李明柱， 呂彩霞， 張鈺寧

（吉林建筑大學(xué)）

1 引言

公共建筑運(yùn)維是保障生活品質(zhì)高低的重要環(huán)節(jié)，運(yùn)維階段作為建設(shè)階段的延伸，在建筑基礎(chǔ)設(shè)施的全壽命周期中將持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。公共建筑運(yùn)維數(shù)據(jù)由建筑全生命周期與參與方兩個(gè)維度逐漸形成，各參與方產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法交互共享，形成信息孤島，在建立一體化管理的運(yùn)維平臺(tái)時(shí)，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和集成的數(shù)據(jù)載體已成為運(yùn)維管理的突出問(wèn)題。在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，BIM模型被廣泛應(yīng)用，是全壽命周期管理的重要載體。

從2012年起，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后頒布模型設(shè)計(jì)交付、應(yīng)用統(tǒng)一、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等標(biāo)準(zhǔn)政策，張潤(rùn)沂等在建筑工程設(shè)計(jì)、施工階段的信息集成和應(yīng)用方面進(jìn)行了深入研究。自2017年起，BIM技術(shù)逐漸應(yīng)用到運(yùn)維階段，劉三明等通過(guò)研究BIM技術(shù)在建筑運(yùn)維期是否可以運(yùn)行，給BIM在建筑運(yùn)維領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣開(kāi)拓了新道路[2]。但由于公共建筑存在體量龐大、專(zhuān)業(yè)種類(lèi)繁復(fù)、分工細(xì)化等管理難度大的特點(diǎn)，這方面還處于起步階段。

面對(duì)建筑信息化的需求，在運(yùn)維階段以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)施管理，將其模型作為信息載體延續(xù)其數(shù)據(jù)交付后的管理方案，梳理公共建筑運(yùn)維所需數(shù)據(jù)，明確數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)公共建筑運(yùn)維階段數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的形式。將BIM作為基層支撐載體，利用信息標(biāo)準(zhǔn)解決數(shù)據(jù)共享問(wèn)題，推動(dòng)公共建筑大數(shù)據(jù)運(yùn)維，為綜合建設(shè)運(yùn)維管理平臺(tái)提供參考。

2 模型交付與管理

BIM技術(shù)貫穿于建筑工程建設(shè)中，將形成近數(shù)萬(wàn)個(gè)模型。建筑工程信息模型，可保證數(shù)據(jù)信息的共享與傳遞，將其從建設(shè)階段向運(yùn)維階段交付，需保障模型的可用性與數(shù)據(jù)信息的完整性。需將圖紙、模型、其他非結(jié)構(gòu)式的工程竣工資料移交到運(yùn)維階段，運(yùn)維管理人員驗(yàn)收合格開(kāi)始使用后，系統(tǒng)將不間斷運(yùn)行，繼而添加新產(chǎn)生的信息。因此，交付的模型信息與其他資料信息必須準(zhǔn)確有序地投入到運(yùn)維階段。為確保交付模型更加準(zhǔn)確地對(duì)接運(yùn)維管理，提高公共建筑的服務(wù)及工作效率，將從模型的交付原則、精細(xì)度要求、構(gòu)件命名規(guī)則幾個(gè)方面進(jìn)行明確。

2.1 模型交付原則

公共建筑體量大、涉及專(zhuān)業(yè)種類(lèi)繁復(fù)、參與方眾多、數(shù)據(jù)不能兼容、文件非常大、傳遞和應(yīng)用十分困難，產(chǎn)生大量冗雜、冗余數(shù)據(jù)，因此，模型交付需以項(xiàng)目級(jí)、功能級(jí)、構(gòu)件級(jí)、零件級(jí)為模型單元。在模型的格式上，不同階段不同參與方可能使用不同的軟件，但在建筑BIM的發(fā)展中，以Revit為主的建模軟件得到統(tǒng)一，交付的模型支持.rte、.rvt、.rfa、.rft等格式。Ifc格式作為數(shù)據(jù)傳遞與交換的標(biāo)準(zhǔn)，保證BIM模型在不同軟件之間的順利轉(zhuǎn)換。

2.2 模型精細(xì)度

BIM模型在設(shè)計(jì)——施工——竣工3個(gè)階段會(huì)不斷得到深化，其信息量會(huì)逐漸豐富與完善，在運(yùn)維階段的有效利用將最大化呈現(xiàn)其全壽命周期跟蹤的意義。在我國(guó)，關(guān)于竣工交付的BIM模型標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，通常參考美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)[3]，使用模型深度等級(jí)(Level of Detail，LOD)來(lái)定義BIM模型中建筑元素的精度。根據(jù)運(yùn)維階段需求，LOD500的模型等級(jí)最高，符合此階段應(yīng)用管理。運(yùn)維階段模型的交付內(nèi)容通常包括：與竣工的實(shí)體建筑物保持一致，設(shè)施技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)、實(shí)施操作手冊(cè)、廠(chǎng)家信息、檢測(cè)記錄、保養(yǎng)及維修手冊(cè)、安裝成本、售后信息等。對(duì)運(yùn)維階段模型的精細(xì)度要求包括：滿(mǎn)足維護(hù)維修的設(shè)備最小粒度要求，符合設(shè)備設(shè)施等幾何信息的可視化、動(dòng)態(tài)化要求，滿(mǎn)足非幾何信息的全面性等。

2.3 模型命名規(guī)則

公共建筑中構(gòu)件設(shè)備種類(lèi)多、使用地點(diǎn)分散、價(jià)值高、資產(chǎn)維修頻繁、更新快，為了使模型數(shù)據(jù)能夠不丟失不重復(fù)，在建筑工程項(xiàng)目中需對(duì)建筑全生命周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)和唯一編碼，而信息分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Revit系統(tǒng)族將默認(rèn)使用Omniclass，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各階段不同參與方數(shù)據(jù)傳遞奠定了基礎(chǔ)，使數(shù)據(jù)得到高效管理和儲(chǔ)存。Omniclass不僅是線(xiàn)性分類(lèi)表，也是線(xiàn)性分類(lèi)與面性分類(lèi)相結(jié)合的方法，有15個(gè)分類(lèi)表，每張分類(lèi)表內(nèi)部采用線(xiàn)分法[4]，分為7個(gè)層級(jí)，分別代表不同類(lèi)型的建筑信息。

3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信息研究

BIM技術(shù)的應(yīng)用是信息區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵，BIM將構(gòu)件、設(shè)備設(shè)施的功能特性、物理特性承載于模型中，便于業(yè)主和設(shè)施管理人員直接檢索相關(guān)數(shù)據(jù)。BIM數(shù)據(jù)庫(kù)從建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段開(kāi)始建立，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，將不斷改進(jìn)數(shù)據(jù)和信息。在現(xiàn)有建筑竣工數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析運(yùn)維階段的功能需求，嘗試提出運(yùn)維階段的數(shù)據(jù)信息。

3.1 公共建筑功能需求分析

1）空間管理

為了實(shí)現(xiàn)空間場(chǎng)所的最大利用率，滿(mǎn)足公共建筑空間管理的需求，更快捷地響應(yīng)各組織對(duì)空間分配的請(qǐng)求，以便高效處理相關(guān)日常事務(wù)，合理降低運(yùn)營(yíng)成本，需對(duì)各類(lèi)型的房進(jìn)行調(diào)配管理，如空間分配、出租情況、人流密集場(chǎng)所的管理[5]。

2）設(shè)備維護(hù)管理

設(shè)備維護(hù)管理對(duì)建筑能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著決定性作用，為了降低對(duì)公共建筑正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，需預(yù)判設(shè)施設(shè)備的維修狀態(tài)，做出相應(yīng)的科學(xué)策略和方案，保證維護(hù)的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。

3）應(yīng)急安全管理

公共建人流密集，如果發(fā)生安全事故，會(huì)造成財(cái)產(chǎn)人員損失，因此，對(duì)事故前應(yīng)急模擬、事故發(fā)生時(shí)的預(yù)警提示以及事故發(fā)生后的恢復(fù)處理要做到不容置疑，從而減少人員傷亡，降低財(cái)產(chǎn)損失。

4）能源管理

為了確保建筑的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的能耗不僅造成資源的浪費(fèi)而且成本將非常龐大，尤其對(duì)一些復(fù)雜的大型公共建筑，更是損失巨大。為了降低能耗，減少運(yùn)營(yíng)成本，需倡導(dǎo)雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略，發(fā)展綠色之路，實(shí)現(xiàn)能源的高效管理。

5）資產(chǎn)管理

對(duì)資產(chǎn)的借用歸還、轉(zhuǎn)移新增、修改刪除、損耗折舊、盈虧狀況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄歸檔，以便管理人員進(jìn)行管理、分析、做出相應(yīng)策略，提高投資回報(bào)率[4]。

3.2 公共建筑運(yùn)維階段數(shù)據(jù)信息

建筑全生命周期的跟蹤包含規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維4個(gè)階段。在前期建設(shè)階段會(huì)統(tǒng)一管理，收集設(shè)計(jì)施工圖、基本參數(shù)、參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件屬性、BIM模型、采購(gòu)信息等信息。工程竣工時(shí)，前期信息將依據(jù)交付精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)交予運(yùn)維階段。運(yùn)維管理人員將竣工交付的信息上傳至系統(tǒng)，并添加運(yùn)維階段產(chǎn)生的信息。運(yùn)維階段所需數(shù)據(jù)信息如圖1所示。

圖1 運(yùn)維階段數(shù)據(jù)信息

4 數(shù)據(jù)與模型集成應(yīng)用

上述內(nèi)容定義并規(guī)范了模型及數(shù)據(jù)格式，可解決當(dāng)前公共建筑運(yùn)維管理的部分基本問(wèn)題，接下來(lái)，我們將構(gòu)建數(shù)據(jù)和模型集成管理應(yīng)用。與其他階段相比，運(yùn)行維護(hù)階段的設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)的，隨著建筑物的運(yùn)行不斷更新和動(dòng)態(tài)變化。以建模工具的方式進(jìn)行屬性集成將不能完全滿(mǎn)足本階段的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。在BIM模型集成的基礎(chǔ)上，將GIS與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的管理體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)各種成熟的檢測(cè)設(shè)備可獲得大量數(shù)據(jù)，并在BIM模型中任意查看，比傳統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)勘察查看更加方便、清晰，不僅滿(mǎn)足了數(shù)據(jù)的集成，還可以更快地記載數(shù)據(jù)。

4.1 模型管理

作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的運(yùn)維管理平臺(tái)，模型以文件形式存儲(chǔ)。將Revit圖紙導(dǎo)入系統(tǒng)中，把BIM模型導(dǎo)入，可通過(guò)三維可視化圖進(jìn)行設(shè)備設(shè)施的管理，再利用物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)端口、識(shí)別感知設(shè)備，將運(yùn)維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)紹IM數(shù)據(jù)庫(kù)中，為運(yùn)維管理決策提供依據(jù)。

4.2 運(yùn)維可視化應(yīng)用

運(yùn)維可視化管理以BIM模型為載體，融合物聯(lián)網(wǎng)、GIS等建筑信息技術(shù)，采用多端口的架構(gòu)模式，系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一整理電子化文件、傳感器數(shù)據(jù)及其他系統(tǒng)接口等方法收集數(shù)據(jù)，構(gòu)建設(shè)備檔案信息，使人、設(shè)施和建筑之間可以互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)信息化管理，全方位大幅度地提高公共建筑虛擬信息化與實(shí)體環(huán)境的有機(jī)融合。運(yùn)維可視化管理可以有效定位天花板、設(shè)備間、地板等隱蔽設(shè)施處及分布復(fù)雜管線(xiàn)遮掩的設(shè)備位置，使維修人員能夠以最短的時(shí)間抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，提高維修效率；可對(duì)不同時(shí)間、不同區(qū)域人的實(shí)際需求進(jìn)行供能預(yù)測(cè)，分配相應(yīng)的溫度、照明、氣流等，減少浪費(fèi)，高效節(jié)能；通過(guò)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)監(jiān)控，可通過(guò)模型中預(yù)警顯示危險(xiǎn)位置，并快速準(zhǔn)確地對(duì)危險(xiǎn)處及時(shí)做出預(yù)防措施及應(yīng)對(duì)方案，降低風(fēng)險(xiǎn)率，減少成本浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

為了提高公共建筑運(yùn)維管理信息化水平，本文提出以符合交付原則、精度要求、命名規(guī)則等標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型為載體，集成各階段的文檔和數(shù)據(jù)為竣工交付對(duì)象，以運(yùn)維階段物聯(lián)網(wǎng)、GIS配合生成的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)集成管理的方法，為后期公共建筑運(yùn)維管理平臺(tái)搭建提供參考。