基于BIM的建筑空间与设备运维管理系统应用研究
——以某大型商业综合体为例

徐德

（江苏开放大学，江苏 南京 210036）

BIM是在计算机辅助设计（CAD)等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。BIM应用作为建筑业信息化的重要组成部分，带来了建筑信息化的第二次变革，为我国建筑行业的健康发展提供了基础技术支撑与保障。2002年，美国建筑师协会资深建筑师杰里·莱瑟林（Jerry Laiserin)在《比较苹果与橙子》一文中首次提出Building Information Modeling这一术语，并逐渐得到业界人士广泛认可。由于其具有一定的优势，近年来，BIM技术在欧洲、日本、新加坡等发达国家都得到了普及。另外，美国、英国等为了方便实现信息的交换与共享，已专门制定BIM数据标准，并得到了广泛的应用。

在我国，较早接触BIM技术的是香港。自2006年起，香港房屋署率先使用建筑信息模型，并于2009年自行订立了BIM标准和用户指南等。2011年5 月，住建部发布《2011～2015建筑业信息化发展纲要》，明确指出：在施工阶段开展BIM技术的研究与应用，推进BIM技术从设计阶段向施工段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减；目前，研究基于BIM技术的4D项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理等。

建筑行业包含了勘察、设计、施工、运维等多个方面，涉及众多参与主体，不同参与主体均涉及建筑工程信息的创建、使用和维护，但是各方信息数据存储与交换格式不尽相同，容易形成信息孤岛。20世纪80年代末期，CAD绘图软件出现，结束了“手绘图纸”时代，建筑设计师开始甩掉图板，通过绘图软件进行作图设计。但是，CAD未能打破“信息孤岛”，且整体处于二维图纸时代，BIM技术的出现使得建筑业迈向了三维模型设计和建造的新模式。与二维的CAD制图相比，BIM技术采用三维模型结构，在设计、施工阶段的可视化方面做到了更好，减少设计与施工工程中的错误和因此带来的损失。同时，BIM技术能够更好地协调多方数据沟通，在设计环节进行管线、机电、结构等部分的模块碰撞，提前暴露设计错误，同时优化模块交互。BIM技术还具有模拟性高和连贯性好的优势，可以贯穿建筑生命周期，实现数据信息积累、共享，提高行业的生产运营效率。因此研究这一课题，对于把握BIM技术的应用和推广具有重要意义。

1 基于BIM的建筑空间与设备运维管理系统介绍

建筑运维管理也称为设施管理，按照国际设施管理协会对于这一概念的界定，设施管理实际上是借助多学科专业知识的应用，集成相关人物、场地、流程、技术等的运行。引入BIM技术应用后，使得BIM技术在建筑的全生命周期中的应用成为可能。目前，BIM技术在建筑的勘察设计、施工阶段、竣工阶段等都有不同程度的应用，通过对于技术模型的功能发挥和应用，能够实现可视化管理，构建基本的工程模型框架，实现对于零散、割裂信息以及数据的整合，而且建筑工程运维阶段的设备参数整合分析能力和运维管理能力不断增强。就目前的建筑信息化管理市场来看，BIM模型的建筑运维管理系统尚未发展成熟，因此，需要结合BIM模型的特性对相关软件进行有效开发，在大量调研基础上设计BIM建筑空间与设备运维管理系统的基本架构。

就当前的建筑空间与设备运维管理系统来看，其中的主要数据信息包括BIM模型数据、设备参数数据，以及设备在运维中产生的相关数据信息等。就该系统的主要架构来看，其中的中间层属于系统功能模块部分，能够通过3D浏览来实现BIM模型的查看，对于BIM模型中相关构建进行点击，可以对相关设备参数实现快速查询。针对中间层的设备运维管理，能够方便用户对于相关设备发起相应的保修指令，为故障设备的保养和维修等制定专门的方案。系统的顶层属于系统门户，就像是OA系统的门户一样，其主要作用是对相应的重要信息以及待处理信息进行集中体现和提醒。从BIM模型及相关的运维管理数据库中直观、快速、全面地获取设施相关信息、文档，不需要花费时间寻找纸质资料，提高工作效率。通过BIM制定应急响应预案，标记危险品、有害物质、关键设备的位置，定位人员，降低灾害损失。此外，通过BIM+GIS、移动互联网、云计算等技术结合，用于大型园区、城区的智能化管理，还能实现智慧园区、智慧城市建设。

2 基于BIM模型的运维系统的数据与设备参数的整合实现

就建筑空间与设备运维管理系统特点来看，系统自身具有相应的设备参数存储记忆，同时还包含BIM模型数据库，所以，确保整体建筑空间与设备运维管理系统的有效性，实现系统对于BIM模型与和设备参数的整合至关重要。

2.1 BIM模型数据库

就BIM的模型构建和使用来看，如果把建筑设计、施工等阶段的模型沿用下来作为运维管理系统的主要数据模型（虽然具有一定的可行性，能够避免再次进行BIM模型构建），但是在实际应用中，这种原始模型中的数据信息还是比较冗余的。其中很多数据信息对于建筑空间与设备运维管理并没有太大的关系，甚至有很多模型数据信息还会对于现阶段的设备运维管理带来一定的困扰，需要花费更多的时间来进行清除，这种做法就会给系统造成较大的压力，数据访问效率也会大大降低。所以，在实施这类原始数据模型的继承中，最好是提前做好疏离处理后再应用到运维管理系统中。图1为BIM模型的主要架构。

鉴于BIM建模软件较多，通过对比不同软件的效果，其实施的建模方式以及流程也存在一定的差异。其中，以欧特克的Revit系统软件应用最为普遍，因此本文研究以这一软件来帮助进行运维管理系统的构建。在具体的BIM模型构建中，要保证相应的模型构件都具备独一无二的编码，便于系统识别和判断。

图1 BIM模型的主要架构图

图2 工程内部局域网协同模型图

对于模型的拆分单元，需要严格遵照相关的建筑专业来进行拆分规划，例如，对于某具体的建筑工程的内部局域网协同模型进行构建，相关的建筑分包单位及工作站信息就能全面显示出来，针对各个模块的管理目标更加清晰。还可以将系统划分成建筑、结构、暖通、通风、消防等模块，完成单元划分还需要根据系统和位置的维度来实施有效的规划设计。在具体的建模过程中，一般需要使用软件中的标准构件来进行，针对一些重复构建，还需要建立相关的标准构建模型，这样才能保证整体的构建不会产生重复。

2.2 设备参数数据

在众多的调研数据中，现阶段建筑运维管理常见的设备参数表格，一般可以划分成为设备台账和设备台卡。设备台账主要是对于建筑内部的设备资产的基本信息进行储存，主要包含一些简单的设备信息、设备型号和规格等，以及设备在建筑中所处的位置。而设备台卡主要是设备台账的深化反映，能够对于设备的相关运行参数进行准确记录，能够反映设备的最真实性能。在设备台卡数据中，还储存着相关的易损件信息、配套附机信息等，能够为设备的维修保养提供相应的台账数据支持。

3 基于BIM的建筑空间与设备运维管理系统的应用

3.1 建筑空间与设备运维管理系统平台上线

随着建筑空间与设备运维管理系统的研究深入，很多建筑工程项目中已经开始应用相应的建筑空间与设备运维管理系统，对于促进整体管理效益提升发挥了积极作用。比如，上海赛扬建筑工程技术有限公司集多年来大型高档项目的机电设计及BIM设计的丰富经验开发了SY-iFM运维管理平台，这是一个能够在实际项目中应用的智能化运维管理平台。

3.2 建筑空间与设备运维管理系统的具体应用

3.2.1 在设备查询和定位中的应用

在实际应用中，由于建筑工程项目的规模较大，整体的建筑高度和深度也在不断提升，在这种情况下对于施工技术、设备的需求更高，对于一些智能化设备以及大型设备仪器的需求量也加大。一个建筑项目可能需要进行大量的设备管理，设备管理的目的不仅是要发挥有效的协调作用，降低管理成本，更是要确保建筑施工中的所有设备都能够有效工作，避免因为设备故障和其他问题造成工作延误。通过使用建筑空间与设备运维管理系统，可以实现对于设备信息的有效查询以及定位，在具体施工中实现设备资源的优化配置，就近查询设备位置，调取最近的设备来共享使用。而且在设备出现故障的情况下，及时定位故障设备位置，能够方便维修人员快速赶往现场进行检修，对于部分设备的维修保养时间能够实现系统提示，便于及时做好保养维护工作，从而延长设备的使用寿命。

3.2.2 在建筑工程远程管理中的应用

借助建筑空间与设备运维管理系统应用，相关管理人员不需要到现场进行调度和设备管理，只需要一台电脑或移动互联设备就可以完成远程控制管理工作。在建筑工程实施中，管理者可以及时发现整个建筑工程中各点位置的设备运行状态，对于存在故障的设备进行统一报修，网上发送维修指令，让维修人员前往相应的故障点进行维修。如果相关的设备使用已经基本结束，后续施工中无需再使用，则远程指挥相关人员可以对于这些设备机械等进行现场撤离，避免造成施工现场拥堵。在新设备进场时，安排专人引导设备进入场地，真正实现远程化操作管理，极大地提升管理效率。

4 BIM在建筑空间和设备运维管理中的应用实效

4.1 工程概况

某综合体办公大楼占地面积54333平米，设置有1栋5层楼的附属裙楼和1栋6层楼的附属裙楼，还有2栋9层的办公大楼，其总建筑面积为62761平米，地下两层，其中一层为架空层，总层高为38米，办公大楼的框架采用剪力墙结构。该项目从2012年6月开始动工，2013年6月主体工程完工，其他附属工程和装修在2013年底完工。该工程包含BIM土建算量、BIM钢筋算量、工程量清单计价和BIM5D施工管理共计4项内容，通过BIM系列软件的应用，以实际工程案例为基础，最大程度模拟实际工作场景，实施工程建筑空间管理和设备运维。

4.2 应用实效

该工程建设管理过程中，借助BIM软件构建了工程施工建筑模型，为工程造价预算提供了有效的技术支持，同时，通过三维空间模型，实现了机械设备、物资人力等的优化配置，让工程有序开展，设备运维管理有效，整体施工进度加快，同时节约了资源，降低了建筑成本，此外，三维立体模型能够精准实现工程施工，让工程施工程序得以优化，整体施工的顺序有所保障，不会出现较大的交叉作业困难以及施工中的工序矛盾，例如在工程地基布线中能够有效预留消防通道和管线，避免地下管线交叉重复，提升整体布线设计和施工的合理性，保证了整体施工建筑质量，整体的施工应用成效十分显著。

5 总结

当前，建筑业仍然是国家的基础产业，发展潜力巨大。在建筑施工和项目管理中，随着BIM技术水平的进步，建筑业在建筑设计、施工技术和管理水平上也会得到快速的发展，其中，建筑设备管理的智能化水平和信息协同水平也必将推动建筑企业经营效益不断提升。BIM技术在设备的智能化管控领域应用是建立在建筑空间与设备运维管理系统基础上的，借助BIM的建筑空间与设备运维管理系统，构建建筑数据模型，能够精准显示所有设备的信息和位置等，对于实施设备管理、调配、维修等都能够发挥重要作用，在设备查询和定位中的应用、工程远程管理中的应用以及工程成本控制中的应用等方面都能够发挥积极作用。