以BIM 應(yīng)用助推建筑運(yùn)維智慧化
——BIM 技術(shù)在建筑運(yùn)維領(lǐng)域應(yīng)用探索與實(shí)踐

欒林

(金云數(shù)據(jù)科技有限公司)

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已經(jīng)從高增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向了高質(zhì)量發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化率已經(jīng)達(dá)到世界的平均水平。城市更新工作，正在由規(guī)模化建設(shè)向高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。BIM 作為可以貫穿于建筑工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全壽命周期的重要工具，在運(yùn)維階段發(fā)揮的作用就尤為重要。

1.建筑數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智慧化的重要基礎(chǔ)

建筑數(shù)字化與數(shù)字建筑的關(guān)系，建筑數(shù)字化是一個(gè)過程，其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)數(shù)字建筑。建筑數(shù)字化是利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G、邊緣計(jì)算等信息技術(shù)，應(yīng)用于建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造施工、運(yùn)行維護(hù)等全生命周期的各個(gè)階段，協(xié)同業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、物業(yè)方、政府監(jiān)管方等各參與主體，以平臺(tái)為支撐，數(shù)據(jù)資產(chǎn)為核心，融合建筑業(yè)全要素，實(shí)現(xiàn)物理建筑與數(shù)字建筑的數(shù)字孿生，打造建筑產(chǎn)業(yè)多方共贏、協(xié)同發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。

建筑的出生，即具備數(shù)字化基因。建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣五大專項(xiàng)，每一項(xiàng)都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字化設(shè)計(jì)。數(shù)字化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在生活中很常見，很多醫(yī)院的口腔科推出了“口腔數(shù)字化美容特色門診”，在對(duì)牙齒整形前，就用數(shù)字化的方式進(jìn)行口腔設(shè)計(jì)，醫(yī)患溝通達(dá)成一致方案后，再進(jìn)行實(shí)施。直觀、明了，所見即所得。

在施工建造過程中，國家大力支持裝配式建造的發(fā)展，對(duì)標(biāo)工業(yè)生產(chǎn)中《工業(yè)4.0》《中國制造2025》的規(guī)劃要求，工程建設(shè)也逐步從智能建造走向智能制造，逐步實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化。裝配式建造，實(shí)現(xiàn)了從建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)、排產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)的信息化統(tǒng)一管理，涵蓋了人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)主要因素，構(gòu)件每一階段的狀態(tài)及歷史信息實(shí)時(shí)可見，實(shí)現(xiàn)了可查、可見、可追溯的全面管理。

假設(shè)建筑物的設(shè)計(jì)壽命是五十年，使用和維護(hù)期就占了百分之九十以上，可見對(duì)建筑的運(yùn)維管理直接影響到其壽命期。生活中，我們經(jīng)常聽說房屋塌陷、水管爆裂、燃?xì)夤艿辣ā⒕€路超負(fù)荷、電梯故障等問題發(fā)生，很多都是在運(yùn)維階段由于使用不當(dāng)或者沒有及時(shí)有效的更新維護(hù)造成的，甚至造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。如果通過信息技術(shù)的手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警、調(diào)優(yōu)、維護(hù)，可做到精確診斷、提前處理，將大大降低使用中的各類風(fēng)險(xiǎn)，讓我們的生命與財(cái)產(chǎn)得到保障。建筑數(shù)字化，已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智慧化提供了重要基礎(chǔ)和信息保障。

2.基于BIM 的建筑數(shù)字化，為智慧運(yùn)維提供了重要支撐

關(guān)于BIM 是什么，它的直譯是建筑信息模型（Building Information Modeling）,但很多人不知道BIM 是基于一個(gè)稱為“所見即所得”的軟件開發(fā)平臺(tái)而提出的一個(gè)理念模型。這個(gè)軟件開發(fā)平臺(tái)是以空間幾何圖形、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，面向的領(lǐng)域是建筑工程的設(shè)計(jì)、施工、管理的業(yè)務(wù)需求。由此可見，BIM 是“軟件+理念模型”，軟件是BIM 的載體、是基礎(chǔ)、是平臺(tái)，理念模型是面向建筑工程管理的一種管理思想。每當(dāng)討論BIM 的概念時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)提到：“BIM 是建筑的三維呈現(xiàn)、是各參與方的協(xié)同平臺(tái)、是工程項(xiàng)目管理工具”等，這些都是BIM 的管理理念、實(shí)現(xiàn)思想，而往往忽視了BIM 的本質(zhì)是一種軟件。BIM 軟件是多種類型軟件的綜合體。用于建筑的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)時(shí)，它是一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件；用于建筑工程項(xiàng)目全周期全過程的項(xiàng)目管理時(shí)，它是一種管理軟件；另外，它還是一種平臺(tái)軟件，它提供了友好的開發(fā)環(huán)境及良好的可擴(kuò)展性，為定制化的軟件開發(fā)需求提供了平臺(tái)基礎(chǔ)。

工程項(xiàng)目建設(shè)中使用BIM 的過程，是建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì)誕生的過程，是建筑施工建造的項(xiàng)目管理過程，是建筑中各類專業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、迭代的過程，是實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)字化的完整過程。應(yīng)用BIM 的工程項(xiàng)目，經(jīng)過從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工的過程后，完成了建筑及其建造過程的數(shù)字孿生，同時(shí)BIM 積累了全過程的建筑信息，自然就形成了建筑信息的數(shù)據(jù)倉庫，其擁有全過程大量的建筑數(shù)據(jù)，為工程項(xiàng)目積累了寶貴的數(shù)字資產(chǎn)。

我們對(duì)照看一下從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)到三維設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)的可視化，讓設(shè)計(jì)效果更加直觀，而且讓設(shè)計(jì)圖紙飽含了大量豐富的建筑數(shù)據(jù)。例如，傳統(tǒng)的CAD 設(shè)計(jì)主要是點(diǎn)、線、面的二維表達(dá)，是基于平面的繪畫或設(shè)計(jì)，標(biāo)注有限的文字信息，設(shè)計(jì)的預(yù)期效果、裝配過程、安裝距離等在設(shè)計(jì)階段都無法直觀的了解，也無法直觀的展示出建筑物的立體感和空間感。而BIM 三維設(shè)計(jì)是直接以三維的構(gòu)件進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)構(gòu)件還可以附以豐富的屬性信息，如建筑構(gòu)件的形狀、結(jié)構(gòu)、材料、體積、重量、品牌、型號(hào)、生產(chǎn)廠家等信息都可以按照需要進(jìn)行描述。設(shè)計(jì)完成時(shí)建筑的數(shù)字孿生模型也就搭建完成了，設(shè)計(jì)成果既是設(shè)計(jì)圖也是效果圖，非常直觀而且可以準(zhǔn)確定位。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，BIM 與GIS、VR、AR、激光掃描、傾斜攝影等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在工程項(xiàng)目管理中，為實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)字化、實(shí)現(xiàn)空間管理、增加場(chǎng)景體驗(yàn)等，提供了更加有力的技術(shù)工具。

圖1 傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)

圖2 BIM三維設(shè)計(jì)

3.建筑智慧化運(yùn)維中的BIM 功能與技術(shù)工具分析

2022 年6 月，山東省住建廳副廳長(zhǎng)周善東在全國首個(gè)醫(yī)院物業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新聯(lián)合體成立大會(huì)的致辭中強(qiáng)調(diào)：“BIM 如果不應(yīng)用到建筑物業(yè)運(yùn)維，就僅僅是一個(gè)中間產(chǎn)品，不能更大的發(fā)揮其重要作用。如果建筑物業(yè)管理不應(yīng)用BIM 技術(shù)，就像無根之木，缺少了重要的根基。”

2023 年4 月，在頒布的《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用》國家標(biāo)準(zhǔn)中明確指出，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，集成各智能系統(tǒng)、物聯(lián)感知系統(tǒng)、實(shí)時(shí)輸入及原始導(dǎo)入的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)加載到BIM 模型中的運(yùn)維平臺(tái)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)基于BIM 模型的智慧化運(yùn)維管理。這表明基于BIM的智慧化運(yùn)維系統(tǒng)有了國家標(biāo)準(zhǔn)。

BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑運(yùn)維階段，具有資產(chǎn)管理可視化、定位與空間管理、改擴(kuò)建方案優(yōu)化、應(yīng)急指導(dǎo)、能耗精細(xì)化管控等功能特點(diǎn)。

（1）資產(chǎn)管理可視化。傳統(tǒng)的做法是通過照片看建筑，通過表格來統(tǒng)計(jì)和查找設(shè)備，無法直觀的看到資產(chǎn)的樣式和實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過基于BIM 的數(shù)字孿生技術(shù)和資產(chǎn)BIM 臺(tái)賬管理方法，可以直觀展現(xiàn)建筑及設(shè)備設(shè)施的歷史和現(xiàn)狀，同時(shí)融合物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)，全面感知建筑及設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問與控制，讓資產(chǎn)管理數(shù)字化、可視化、便捷化、精細(xì)化，實(shí)現(xiàn)“所見即所得”“所管即所見”的全新交互管理模式。

在具體實(shí)施時(shí)，可以把資產(chǎn)的BIM 模型中包含的大量建筑信息直接導(dǎo)入資產(chǎn)管理功能中，一方面大大減少了將設(shè)備信息錄入的工作量，同時(shí)提高了信息的準(zhǔn)確率。結(jié)合二維碼、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的準(zhǔn)備定位，實(shí)時(shí)獲取并在線查看設(shè)備的運(yùn)行狀況。在對(duì)資產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行盤點(diǎn)時(shí)，可以通過每臺(tái)設(shè)備的二維健康碼，查看設(shè)備安裝、預(yù)警、告警、報(bào)修、報(bào)廢等全生命周期的信息，實(shí)現(xiàn)可查、可判、可追溯。

例如，某醫(yī)院在對(duì)CT 機(jī)進(jìn)行設(shè)備管理時(shí)，在設(shè)備安裝的同時(shí)完成BIM 模型的構(gòu)建，并將CT 設(shè)備的所有信息導(dǎo)入醫(yī)院管理信息系統(tǒng)的資產(chǎn)管理功能中。在日常使用時(shí)，可以通過醫(yī)院管理信息系統(tǒng)搜索定位到該CT 設(shè)備，查看該設(shè)備的屬性及使用情況的信息，如品牌、生產(chǎn)廠商、部件組成、安裝時(shí)間、使用部門、保養(yǎng)維護(hù)等情況，看到設(shè)備實(shí)時(shí)的狀態(tài)。通過系統(tǒng)的資產(chǎn)管理功能，可以對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)進(jìn)行時(shí)間提醒，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，并將保養(yǎng)和維修記錄自動(dòng)保存在系統(tǒng)中，避免了設(shè)備資產(chǎn)檔案的信息丟失。CT 設(shè)備造價(jià)高、使用率高，為了讓操作人員熟悉設(shè)備的使用，通過BIM 技術(shù)與模擬仿真等技術(shù)的結(jié)合，在醫(yī)院的信息系統(tǒng)中還新增了大型設(shè)備的模擬仿真教學(xué)功能，學(xué)員可以直接通過模擬仿真教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)設(shè)備的詳細(xì)組成，熟練掌握設(shè)備的操作，提高了學(xué)員的實(shí)操能力。

圖3 資產(chǎn)管理（1）

圖4 資產(chǎn)管理（2）

（2）定位與空間管理。通過BIM 與AIoT、5G 等技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人、物、建筑的智能化三維空間管理。我們通過人體穿戴感知設(shè)備，進(jìn)行人的空間定位和軌跡判斷；通過物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)對(duì)照明、空調(diào)、給排水、暖通、消防等設(shè)備及系統(tǒng)在BIM 中進(jìn)行準(zhǔn)確定位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分區(qū)域、分功能的管理。

圖5 人員軌跡定位

圖6 空間管理

圖7 改擴(kuò)建應(yīng)用

例如，某市精神衛(wèi)生中心搭建了“基于數(shù)字孿生的智慧運(yùn)維管理平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)室外的數(shù)字孿生一張圖，通過醫(yī)院的指揮控制中心可以進(jìn)行統(tǒng)攬及指揮控制。由于該醫(yī)院的住院患者為精神病人，醫(yī)院對(duì)其活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了管控。當(dāng)患者私自離開管理區(qū)域時(shí)，定位終端會(huì)及時(shí)將報(bào)警信號(hào)傳送到指揮控制中心，通過智慧運(yùn)維一張圖定位出患者位置并通知醫(yī)護(hù)人員及時(shí)采購措施。事后對(duì)患者從越區(qū)開始的活動(dòng)路徑進(jìn)行分析，對(duì)失控點(diǎn)及關(guān)鍵路徑進(jìn)行研判，提出改進(jìn)措施。

空間管理方面，完全拋開建筑圖紙，可以在BIM 上直觀準(zhǔn)確的測(cè)量某空間區(qū)域的長(zhǎng)寬高、面積、空間等尺寸數(shù)據(jù)，便于在系統(tǒng)中做空間調(diào)整的測(cè)算方案，提高空間資源的利用率。

（3）改擴(kuò)建方案優(yōu)化。改擴(kuò)建時(shí)，首先應(yīng)獲取建筑物建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電等專業(yè)的BIM 模型信息，包括地上部分及地下的隱蔽工程，然后經(jīng)過人工及技術(shù)手段對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行核驗(yàn)，再進(jìn)行改擴(kuò)建的設(shè)計(jì)方案。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)電類的改造項(xiàng)目較為復(fù)雜，對(duì)管線排布既要考慮原有管線的位置，改造方案又要符合建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范要求。因此，可以運(yùn)用 BIM 技術(shù)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布局核驗(yàn)后，進(jìn)行模擬分析、現(xiàn)場(chǎng)拆改預(yù)演練、管線預(yù)排布、碰撞檢查等，最后提出合理的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)以三維可視化的方式指導(dǎo)后期的施工。經(jīng)過這個(gè)過程，進(jìn)一步提升了施工方案的可行性，促進(jìn)了施工質(zhì)量的提升及工期的優(yōu)化，還達(dá)到了節(jié)能、省時(shí)省力的效果。

例如，在某寫字樓高層辦公區(qū)的改造項(xiàng)目中，該寫字樓已建成二十多年，由于建筑設(shè)施老舊、一些隱蔽工程復(fù)雜，寫字樓的竣工圖紙殘缺并且信息準(zhǔn)確性差，給改造施工帶來許多困難。項(xiàng)目全過程運(yùn)用了BIM 技術(shù)，使用三維激光掃描生成三維點(diǎn)云模型，用信息技術(shù)還原建筑現(xiàn)狀，將地下、墻內(nèi)的設(shè)備管道呈現(xiàn)出來，確定各設(shè)備的準(zhǔn)確位置，然后利用BIM 模型對(duì)改造管線進(jìn)行了預(yù)排布及施工模擬，最終確定改造方案。由于新技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了設(shè)計(jì)和施工效率，優(yōu)化了工期，避免了錯(cuò)誤施工和返工，比預(yù)計(jì)工期縮短了三分之一。

（4）應(yīng)急管理。BIM 技術(shù)應(yīng)用在運(yùn)維管理中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的預(yù)防、報(bào)警、調(diào)度、處理。在安防管理中，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的對(duì)象處于非正常狀態(tài)時(shí)，通過BIM 可以進(jìn)行預(yù)警及準(zhǔn)確定位；在應(yīng)急管理中，當(dāng)火災(zāi)、爆炸、坍塌等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，BIM 可以準(zhǔn)確的確定發(fā)生的位置，及時(shí)報(bào)警并通知公眾及管理人員，自動(dòng)推出避開或撤離路線指引，第一時(shí)間報(bào)告應(yīng)急管理部門調(diào)度周邊應(yīng)急資源，為事件現(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)處理提供重要支持。

以災(zāi)害應(yīng)急為例，災(zāi)害發(fā)生時(shí)，應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)災(zāi)害突發(fā)位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，自動(dòng)調(diào)取事件周邊監(jiān)控視頻，一鍵聯(lián)動(dòng)指揮、預(yù)置應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度營救及周邊應(yīng)急保障物資，快速響應(yīng)和處置突發(fā)事件。在建筑物內(nèi)，通過BIM 第一時(shí)間呈現(xiàn)出建筑物內(nèi)部突發(fā)事件的所在位置，自動(dòng)推薦最佳逃生路線指引，為救援人員的現(xiàn)場(chǎng)營救提升成效。在災(zāi)害發(fā)生后，可以利用BIM 技術(shù)模擬分析災(zāi)害發(fā)生的整個(gè)過程，查找分析災(zāi)害發(fā)生的原因，研究制定避免災(zāi)害發(fā)生的具體措施及有效預(yù)案。

例如，在為某市的防災(zāi)減災(zāi)示范社區(qū)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)中，當(dāng)某一大型商場(chǎng)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過BIM 技術(shù)可準(zhǔn)確定位火災(zāi)發(fā)生的位置及商場(chǎng)周邊消防設(shè)施分布情況，火警報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，傳送到商場(chǎng)指揮控制中心，監(jiān)控捕捉到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)畫面，判定火災(zāi)狀況，聯(lián)動(dòng)商場(chǎng)廣播通知商場(chǎng)員工和顧客當(dāng)前的火災(zāi)狀況，一鍵通知消防救援力量，調(diào)配周邊消防救援力量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)救援。同時(shí)，在商場(chǎng)內(nèi)的公共服務(wù)大屏顯示最佳的逃生路線，引導(dǎo)商場(chǎng)內(nèi)人員快速通向應(yīng)急出口緊急疏散撤離。

圖8 應(yīng)急聯(lián)動(dòng)

圖9 逃生路線指引

（5）能耗精細(xì)化管控。通過BIM 與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，使能源管理更加準(zhǔn)確和便捷。可以精準(zhǔn)的跟蹤每個(gè)設(shè)備設(shè)施、房間、樓層、區(qū)域的用水用電用氣等能耗情況，分析能耗構(gòu)成及變化規(guī)律。如通過對(duì)室內(nèi)溫濕度的監(jiān)測(cè)，分析室內(nèi)不同季節(jié)、時(shí)間溫濕度的變化，來科學(xué)的制定溫濕度的設(shè)置方案，做到科學(xué)用能。隨著綠色能源的發(fā)展，綜合能源利用被廣泛采用，通過BIM 的應(yīng)用，不僅為降能，還能為儲(chǔ)能、能源的綜合配置等方面發(fā)揮重要作用。據(jù)測(cè)算統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用BIM 進(jìn)行能耗管理，可實(shí)現(xiàn)年度綜合節(jié)能百分之十以上。

在實(shí)際應(yīng)用中，通過采集建筑智能水表與智能電表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)水、電進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)按照時(shí)間（年、月、日、具體時(shí)間段）、樓層、功能區(qū)域等多維度能耗分析。在運(yùn)行使用中，當(dāng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)某項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)異常時(shí)，運(yùn)維管理系統(tǒng)將發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信息，第一時(shí)間通知到管理人員進(jìn)行排查。再比如，還可以通過BIM 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)單位、樓層或功能區(qū)域進(jìn)行能耗考核，將實(shí)際能耗與考核指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比和分析，評(píng)價(jià)能耗的達(dá)標(biāo)情況，同時(shí)通過對(duì)比分析，可提出節(jié)能減排的改進(jìn)措施，進(jìn)一步提升能耗管理水平。

例如，某市級(jí)三甲醫(yī)院搭建了“數(shù)字孿生智慧運(yùn)維管理平臺(tái)”，通過“數(shù)字孿生一張圖”來實(shí)現(xiàn)對(duì)水電氣熱等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和能源管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的管理目標(biāo)。按照功能將院區(qū)分為門診、醫(yī)技、病房、辦公、科研等類別區(qū)域，用BIM 技術(shù)細(xì)分管理到每個(gè)區(qū)域和房間的能耗情況，以紅黃綠不同的顏色在“數(shù)字孿生一張圖”中提示不同區(qū)域和房間的能耗使用及達(dá)標(biāo)情況。根據(jù)各區(qū)域和房間的實(shí)際使用情況，在系統(tǒng)中可以設(shè)定正常的能耗范圍值，如門診的能耗集中在7:30-17:30，病房的能耗23:00-6:00 為非集中使用時(shí)段，當(dāng)監(jiān)測(cè)能耗超出正常范圍出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并短信通知管理人員；還可以通過感知人流、溫濕度等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)智能調(diào)優(yōu)溫濕度的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能的“因需賦能”。經(jīng)測(cè)算，該醫(yī)院實(shí)現(xiàn)了年度中央空調(diào)主機(jī)節(jié)能11.11%、輔機(jī)系統(tǒng)節(jié)能率45.88%，年度綜合節(jié)能12.7%，節(jié)省能耗支出近百萬元。

由此可見，BIM 技術(shù)在建筑運(yùn)維階段發(fā)揮了重要作用，是實(shí)現(xiàn)建筑智慧化運(yùn)維的必備工具。當(dāng)今，BIM 的應(yīng)用已經(jīng)從單體建筑物運(yùn)維應(yīng)用發(fā)展到園區(qū)管理、城市管理中的應(yīng)用，已經(jīng)成為城市信息模型（CIM，City Information Modeling）管理的重要組成部分。

圖10 能源監(jiān)測(cè)

圖11 能耗分析

4.借助BIM 開展建筑運(yùn)維及全周期精準(zhǔn)捕捉碳足跡的前景展望

當(dāng)前，建筑業(yè)已成為全球公認(rèn)的碳排放“大戶”。根據(jù)《中國建筑能耗與碳排放研究報(bào)告》記載，全國建筑與建造全過程的碳排放總量為已超過全國碳排放總量的一半，其中建材生產(chǎn)階段占28.2%，建筑施工階段占1.0%，建筑運(yùn)行階段占21.7%。隨著國家“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的提出，需要從建筑工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維全壽命周期的各個(gè)階段融入降碳、控碳的理念，綜合利用綠建節(jié)能、綠色能源調(diào)控、綠色碳匯、固碳等多種手段，基于BIM 進(jìn)行建筑綠色設(shè)計(jì)、綠色施工、綠色交付的全流程管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少二氧化碳排放、提升建筑工程品質(zhì)的建設(shè)目標(biāo)。例如對(duì)碳中和建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通過選取綠色建材、光伏一體化建筑材料、高效熱能建筑外殼、地?zé)豳Y源利用技術(shù)、熱回收通風(fēng)技術(shù)等對(duì)建筑全周期進(jìn)行碳排放預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的碳排放總量控制。

在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面，隨著建筑工程壽命周期的發(fā)展，BIM中的數(shù)據(jù)經(jīng)過了產(chǎn)生、更新、變化，數(shù)據(jù)庫中積累了“規(guī)、設(shè)、建、管”全過程的信息和數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為精準(zhǔn)捕捉建筑全周期的碳足跡提供了有效路徑。在碳排放統(tǒng)計(jì)方法方面，以綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和零碳建筑評(píng)價(jià)相關(guān)指標(biāo)為依據(jù)，建立建筑全過程能耗與碳足跡計(jì)量方法和核算體系，梳理BIM 構(gòu)件級(jí)的碳排放因子庫，搭建建筑碳足跡追蹤信息系統(tǒng)，對(duì)建筑全壽命周期碳排放進(jìn)行預(yù)測(cè)與監(jiān)控，讓碳排放數(shù)據(jù)“可看、可查、可審、可評(píng)、可減”。

在建筑建造施工階段，以施工工序?yàn)樘寂欧藕怂懵窂剑梢詫?duì)建造過程中的碳排放進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。首先采用BIM 建立構(gòu)件級(jí)的建筑模型，通過5G、IOT 等技術(shù)自動(dòng)采集施工階段的水、電、氣、油等能源消耗數(shù)據(jù)，結(jié)合各類能源消耗、施工機(jī)械消耗構(gòu)成的碳排放因子庫，根據(jù)碳計(jì)算模型對(duì)碳排放進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。按照這樣的技術(shù)手段和方法，可以按照一個(gè)工程項(xiàng)目的工序，通過BIM 工具和能耗實(shí)時(shí)采集，來實(shí)現(xiàn)碳排放監(jiān)測(cè)、預(yù)警、分析。然后利用大數(shù)據(jù)，分析各個(gè)工序流程的能源消耗和碳排放量，根據(jù)分析結(jié)果采取相應(yīng)的節(jié)能減排措施，優(yōu)化施工方案和資源使用效率。

圖12 碳排放檢測(cè)

以某市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程大橋建設(shè)項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)時(shí)該大橋采用了BIM 正向設(shè)計(jì)，在施工階段，按照大橋施工建造流程和施工工序，將大橋的BIM 構(gòu)件進(jìn)行分類分組。隨著施工進(jìn)度的進(jìn)行，按組接入智能水表、電表、油表等能耗物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，在平臺(tái)系統(tǒng)中自動(dòng)完成對(duì)施工各個(gè)工序使用的鋼筋、混凝土等材料及能源消耗量的統(tǒng)計(jì)。按照國家和地方制定的碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該大橋建造的實(shí)際情況，制定能耗與碳排放計(jì)算模型，根據(jù)能耗和碳排放因子數(shù)據(jù)庫，可以自動(dòng)計(jì)算建造大橋各個(gè)工序、各個(gè)專業(yè)的能源消耗及碳排放情況，如計(jì)算大橋在基礎(chǔ)建造階段，對(duì)構(gòu)件制造、大橋建造的碳排放量的分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

例如，某大橋建設(shè)項(xiàng)目位于我國西部地區(qū)某縣，連接縣城中央大道。大橋全長(zhǎng)448m，主跨82m，為單跨預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)橋，設(shè)計(jì)荷載為公路-II 級(jí)，鋪裝路面寬度10.5m，土路肩各0.75m，總造價(jià)約為3600 萬元。按照國家《建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，大橋建造階段總體碳排放量計(jì)算方式為：C=ΣEiEFi+ΣEjEFj（其中，Ei 為大橋建造過程中建筑材料種類，EFi 為建筑材料的碳排放因子；Ej 為建造過程中消耗的水電等能源種類，EFj 為能源的碳排放因子）。按照上述計(jì)算公式，可以計(jì)算出該大橋建造過程總體碳排放量約為214 萬kgCO2e。

根據(jù)需要我們還可以按照橋的施工階段、工序、工藝等進(jìn)行碳排放的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，精準(zhǔn)捕捉工程建設(shè)各階段、各環(huán)節(jié)的碳足跡。將來，可以結(jié)合新型綠色建材、智能感知與控制設(shè)備、新型節(jié)能技術(shù)、先進(jìn)工藝工法等材料、技術(shù)、方法的綜合應(yīng)用，進(jìn)一步提高建筑設(shè)計(jì)水平、優(yōu)化施工方案，不斷降低建筑全壽命周期的碳排放。

表1 碳排放分項(xiàng)計(jì)算

圖13 能耗分析

在運(yùn)維階段，通過BIM 與電表、水表、燃?xì)獗怼⒐岜淼饶芎挠?jì)量設(shè)備的連接，實(shí)時(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，通過碳排放因子將能耗數(shù)據(jù)折算成二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)在建筑使用中的能耗統(tǒng)計(jì)分析。可以對(duì)不同的樓宇、樓層、區(qū)域進(jìn)行碳排放的監(jiān)測(cè)與分析，可以對(duì)不同的季節(jié)、月份、時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以數(shù)據(jù)來量化建筑在使用中的碳排放情況。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，BIM 技術(shù)在建筑工程的建設(shè)與管理中已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球已有超過2 億使用者將BIM 技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)、施工、進(jìn)度和運(yùn)維管理中。在國內(nèi)市場(chǎng)，也有越來越多的工程項(xiàng)目開始使用BIM 技術(shù)來精細(xì)核算、降低成本，控制進(jìn)度、提高效率，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。據(jù)城市信息模型CIM 網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2022 年上半年全國CIM 的招標(biāo)項(xiàng)目金額已超過15 億元。近幾年，國內(nèi)在建筑運(yùn)維物業(yè)管理、園區(qū)運(yùn)營管理、城市CIM 建設(shè)管理中越來越多的出現(xiàn)了BIM 的身影和典型案例。

從國內(nèi)的應(yīng)用項(xiàng)目中可以看到，由于對(duì)BIM 的了解不清，以一些圖形、圖片、3DMax 模型等可視化方式來充當(dāng)BIM 來使用的情況。今年在南方的一家大型三甲綜合醫(yī)院后勤設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)招標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)了解到，業(yè)主及參與投標(biāo)企業(yè)將設(shè)備照片、建筑的簡(jiǎn)單模型呈現(xiàn)當(dāng)作BIM 來理解和使用，看了讓人有些哭笑不得。從國內(nèi)的招標(biāo)市場(chǎng)可以看出，存在著真假BIM 魚龍混雜的現(xiàn)象，讓人真假難辨。還有些人認(rèn)為，應(yīng)用BIM 造價(jià)高、華而不實(shí)，是錦上添花而已。以上現(xiàn)象的出現(xiàn)和片面的認(rèn)識(shí)，究其原因是對(duì)BIM 的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不透、對(duì)其應(yīng)用的意義認(rèn)識(shí)不深。

（1）BIM 是架起建筑業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)的一架橋梁。當(dāng)前，我國建筑業(yè)正在向工業(yè)化道路邁進(jìn)，正在走出一條科技含量高、信息化程度高、勞動(dòng)力成本低、資源消耗少、環(huán)境污染小、經(jīng)濟(jì)效益高的新型建筑工業(yè)化道路。BIM 既是工程管理理念又是軟件，它是新型建筑工業(yè)化與信息化融合的一架橋梁。

（2）BIM 是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。在2015 年3 月的《政府工作報(bào)告》中提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，正式將“互聯(lián)網(wǎng)+”提升至國家戰(zhàn)略，納入國家頂層設(shè)計(jì)。隨后，在國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部出臺(tái)的有關(guān)政策中，明確提出鼓勵(lì)BIM 技術(shù)、云計(jì)算、AIoT、5G、區(qū)塊鏈能等新一代信息技術(shù)在建筑業(yè)推廣應(yīng)用，為建筑業(yè)通過“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)營造了良好的政策環(huán)境。

（3）BIM 是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組成的基本細(xì)胞。BIM 作為實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)字化的重要工具，通過對(duì)建筑部件構(gòu)件的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建了建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本細(xì)胞，是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組成的最小單元。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將以新一代信息技術(shù)的手段構(gòu)建起建筑產(chǎn)業(yè)的新生態(tài)，為推動(dòng)傳統(tǒng)的建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供新引擎。

（4）BIM 應(yīng)用助力實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的保值增值。通過BIM 工具將建筑、設(shè)備設(shè)施、大型儀器等進(jìn)行數(shù)字孿生，納入資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行全壽命周期管理，實(shí)現(xiàn)重要資產(chǎn)的信息化、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的可查、可管、可追溯。對(duì)于國家投資建設(shè)的大型設(shè)備設(shè)施，具備向行業(yè)提供公共服務(wù)能力的，可以進(jìn)行開放共享，讓資產(chǎn)更大的發(fā)揮其價(jià)值，對(duì)資產(chǎn)的保值增值具有重要意義。

（5）BIM 作為新興應(yīng)用技術(shù)的出現(xiàn)，將催生出更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景機(jī)會(huì)。BIM 與智能建造、BIM 與智慧制造、BIM 與綠色制造、BIM 與社區(qū)管理、BIM 與行政審批等諸多創(chuàng)新應(yīng)用，為社會(huì)生產(chǎn)、城市管理及社會(huì)治理創(chuàng)造出更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。

近年來，我國在BIM 基礎(chǔ)軟件及其應(yīng)用軟件的自主研發(fā)上取得了一定進(jìn)步，關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，信息安全問題得到解決，為BIM 技術(shù)的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。總之，BIM 技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，其在建筑業(yè)及信息產(chǎn)業(yè)的重要價(jià)值也在不斷地被認(rèn)知。因此，建議政府部門進(jìn)一步出臺(tái)推動(dòng)BIM 應(yīng)用的引導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)政策，加強(qiáng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，加大優(yōu)秀成果的獎(jiǎng)勵(lì)力度，對(duì)典型案例進(jìn)行廣泛的宣傳推廣，多措并舉、推拉結(jié)合，多打政策的組合拳。同時(shí)，呼吁行業(yè)的工作者們更加積極的參與到BIM 技術(shù)的使用和應(yīng)用推廣工作中，共同推動(dòng)我國建設(shè)事業(yè)的健康發(fā)展。