陳廣軍，張慧君，呂冰冰，孫少楠

(1.泰宏建設(shè)發(fā)展有限公司，鄭州 450001； 2.華北水利水電大學(xué) 工程管理系，鄭州 450011)

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BIM技術(shù)在項(xiàng)目運(yùn)維階段的應(yīng)用研究

陳廣軍1，張慧君2，呂冰冰2，孫少楠2

(1.泰宏建設(shè)發(fā)展有限公司，鄭州 450001； 2.華北水利水電大學(xué) 工程管理系，鄭州 450011)

對(duì)BIM技術(shù)和運(yùn)維管理的基本理念進(jìn)行闡述，提出將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目運(yùn)維階段的理念。針對(duì)現(xiàn)階段項(xiàng)目運(yùn)維管理存在的問(wèn)題構(gòu)建，基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)功能進(jìn)行詳細(xì)介紹，在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理的戰(zhàn)略，并對(duì)該系統(tǒng)支持性軟件進(jìn)行分析，提出五種該模式下的技術(shù)方案。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)維管理過(guò)程中采用 BIM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信息共享和充分利用，還可以精確的掌握設(shè)施的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于提高運(yùn)維管理信息化水平，降低成本，提高效率，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，具有深遠(yuǎn)的影響。

BIM技術(shù)；運(yùn)維管理；信息管理

1　引言

項(xiàng)目的全生命周期通常分為四個(gè)階段，規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段和廢除階段。在建筑的整個(gè)生命周期中，運(yùn)維階段占到整個(gè)全生命周期的絕大部分。從成本的角度來(lái)看，第一階段占項(xiàng)目全生命周期總成本的0.7%，第二階段占總成本的16.3%，第四階段建筑的拆除階段占0.5%，而運(yùn)維階段的成本占到了總體的82.5%[1]。由此可見(jiàn)，項(xiàng)目在運(yùn)維階段的成本是整個(gè)項(xiàng)目全生命周期成本管理的重中之重。然而，我國(guó)建筑業(yè)粗放的管理模式使得運(yùn)維成本增加，運(yùn)維管控范圍受限，比如，由于組織模式不當(dāng)引起的運(yùn)維效率低下，設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維階段的信息不對(duì)稱性造成的管理風(fēng)險(xiǎn)等一系列問(wèn)題。目前的運(yùn)維管理技術(shù)達(dá)不到各大商戶和各個(gè)階層消費(fèi)群體的消費(fèi)滿意度，更保障不了商業(yè)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目中商戶和顧客的安全。因此，目前的運(yùn)維管理模式以及運(yùn)維管理技術(shù)急需改革。其中，運(yùn)維階段信息的集成和傳遞缺少管理，是導(dǎo)致運(yùn)維階段管理難度和成本增加的主要原因。建筑信息模型(BIM，Building Information Modeling)作為一種對(duì)建筑物物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字描述的信息庫(kù)，可以充分整合項(xiàng)目全生命周期包含的信息，研究BIM技術(shù)在項(xiàng)目運(yùn)維階段的應(yīng)用，可以使建設(shè)項(xiàng)目更加符合綠色建筑這一概念的要求，有助于進(jìn)一步提升我國(guó)建設(shè)行業(yè)的信息化水平。

2　項(xiàng)目運(yùn)維管理概述

2.1運(yùn)維管理定義

近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，以及人們生活環(huán)境水平的不斷提高，建筑功能逐漸復(fù)雜多樣化，運(yùn)維管理已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)，它的內(nèi)涵已經(jīng)超出了傳統(tǒng)范疇，發(fā)展成為整合人員、設(shè)施以及環(huán)境、技術(shù)等關(guān)鍵資源的系統(tǒng)工程 。關(guān)于項(xiàng)目運(yùn)維管理，國(guó)內(nèi)目前并沒(méi)有完整的定義，通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)，認(rèn)為運(yùn)維管理是整合人員、設(shè)施、環(huán)境和技術(shù)，對(duì)工作、生活空間進(jìn)行規(guī)劃、整合和維護(hù)的管理，滿足人員在工作和生活中的基本需求，增加投資收益。

運(yùn)維管理的對(duì)象包括建筑、家具、設(shè)備等“硬件”和人、環(huán)境、安全等“軟件”。其范疇主要包括以下五個(gè)方面：空間管理、設(shè)備管理、安防管理、能耗管理[2]，如圖1所示。

運(yùn)維階段信息量非常之大，管理工作復(fù)雜，用結(jié)構(gòu)圖的形式表達(dá)運(yùn)維管理的信息框架[3]，如圖2所示。

圖1　運(yùn)維管理結(jié)構(gòu)圖

圖2　運(yùn)維管理信息框架圖

2.2傳統(tǒng)運(yùn)維管理存在的問(wèn)題

目前的項(xiàng)目運(yùn)維管理方法還比較原始，建筑設(shè)備建檔完成后，管理人員需要通過(guò)人工采集、記錄維修信息，然后查詢相對(duì)應(yīng)的圖紙、維修手冊(cè)，管理過(guò)程繁瑣且效率較低，尤其在設(shè)備數(shù)量較多時(shí)，容易出現(xiàn)錯(cuò)、漏等情況。其弊端主要有以下方面：

2.2.1二維圖形信息，難以理解，需要具備一定專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的技術(shù)人員才能看懂。二維圖紙?jiān)诒磉_(dá)圖形信息時(shí)，容易出現(xiàn)很多圖紙錯(cuò)誤，讀圖者也難理解，甚至?xí)斫忮e(cuò)誤。并且當(dāng)我們想得到建筑構(gòu)件時(shí)都必須通過(guò)多個(gè)二維圖形的信息，過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)。

2.2.2信息難以完整保存，很難無(wú)損傳遞。由于圖紙和各種紙質(zhì)資料大多是從設(shè)計(jì)方、施工方、咨詢方等各參與方提供的，信息溝通和信息傳遞容易出現(xiàn)問(wèn)題，容易造成信息遺漏和丟失。

2.2.3信息分散，無(wú)法進(jìn)行關(guān)聯(lián)和更新。由于各參與方和各專業(yè)的信息沒(méi)有整合在一起，信息分散，影響運(yùn)維管理工作的正常開(kāi)展。在發(fā)現(xiàn)圖紙錯(cuò)誤需要修改或者需要進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)變更時(shí)，由于圖形信息無(wú)法相關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行修改時(shí)需要在多個(gè)地方進(jìn)行重復(fù)修改，容易造成遺漏和工作效率低下。

3　基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)框架構(gòu)建

3.1基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)

運(yùn)維階段是項(xiàng)目全生命周期持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、費(fèi)用最高的一個(gè)階段，需要大量項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段和施工階段的信息，運(yùn)維本身也會(huì)產(chǎn)生很多信息。因此，在項(xiàng)目的運(yùn)維管理過(guò)程中信息量巨大、信息格式多樣，而傳統(tǒng)的運(yùn)維管理模式只能通過(guò)一些重復(fù)冗雜的程序來(lái)處理這些信息，工作效率低，管理效果差。BIM技術(shù)的核心是信息的集成和共享?；贐IM技術(shù)的運(yùn)維管理系統(tǒng)框架的構(gòu)建主要考慮以下三點(diǎn)問(wèn)題。

3.1.1數(shù)據(jù)集成共享問(wèn)題

在項(xiàng)目運(yùn)維階段，不同的功能子系統(tǒng)軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息格式不同，想要實(shí)現(xiàn)BIM相關(guān)數(shù)據(jù)以及其他形式數(shù)據(jù)的集成和共享，保證設(shè)計(jì)階段和施工階段的信息能夠在運(yùn)維管理中持續(xù)應(yīng)用，需要建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)能夠保證建設(shè)項(xiàng)目全生命周期信息的保存、集成、共享和提取，該數(shù)據(jù)庫(kù)也是基于BIM技術(shù)的信息管理系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)。

3.1.2系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

如何將數(shù)據(jù)與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，并進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，需要一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行管理，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息應(yīng)用于各項(xiàng)管理中，并把綜合應(yīng)用產(chǎn)生的更新數(shù)據(jù)反饋到系統(tǒng)平臺(tái)中，從而更新原有數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.1.3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的最終目的就是有效地把信息應(yīng)用到運(yùn)維管理的各個(gè)系統(tǒng)中，因此框架需設(shè)置相應(yīng)的模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用管理。

3.1.4終端設(shè)備問(wèn)題

BIM運(yùn)維管理系統(tǒng)需要提供相應(yīng)的終端設(shè)備為運(yùn)維人員進(jìn)行服務(wù)，運(yùn)維人員通過(guò)計(jì)算機(jī)、iPad、手機(jī)等進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。

用BIM技術(shù)信息整合的優(yōu)點(diǎn)，將運(yùn)維各類簡(jiǎn)單信息整合到BIM模型中，進(jìn)行信息集成，實(shí)現(xiàn)信息的快速查詢和各類信息統(tǒng)計(jì)，利用BIM技術(shù)3D可視化的特點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目設(shè)施管理、空間管理、應(yīng)急管理、隱蔽工程管理等各類狀態(tài)信息進(jìn)行可視化表達(dá)與展示?；贐IM的運(yùn)維管理系統(tǒng)框架體系[4]，如圖3所示。

圖3　基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)框架

3.2系統(tǒng)功能介紹

基于BIM技術(shù)的運(yùn)維系統(tǒng)提供給運(yùn)維單位一個(gè)可操作、可視化的數(shù)據(jù)界面，如圖3所示。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)維階段的包括設(shè)備信息、安全信息、維修信息等數(shù)據(jù)的錄入。

3.2.1數(shù)據(jù)采集

項(xiàng)目運(yùn)維階段的數(shù)據(jù)信息除了來(lái)源于BIM模型的信息參數(shù)，對(duì)于運(yùn)維過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也要進(jìn)行采集，主要是利用各種信息傳感設(shè)備。

3.2.2數(shù)據(jù)管理

BIM建模采用多種軟件，不同軟件輸出的數(shù)據(jù)格式不同，需經(jīng)過(guò)相同數(shù)據(jù)接口進(jìn)行整合，形成數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)不同設(shè)備獲得的信息的記錄方式也不盡相同，想要同時(shí)服務(wù)于項(xiàng)目運(yùn)維，也要將所有信息進(jìn)行整合，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳到系統(tǒng)平臺(tái)。

3.2.3平臺(tái)服務(wù)

平臺(tái)服務(wù)主要是數(shù)據(jù)與綜合應(yīng)用的中間站，各種數(shù)據(jù)在平臺(tái)進(jìn)行分門(mén)別類，應(yīng)用于不同的管理服務(wù)，而對(duì)于服務(wù)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息也將傳入平臺(tái)，再次進(jìn)行整合，信息集成匯總，形成一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

3.2.4綜合應(yīng)用

綜合應(yīng)用層可以提供一系列操作使用戶能做具體的功能實(shí)現(xiàn)。這里提供了設(shè)備管理、空間管理、安防管理、隱蔽工程管理和應(yīng)急管理等功能。并且應(yīng)用層是可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，由特定的項(xiàng)目需求定制特定功能應(yīng)用。

3.2.5終端設(shè)備

系統(tǒng)最上層是終端設(shè)備層，運(yùn)維管理人員可以通過(guò)電腦、手機(jī)或iPad等各種及時(shí)或異步通訊方式登錄系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)管理工作。

4　基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略

4.1BIM模型信息集成化

BIM技術(shù)的核心是在項(xiàng)目的不同參與方和不同階段進(jìn)行相關(guān)信息的整合、共享和傳遞。在項(xiàng)目運(yùn)維階段運(yùn)用BIM技術(shù)，依靠的就是BIM模型足夠的信息支持，這也就是BIM運(yùn)營(yíng)的核心技術(shù)所在。要實(shí)現(xiàn)竣工階段BIM模型的交付，就要從項(xiàng)目的前期階段引入BIM技術(shù)，通過(guò)將項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造工程、結(jié)算、竣工交付階段以及項(xiàng)目不同參與方之間形成的信息進(jìn)行整合、共享，形成一個(gè)信息集合體，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。要實(shí)現(xiàn)建筑信息模型在運(yùn)維階段的應(yīng)用，最重要的就是信息管理，因此BIM模型在應(yīng)用于項(xiàng)目運(yùn)維階段之前要滿足下面兩個(gè)條件：

4.1.1BIM模型擁有滿足項(xiàng)目運(yùn)維階段的信息；

4.1.2運(yùn)維信息能夠方便地被管理、修改、查詢、調(diào)用。

對(duì)于運(yùn)維階段模型信息的收集主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，把建筑物的不同構(gòu)件、設(shè)備的具體信息添加到模型上，把結(jié)構(gòu)、安裝、幕墻、鋼結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地規(guī)劃等信息進(jìn)行集成，完成設(shè)計(jì)階段BIM模型。在項(xiàng)目施工階段，依據(jù)設(shè)計(jì)階段的模型逐步完善和優(yōu)化施工過(guò)程中進(jìn)一步的信息，將兩個(gè)階段的信息進(jìn)行整合，才能做到竣工模型在運(yùn)維階段的應(yīng)用，如圖4所示。

BIM模型信息集成不僅要整合項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工階段的項(xiàng)目信息，對(duì)于項(xiàng)目運(yùn)維階段的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也要整合，保持BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)更新。

圖4　運(yùn)維階段BIM實(shí)時(shí)信息采集

4.2BIM軟件建立“溝通”的橋梁

BIM技術(shù)是一系列不同專業(yè)軟件的集合體，各個(gè)軟件之間通過(guò)明確分工，協(xié)調(diào)合作，因此軟件之間的無(wú)縫連接便是需要解決的首要問(wèn)題。在運(yùn)用BIM技術(shù)的時(shí)候，整個(gè)運(yùn)用過(guò)程使用同一模型，BIM模型在項(xiàng)目不同階段被應(yīng)用于不同軟件，在軟件鏈接模型時(shí)，就需要通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口接受模型信息，進(jìn)而展開(kāi)工作，如圖5所示。正所謂，橋梁建立起來(lái)了，溝通才能繼續(xù)。

圖5　BIM技術(shù)支持性軟件

數(shù)據(jù)的集成和共享主要是實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)軟件之間的數(shù)據(jù)和不同格式的數(shù)據(jù)之間的共享。雖然建設(shè)項(xiàng)目竣工之前的信息數(shù)據(jù)都是由BIM模型提供，但是運(yùn)維階段仍有大量信息是由不同的專業(yè)軟件提供的，因此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的集成和共享是數(shù)據(jù)庫(kù)層最主要的功能。本文通過(guò)建立基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享。基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖6所示。IFC數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)IFC文件解析器進(jìn)行讀寫(xiě)，與兼容IFC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)信息的導(dǎo)入和導(dǎo)出。而對(duì)于不支持IFC標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，實(shí)現(xiàn)信息交換和共享[5]。

圖6　基于IFC的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)

4.3基于BIM技術(shù)運(yùn)維管理實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支持

將BIM運(yùn)用的多種軟件進(jìn)行整合，通過(guò)研發(fā)軟件和平臺(tái)接口，對(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)從而將BIM模型信息共享與傳遞，以期達(dá)到項(xiàng)目在不同階段、不同參與方之間信息整合、共享和轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這是BIM技術(shù)的核心所在。本文通過(guò)研究大量文章及案例，將其中采用的BIM技術(shù)方案進(jìn)行整理，結(jié)果如表1。

表1　BIM技術(shù)運(yùn)維管理方案統(tǒng)計(jì)表

5　結(jié)論

順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)我國(guó)運(yùn)維管理信息化不能滿足企業(yè)的發(fā)展需求，研究了BIM技術(shù)對(duì)于運(yùn)維管理的應(yīng)用價(jià)值，為項(xiàng)目運(yùn)維管理提供一種更加有效的管理模式。主要得出了一下成果：

本文結(jié)合傳統(tǒng)運(yùn)維模式和BIM技術(shù)特點(diǎn)，構(gòu)架了基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理系統(tǒng)框架，研究了將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目運(yùn)維階段的具體思路。

在基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上，具體介紹通過(guò)建立BIM模型，結(jié)合相關(guān)BIM軟件整合項(xiàng)目各個(gè)階段信息，從而建立基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和共享的過(guò)程。

通過(guò)研究，將BIM技術(shù)方案進(jìn)行整理，提出五種基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理方案，為企業(yè)采納BIM技術(shù)后進(jìn)行運(yùn)維管理模式提供參考。

[1]關(guān)于物業(yè)管理中設(shè)施設(shè)備管理重要性的認(rèn)識(shí)[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_ 63a7b7c1010160np.html.[2]汪再軍.BIM技術(shù)在建筑運(yùn)維管理中的應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟(jì),2013(9):94-97.

[3]楊子玉.BIM技術(shù)在設(shè)施管理中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué),2014.

[4]施晨歡,王凱,李嘉軍,等.基于BIM的FM運(yùn)維管理平臺(tái)研究——申都大廈運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用實(shí)踐[J].土木建筑工程信息技術(shù),2014(6):50-57.

[5]張建平,張洋,張新.基于lFC的BIM及其數(shù)據(jù)集成平臺(tái)研究[C]//杭州:第十四屆全國(guó)工程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2008:227-232.

(責(zé)任編輯趙冰)

Research on Application of BIM Technology in the Project Operation and Maintenance Stage

CHEN Guang-jun1,ZHANG Hui-jun2,LV Bing-bing2,SUN Shao-nan2

(1.Taihong Construction Development Co.Ltd,Zhengzhou 450001,China; 2.Department of Engineering Management,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450011,China)

This paper expounds BIM technology and the basic concepts of operation and maintenance management, and puts forward the idea of applying BIM technology to the stage of project operation and maintenance. In view of the problems existing in the current stage of project operation and maintenance, a system based on BIM technology is built, and relative analysis aimed at the support software are carried out, five kinds of the technical schemes are proposed. The research shows that information sharing and full usage can be realized by using BIM technology, real-time operating state of the facilities can be accurately mastered,which has a profound impact on improving the information level of operation and maintenance management, reducing costs, improving efficiency and enhancing the competitiveness of enterprises.

BIM technology ;operation and maintenance management; information management

2016-05-20

河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究項(xiàng)目(122300410029)；河南省高校科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃(14IRTSTHN028)；2013年度河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計(jì)劃(2013GGJS-086)；河南省軟科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目(102400450004)

陳廣軍(1975—)，男，河南鄭州人，泰宏建設(shè)發(fā)展有限公司工程師，研究方向：房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)與管理。

10.13783/j.cnki.cn41-1275/g4.2016.04.025

TU71

A

1008-3715(2016)04-0120-05