基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理信息提取與應(yīng)用

余雯婷，　李希勝

(南京林業(yè)大學(xué)　a. 研究生院； b. 土木工程學(xué)院， 江蘇　南京　210037)

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基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理信息提取與應(yīng)用

余雯婷，李希勝

(南京林業(yè)大學(xué)a. 研究生院； b. 土木工程學(xué)院， 江蘇南京210037)

摘要：目前，在建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期管理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)施相關(guān)信息的有效利用是提高工程項(xiàng)目管理效率、提升建筑設(shè)施管理水平的關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)我國(guó)建筑設(shè)施管理的特點(diǎn)和實(shí)際需求，本文基于BIM技術(shù)和全壽命周期管理理論，提出了現(xiàn)代建筑設(shè)施管理的內(nèi)容，對(duì)建筑設(shè)施信息進(jìn)行了分類(lèi)、賦值和提取，并在A(yíng)ccess平臺(tái)下對(duì)建筑設(shè)施管理過(guò)程中設(shè)施信息的查詢(xún)、定位及經(jīng)濟(jì)分析等功能進(jìn)行了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)踐。最后結(jié)合Revit建模軟件和Access數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了案例的模擬分析，通過(guò)對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，基于BIM技術(shù)的高效、集成化的建筑設(shè)施管理，并展望了基于BIM云的建筑設(shè)施管理模式。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)施管理；信息管理；Access；BIM

1傳統(tǒng)建筑設(shè)施管理存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的建筑設(shè)施管理以物業(yè)管理為根本特點(diǎn)，這種管理機(jī)制信息保存度低，容易出現(xiàn)“信息孤島”、“信息斷流”[1]，不能有效地與前期設(shè)計(jì)階段的設(shè)備信息整合。運(yùn)維階段與前期設(shè)計(jì)及施工階段相對(duì)分離，導(dǎo)致運(yùn)維階段的設(shè)施管理任務(wù)只停留在運(yùn)維人員上，而與設(shè)計(jì)人員、施工人員以及業(yè)主無(wú)法有效聯(lián)系，在項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)設(shè)施的有效信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)流轉(zhuǎn)。如何采用高效集成的手段有效地組織這些信息，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工階段的有效信息能傳遞到運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段并輔助運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理，是當(dāng)前建筑全生命周期管理中需要解決的重要問(wèn)題[2]。

其次，傳統(tǒng)的理念將建筑設(shè)施管理等同于對(duì)建筑設(shè)備狀態(tài)的管理，只關(guān)注于設(shè)備的使用狀態(tài)、維修情況等，沒(méi)能將設(shè)施管理與設(shè)備管理區(qū)分開(kāi)，導(dǎo)致設(shè)施管理的內(nèi)涵和外延不夠明確，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的管理目標(biāo)。需要明確的是，建筑設(shè)施與設(shè)備是兩個(gè)具體不同的概念，設(shè)備管理是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)，設(shè)施管理是對(duì)設(shè)備管理的系統(tǒng)提升和整合。設(shè)施是指空間安排與整體布置，為某種需要而建立的機(jī)構(gòu)、組織、建筑綜合體；設(shè)備是指基本具有特定實(shí)物形態(tài)和特定功能，可供人們長(zhǎng)期使用的一套裝置。設(shè)施與設(shè)備的區(qū)別在于一個(gè)系統(tǒng)與一個(gè)具體構(gòu)件的不同，設(shè)備則強(qiáng)調(diào)具體生產(chǎn)構(gòu)件本身，而現(xiàn)代設(shè)施管理更加強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備的空間布置和聯(lián)動(dòng)性，而不再僅僅局限于設(shè)備構(gòu)件本身。

2現(xiàn)代建筑設(shè)施管理

根據(jù)IFMA(International Facility Management Association)的定義，現(xiàn)代建筑設(shè)施管理(Facility Management，簡(jiǎn)稱(chēng)FM)是運(yùn)用多學(xué)科專(zhuān)業(yè)，集成人、場(chǎng)地、流程和技術(shù)來(lái)確保建筑及其設(shè)備良好運(yùn)行的活動(dòng)，以企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)為依據(jù)，以設(shè)備及其組成的整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，追求設(shè)備綜合效率與壽命周期費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性，運(yùn)用各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和組織措施，對(duì)設(shè)備從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、購(gòu)置、安裝、使用、維修、技術(shù)改造、更新直至報(bào)廢的整個(gè)設(shè)備壽命周期進(jìn)行全過(guò)程的管理，設(shè)施管理的目的是獲取最佳的設(shè)備投資效果[3]。FM與一般的物業(yè)管理有著本質(zhì)區(qū)別，關(guān)鍵在于“面向的對(duì)象不同”，后者面向建筑物以外的附屬設(shè)施[4]，而前者面向的則是建筑設(shè)備和其所組成的整個(gè)系統(tǒng)，是相互聯(lián)系的有機(jī)體。

IFMA從時(shí)間維度上界定了設(shè)施管理的流程，為實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，還需從設(shè)施管理的具體對(duì)象入手，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、合同、安全等具體管理內(nèi)容上進(jìn)行細(xì)化。綜合分析文獻(xiàn)研究成果[1, 5～15]并根據(jù)設(shè)施管理的系統(tǒng)性要求，現(xiàn)代化建筑設(shè)施管理應(yīng)該包括設(shè)備管理、經(jīng)濟(jì)管理、運(yùn)維管理、技術(shù)管理、安全管理、合同管理、物業(yè)管理等七個(gè)管理模塊，所包含的具體管理內(nèi)容如圖1所示。在這7個(gè)管理模塊中，設(shè)備管理及物業(yè)管理是物化管理對(duì)象；經(jīng)濟(jì)管理與安全管理是管理目標(biāo)；而運(yùn)維管理、合同管理、技術(shù)管理是管理手段和方法，是介于管理對(duì)象與管理目標(biāo)的紐帶和橋梁。

圖1　建筑設(shè)施管理的具體內(nèi)容

3BIM技術(shù)在建筑設(shè)施管理中的應(yīng)用

如前所述，設(shè)施管理的內(nèi)容十分豐富，在實(shí)際管理過(guò)程中需要整合設(shè)計(jì)階段、施工階段的相關(guān)信息，BIM技術(shù)為完成這一任務(wù)提供了技術(shù)支撐。BIM(Building information modeling)是創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程，即利用計(jì)算機(jī)三維建模工具，創(chuàng)建富含工程信息的完整數(shù)字模型，將模型信息應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期管理(Building Lifecycle Management，簡(jiǎn)稱(chēng)BLM)中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)階段過(guò)程中[16～18]。

BIM模型是數(shù)據(jù)豐富的、目標(biāo)導(dǎo)向的、智能的、參數(shù)化、數(shù)字化的信息高度集成的模型，其提供的各種3D視圖以及模型輸出的各種數(shù)據(jù)可以幫助項(xiàng)目各方?jīng)Q策，改善整個(gè)建設(shè)運(yùn)營(yíng)流程[4]，模型中豐富的數(shù)據(jù)信息是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)。但BIM模型中包含著大量的信息，只有在對(duì)BIM模型信息進(jìn)行有效的信息分類(lèi)、信息賦值、信息提取，并對(duì)模型中未包含的信息進(jìn)行補(bǔ)充和完善，才能使BIM技術(shù)與建筑設(shè)施管理有機(jī)結(jié)合。建筑設(shè)施管理過(guò)程中充分利用BIM模型的有效信息，不但可以充分體現(xiàn)BIM模型的優(yōu)勢(shì)，而且可以為建筑設(shè)施管理提供基本數(shù)據(jù)。

3.1基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施信息分類(lèi)與賦值

建筑設(shè)施管理的核心是對(duì)信息的管理，其前提是對(duì)設(shè)施信息進(jìn)行分類(lèi)、定義和賦值。源于信息的復(fù)雜性和交叉性，信息的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)各有不同，根據(jù)BIM模型所包含的信息特點(diǎn)及建筑設(shè)施管理的內(nèi)容劃分，信息可以分為四大類(lèi)：實(shí)體屬性信息、階段屬性信息、是否隨時(shí)間變化需要重新賦值的信息、內(nèi)容屬性信息，具體如圖2所示。建立這樣的信息分類(lèi)系統(tǒng)，目的是將BIM模型與建筑設(shè)施管理緊密結(jié)合，以便在初期BIM建模的過(guò)程中完備相關(guān)設(shè)施的管理信息，對(duì)于模型中無(wú)法提供的、需要在后期補(bǔ)充的動(dòng)態(tài)信息如維修歷史、運(yùn)營(yíng)成本費(fèi)用等在導(dǎo)出模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行完善。

圖2　基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施信息分類(lèi)

建筑設(shè)施管理信息的賦值從BIM建模階段開(kāi)始，貫穿建筑設(shè)施管理的全過(guò)程。在建模階段，賦值的信息主要是項(xiàng)目的全部靜態(tài)信息和部分動(dòng)態(tài)信息，如初期成本、構(gòu)造、功能、樣式、顏色、材質(zhì)和裝飾、制造商、型號(hào)、防火等級(jí)等靜態(tài)信息及創(chuàng)建、拆除階段等部分動(dòng)態(tài)信息；在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中，主要是對(duì)動(dòng)態(tài)信息(如維修歷史、運(yùn)維成本、空間變化等)賦值。

3.2建筑設(shè)施管理信息提取及應(yīng)用

在對(duì)建筑設(shè)施信息分類(lèi)、定義和賦值的基礎(chǔ)上，利用Revit DB Link插件將BIM模型中所攜帶的有效信息導(dǎo)入到ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)信息的定義和賦值，開(kāi)發(fā)建筑設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的管理功能。

現(xiàn)代化的建筑設(shè)施管理能夠與云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的建筑設(shè)施管理智能化、可視化、集約化的管理要求。憑借先進(jìn)的技術(shù)支持，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和實(shí)施動(dòng)態(tài)模擬，為現(xiàn)代建筑設(shè)施管理的科學(xué)性和合理性提供保障。

本文應(yīng)用Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)，在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備查詢(xún)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)分析、設(shè)備經(jīng)濟(jì)分析及設(shè)備定位四個(gè)功能。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程圖如圖3所示。

圖3　基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

4案例實(shí)證

(1)建立模型與信息賦值

在Revit Architecture 2014中建立BIM模型，建模時(shí)通過(guò)定義模型實(shí)例屬性和類(lèi)型屬性進(jìn)行賦值，完成建筑設(shè)施的靜態(tài)信息和部分動(dòng)態(tài)信息的賦值，部分設(shè)施具體賦值信息如表1所示。

表1　部分設(shè)施賦值信息

(2)信息導(dǎo)出和動(dòng)態(tài)信息賦值

應(yīng)用Revit DB Link將Revit模型中的靜態(tài)信息導(dǎo)出到Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，并對(duì)運(yùn)維階段的設(shè)備動(dòng)態(tài)信息，如維修狀態(tài)、維修費(fèi)用、維修次數(shù)和維修成本等進(jìn)行賦值，流程如圖4所示。

圖4　模型的建立、設(shè)施信息的定義和導(dǎo)出流程

(3)基于A(yíng)ccess的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

系統(tǒng)主要包括設(shè)備管理、經(jīng)濟(jì)管理、運(yùn)維管理、技術(shù)管理、安全管理、合同管理、物業(yè)管理等七個(gè)功能模塊，如圖5所示；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自上至下主要包括圖形用戶(hù)界面設(shè)計(jì)、主要功能模塊設(shè)計(jì)、對(duì)象管理層及系統(tǒng)支持層；數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要是數(shù)據(jù)庫(kù)表間關(guān)系設(shè)計(jì)，根據(jù)主索引字段確定表間一對(duì)一、一對(duì)多及多對(duì)多的關(guān)系。

圖5　小別墅建筑設(shè)施管理系統(tǒng)

圖6　設(shè)備查詢(xún)和瀏覽

以設(shè)備管理模塊為例，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備基本信息的查詢(xún)和瀏覽(圖6)、設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本的統(tǒng)計(jì)和統(tǒng)計(jì)排序分析(圖7)。在運(yùn)營(yíng)維護(hù)期間，跟蹤記錄“窗”設(shè)備的維修金額和維修次數(shù)，借助于A(yíng)ccess中的“數(shù)據(jù)透視圖”工具，可以比較出每種類(lèi)型的“窗”設(shè)備的維修費(fèi)支出情況，如圖8所示。

圖7　設(shè)備統(tǒng)計(jì)和排序結(jié)果

圖8　“窗”設(shè)備的維修總費(fèi)用的數(shù)據(jù)透視圖

5結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化建筑設(shè)施管理應(yīng)立足于設(shè)施全壽命周期管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)施管理的智能化、可視化及集約化。將BIM技術(shù)與建筑設(shè)施管理系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合可實(shí)現(xiàn)設(shè)施管理信息的綜合運(yùn)用，體現(xiàn)設(shè)施管理的科學(xué)性。

借助于BIM技術(shù)提取出有效信息是建筑設(shè)施管理的基礎(chǔ)。BIM模型中關(guān)于設(shè)施的信息數(shù)據(jù)以開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)(ODBC)形式導(dǎo)出，可以直接應(yīng)用于Excel、Access、Delphi、FoxPro等應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件，根據(jù)設(shè)施管理的目標(biāo)及功能要求，進(jìn)行設(shè)施管理系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)。并且，在合理分類(lèi)篩選的基礎(chǔ)上，作為開(kāi)放式數(shù)據(jù)源可直接應(yīng)用于國(guó)外主流的設(shè)施管理系統(tǒng)，如CMMS(Computerized maintenance management system)、CAFM(Computer-aided facility management)等。

文中實(shí)例是在A(yíng)ccess平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的C/S架構(gòu)的設(shè)施管理系統(tǒng)，其目的僅是說(shuō)明BIM模型信息的提取和應(yīng)用，無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地共享信息數(shù)據(jù)的功能。隨著B(niǎo)IM云技術(shù)的日漸成熟和廣泛應(yīng)用，在對(duì)BIM信息進(jìn)行有效分類(lèi)和提取，對(duì)建筑設(shè)施管理系統(tǒng)進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體要求明確其管理內(nèi)容，并針對(duì)不同用戶(hù)分級(jí)設(shè)定使用權(quán)限，開(kāi)發(fā)基于B/S架構(gòu)的基于BIM云的建筑設(shè)施管理系統(tǒng)是未來(lái)的方向。此外，依據(jù)建筑設(shè)施管理概念所建立的設(shè)施管理數(shù)據(jù)庫(kù)可以作為底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，獨(dú)立存放于云端，作為其他設(shè)施管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。

實(shí)現(xiàn)基于BIM云的建筑設(shè)施管理模式，不僅可以有效促進(jìn)BIM技術(shù)的全面推廣，而且在極大程度上實(shí)現(xiàn)設(shè)施管理模式的變革。通過(guò)將設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)等不同階段關(guān)于設(shè)施信息的有效集成，以及將建筑設(shè)施管理參與方(用戶(hù)、設(shè)計(jì)及施工人員、設(shè)施管理人員)意見(jiàn)的高度整合，能夠極大地推動(dòng)建筑設(shè)施管理的動(dòng)態(tài)化、智能化和集成化。

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BIM-based Information Extraction and Application of Building Facility Management

YUWen-ting,LIXi-sheng

(a. Graduate School; b. School of Civil Engineering， Nanjing Forestry University，

Nanjing 210037， China)

Abstract:At present, realizing the use of effective information related to building facility management in the life cycle of construction management is the urgent problem to improve the efficiency and the level of building facilities management. According to the characteristics and actual demand of facility management in our country, and on the base of BIM technique and life cycle management theory, this paper puts forward the content of the modern building facility management and studies the definition, information classification, assignment, information extraction and realize information query, location, economic analysis of building facilities through developing building facility management system in Access. Through the simulation analysis of a case and with the help of Revit software and Access database, the system realizes the efficiency and integration of facility management through the secondary development of the database in the operation phrase, and prospects a new model of building facility management based on BIM cloud.

Key words：building facility management; information management; Access; BIM

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315；TP391；TU8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-0985(2016)01-0085-05

基金項(xiàng)目：江蘇省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳資助項(xiàng)目(js2011jh9)

作者簡(jiǎn)介：余雯婷(1990-)，女，江蘇南京人，碩士研究生，研究方向?yàn)锽IM技術(shù)應(yīng)用(Email: 437178034@qq.com)

收稿日期：2015-08-31修回日期： 2015-09-29