基于BIM技術的建筑運維管理研究

楊 波， 鄭雙七， 蔣慶華

(安徽職業技術學院，安徽 合肥 230011)

0 引 言

建筑物的運維階段是建筑全生命周期中時間最長的階段，此階段會產生大量的建筑數據信息，包含在建筑安全、空間、環境、能耗、設備維護等諸多方面，優化數據管理能夠產生很大的經濟效益和社會效益。目前建筑技術領域的管理手段越來越多，其中BIM(building information modeling)建筑信息模型技術的應用加快了建筑業信息化的發展步伐，已在設計、招投標、施工等階段有了較為成熟的應用，從設計可視化、進度管理、安全管理等諸多方面變革了建造模式。運維階段把BIM技術以及其他先進技術參與管理，將有利于對建筑的維護，降低運維成本，節能省耗[1-6]。

1 傳統運維管理模式

1.1 物業管理公司的運維管理

物業管理公司是傳統運維管理模式中最常見的一種，我國大多數住宅用途的建筑物多采用此模式。公司負責對建筑物統一運營維護管理，主要工作有臨時設施修繕、區域內部規劃、廣告投放和交通管制等，業主負責對物業公司管理業績統一考量，但不主動參與建筑物日常運維活動中，經常存在建筑物信息不足而排查困難的問題。

1.2 建設方運維管理

建設方的運維管理模式主要針對工廠、專業公司等專業性強的工程項目，該種模式的特點在于運維管理與企業生產運營活動聯系緊密，后期管理活動是以企業效益為根本出發點，要求資源利用率高，需要專業性的運維團隊，團隊人員比較穩定。但管理模式比較固化，不利于管理中新技術新理念的推廣。

1.3 專業運營團隊的運維管理

專業運維管理要求運維團隊專業性更強，有更多的管理模式和更寬的管理權限。根據建設方運維現狀，提供具有針對性的運營期戰略計劃，提高現有資產管理能力，開拓新的盈利獲取途徑。所以,這種管理團隊成員應當具備較強的專業技能，并在一定范圍內有競爭力。

2 傳統運維管理中面臨的問題

2.1 運維階段資料信息量大查詢冗繁

傳統運維管理中，管理人員獲取資料的主要途徑為項目建設方、設計方、施工方及項目承包方所提供的工程資料，資料種類復雜且需要專門的資料員收集管理紙質文件，資料轉手過程中容易發生丟失或信息遺漏。浪費大量紙質資源，不易長期保存，查閱耗時長，工作量較大。

2.2 運維階段各專業信息互不融通

建筑運維管理期間，涉及建筑，結構，電氣、給排水、暖通、消防等專業。由于各專業性質不同，資料并沒有整合在一起，獨立分散的管理模式影響了運維工作的工作效率。比如，當設備使用出現問題時，維保方對設備更換并更新設備清單，建筑檔案部門留存的資料記錄的仍是原設備。開展一項專業工作時，經辦人員需要查閱多個專業部門的記載資料，才能制定科學合理的實施方案。資料幾經轉手，可能又與實際工作對應不起來，導致后期開展工作效率低。

2.3 運維階段中故障排查困難

隨著建筑使用年限延長，設施維修和設備的更換成為常態。在建筑綜合管線和設備圍護中，各類管線種類繁多，在建造空間范圍內多位于地下或設備夾層等隱蔽部位，日常管理維護難度大，發生問題難以及時定位，無法快速解決問題。許多設備只能依賴定期檢修來檢查故障，發生就已造成了不可估量的損失。難以實現提前預警和及時排查，增加了維護成本。

2.4 依賴人力和紙質資料管理

建筑運維管理工作極其冗繁復雜，涉及的各專業之間聯系少，工作前期會花費大量人力和時間成本參與資料整理、查閱、管理等基本工作，但人的精力是有限的，人員的管理水平、責任心都會影響管理效率，管理效率低會造成管理成本上升，難以達到最優管理。紙張作為傳統介質資料，運維管理中主要用于信息儲存、傳遞和交流等工作，一旦發生資料丟失等意外情況，可能會給業主造成巨大經濟損失。

3 BIM技術與運維管理結合

3.1 創建基于BIM技術的運維管理平臺

傳統運維管理模式的主要弊端在于建筑信息量大但缺乏有效管理，有存儲方式復雜、移交成本高、信息化管理水平低等缺點。BIM(全稱Building Information Modeling)技術作為建筑領域內一種信息化技術，通過創建BIM運維管理平臺，及時收集 BIM模型中建筑、結構、設備、管道、綜合安全、能耗、維修作業等各類數據。根據數據分析完成數據儲存、傳遞和更新功能，并基于核心數據庫完成數據調取、分析和決策目標。最終實現建筑物運維階段信息、設施、安全、能耗管理目標。

3.2 基于BIM技術的運維管理

3.2.1 基于BIM技術的信息管理

BIM運維管理平臺記錄了建筑物從運營交付至當前日期所有的運營、維修、保養和改造等屬性信息，基于時間變化不斷加強BIM三維可視化數據管理，從而實現建筑物運維期信息的精準管理，提高建筑資產使用效率。在建筑各類用房中，BIM運維管理平臺記錄了每個房間的尺寸、面積、使用部門、建筑材料及裝飾屬性、后勤服務特性、功能用途等信息。后期實體建筑需要改造時，平臺支持對應的圖形化改造操作，及時完成建筑物屬性信息更改編輯。建筑維修與保養作業系統基于建筑空間可視化，能及時獲取運維期維修、保養動態信息，服務于運維全過程。

3.2.2 基于BIM技術的設施管理

利用BIM軟件創建建筑與管道設施三維模型，把對應型號、參數、生產廠家及產品合格證等基本信息錄入到產品屬性中，從設計、施工階段開始記錄和反饋信息，運維期間根據維護情況不斷錄入新產生信息，如維修位置、維修時間、維修人等信息。軟件對模型中信息有效整合，形成基于BIM技術的信息集合模型。以三維可視化的表現形式，實時查看模型設施的運行狀態，當實體建筑設施出現質量問題時能精準定位位置，便于運維管理者及時發現和處理設施故障。基于BIM技術的設施智能化管控具有快速的響應能力，降低了管理者勞動強度與設備管理成本。

3.2.3 基于BIM技術的綜合安全管理

BIM綜合安全管理是以BIM建筑空間數據為核心，并以監控視頻為紐帶，集成現有視頻監控、消防安全、應急報警、門禁系統、保安巡更、設備安全、停車系統為一體，將傳統的中央監控中心改造為X合一(集視頻監控、消防、門禁、巡更、應急報警、設備安全、停車等為統一的監控報警平臺)的綜合安全監控中心和應急指揮中心，創新性的把BIM可視化技術集成到中央監控體系中，與集成性、智能分析技術相結合，建立全方位的綜合安全管理體系，更好地服務于運營期。該系統具備以下功能：中央監控報警系統可視化、消防報警聯動可視化、保安巡更可視化、門禁報警可視化、應急報警聯動可視化、安全設計與規劃可視化、停車信息可視化。

3.2.4 基于BIM技術的能耗管理

BIM技術的建筑物能耗管理主要對運營范圍內的水、暖、電等能源集中管理，利用BIM運維平臺對建筑能耗分布、能耗報警可視化監控，精準掌握建筑物內部能耗情況。基于能耗計量儀器對建筑、設備、照明等能耗變化情況分類展示。對能耗告警、能耗與建筑環境的聯動管理實時監控。預測未來一段時間建筑能耗情況，利用主流的能效建模方法與能效分析算法支持能耗設備能效展示。利用能耗專家對建筑能耗一鍵篩查，通過對能耗情況綜合評分，提出能耗合理優化方案。

3.3 其他新技術在運維階段的應用

3.3.1 BIM+3D激光掃描技術在運維階段的應用

3D激光掃描技術把光、機、電和計算機融為一體的新型技術，重點利用掃描技術重構現實世界中環境或物體，能獲得幾何形狀、內部構造及外觀數據(如顏色、表面反照率等性質)，具有測量速度快、準確度高、方便使用等優點，測量的結果數據能對接多種軟件接口，應用范圍廣。利用現有建筑基礎建立BIM運維系統所需要的模型，基于3D 掃描技術采集建筑物和管線立體空間的點云數據，把掃描物體的數據1∶1還原，轉化生成 BIM模型能達到 LOD500高精度特效，在人工測量難以保證測量精度復雜結構建筑中。3D激光掃描技術的應用更好。

3.3.2 BIM+云計算在運維階段的應用

BIM運維管理中云計算的應用大大提高了數據信息的搜集和處理能力，數據云計算應用中不受地域限制，不同專業之間協同與資源共享，存儲數據時比較靈活。節約了數據運行成本，具有便于實施與維護等優勢[7,8]。

3.3.3 BIM+VR/AR技術在運維階段的應用

虛擬現實技術(VR/AR)是把計算機和多媒體技術結合起來，對人員周圍真實環境虛擬，創造一個全新的三維立體世界，讓人們僅僅佩戴頭盔面具和肢體傳感器，就能感受身臨其境的虛擬環境。BIM 軟件建立建筑模型后，直接導入虛擬現實模擬器中，讓人仿佛親臨現場，產生對建筑模型和建筑周邊環境的切身體驗，如設備出現問題時，能更好地查看問題根源[9]。

3.3.4 BIM+物聯網技術結合在運維階段的應用

物聯網技術是指運維管理部門在BIM三維模型中部署物聯網終端設備，如圖1所示。 以BIM與物聯網技術結合的系統服務于運維階段，物聯網系統以網絡中網絡傳輸層為基礎，設計出無線網絡各節點并組網。構建基于BIM模型數據為基礎的初始運維數據庫，經過對模型靜態信息和采集的物聯網動態信息互相關聯研究。實現實體建筑與模型建筑信息之間互聯互動，提高運維階段信息的流轉與應用效率，便于降低運維成本，提高管理水平和效益[10]。

圖1 部署物聯網終端設備

4 結 論

BIM技術在建筑領域中應用越來越廣，在運維階段的應用也在不斷拓展，能夠實現運維期間模型所有信息的收集、分類和更新。實現對建筑設施可視化，快速定位維護部位，定期實行維護。實現建筑范圍內所有安全監控點統一到中央監控中心中監控。實現運維范圍內水、暖、電等能源的精準管理。不僅如此，BIM與3D激光掃描技術在物體形狀重構、BIM與云計算技術在數據存儲、BIM與VR/AR技術在環境模擬、BIM與物聯網技術在連接實體建筑和模型建筑中均有良好的應用。