建筑运维管理系统中BIM技术应用综述

王梦超

华东都市建筑设计研究总院

1 引言

近年来，我国建筑业的表现并不乐观，其中房屋建筑市场也是稳健下行。据国家统计局提供的数据显示，2019 年上半年建筑业产值10.2万亿元，较去年同期下降3.2%；建筑业增加值2.75万亿元，较去年同期下降2.4%。传统的粗放发展模式越发难以为继，建筑行业正在加速步入精细化管理的新阶段。积极推广BIM 技术，加快信息技术产业化，加快管理升级精细化，即是国家政策、法律法规的要求，也是整个建筑行业高质量转型升级、提效降费的必然趋势。

传统的建筑运维管理系统，往往以纸质文件、文本、图纸为流转媒介，不仅耗时耗力，而且出错频率高。以BIM技术为基础的新兴建筑运维管理系统，在建筑全生命周期内，实现工作过程的协同管理，设备、设施的可视化跟踪，以及系统运行的优化模拟。随着BIM技术与人工智能、物联网、互联网等技术结合应用的日益成熟，将会对建筑运维行业激发更大的潜能，实现更大的社会与经济价值。

就BIM 模型本身而言，从施工设计单位移交给开发商或者运维企业，其本身的数据信息是不足以满足后续运营维护的具体诉求。考虑到建筑的复杂性、多元性和管理目标的多样性，基于BIM 技术的建筑设备运维管理系统往往需要一定程度，却各异的二次开发或自主研究。因此，本文横向对比了近年来应用在不同建筑业态的BIM运营维护管理系统，主要从功能设计、数据库构建、框架结构和开发应用等方面进行了研究对比，推动BIM技术在建筑运维管理方面的标准化应用。

2 综述运维管理系统的功能设计

大部分运维管理项目在应用目标还不明确时，首先要考虑是宏观管理还是精细化管理[1-6]，是需要在BIM技术的基础上结合GIS技术，对房间、区域、系统等实现宏观管理；还是需要通过BIM 技术，实现设备设施、系统运行、应急方案等精细化管理。再根据建筑业态、业务模式、应用场景等，对运维管理系统进行功能模块的具体设计[7-8]。比如在大型商业建筑的运营管理中，划分了六大核心功能：设备、维护、空间、财务、应急和用户管理，并通过二维码、微信技术的开发应用，实现了对数据、信息的及时更新与共享[8]。在华润深圳湾国际中心项目中，以BIM为载体将设施设备信息，安防管系统、能耗管理系统、停车场管理系统等集成一体，实现了人、设备、建筑三者之间的互联互通[3]。

对于医疗卫生建筑的运营维护，除了要考虑水、暖、电等常规设备，还要考虑医用专项系统（手术部、实验室、病理部等）所涉及的设施设备[1]。也就是说对医疗设备，医用气体、气动物流等特殊设备的BIM模型搭建、运行模式和能耗情况的信息补充，直接关系到了医院医疗服务和后勤运维的好坏。因此，基于BIM 技术的医院运维管理系统主要划分为四方面的管理内容，即基础、业务、成本和人员信息管理[7]。

此外，对高校的资产运维管理需要侧重考虑对隐蔽工程的管理，比如水暖电管线布置与使用状况等[9]。对于绿色建筑，需要从绿色技术的特点出发，侧重对光伏发电、中水系统、排风热回收等机电设备的模型构建[10]。对于博物馆，还可以通过BIM技术的可视化、模拟化特性为游客规划参观路线、避开拥挤人群，提高游览舒适度[11]。对于体育场馆建筑，可以利用BIM技术定制开发，包括场馆租借、活动售票和场景控制等功能，以及为预防踩踏等突发事件，联动控制机电设备，结合三维地图演示人员疏散路径等[12]。

3 综述BIM运维模型的构建

3.1 BIM运维模型的数据整合

在建筑项目的全生命周期内，BIM 模型从产生、传递到应用，需要持续不断地增补、更新来自各参与方的相关数据。对这些繁杂的信息源如何集成管理、应用共享是BIM 模型更新优化的关键[13]。因此，应用于运维阶段的BIM 模型，来源于竣工模型，却又不仅仅局限于此。从施工阶段继承而来的BIM 竣工模型首先需要对数据与信息“瘦身”，去除冗余的设计与施工信息，再根据功能需求，录入适当详细程度的信息，比如项目参数、共享参数、设备设施构件的安装位置、尺寸型号、购买厂家、性能参数等静态信息（静态信息是相对于日常保养、维修，运营成本等动态信息而言的）[14]。比如江苏某医院BIM竣工模型，还增补了医疗专项系统的信息[7]。

3.2 BIM运维模型的数据标准

IFC 标准是贯穿建筑项目全生命周期的数据共享标准[15]。目前市面上常见的BIM 模型建立软件，如Autodesk Revit、Bentley AECOsim、TEKLA 都支持IFC 格式的汇入、汇出；GRAPHSOFT ArchiCAD就直接以IFC作为数据单元格式，所有档案都以IFC 方式进行储存[7]。比如，李正坤等运用OmniClass（OCCS）与COBie 标准，对高校资产信息进行分类和添加，再以IFC 格式导入平台实现运维管理。

3.3 BIM运维模型的数据库构建

根据文件格式或数据标准的不同，BIM 运维模型的可分为结构化和非结构化两种[13，16]。IFC模型数据就是结构化数据类型的代表，它通过解析可存储于SQL Sever 数据库中，是BIM 数据的核心内容[13]。而设备设施的安装位置、尺寸型号、性能参数等信息就是非结构化的BIM 数据，需要通过信息存储仓库进行存储，比如ODBC 数据库。然后，结构化与非结构化BIM 数据一起导入到SQL Sever 数据库中或MySQL 数据库[8]，作为建立建筑运维管理平台的初始数据，如图1所示。BIM运维模型的数据库构建，也可借助欧特克的Revit DB link 插件[17-18]，并可双向导入，更新BIM模型。

图1 BIM运维模型的数据库构建。

3.4 BIM运维模型的轻量化处理

在运维阶段为了降低管理系统对电脑配置的要求，避免浏览困难、卡顿等问题，需要对BIM 运维模型进行轻量化处理[19]。比如田金瑾通过BIMFACE 引擎对某大型购物中心的BIM 模型进行轻量化处理。而都恬汝则是运用WebGL 技术，实现BIM模型在浏览器端或移动端的快速查看和分享的解决方案。

4 综述运维管理系统的框架设计与平台开发

4.1 运维管理系统的框架设计

基于BIM的建筑运维管理平台，其框架设计要具有多层次、分布式的结构特点[21]。比如陈冲为南京某办公楼搭建的运维平台是由模型信息层、数据库层、系统应用层及用户界面层四层组成。李正坤提出的高校资产运维管理平台，还包括了平台层。系统所采用的平台架构多为B/S（浏览器-服务器）（见图2）和C/S（客户端-服务器）两种[3，15，20]。早期的企业管理软件系统多以C/S架构为首选，但随着互联网兴起和信息化管理的深入，已经成了B/S主导的市场，尤其是对集团级的大型企业管理软件。

图2 B/S系统结构图。

4.2 运维管理系统的平台开发

目前根据文献与既有案例，有的建筑运维管理平台是直接通过商业BIM软件搭建起来的，比如Archibus和Allplan Allfa[15]。比如在某高校食堂运维管理系统中，先用Revit软件构建BIM模型，再作为数据源导入到Archibus 运维管理系统中，结合Pathfinder 人流疏散模拟软件，将食堂的空间、设备、能耗、档案等信息数据整合在一起，来提高管理效率[22]。

然而，在商用BIM软件的基础上构建的运维管理平台，在实际项目使用中往往出现需求不能满足的情况，比如与Revit模型结合不高，应用场景受限，主体功能有待完善等问题[15]。所以，结合Revit 模型，通过Navisworks， Design Review，BIM-FIM 等软件，在短时间内，对BIM 运维模型进行一定程度的二次开发，有其必然存在的现实意义。比如，深圳嘉里中心II期是依靠MEPBIM 来实现机电设备安装与运营的信息共享[2]。南京某办公楼项目通过Navisworks软件平台，自动生成适用于运维管理的BIM模型[21]。

5 结束语

运用BIM 技术实现建筑运维管理系统，总体来说还处于发展中阶段，并且由于初始投入相对较高，比如软件和硬件投入、专业人才招募、员工培训等，对企业来说，在收益率和回报期存在不确定性的情况下，是一个不小的障碍和挑战。虽然国家鼓励BIM技术的应用推广，但是依然缺乏完善的法律法规，一旦发生纠纷，往往导致追责困难。所以，运用BIM技术来实现建筑运维系统的现代化管理，还有待进一步的发掘与完善，无论是从技术，从政策扶持，还是从人才培养方面。