建筑信息模型(BIM)在項目運維中的綜合應(yīng)用

黃高瓊 戚 帥

(第九〇〇醫(yī)院，福建 福州 350001)

建筑工程是一個功能齊全、業(yè)務(wù)特征明顯的復(fù)雜施工及運營管理系統(tǒng)，同時，它的建設(shè)和運維是一個全生命周期項目，基于BIM技術(shù)的工程綜合應(yīng)用主要應(yīng)用BIM的模擬功能來進行，利用CAD圖紙?zhí)崆敖槿牒徒鉀Q建筑實施全過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)難點，從而實現(xiàn)設(shè)計方面的優(yōu)化、施工過程的節(jié)能和智能化的運營管理，以BIM模型為平臺基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)工程項目的綠色設(shè)計、施工和智能運維的一體化[1,2]。

1 BIM應(yīng)用的現(xiàn)實需求

1.1 解決二維圖紙展示不全面的需要

在工程項目的預(yù)算編制、招投標(biāo)及實際施工過程仍是提供紙質(zhì)版及電子版CAD施工圖紙。各類建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備的施工圖紙基于大樓的書面資料，CAD等二維圖形軟件僅描述了建筑及設(shè)備等構(gòu)造的關(guān)鍵構(gòu)造節(jié)點，展示的信息簡易且不夠全面，需要人為去提取并加以深化，當(dāng)前實施中的項目越來越復(fù)雜，特別是公共建筑，涉及設(shè)備較多，顯然，二維圖紙的施工圖難以對復(fù)雜的設(shè)備、管道對接、預(yù)留等進行分析和描述，特別是醫(yī)療設(shè)備的承重及供電需求需要加固和后補，針對此類問題，需要應(yīng)用BIM技術(shù)來提前解決此類問題。

1.2 實現(xiàn)工程綠色施工的需要

在工程實施中各專業(yè)施工間聯(lián)系松散各自為政、協(xié)同性差，造成各專業(yè)之間經(jīng)常出現(xiàn)碰撞和沖突，部分沖突造成較大的材料和人力浪費，并且對材料采購和供應(yīng)造成影響，但是多余或者浪費的材料與綠色施工的要求不一致[3]。在這種情況下，通過BIM可視化提前對接和碰撞，可以實現(xiàn)建筑構(gòu)件的量化與精確化，減少返工或者材料返廠造成的資源浪費。利用BIM模型的展示功能，在施工組織設(shè)計階段就介入施工材料的選擇和使用，按照施工圖提前考慮建筑施工所需要的數(shù)量，做好施工采購計劃和采購數(shù)量，精準(zhǔn)化的要求提高了綠化施工的要求和節(jié)能水平。

1.3 綠色運維的精細(xì)化要求

項目全生命周期中運維是時間最長的階段，也是整體資源消耗較多的地方，收集和利用好工程實施過程中，特別是工程竣工交付使用傳遞的各類設(shè)備資料數(shù)據(jù)，作為一個后續(xù)醫(yī)療工程智能綠色運維的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進而打造智慧運維管理平臺。大型公共建筑如病房樓、門診樓等是服務(wù)于來院就醫(yī)患者的一個基礎(chǔ)單元，提供各種水電氣設(shè)備設(shè)施的后勤保障，特別是醫(yī)療設(shè)備和空調(diào)暖通設(shè)備的保障，直接與病患接觸，更加具有系統(tǒng)復(fù)雜性、關(guān)聯(lián)性，后勤保障的精細(xì)程度直接關(guān)系到醫(yī)院提供醫(yī)療服務(wù)的品質(zhì)[4,5]。大樓維保大部分交于物業(yè)公司運維，部分物業(yè)服務(wù)公司在進入工程維保時，無法準(zhǔn)確把握工程的竣工資料或圖紙檔案等細(xì)節(jié)要求，因?qū)こ叹唧w設(shè)備底數(shù)不清等原因無法實現(xiàn)精細(xì)維保，且因人員變動快造成資料保存不完善，出現(xiàn)相關(guān)檔案資料斷檔，無法準(zhǔn)確反映工程各設(shè)施設(shè)備的現(xiàn)實狀態(tài)，特別是對大樓空調(diào)設(shè)備、醫(yī)療氣體工程、鍋爐等設(shè)備，無法有效掌握具體狀態(tài)，甚至是設(shè)備的啟停順序，容易出現(xiàn)因設(shè)備使用不當(dāng)造成設(shè)備故障，影響工程正常運維，極需要通過BIM來構(gòu)建智能運維管理平臺，達(dá)到精細(xì)化綠色管理的要求。

2 BIM應(yīng)用的技術(shù)措施

一是探索在工程準(zhǔn)備階段應(yīng)用BIM技術(shù)來實現(xiàn)工程優(yōu)化設(shè)計。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)CAD進行工程BIM模型建立，探索建立工程BIM實用模型的合理途徑，針對建模過程中的問題優(yōu)化模型建立，統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范BIM實施流程等方面進行研究，解決BIM模型統(tǒng)一性問題。在用Revit進行設(shè)計時，可以采用各專業(yè)互相鏈接中心文件的方式隨時查看其最新圖紙信息，協(xié)同作業(yè)。比如，智能化系統(tǒng)的線槽一般會與強電系統(tǒng)的線槽排布在同一高度空間內(nèi)，繪制線槽時把強電專業(yè)的中心模型文件鏈接進來，通過對其設(shè)置可見性就可以方便地查看強電系統(tǒng)線槽的位置。如果管線間有沖突，需及時與設(shè)計人員溝通，將線槽合理地排布開，為后期的模型調(diào)整減少不必要的麻煩。在設(shè)計建筑設(shè)備管理系統(tǒng)時，也可以用這種方法將暖通專業(yè)、水專業(yè)相關(guān)的設(shè)備方便地顯示在自己的視圖中。

二是以BIM模型實現(xiàn)節(jié)能施工和施工協(xié)同。基于工程項目的實際情況，利用BIM技術(shù)為平臺實現(xiàn)綠色施工，通過對圖紙的三維虛擬建造，將各類圖紙在同一模型上進行建立，進行優(yōu)化設(shè)計分析，在項目實施過程中，利用模型三維可視化的功能，提前對結(jié)構(gòu)中施工難度較大的節(jié)點進行施工難度分析，減少可能出現(xiàn)的返工情況，實現(xiàn)施工協(xié)同與綠色施工的一體化；利用大樓BIM模型，通過三維模擬和碰撞檢驗，建立一套符合實際的可視化立體模型，支持各項目相關(guān)方可靠地整合、分享和審閱詳細(xì)的三維設(shè)計模型，便于大樓施工全過程協(xié)同管理。

三是建立項目運維管理平臺。研究利用工程施工全過程BIM模型建立綠色運維平臺，強化項目信息聯(lián)通和對接，以輕量化引擎集成醫(yī)院內(nèi)部醫(yī)療設(shè)備和機電設(shè)備等數(shù)據(jù)，對醫(yī)院運維實施可視化、信息化管理。運維管理平臺應(yīng)集成各個管理信息子系統(tǒng)，以各建筑設(shè)備管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集成BIM技術(shù)、三維電子地圖、安全管理、能耗管理、資產(chǎn)管理等功能，實現(xiàn)在主流PC、平板電腦、智能手機等電子設(shè)備上運營管理，用戶按權(quán)限分級訪問及管理。

3 BIM運維管理應(yīng)用案例

3.1 工程概況

某醫(yī)院病房樓總建筑面積39 326 m2，其中地下1層，地上18層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)住院部、手術(shù)室等。通過建立智能運維管理平臺，將建筑各信息整合到一個模型中，提高醫(yī)院運維管理效率。

3.2 醫(yī)院BIM智慧運營管理平臺的構(gòu)建

醫(yī)院智慧運營管理平臺采用B/S+C/S的混合架構(gòu)模式設(shè)計，最大程度上滿足醫(yī)院運維人員的現(xiàn)實運維需求，從根本上提高運維管理效率，降低運維管理成本。本平臺總體架構(gòu)如圖1所示，總體分為四層，從上至下分別為：展示層、應(yīng)用層、服務(wù)層以及數(shù)據(jù)層。其中展示層主要集成各種設(shè)備、能耗的數(shù)據(jù)分析，為管理者提供數(shù)據(jù)圖表輔助決策；應(yīng)用層主要集成各個管理模塊及移動端訪問等應(yīng)用程序；服務(wù)層則為管理者提供權(quán)限管理、配置管理、日志圖表、安全管理、平臺監(jiān)控以及訪問控制等平臺管理功能；數(shù)據(jù)層則提供平臺原始數(shù)據(jù)的安全、存儲、傳輸、更新等數(shù)據(jù)保障。總體架構(gòu)圖及總體架構(gòu)分層示意圖如圖1，圖2所示。

3.3 平臺功能

該BIM智慧運營管理平臺實現(xiàn)功能有：

一是構(gòu)建全生命周期的建筑信息平臺：BIM三維空間模型(如圖3所示)內(nèi)含綜合管線模型，攜帶所有有關(guān)這個建筑的信息，貫徹建筑從建設(shè)到拆除的全生命周期，為建筑運維提供三維立體化的數(shù)據(jù)支持。

二是運維管理功能：支持通過APP/Web端登入平臺，通過3D可視化運維界面，進行建筑的運維管理作業(yè)(見圖4)。通過對各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，自動統(tǒng)計、分析向管理方展示多維度、多對象的數(shù)據(jù)圖表。出現(xiàn)緊急情況，平臺第一時間聯(lián)動BIM模型定位報警位置視角，并聯(lián)動攝像頭，查看報警位置現(xiàn)場情況，自動展示疏散路徑并聯(lián)動各子系統(tǒng)進行人員疏散。通過對各子系統(tǒng)能耗分析，提出能耗減排方案，通過應(yīng)用實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

3.4 平臺可能故障的影響

智慧運維管理平臺絕大多數(shù)的功能模塊都是對設(shè)備“只監(jiān)不控”，僅對個別安全性要求不高的設(shè)備進行控制，如門禁、道閘、智能照明等，當(dāng)出現(xiàn)個別硬件故障時，系統(tǒng)將就該硬件故障報警并推送相關(guān)職責(zé)人員，進行下一步處理。個別硬件設(shè)備出現(xiàn)故障對平臺反應(yīng)速度、運行速度不會產(chǎn)生影響。個別硬件設(shè)備出現(xiàn)故障時對平臺運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響主要如表1所示。

表1 個別硬件設(shè)備故障時對平臺運行的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響

4 結(jié)語

本文簡要論述BIM應(yīng)用針對二維圖紙表達(dá)局限性、綠色施工的需要及精細(xì)化管理的要求，并針對性提出技術(shù)措施，并通過構(gòu)建智慧運營管理平臺的實例，該平臺區(qū)別于傳統(tǒng)的智能化及機電的建設(shè)方案，通過為醫(yī)院的管理方提供一套更為智慧、有效的綜合管理平臺，將智能化、機電、物業(yè)管理、節(jié)能管理、對外展示等多種角度的系統(tǒng)及管理需求進行一體化整合，提前研究可能存在的維保重難點，有效維護了建筑物的各種使用功能，延長大型醫(yī)療建筑的使用壽命，體現(xiàn)了BIM在項目全生命周期的應(yīng)用價值。