BIM技術(shù)在智慧園區(qū)運(yùn)維管理中的應(yīng)用探討

牛亞琳 劉 堯 張麗婷 楊涌文

上海電力學(xué)院能源與機(jī)械工程學(xué)院

1 概述

1.1 背景

BIM是一種應(yīng)用在建筑信息管理的模型，它具有可視化、參數(shù)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。智能建筑建設(shè)共分為五個(gè)階段，分別為決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維和回收利用階段。BIM可應(yīng)用于每個(gè)階段，由于運(yùn)維階段成本最高，所需時(shí)間最長(zhǎng)，因此通過(guò)BIM傳遞與共享項(xiàng)目的相關(guān)信息，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理簡(jiǎn)便化。

為了大力推進(jìn)BIM的發(fā)展，國(guó)務(wù)院辦公廳在2017年2月印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》提出要加快推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑全生命周期的應(yīng)用，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效。由于政策的支持，BIM在其應(yīng)用上展現(xiàn)出了迅猛增長(zhǎng)的勢(shì)頭，而智慧園區(qū)也在國(guó)家的大力支持下呈現(xiàn)井噴之勢(shì)。

國(guó)務(wù)院在2016年3月17日正式發(fā)布《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三五個(gè)規(guī)劃綱要》（以下簡(jiǎn)稱《綱要》），《綱要》中提出以基礎(chǔ)設(shè)施智能化、公共服務(wù)便利化、社會(huì)治理精細(xì)化為重點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)，建設(shè)一批新型示范性智慧城市。而“智慧園區(qū)”作為“智慧城市”中最重要的子系統(tǒng)[1]，大大影響著“智慧城市”的成功建設(shè)。

因此，BIM在智慧園區(qū)中的運(yùn)維管理應(yīng)用研究迫在眉睫。

1.2 文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析

截止2018年4月，在“中國(guó)知網(wǎng)”中以“BIM與智慧園區(qū)”和“BIM與運(yùn)維管理”為主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索結(jié)果顯示，近年來(lái)關(guān)于BIM分別應(yīng)用在智慧園區(qū)和運(yùn)維管理的研究文章持續(xù)增長(zhǎng)，但是以“BIM、智慧園區(qū)、運(yùn)維管理”為主題同時(shí)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索僅發(fā)現(xiàn)3篇相關(guān)文獻(xiàn)，反映了在“基于BIM的智慧園區(qū)運(yùn)維管理”這個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注度正在提高，但其研究與應(yīng)用成果卻很少。

1.3 綜述

由于提出建設(shè)智慧園區(qū)后，許多園區(qū)盲目建設(shè)，而園區(qū)部門各自為政，無(wú)法共享信息資源，導(dǎo)致運(yùn)維階段的管理效率較低。本文擬通過(guò)介紹五種基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運(yùn)維管理技術(shù)方案，提出新的思路，并通過(guò)分析現(xiàn)狀指出現(xiàn)階段遇到的困難，為今后智慧園區(qū)運(yùn)維管理研究提供方向。

2 技術(shù)層面

2.1 標(biāo)準(zhǔn)

2.1.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際上已發(fā)布兩類BIM標(biāo)準(zhǔn)：一類是行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1），另一類是指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。

各個(gè)國(guó)家根據(jù)國(guó)際行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)編制了適合本國(guó)國(guó)情的BIM軟件使用指南，具體（見(jiàn)表2）。

表1 行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)

表2 各個(gè)國(guó)家編制的BIM軟件使用指南

2.1.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)的BIM應(yīng)用技術(shù)起步于2010年[2]，由于缺乏經(jīng)驗(yàn)以至很難形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而國(guó)情的不同也導(dǎo)致了無(wú)法模仿國(guó)外已有標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀。隨著BIM的大力發(fā)展，我國(guó)根據(jù)自身情況制定了屬于自己的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)地區(qū)也分別出臺(tái)地方標(biāo)準(zhǔn)，大力響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。表3列舉了我國(guó)部分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)：

表3 我國(guó)部分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)

2.2 基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運(yùn)維管理方案研究

2.2.1 BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運(yùn)維管理方案簡(jiǎn)介

通過(guò)研究，提出五種基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運(yùn)維管理技術(shù)方案，為今后各大企業(yè)采納BIM技術(shù)提供參考[3]。

2.2.1.1 BIM與GIS的結(jié)合

對(duì)于BIM來(lái)說(shuō)，其整個(gè)生命周期的研究對(duì)象都是BIM模型，因此會(huì)脫離其地理環(huán)境因素，而三維GIS可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，尤其在智慧園區(qū)的運(yùn)維階段，三維GIS可為其提供各種空間查詢及空間分析支持，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)維階段的精細(xì)化管理（見(jiàn)圖1）。

圖1 BIM與GIS流程圖[4]

2.2.1.2 BIM與RFID

RFID是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其電子標(biāo)簽與閱讀器不需直接接觸，通過(guò)空間磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)耦合進(jìn)行信息交換。將RFID用于運(yùn)維階段的信息采集工作，即時(shí)將信息傳遞給BIM模型，可實(shí)現(xiàn)在運(yùn)維階段中實(shí)時(shí)跟蹤與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的核心功能（見(jiàn)圖2）。

圖2 BIM與RFID流程圖[5]

2.2.1.3 BIM與FIM

BIM-FIM是基于BIM的機(jī)電設(shè)備智能管理系統(tǒng)，以IFC為標(biāo)準(zhǔn)，集成BIM、VR、互聯(lián)網(wǎng)+等多種技術(shù)，通過(guò)建立機(jī)電設(shè)備信息模型，提供信息查詢和管理平臺(tái)，并為運(yùn)營(yíng)維護(hù)計(jì)劃和應(yīng)急預(yù)案的制定提供支持。

2.2.1.4 BIM與IBMS

IBMS是智能建筑管理系統(tǒng)，可將BIM模型的非幾何信息集成到IBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在建筑內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是IBMS的各個(gè)子系統(tǒng)的信息源，從這些設(shè)備獲取能耗數(shù)據(jù)后，依靠BIM模型可按照區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)維管理人員可針對(duì)性地對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行檢查，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，維持園區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。

2.2.1.5 BIM與ARCHIBUS

ARCHIBUS即資產(chǎn)管理平臺(tái)，是一套用于園區(qū)內(nèi)各項(xiàng)不動(dòng)產(chǎn)與設(shè)施管理信息溝通的圖形化整合性工具，其主要管理項(xiàng)目是各項(xiàng)資產(chǎn)、空間使用、園區(qū)運(yùn)營(yíng)維護(hù)等。

BIM與ARCHIBUS系統(tǒng)的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)3項(xiàng)系統(tǒng)的功能，3項(xiàng)系統(tǒng)包括空間管理系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)、建筑物營(yíng)運(yùn)與維修管理系統(tǒng)，其中空間系統(tǒng)管理可實(shí)現(xiàn)分析各部門的空間庫(kù)存信息、鏈接建筑圖及基建數(shù)據(jù)以確保信息準(zhǔn)確性、準(zhǔn)確分配空間使用及報(bào)告征費(fèi)等功能；機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)中可生成設(shè)備分布報(bào)表等；建筑物營(yíng)運(yùn)與維修管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)建立設(shè)備預(yù)防性維修編制、生成設(shè)備預(yù)防性維修工作單等功能。

2.2.2 五種研究方法對(duì)比

五種用于智慧園區(qū)運(yùn)維管理的對(duì)比方案（見(jiàn)表4）。

2.2.3 五種技術(shù)集成后可實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景

五種技術(shù)集成后，在智慧園區(qū)的運(yùn)維管理階段可實(shí)現(xiàn)以下場(chǎng)景：

1、公共安全及應(yīng)急指揮可視化

在智慧園區(qū)內(nèi)發(fā)生突發(fā)事件后，該系統(tǒng)是一個(gè)應(yīng)急指揮調(diào)度平臺(tái)，集成了地理信息、警力警情等數(shù)據(jù)，可將非常態(tài)的報(bào)警情況可視化。報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，將突發(fā)事件三維展現(xiàn)，便于管理者了解事態(tài)進(jìn)度，為園區(qū)管理者提供智能決策支持。

2、智慧園區(qū)可視化

呈現(xiàn)園區(qū)內(nèi)各個(gè)方面的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析特定領(lǐng)域的關(guān)鍵指標(biāo)，提高園區(qū)運(yùn)行效率。與此同時(shí)支持三維建模，使園區(qū)呈現(xiàn)企業(yè)、住宅、公共區(qū)域的安全運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

3、智慧交通可視化

該平臺(tái)可集成地理信息、GPS數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，顯示包括所有交通工具的運(yùn)行線路情況，可獲取實(shí)時(shí)的交通情況，從而協(xié)調(diào)運(yùn)維人員進(jìn)行信息化管控。

3 討論與展望

盡管BIM應(yīng)用在智慧園區(qū)的運(yùn)維管理中有眾多優(yōu)點(diǎn)，但目前在中國(guó)沒(méi)有實(shí)際落地的項(xiàng)目，原因如下：

（1）沒(méi)有成熟的BIM運(yùn)維環(huán)境

在中國(guó)，BIM從設(shè)計(jì)興起，之后又用于施工階段和運(yùn)維階段。出現(xiàn)這種情況的原因是由于設(shè)計(jì)行業(yè)最先使用BIM建模，BIM建模軟件簡(jiǎn)單、易上手且建模過(guò)程也不復(fù)雜，建模結(jié)果更好地呈現(xiàn)出了設(shè)計(jì)方的思想理念。然進(jìn)入施工階段發(fā)現(xiàn)BIM建模容易但真正落地很難，與其他技術(shù)協(xié)同配合難度也很大。到運(yùn)維階段，BIM應(yīng)用缺點(diǎn)更為顯著：運(yùn)維階段周期更長(zhǎng)，涉及的人、事、物更多，且沒(méi)有強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)，造成數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一。此外缺乏可借鑒經(jīng)驗(yàn)，整體的BIM應(yīng)用市場(chǎng)不成熟。

為了改變現(xiàn)狀，我國(guó)《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部》2016年12月02號(hào)發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，自2017年7月1日起實(shí)施，于2017年5月4號(hào)發(fā)布《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》，自2018年1月1日起實(shí)施。已出臺(tái)的兩《標(biāo)準(zhǔn)》都是推薦標(biāo)準(zhǔn)，非強(qiáng)制性，在甲乙兩方簽訂合同時(shí)可參照這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可預(yù)見(jiàn)隨著BIM的廣泛應(yīng)用，《標(biāo)準(zhǔn)》將越來(lái)越完善。

表4 智慧園區(qū)運(yùn)維管理的對(duì)比方案

（2）沒(méi)有清晰的運(yùn)維模式和商業(yè)模式

BIM在智慧園區(qū)的運(yùn)維階段應(yīng)用中沒(méi)有清晰的運(yùn)維模式和商業(yè)模式，直接導(dǎo)致應(yīng)用對(duì)象、投入產(chǎn)出模式和周期不明確等問(wèn)題。在BIM應(yīng)用之前這些問(wèn)題沒(méi)有考慮清楚，限制了BIM的實(shí)施[6]。建議應(yīng)將一套完整的實(shí)施方案置于設(shè)計(jì)階段之前，然后根據(jù)運(yùn)維需要對(duì)BIM模型及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)提出針對(duì)性的要求。也即是將運(yùn)維階段需要的參數(shù)和信息在設(shè)計(jì)初期接入BIM中，可以大大減少設(shè)計(jì)人員的工作量。

由于BIM在智慧園區(qū)運(yùn)行管理項(xiàng)目中沒(méi)有成功落地的先例，故只能在BIM廣泛應(yīng)用后才可逐漸探索成功適合市場(chǎng)的商業(yè)模式。

（3）BIM與其他技術(shù)結(jié)合后其數(shù)據(jù)不能共享

由于智慧園區(qū)是一個(gè)涉及多種技術(shù)、領(lǐng)域及服務(wù)對(duì)象的綜合系統(tǒng),因此智慧園區(qū)運(yùn)維管理的建設(shè)需優(yōu)先考慮BIM與其他技術(shù)間的融合。

通過(guò)有關(guān)文章搜集、整理，可以看到目前已實(shí)現(xiàn)BIM與GIS技術(shù)的融合。但是一些大廠商不愿將數(shù)據(jù)公開(kāi)，且GIS和BIM的標(biāo)準(zhǔn)都還沒(méi)有發(fā)展成熟，其產(chǎn)生的后果是增大了GIS和BIM的集成難度。因此，早日制定GIS與BIM的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)成為今后該領(lǐng)域努力的方向。

4 總結(jié)

本文順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為優(yōu)化智慧園區(qū)運(yùn)維管理系統(tǒng)，研究BIM技術(shù)對(duì)運(yùn)維管理的應(yīng)用價(jià)值，為園區(qū)運(yùn)維管理提供一種更加完善的應(yīng)用方案。主要得出以下成果：

（1）較詳細(xì)羅列出世界范圍內(nèi)的BIM標(biāo)準(zhǔn)。

（2）通過(guò)閱讀文獻(xiàn)總結(jié)五種技術(shù)方案，分析對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，將這五種技術(shù)集成后應(yīng)用于智慧園區(qū)的運(yùn)維管理，并介紹了可實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，將大大減少智慧園區(qū)運(yùn)維管理的消耗成本。

（3）指出現(xiàn)階段BIM應(yīng)用在智慧園區(qū)運(yùn)維管理中的主要問(wèn)題，為今后研究提供了方向。

[1]劉士林.中國(guó)新常態(tài)與智慧城市戰(zhàn)略問(wèn)題[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào),2015(04):19-26

[2]林亞星.BIM在綠色建筑評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[D].西南交通大學(xué),2016：1-71

[3]陳廣軍,張慧君,呂冰冰.BIM技術(shù)在項(xiàng)目運(yùn)維階段的應(yīng)用研究[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（08）：120-124

[4]王樹(shù)臣，劉文峰.BIM+GIS的集成應(yīng)用與發(fā)展[J].工程建設(shè)2017.49（10）:16-21

[5]常春光，吳飛飛.基于BIM和RFID技術(shù)的裝配式建筑施工過(guò)程管理[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)2015（02）：170-174

[6]黃志斌.淺談BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用與發(fā)展[J].低碳世界,2016(13)：135-136