王夢(mèng)超

華東都市建筑設(shè)計(jì)研究總院

1 引言

近年來，我國(guó)建筑業(yè)的表現(xiàn)并不樂觀，其中房屋建筑市場(chǎng)也是穩(wěn)健下行。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局提供的數(shù)據(jù)顯示，2019 年上半年建筑業(yè)產(chǎn)值10.2萬億元，較去年同期下降3.2%；建筑業(yè)增加值2.75萬億元，較去年同期下降2.4%。傳統(tǒng)的粗放發(fā)展模式越發(fā)難以為繼，建筑行業(yè)正在加速步入精細(xì)化管理的新階段。積極推廣BIM 技術(shù)，加快信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，加快管理升級(jí)精細(xì)化，即是國(guó)家政策、法律法規(guī)的要求，也是整個(gè)建筑行業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級(jí)、提效降費(fèi)的必然趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)，往往以紙質(zhì)文件、文本、圖紙為流轉(zhuǎn)媒介，不僅耗時(shí)耗力，而且出錯(cuò)頻率高。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的新興建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)，在建筑全生命周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工作過程的協(xié)同管理，設(shè)備、設(shè)施的可視化跟蹤，以及系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化模擬。隨著BIM技術(shù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的日益成熟，將會(huì)對(duì)建筑運(yùn)維行業(yè)激發(fā)更大的潛能，實(shí)現(xiàn)更大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

就BIM 模型本身而言，從施工設(shè)計(jì)單位移交給開發(fā)商或者運(yùn)維企業(yè)，其本身的數(shù)據(jù)信息是不足以滿足后續(xù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的具體訴求?？紤]到建筑的復(fù)雜性、多元性和管理目標(biāo)的多樣性，基于BIM 技術(shù)的建筑設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)往往需要一定程度，卻各異的二次開發(fā)或自主研究。因此，本文橫向?qū)Ρ攘私陙響?yīng)用在不同建筑業(yè)態(tài)的BIM運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理系統(tǒng)，主要從功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、框架結(jié)構(gòu)和開發(fā)應(yīng)用等方面進(jìn)行了研究對(duì)比，推動(dòng)BIM技術(shù)在建筑運(yùn)維管理方面的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用。

2 綜述運(yùn)維管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

大部分運(yùn)維管理項(xiàng)目在應(yīng)用目標(biāo)還不明確時(shí)，首先要考慮是宏觀管理還是精細(xì)化管理[1-6]，是需要在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合GIS技術(shù)，對(duì)房間、區(qū)域、系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)宏觀管理；還是需要通過BIM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施、系統(tǒng)運(yùn)行、應(yīng)急方案等精細(xì)化管理。再根據(jù)建筑業(yè)態(tài)、業(yè)務(wù)模式、應(yīng)用場(chǎng)景等，對(duì)運(yùn)維管理系統(tǒng)進(jìn)行功能模塊的具體設(shè)計(jì)[7-8]。比如在大型商業(yè)建筑的運(yùn)營(yíng)管理中，劃分了六大核心功能：設(shè)備、維護(hù)、空間、財(cái)務(wù)、應(yīng)急和用戶管理，并通過二維碼、微信技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)、信息的及時(shí)更新與共享[8]。在華潤(rùn)深圳灣國(guó)際中心項(xiàng)目中，以BIM為載體將設(shè)施設(shè)備信息，安防管系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)等集成一體，實(shí)現(xiàn)了人、設(shè)備、建筑三者之間的互聯(lián)互通[3]。

對(duì)于醫(yī)療衛(wèi)生建筑的運(yùn)營(yíng)維護(hù)，除了要考慮水、暖、電等常規(guī)設(shè)備，還要考慮醫(yī)用專項(xiàng)系統(tǒng)（手術(shù)部、實(shí)驗(yàn)室、病理部等）所涉及的設(shè)施設(shè)備[1]。也就是說對(duì)醫(yī)療設(shè)備，醫(yī)用氣體、氣動(dòng)物流等特殊設(shè)備的BIM模型搭建、運(yùn)行模式和能耗情況的信息補(bǔ)充，直接關(guān)系到了醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)和后勤運(yùn)維的好壞。因此，基于BIM 技術(shù)的醫(yī)院運(yùn)維管理系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃樗姆矫娴墓芾韮?nèi)容，即基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)、成本和人員信息管理[7]。

此外，對(duì)高校的資產(chǎn)運(yùn)維管理需要側(cè)重考慮對(duì)隱蔽工程的管理，比如水暖電管線布置與使用狀況等[9]。對(duì)于綠色建筑，需要從綠色技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，側(cè)重對(duì)光伏發(fā)電、中水系統(tǒng)、排風(fēng)熱回收等機(jī)電設(shè)備的模型構(gòu)建[10]。對(duì)于博物館，還可以通過BIM技術(shù)的可視化、模擬化特性為游客規(guī)劃參觀路線、避開擁擠人群，提高游覽舒適度[11]。對(duì)于體育場(chǎng)館建筑，可以利用BIM技術(shù)定制開發(fā)，包括場(chǎng)館租借、活動(dòng)售票和場(chǎng)景控制等功能，以及為預(yù)防踩踏等突發(fā)事件，聯(lián)動(dòng)控制機(jī)電設(shè)備，結(jié)合三維地圖演示人員疏散路徑等[12]。

3 綜述BIM運(yùn)維模型的構(gòu)建

3.1 BIM運(yùn)維模型的數(shù)據(jù)整合

在建筑項(xiàng)目的全生命周期內(nèi)，BIM 模型從產(chǎn)生、傳遞到應(yīng)用，需要持續(xù)不斷地增補(bǔ)、更新來自各參與方的相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)這些繁雜的信息源如何集成管理、應(yīng)用共享是BIM 模型更新優(yōu)化的關(guān)鍵[13]。因此，應(yīng)用于運(yùn)維階段的BIM 模型，來源于竣工模型，卻又不僅僅局限于此。從施工階段繼承而來的BIM 竣工模型首先需要對(duì)數(shù)據(jù)與信息“瘦身”，去除冗余的設(shè)計(jì)與施工信息，再根據(jù)功能需求，錄入適當(dāng)詳細(xì)程度的信息，比如項(xiàng)目參數(shù)、共享參數(shù)、設(shè)備設(shè)施構(gòu)件的安裝位置、尺寸型號(hào)、購(gòu)買廠家、性能參數(shù)等靜態(tài)信息（靜態(tài)信息是相對(duì)于日常保養(yǎng)、維修，運(yùn)營(yíng)成本等動(dòng)態(tài)信息而言的）[14]。比如江蘇某醫(yī)院BIM竣工模型，還增補(bǔ)了醫(yī)療專項(xiàng)系統(tǒng)的信息[7]。

3.2 BIM運(yùn)維模型的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

IFC 標(biāo)準(zhǔn)是貫穿建筑項(xiàng)目全生命周期的數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)[15]。目前市面上常見的BIM 模型建立軟件，如Autodesk Revit、Bentley AECOsim、TEKLA 都支持IFC 格式的匯入、匯出；GRAPHSOFT ArchiCAD就直接以IFC作為數(shù)據(jù)單元格式，所有檔案都以IFC 方式進(jìn)行儲(chǔ)存[7]。比如，李正坤等運(yùn)用OmniClass（OCCS）與COBie 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高校資產(chǎn)信息進(jìn)行分類和添加，再以IFC 格式導(dǎo)入平臺(tái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理。

3.3 BIM運(yùn)維模型的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

根據(jù)文件格式或數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同，BIM 運(yùn)維模型的可分為結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化兩種[13，16]。IFC模型數(shù)據(jù)就是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型的代表，它通過解析可存儲(chǔ)于SQL Sever 數(shù)據(jù)庫(kù)中，是BIM 數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容[13]。而設(shè)備設(shè)施的安裝位置、尺寸型號(hào)、性能參數(shù)等信息就是非結(jié)構(gòu)化的BIM 數(shù)據(jù)，需要通過信息存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，比如ODBC 數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化BIM 數(shù)據(jù)一起導(dǎo)入到SQL Sever 數(shù)據(jù)庫(kù)中或MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)[8]，作為建立建筑運(yùn)維管理平臺(tái)的初始數(shù)據(jù)，如圖1所示。BIM運(yùn)維模型的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建，也可借助歐特克的Revit DB link 插件[17-18]，并可雙向?qū)耄翨IM模型。

圖1 BIM運(yùn)維模型的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建。

3.4 BIM運(yùn)維模型的輕量化處理

在運(yùn)維階段為了降低管理系統(tǒng)對(duì)電腦配置的要求，避免瀏覽困難、卡頓等問題，需要對(duì)BIM 運(yùn)維模型進(jìn)行輕量化處理[19]。比如田金瑾通過BIMFACE 引擎對(duì)某大型購(gòu)物中心的BIM 模型進(jìn)行輕量化處理。而都恬汝則是運(yùn)用WebGL 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)BIM模型在瀏覽器端或移動(dòng)端的快速查看和分享的解決方案。

4 綜述運(yùn)維管理系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)與平臺(tái)開發(fā)

4.1 運(yùn)維管理系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

基于BIM的建筑運(yùn)維管理平臺(tái)，其框架設(shè)計(jì)要具有多層次、分布式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[21]。比如陳沖為南京某辦公樓搭建的運(yùn)維平臺(tái)是由模型信息層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層及用戶界面層四層組成。李正坤提出的高校資產(chǎn)運(yùn)維管理平臺(tái)，還包括了平臺(tái)層。系統(tǒng)所采用的平臺(tái)架構(gòu)多為B/S（瀏覽器-服務(wù)器）（見圖2）和C/S（客戶端-服務(wù)器）兩種[3，15，20]。早期的企業(yè)管理軟件系統(tǒng)多以C/S架構(gòu)為首選，但隨著互聯(lián)網(wǎng)興起和信息化管理的深入，已經(jīng)成了B/S主導(dǎo)的市場(chǎng)，尤其是對(duì)集團(tuán)級(jí)的大型企業(yè)管理軟件。

圖2 B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

4.2 運(yùn)維管理系統(tǒng)的平臺(tái)開發(fā)

目前根據(jù)文獻(xiàn)與既有案例，有的建筑運(yùn)維管理平臺(tái)是直接通過商業(yè)BIM軟件搭建起來的，比如Archibus和Allplan Allfa[15]。比如在某高校食堂運(yùn)維管理系統(tǒng)中，先用Revit軟件構(gòu)建BIM模型，再作為數(shù)據(jù)源導(dǎo)入到Archibus 運(yùn)維管理系統(tǒng)中，結(jié)合Pathfinder 人流疏散模擬軟件，將食堂的空間、設(shè)備、能耗、檔案等信息數(shù)據(jù)整合在一起，來提高管理效率[22]。

然而，在商用BIM軟件的基礎(chǔ)上構(gòu)建的運(yùn)維管理平臺(tái)，在實(shí)際項(xiàng)目使用中往往出現(xiàn)需求不能滿足的情況，比如與Revit模型結(jié)合不高，應(yīng)用場(chǎng)景受限，主體功能有待完善等問題[15]。所以，結(jié)合Revit 模型，通過Navisworks， Design Review，BIM-FIM 等軟件，在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)BIM 運(yùn)維模型進(jìn)行一定程度的二次開發(fā)，有其必然存在的現(xiàn)實(shí)意義。比如，深圳嘉里中心II期是依靠MEPBIM 來實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備安裝與運(yùn)營(yíng)的信息共享[2]。南京某辦公樓項(xiàng)目通過Navisworks軟件平臺(tái)，自動(dòng)生成適用于運(yùn)維管理的BIM模型[21]。

5 結(jié)束語

運(yùn)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)，總體來說還處于發(fā)展中階段，并且由于初始投入相對(duì)較高，比如軟件和硬件投入、專業(yè)人才招募、員工培訓(xùn)等，對(duì)企業(yè)來說，在收益率和回報(bào)期存在不確定性的情況下，是一個(gè)不小的障礙和挑戰(zhàn)。雖然國(guó)家鼓勵(lì)BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，但是依然缺乏完善的法律法規(guī)，一旦發(fā)生糾紛，往往導(dǎo)致追責(zé)困難。所以，運(yùn)用BIM技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)維系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理，還有待進(jìn)一步的發(fā)掘與完善，無論是從技術(shù)，從政策扶持，還是從人才培養(yǎng)方面。