基于BIM技術(shù)的建筑智能化管理系統(tǒng)設(shè)計

侯文

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司）

1 引言

所謂BIM技術(shù)，是指建筑信息模型，其主要應(yīng)用原理為對各種建筑施工項目構(gòu)建數(shù)字化模型，從而對其進(jìn)行規(guī)劃與管理，如項目的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)維等。而隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍與應(yīng)用功能變得更加廣泛，BIM技術(shù)逐漸應(yīng)用于建筑工程項目的全生命周期管理中，成為現(xiàn)代化建筑行業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展過程中的重要工具之一。從當(dāng)前BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其具有顯著的可視化與集成化優(yōu)勢，并且有著廣闊的發(fā)展前景與較快的更新完善速度，但從BIM技術(shù)在我國建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，對于BIM技術(shù)的研究仍舊停留在設(shè)計優(yōu)化階段，對其在應(yīng)用實踐過程中的優(yōu)化創(chuàng)新仍存在一定的局限，須對其予以重視。

2 BIM技術(shù)在建筑施工智能化管理中的應(yīng)用要點

2.1 智慧工地單元

2.1.1 作業(yè)人員管理的智能化

全過程化管理機(jī)制的實行是保證建筑施工項目整體質(zhì)量的前提與基礎(chǔ)，能夠有效提升作業(yè)人員管理的智能化與高效化程度[1]。另外，也可以利用BIM模型構(gòu)建作業(yè)人員安全系統(tǒng)，如在作業(yè)人員的安全帽、安全服中添加智能管理模塊，利用BIM技術(shù)實現(xiàn)對作業(yè)人員施工位置、作業(yè)狀態(tài)等信息的智能化搜索與處理。同時，還可以將BIM技術(shù)與考勤系統(tǒng)相結(jié)合，從而獲取作業(yè)人員的出勤情況[2]。

2.1.2 物料管理的智能化

將BIM技術(shù)與實際模型相結(jié)合，對建筑施工項目的各項物料信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，如清單、流水、施工進(jìn)度等等，并結(jié)合單體、樓層的構(gòu)件結(jié)構(gòu)信息完成綜合分析。另外，施工單位還可以利用BIM技術(shù)實現(xiàn)物料領(lǐng)取限額、物料采購計劃等物料管理工作計劃的制定，從而提升物料管理的規(guī)范化與科學(xué)化程度[3]。

2.2 智慧施工單元

利用BIM技術(shù)開展智慧施工單元管理具有較強(qiáng)的針對性，其主要是對施工過程進(jìn)行定向分析，在技術(shù)應(yīng)用與特定過程管理層面進(jìn)行技術(shù)監(jiān)管對象的鎖定，因此，BIM技術(shù)開展智慧施工單元管理的方法主要應(yīng)用于大型公共建筑、特殊結(jié)構(gòu)建筑、高層建筑的智能化管理中。

1）基于BIM技術(shù)建立智能化機(jī)電控制管理系統(tǒng)

通過在施工綜合管理體系中融合BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)機(jī)電設(shè)備可視化模型的建立，從而對機(jī)電設(shè)備的施工情況、使用數(shù)量等施工信息進(jìn)行可視化分析、動態(tài)化管理，提升機(jī)電設(shè)備與施工場景之間的匹配度。另外，通過與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、激光掃描元件等技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的智能化監(jiān)督管理。

2）基于BIM技術(shù)構(gòu)建建筑項目全壽命周期監(jiān)督管理規(guī)劃

首先，在策劃階段，利用BIM技術(shù)對項目階段、項目目標(biāo)、項目點管理進(jìn)行劃分，并配合BIM模型完成項目資金方案與項目總體目標(biāo)匹配性的驗證，保證項目各施工階段之間、項目各參建方之間數(shù)據(jù)信息共享的及時性。其次，在設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)、BIM模型對施工圖紙、施工方案等進(jìn)行比對與分析，最大程度降低建筑項目設(shè)計階段的安全隱患。再次，在施工階段，利用BIM技術(shù)對主要施工區(qū)域進(jìn)行模型化處理，并利用該模型，實現(xiàn)對于重點施工部位施工進(jìn)度的把控。最后，在竣工驗收階段利用BIM技術(shù)，如投資控制、運(yùn)維等，保證建筑項目的規(guī)范性與功能性。

3 基于BIM技術(shù)的辦公建筑智能化空間管理研究

3.1 基于BIM和SUA的空間管理用戶需求研究

所謂SUA，是指通過對建筑室內(nèi)空間使用情況進(jìn)行分析，實現(xiàn)對于建筑空間利用率的預(yù)測。為了實現(xiàn)基于BIM技術(shù)與SUA理論的建筑智能化空間管理，本文在Kim等人提出的Space Use Type Differentiators SUTDs（劃分空間使用類型）方法基礎(chǔ)上，進(jìn)行三個部分的改進(jìn)，將房間位置、室內(nèi)空間大小等因素添加到用戶需求中，將用戶空間需求分為SUTD1、SUTD2、SUTD3三部分，如表1所示。其中SUTD1為用戶活動，SUTD2為用戶屬性，SUTD3為用戶空間選擇方式。根據(jù)實際情況，將用戶活動劃分為常規(guī)活動與非常規(guī)活動，所謂常規(guī)活動，是指用戶在單人辦公室的日常辦公活動，而非常規(guī)活動是指多人共用辦公室中的大型會議、多人協(xié)作的辦公活動等等。根據(jù)用戶職位將用戶屬性分為常規(guī)用戶與重要用戶，但常規(guī)用戶、重要用戶與常規(guī)活動、非常規(guī)活動之間并沒有絕對關(guān)聯(lián)性。將用戶空間選擇方式劃分為最低空間需求分配與個人偏好智能分配兩種方式，所謂最低空間需求分配，是指一個用戶有且只有一個辦公空間，通常適用于常規(guī)用戶。而個人偏好分配是指用戶在所有房間中，根據(jù)自己的需求自主選擇合適的房間，或是系統(tǒng)根據(jù)用戶的喜好、職位、用途自動分配最合適的房間，通常適用于重要用戶[4]。

表1 用戶空間需求

同時，本文以問卷調(diào)查的方式，對建筑室內(nèi)空間管理用戶需求進(jìn)行總結(jié)。第一，房間空間大小。第二，室內(nèi)采光、布局情況。第三，室內(nèi)設(shè)施配備情況。第四，房間使用人數(shù)情況。

3.2 基于BIM和SUA的智能化空間管理系統(tǒng)設(shè)計

基于BIM與SUA的智能化空間管理系統(tǒng)設(shè)計，首先需要將房間室內(nèi)面積、房間參數(shù)、房間設(shè)備等參數(shù)信息實時提取到BIM模型中，從而滿足用戶對于空間篩選的需求。利用房間推薦算法與智能空間分配算法，進(jìn)行空間分配平臺的設(shè)計與構(gòu)建，將房間信息數(shù)據(jù)、用戶需求數(shù)據(jù)上傳至該平臺中，生成各類篩選條件，如空間周圍環(huán)境、房間室內(nèi)空間、房間設(shè)備設(shè)施、房間所在樓層等等。在這一過程中，BIM模型若想實現(xiàn)對當(dāng)前可使用建筑空間的分析，需要使用基于用戶鄰居模型的KNN智能算法，并將用戶需求、初始房間目標(biāo)等作為篩選條件。例如，假設(shè)40m2是房間的空間上限，如果用戶的需求為50m2，那么基于BIM的智能化空間管理系統(tǒng)則會提示用戶超出房間空間上限，無法滿足用戶的房間需求。當(dāng)用戶的需求目標(biāo)符合系統(tǒng)設(shè)定范圍后，系統(tǒng)會根據(jù)用戶需求，為其智能推薦符合條件的房間[5]。基于BIM的智能化空間管理系統(tǒng)會將所有滿足用戶需求的房間分批次進(jìn)行推薦，每一批次包括兩至三個房間，并詢問用戶是否滿意、具體需求等問題，在得到用戶的反饋后，系統(tǒng)利用算法對問題答案進(jìn)行分析，再次為其推薦更加適合的房間。

基于BIM技術(shù)的智能化空間管理系統(tǒng)設(shè)計，需要從幾個方面入手。①構(gòu)建相關(guān)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容包括用戶選擇空間的歷史信息、室內(nèi)客供件布局案例、用戶對空間的需求信息等。用戶在經(jīng)過多次房間的選擇后，系統(tǒng)會將用戶選擇房間的歷史記錄進(jìn)行積累與儲存，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)庫。關(guān)聯(lián)用戶檔案，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從中對用戶的需求信息進(jìn)行分析；室內(nèi)空間布局案例庫是由室內(nèi)家具、設(shè)備設(shè)施圖片等組成的信息化模型構(gòu)成，以供用戶選擇。②有針對性地對室內(nèi)空間使用分析理論進(jìn)行優(yōu)化與完善，以此實現(xiàn)對BIM平臺空間分配開發(fā)的指導(dǎo)。將符合用戶實際需求的信息，如室內(nèi)空間信息、室內(nèi)環(huán)境信息等添加到其中，滿足用戶對室內(nèi)空間的實際需求。③利用智能化推薦模型，對基于BIM技術(shù)的智能化空間管理系統(tǒng)功能進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)的可用空間智能分配推薦功能。基于BIM技術(shù)的智能化空間管理系統(tǒng)設(shè)計框架與功能實現(xiàn)見圖1與圖2。

圖1 基于BIM與SUA的建筑智能空間管理系統(tǒng)框架

圖2 基于BIM與SUA的建筑智能空間管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)

4 結(jié)語

綜上所述，在我國建筑領(lǐng)域飛速發(fā)展的當(dāng)下，人們對于建筑的智能化程度與功能性需求提出了更高水平的要求。若想全面提高建筑的智能化管理水平，就需要充分融合數(shù)字化信息技術(shù)，將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑項目管理體系中，提升建筑管理體系的智能化程度，促進(jìn)我國建筑領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展。