中國南方航空大廈項目BIM+FM技術應用及探討

陳衛民 李 欽 張東盼 謝 東 方速昌

(1.廣東省建筑設計研究院有限公司，廣州 510600；2.廣州絡維建筑信息技術咨詢有限公司，廣州 510600；3.中國建筑第八工程局有限公司，上海 200122)

引言

近年來，在國家積極推動建筑工業化、信息化、大力發展建筑信息模型(BIM)技術促進建筑產業轉型升級的大背景下[1-2]，全國各地不斷完善相關BIM標準、規范以及指導手冊，同時許多優秀的BIM工程應用實例不斷涌現[3-4]，有力地促進了我國建筑信息模型技術產業的發展與進步。

隨著BIM技術在設計、施工階段的主要應用逐漸成熟完善，以及建設單位運維理念的變化—從僅關心物業本身的建筑、設施維護的傳統運維管理方式逐步轉變為以模型為基礎、三維可視、信息集成的運維管理方式[5]，越來越多的企業開始嘗試在運維階段投入BIM的使用。本文結合中國南方航空大廈項目運維管理實踐的經驗，簡單介紹本項目BIM全過程實施方案的技術路線，主要包括模型處理、運維管理、信息集成以及運維BIM應用成果。

1 BIM+FM技術應用發展現狀

目前，國內建筑項目在運維階段普遍使用的管理方式都以傳統表單形式為主，不具備BIM結構，甚至不具備CAD平面的應用模塊，無法貼合應用于以BIM理念開展建筑生命周期的新型綜合建筑[6]。當然，也有不少項目嘗試以BIM+FM的方式實現對建筑的運維階段管理。

申都大廈項目[7]是國內BIM+FM技術應用于既有建筑多次改造項目的典范。由于多次改建導致了基礎資料流失以及該項目在綠色、科技、智能化上的高要求，申都大廈運維團隊探索了一條以ARCHIBUS為基礎、以自主開發的能耗監管系統為門戶的綠色運維管理系統的基本路線。

中建廣場項目[8]是國內少數結合BIM+FM的大型商業綜合體項目，其運維團隊提出的基于國內本土運維平臺ARCHIPLUS FM的BIM+FM運維路線很大程度上解決了目前國外運維產品“水土不服”的狀態，驗證了國外運維技術及數據標準對接的可行性； 并提出目前BIM+FM技術的價值在國內沒有得到太多認可的主要原因在于：數據標準的缺失、建造方和物業持有方利益關系無交集、國內運維團隊相對于設計施工行業普遍專業技能不高、國內運維專業化程度遠不及設計施工等。

除上述問題外，本項目運維團隊認為目前BIM+FM技術價值較低的另一原因在于通用性較低：部分新建的樓宇物業更多地使用著定制化的三維交互平臺，這些平臺雖功能齊全適用，但其數據具有高度定制的特點，且大多不具備用戶后期自主進行模型維護、更新的功能，例如部分樓宇實現的IBMS集成，只集成了設備的動態系統數據部分，不具備如空間檢索、空間資產清冊、綜合管網查詢、建筑空間用途分配等功能，沒有將建筑內物業所關心的運維元素結合在一起； 其次，部分結合了BIM及CAD元素的高度定制化平臺，限制了文件間交換的格式，不利于后期用戶對建筑的BIM、CAD資源進行更新和維護。BIM+FM的使用愿景，應該是以BIM模型作為基礎檢索的三維電子底圖，結合空間檢索、設備管網綜合溯源、資產清冊、設備動態集成數據、人員使用結構，覆蓋人員、資產、空間、設備的動態有機結合。

2 項目簡介

中國南方航空大廈位于廣州市白云區白云新城，是中國南方航空集團有限公司的全球總部及營銷中心。項目總建筑面積20.4萬m2，采用塔樓裙樓結合的建筑形式，塔樓地下4層，地上36層，高150m； 裙樓地上6層，高30m。樓宇外觀如圖1所示。

圖1 中國南方航空大廈

3 BIM全過程實施方案

3.1 總體架構及流程

針對本項目的運維管理需要，并結合申都大廈、中建廣場等項目[7-10]的BIM+FM結合應用的運維管理經驗，中國南方航空大廈項目搭建了以“IBMS+FM+BIM”為中心的智能化集成平臺，強調分散控制、集中管理，保證建筑空間持續、高效運轉。全生命周期的BIM模型為平臺提供靜態的物業設施數據，IBMS向平臺傳輸動態的樓宇自控數據； 而在FM軟件的選擇中，考慮到軟件功能模塊全面性、數據標準支持度、能耗集成等方面的需求，最終確定了ARCHIBUS作為FM軟件平臺； 最終依托FM系統集成空間管理、資產管理、設施設備管理三大運維模塊，從而實現可視化的智能運營管理。項目平臺整體架構如圖2所示。

圖2 項目架構及流程圖

為確保形成完整、可靠的模型數據與運維數據，減少后期重復的建模以及數據輸入等問題，本項目在規劃階段開始便利用BIM+FM平臺參與項目前期規劃； 在設計階段利用Revit等多種工具生成、優化模型數據； 在施工階段重點關注施工現場產生的施工問題、安全問題，依托信息集成平臺傳遞到運維階段； 在運維階段通過BIM與ARCHIBUS的結合，以BIM為設施管理的數據源、可視化工具以及運維數據展現的載體，以ARCHIBUS為運維實現的手段，從而完成本項目在運維管理上的全部需求。

3.2 模型搭建

項目根據國家及當地建筑信息模型等相關標準[11-13]，制定了以實現項目運維需求為目標的BIM模型搭建規則，其主要在于約定竣工模型文件的拆分及命名方式、各專業模型內容、信息錄入要求及空間、設備編碼等，除了保證項目施工階段BIM應用的可行性，更需保證BIM模型的可處理性及信息的準確性。對于重要的機電設備或重點建筑區域，除保證模型準確、完整、與現場情況基本一致外，還需保證信息的適用及準確。

3.3 信息輸入

在項目的設計、施工階段，對建筑運維階段所涉及的建筑設備、資產個體進行多種編碼的命名編排，放置到元素屬性中，如：IBMS動態數據對接編碼、大廈資產編碼、物業維保編碼等。有關的BIM模型靜態數據與IBMS動態數據對于后期的運維階段可謂是至關重要，這些數據構成了運維管理門戶，其中包括圖檔管理、空間管理、運維管理以及應急預案。運維數據流會根據運維業主的需要，完善竣工BIM模型的信息部分，從而保證竣工模型數據準確、無遺漏地直接應用于后期運營智能平臺。其中導入至ARCHIBUS數據庫的數據大致分為：

(1)建筑的空間規劃、系統或設備布局和設備規格屬性；

(2)建筑中產品的基本信息、完工布局、標簽或序列號以及保修、備件信息；

(3)建筑的空間調整、設備的更換情況、維修改造的情況以及信息的集成。

整合后的運維模型，在進行統一編碼和優化后才能導入ARCHIBUS系統，以便實現資產設施管理功能和三維可視化設施設備數據的分析、展示、管理功能。本項目運維數據流向如圖3所示。

圖3 BIM運維管理數據流

3.4 運維成果展示

(1)應用點1：資產管理——全生命周期COBie運維信息交換

運維數據的準備與錄入是信息發布的關鍵，全周期BIM信息協作通過COBie數據轉換實現運維數據的無縫移交，保證了運維數據的數量和質量，其中COBie運維數據包括項目數據、樓層數據、房間數據，系統數據、類型數據和實例數據，涵蓋于建筑模型與機電模型中。基于BIM的運維數據傳遞路徑為：由構建參數開始，整合至設備、設備組，以設備功能傳遞并作用于空間區域，并劃分至不同的組織，最終呈現至維護點。Revit軟件通過ARCHIBUS插件將模型發布至運維平臺，并可在Revit中寫入房間的各類屬性，Revit數據結構與運維需要的數據結構交換方式如圖4所示。

圖4 運維信息交換

竣工階段的Revit模型本身涵蓋了物業管理整體樓宇所需的一切信息，包括空間分配、機電設備、機電管網連接關系、以及日常各個系統運維所需要的靜態工程數據信息。因此，將竣工階段的Revit模型進行完整的數據轉換，導入到運維平臺軟件中，即可發揮ARCHIBUS對各個使用空間進行資產清冊導出的功能，從而滿足用戶掌握物業全部資產信息的需要。

(2)應用點2：空間管理——可視化空間庫存管理與分配

空間庫存指的是對空間編碼、空間面積、空間類別、指派部門或員工等信息的動態存儲，是空間管理實施的基礎數據，數據的精準至關重要。BIM技術的應用實現了可視化的空間庫存管理，提高了管理的效率和質量。根據用戶需求或空間使用標準進行空間分配是空間管理的重要一環。傳統的空間分配以二維平面圖紙為基礎信息，因此不同樓層的分配狀況無法在分配過程中進行快速識別。而BIM技術的應用則是通過3D的方式呈現視覺形態，管理人員可因此快速捕捉組織機構的分布樓層，從而避免因為空間分配而造成的交流障礙問題。

在建筑投入運維階段后，管理人員根據空間用途、使用性質、租賃合同等因素，對空間進行重新分配，以滿足實際的使用用途。

可根據空間信息進行空間內包含資產關系的整體清冊導出，在前一種使用性質到期后，可快速進行資產的清冊轉存、轉換。

可根據空間進行相應的管理指標公式配置，如計算空間的人均使用面積、人均空間成本(財務成本、租賃成本)、單位空間的凈利潤指標等，幫助管理人員對各事業部的空間管理分配、利用，進行再優化。

ARCHIBUS空間分配功能如圖5所示。

圖5 可視化空間庫存管理與分配

(3)應用點3：設施設備管理——可視化設施設備維護

為了保持設施設備始終處于一個良好的運行狀態，應該從FM理念整合空間、用戶、業務流程、BIM信息，設計設施設備的運營管理流程與解決方案，實現設施設備狀態綜合集成、評估與管理。BIM的應用可以實現故障的快速綜合分析解決、遠程專家的解決方案和設施設備的狀態評估，集成化提高運維效能。

管理人員通過配置不同專業、不同樓層、不同使用空間、不同設施設備類型的動態狀態數據的預警、報警、節假日優化提醒等功能所需要的閾值，對大樓整體的運轉模式進行參數配置。

參數配置完成后，管理人員通過ARCHIBUS平臺，接受設備的動態狀態運行參數，以及對應的設備預警、報警信息。接收到設備預警、報警信息的同時，平臺可快速定位到設備所在的空間編碼內，并發起點檢、維保工單。

管理人員可以通過該功能，檢索事件設備的管網上下游鏈路，如檢索某漏水報警的風機盤管的送排風管、供電管、送回水管等。減少設備維保人員所需要的鏈路排查時間，有效提高物業管理水平。

設備可視化維護、機電管網上下游追溯的軟件效果如圖6所示。

圖6 可視化設施設備維護

(4)應用點4：設施設備動態運行聯動——可視化數據統計與系統聯動

ARCHIBUS整合了大廈全部的設施設備專業，如建筑設備樓控、門禁管理、訪客管理、安防視頻監控、照明系統、停車場閘機、停車場車位引導、能源計費、電力監控、電梯梯控、巡更管理、樓宇外墻泛光管理、時鐘系統等。

不同的設施設備專業之間，可根據管理需要，進行設施設備動態聯動，如：根據樓宇作息時間，由ARCHIBUS自動進行樓宇內的空調、照明的模式調整、啟停； 當樓宇內出現預警、報警設備時，空間尋址到最近多路的視頻監控攝像頭，直接彈出到前臺供管理人員查看； 當樓宇出現火警、安防入侵等緊急情況時，照明自動切換到應急狀態、電梯控制到指定樓層打開、速通門/閘門根據配置進行開啟和關閉，由ARCHIBUS自動檢查設備響應，匯總設備響應率，并將未按指定要求響應的設備清單彈出提示。

ARCHIBUS將各個系統的動態數據統計與空間管理結合起來，根據管理人員配置的統計公式，計算各個空間的供冷、供暖、用電、用水等能源指標、新風溫度、濕度、PM2.5、PM10等環境指標，使管理人員能直觀地獲得樓宇重點指標參數。

4 總結

現階段BIM+FM技術的應用并不成熟，而且由于模型信息丟失、適用性低或效益不夠直觀等諸多原因，其推廣并沒有得到大范圍普及，但隨著業主單位等運維理念的轉變以及根據國家建筑行業信息化、工業化的發展趨勢，BIM+FM技術自身強大的功能及其理論上對建筑工程項目后期運維管理巨大的價值終將實現，BIM+FM技術的應用已是大勢所趨。

在中國南方航空大廈項目中，通過在項目前期策劃階段制定完善的建筑模型信息深度要求、嚴格按照要求更迭模型信息形成模型數據流以及在竣工—運維過渡階段對模型信息進行篩選做輕量化處理等方法，在很大程度上解決了在運維階段模型信息缺失、不適用的問題； 通過基于BIM與ARCHIBUS的智能化運維平臺，實現了對建筑空間、設備設施以及公司資產的管理。

BIM+FM技術的應用不僅是技術進步上的需要，更是運維觀念上的改變，目前針對BIM運維所做的研究工作尚不充分，希望中國南方航空大廈項目的運維管理經驗可以為以后有智能化運維需要的工程提供一些借鑒經驗，同時希望有更多的單位加入BIM+FM技術的應用實踐和創新探索中。