，通過三維空間模型，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備、物資人力等的優(yōu)化配置，讓工程有序開展，設(shè)備運(yùn)維管理有效，整體施工進(jìn)度加快，同時(shí)節(jié)約了資源，降低了建筑成本，此外，三維立體模型能夠精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)工程施工，讓工程施工程序得以優(yōu)化，整體施工的順序有所保障，不會(huì)出現(xiàn)較大的交叉作業(yè)困難以及施工中的工序矛盾，例如在工程地基布線中能夠有效預(yù)留消防通道和管線，避免地下管線交叉重復(fù)，提升整體布線設(shè)計(jì)和施工的合理性，保證了整體施工建筑質(zhì)量，整體的施工應(yīng)用成效十分顯著。

5 總結(jié)

當(dāng)前，建筑業(yè)仍然是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮?。在建筑施工和?xiàng)目管理中，隨著BIM技術(shù)水平的進(jìn)步，建筑業(yè)在建筑設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和管理水平上也會(huì)得到快速的發(fā)展，其中，建筑設(shè)備管理的智能化水平和信息協(xié)同水平也必將推動(dòng)建筑企業(yè)經(jīng)營效益不斷提升。BIM技術(shù)在設(shè)備的智能化管控領(lǐng)域應(yīng)用是建立在建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上的，借助BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)，構(gòu)建建筑數(shù)據(jù)模型，能夠精準(zhǔn)顯示所有設(shè)備的信息和位置等，對(duì)于實(shí)施設(shè)備管理、調(diào)配、維修等都能夠發(fā)揮重要作用，在設(shè)備查詢和定位中的應(yīng)用、工程遠(yuǎn)程管理中的應(yīng)用以及工程成本控制中的應(yīng)用等方面都能夠發(fā)揮積極作用。