基于BIM的運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建研究

李明照，杜艷超

基于BIM的運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建研究

李明照，杜艷超

(吉林建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院)

BIM以三維數(shù)字為基礎(chǔ)，集成工程不同專業(yè)數(shù)據(jù)模型，通過對(duì)信息的插入、提取、更新和修改，支持項(xiàng)目不同階段、不同利益相關(guān)方進(jìn)行三維協(xié)同管理與設(shè)計(jì)。為解決竣工BIM模型在運(yùn)維階段應(yīng)用效率低下的難題，基于功能建模、數(shù)據(jù)建模、流程建模的方法，建立“BIM進(jìn)化模型”與“數(shù)字化集成交付流程”，借助分類編碼體系將不同數(shù)據(jù)源集成、分類，經(jīng)過模型數(shù)據(jù)重組與優(yōu)化，得到運(yùn)維BIM模型。運(yùn)維BIM模型可以更好地兼容設(shè)施管理信息系統(tǒng)，提高運(yùn)維管理效率與效益。

【Abstract】In order to resolve the problem that the application efficiency of as-built modeling of BIM in operation and maintenance management is inefficient, based on methods of functional modeling, data modeling and process modeling, establish “Evolution Model of BIM” and “Digital Integrated Delivery Procedure”, integrate and classify the data which is collected in different disciplines by virtue of classification and coding system, after optimizing and recombining the data, obtaining BIM that is applicable to operation and maintenance. That can be computable with Facility Information Management System, beneficial to increase increasing efficiency.

BIM；模型要素；數(shù)據(jù)構(gòu)建

【Keywords】BIM; element of model; data constructing

1　引言

國內(nèi)的一些學(xué)者對(duì)BIM進(jìn)行了多項(xiàng)研究，但主要仍以設(shè)計(jì)、施工階段為主，而且整體處于探索期。距離BIM全生命周期的核心理念有較大差距，尤其是從施工到運(yùn)維階段依然存在較明顯的“信息孤島”現(xiàn)象。

綜合國內(nèi)外研究情況，BIM在國外的研究應(yīng)用已經(jīng)從設(shè)計(jì)施工階段深入到了運(yùn)維管理中，并主要集中在由設(shè)計(jì)和施工信息模型中提取運(yùn)維管理所需的各種空間信息和設(shè)備信息。國內(nèi)的研究還是處于起步階段，已有的文獻(xiàn)資料中缺乏對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建方法的研究。因此，加快對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建以及信息模型數(shù)字化集成交付的研究將具有十分重要的意義。

2　運(yùn)維階段BIM模型的關(guān)鍵要素

建筑物進(jìn)入運(yùn)營維護(hù)階段后面臨更多新的需求，以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源進(jìn)行有效管理及建筑物的增值，但BIM數(shù)據(jù)根據(jù)其每個(gè)階段的應(yīng)用場景的不同，各有其關(guān)鍵的要素和特征。由于運(yùn)維階段更加注重空間、系統(tǒng)拓?fù)湟约斑\(yùn)維數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，所以BIM模型數(shù)據(jù)在運(yùn)維階段數(shù)據(jù)的提取和模型視圖的應(yīng)用更加凸顯[1]。BIM數(shù)據(jù)在運(yùn)維階段關(guān)鍵要素如下。

1)設(shè)施對(duì)象

在運(yùn)維系統(tǒng)管理中，設(shè)施是任何可能用于被管理的對(duì)象，此對(duì)象與BIM模型中的模型對(duì)象緊密關(guān)聯(lián)但又并非一一映射關(guān)系，而是組合與分解的關(guān)系[2]。因此，在運(yùn)維階段直接應(yīng)用由施工階段創(chuàng)建的BIM模型不經(jīng)過二次加工以及運(yùn)維平臺(tái)二次組織的情況下，難以直接應(yīng)用。

2)空間對(duì)象

目前，BIM軟件與協(xié)同工作平臺(tái)并沒有原生的“空間”對(duì)象概念，因此必須經(jīng)過對(duì)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

3)屬性數(shù)據(jù)

運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用必須首先對(duì)模型中的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、組織和再利用。屬性數(shù)據(jù)屬于原生數(shù)據(jù)，只有可以快速、準(zhǔn)確地查看與檢索屬性數(shù)據(jù)，BIM的價(jià)值在運(yùn)維階段才能得以實(shí)現(xiàn)。

4)實(shí)時(shí)運(yùn)維數(shù)據(jù)

通過BIM模型與BA系統(tǒng)的結(jié)合，可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生運(yùn)維管理數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)運(yùn)維數(shù)據(jù)涉及外部環(huán)境、溫度、濕度、能耗等，是運(yùn)維階段進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析、物業(yè)資產(chǎn)管理、空間預(yù)測以及對(duì)未來設(shè)施進(jìn)行整體規(guī)劃的重要依據(jù)。

5)視圖

BIM的可視化特征是其在運(yùn)維階段發(fā)揮價(jià)值最關(guān)鍵的因素之一，通過BIM模型更加直觀和精確地定位構(gòu)件所在位置，調(diào)閱相關(guān)信息，可以極大提高運(yùn)營管理的效率。

6)元數(shù)據(jù)

運(yùn)維階段僅僅依靠屬性數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)運(yùn)維數(shù)據(jù)、視圖數(shù)據(jù)仍然無法滿足運(yùn)維管理的需求，還必需大量的外部數(shù)據(jù)作為支撐，以結(jié)構(gòu)化的方式處理外部的非結(jié)構(gòu)化的元性數(shù)據(jù)。

7)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

運(yùn)維系統(tǒng)中需要對(duì)接大量的外部數(shù)據(jù)，同時(shí)設(shè)施、空間等基礎(chǔ)對(duì)象需經(jīng)過合理的組織，才可應(yīng)用于運(yùn)維過程中，所以其編碼體系及標(biāo)準(zhǔn)尤為重要。信息分類與編碼的目的是將事物按屬性或特征加以區(qū)分，并依據(jù)相互間的關(guān)系將它們組織起來。經(jīng)過分類編碼后，系統(tǒng)外部的數(shù)據(jù)可以兼容到體系中，更全面地描述對(duì)象的信息，更方便地在模型中組織和檢索信息，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)組織的核心[3]。

圖1　BIM進(jìn)化模型

3　BIM數(shù)據(jù)重組及運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建

基于BIM模型數(shù)據(jù)在運(yùn)維管理中的成功實(shí)踐，BIM數(shù)據(jù)的重組及運(yùn)維數(shù)據(jù)的構(gòu)建按照流程分為3個(gè)過程（見圖1）：BIM模型二次，即基于運(yùn)營管理業(yè)務(wù)的需求兼顧模型交互平臺(tái)本身的功能，對(duì)施工交付的BIM模型進(jìn)行初步優(yōu)化以滿足下一程序的需求；創(chuàng)建基礎(chǔ)BIM運(yùn)維模型；在基礎(chǔ)運(yùn)維模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建低耦合度的模型即運(yùn)維BIM模型，降低不同階段建立的數(shù)據(jù)間的依賴程度以最終滿足運(yùn)維的需求，其模型如下。

1）BIM模型二次

模型優(yōu)化主要是根據(jù)運(yùn)維需求重組BIM模型，建立系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系，劃分空間以及組織對(duì)象，以支持后續(xù)轉(zhuǎn)換與應(yīng)用。同時(shí)，為了滿足后期的運(yùn)維管理的使用，定義數(shù)據(jù)訪問接口的操作。通過其數(shù)據(jù)訪問接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增減、刪除以及查詢等操作，可以屏蔽底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的差異，提供一致的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境，為后續(xù)與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接提供支持[4]。

根據(jù)運(yùn)維運(yùn)維需求針對(duì)BIM模型中的不同系統(tǒng)和不同區(qū)域建立合理的視圖，從而解決在整個(gè)BIM模型的視圖下定位和查看相關(guān)設(shè)備的精度不夠和空間不清晰的難題。

屬性優(yōu)化的目的是根據(jù)運(yùn)營維護(hù)與管理的需求添加必要的屬性數(shù)據(jù)，BIM模型含有大量的原生數(shù)據(jù)，但同時(shí)也需要大量的外部數(shù)據(jù)即元數(shù)據(jù)的支持，它是必不可少的一個(gè)過程。

系統(tǒng)分類需要根據(jù)CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中信息語義標(biāo)準(zhǔn)，即分類編碼和數(shù)據(jù)字典的方法論和主題框架模型，以科學(xué)的方法對(duì)建筑概念進(jìn)行歸納、定義、標(biāo)識(shí)與關(guān)系梳理，對(duì)BIM模型中系統(tǒng)進(jìn)行分類，通過參數(shù)共享、視圖標(biāo)識(shí)，建立輕量化BIM模型，為BIM信息的利用以及輕量化后的BIM模型的高效組織提供條件。

2）基礎(chǔ)運(yùn)維模型

模型二次后得到大量幾何數(shù)據(jù)體。由于BIM模型中的構(gòu)件對(duì)象與運(yùn)維管理中的設(shè)施對(duì)象并非一一映射的關(guān)系，幾何數(shù)據(jù)體可以作為運(yùn)維設(shè)施對(duì)象重組的最小粒度，極大地提升后續(xù)優(yōu)化的效率；原生BIM模型中的視圖經(jīng)過模型二次后被轉(zhuǎn)化為視點(diǎn)，但在轉(zhuǎn)過過程中只有三維視圖可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為視點(diǎn)，二維視圖無法直接轉(zhuǎn)換，必須經(jīng)過DWF橋接處理才能實(shí)現(xiàn)視點(diǎn)的查看并且與三維視圖形成邏輯相關(guān)?；谳p量化的BIM模型通過選用合理的“選擇樹結(jié)構(gòu)”，可以將對(duì)象自身攜帶的一些物理信息轉(zhuǎn)化成基本屬性，并通過結(jié)合選擇集，重新建立和優(yōu)化模型組織結(jié)構(gòu)。

3）運(yùn)維模型創(chuàng)建

基礎(chǔ)BIM運(yùn)維模型經(jīng)過重新組合幾何信息，設(shè)定運(yùn)維對(duì)象，導(dǎo)入和建立運(yùn)維對(duì)象參數(shù)，指定和關(guān)聯(lián)視點(diǎn)和位置信息，建立符合運(yùn)維需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及拓?fù)潢P(guān)系等步驟之后，可以生成運(yùn)維BIM模型。通過運(yùn)維管理平臺(tái)對(duì)建筑設(shè)施對(duì)象進(jìn)行編碼和組織，將屬性數(shù)據(jù)與運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫對(duì)接，使得BIM數(shù)據(jù)彼此邏輯關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向交互與信息的反饋，在此基礎(chǔ)上建立適合運(yùn)維管理需求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)樹，并對(duì)相應(yīng)的設(shè)備系統(tǒng)指定基礎(chǔ)參數(shù)，設(shè)定合理的視圖對(duì)象。

4　結(jié)束語

根據(jù)運(yùn)維BIM過程模型，通過運(yùn)維數(shù)據(jù)的構(gòu)建，依托基于BIM模型數(shù)據(jù)現(xiàn)代運(yùn)維管理平臺(tái)，經(jīng)過BIM模型二次、基礎(chǔ)BIM運(yùn)維模型、運(yùn)維BIM模型3個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)施工階段傳遞到運(yùn)維階段的BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化與重組，借助分類編碼體系以圖形化的方式將不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行集成、分類，建立一個(gè)低耦合度的運(yùn)維BIM模型，可以解決目前普遍存在的施工BIM模型應(yīng)用到運(yùn)維階段效率低下難題。隨著運(yùn)維平臺(tái)的不斷完善，效率將會(huì)不斷提升，極大提高運(yùn)維的效率和質(zhì)量。

[1] Foms-Samso F, Bogus SM, Migliaccio GC. Use of building information modeling(BIM) in facilities management[C].Ottwawa, Canada, 2011:1815-1824.

[2] YU K, Froese T, Grobler F. A development framework for data models for computerintegrtated facilities management[J]. Automation in construction, 2000,9(2):145-167

[3] Hassanain M A, Froese TM, Vanier D J. Development of a maintenance management model based on IAI standards[J].Artificial Intelligence in Engineering,2001,15(2):177-193.

[4]NIBS.TheIFC/COBie report 2012[R/OL]. [2013-12-05]. http://www.thenbs.com/pdfs/ IFC-COBie-Report-2012.pdf

Data Establishment of Operation and Maintenance Based on BIM

LI Ming-zhao，DU Yan-chao

(School of Management, Jilin Jianzhu University)