牛亞琳 劉 堯 張麗婷 楊涌文

上海電力學院能源與機械工程學院

1 概述

1.1 背景

BIM是一種應(yīng)用在建筑信息管理的模型，它具有可視化、參數(shù)化等一系列優(yōu)點。智能建筑建設(shè)共分為五個階段，分別為決策、設(shè)計、施工、運維和回收利用階段。BIM可應(yīng)用于每個階段，由于運維階段成本最高，所需時間最長，因此通過BIM傳遞與共享項目的相關(guān)信息，可實現(xiàn)運維管理簡便化。

為了大力推進BIM的發(fā)展，國務(wù)院辦公廳在2017年2月印發(fā)了《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》，《意見》提出要加快推進BIM技術(shù)在建筑全生命周期的應(yīng)用，促進建筑業(yè)提質(zhì)增效。由于政策的支持，BIM在其應(yīng)用上展現(xiàn)出了迅猛增長的勢頭，而智慧園區(qū)也在國家的大力支持下呈現(xiàn)井噴之勢。

國務(wù)院在2016年3月17日正式發(fā)布《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三五個規(guī)劃綱要》（以下簡稱《綱要》），《綱要》中提出以基礎(chǔ)設(shè)施智能化、公共服務(wù)便利化、社會治理精細化為重點，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)，建設(shè)一批新型示范性智慧城市。而“智慧園區(qū)”作為“智慧城市”中最重要的子系統(tǒng)[1]，大大影響著“智慧城市”的成功建設(shè)。

因此，BIM在智慧園區(qū)中的運維管理應(yīng)用研究迫在眉睫。

1.2 文獻數(shù)據(jù)分析

截止2018年4月，在“中國知網(wǎng)”中以“BIM與智慧園區(qū)”和“BIM與運維管理”為主題進行文獻檢索結(jié)果顯示，近年來關(guān)于BIM分別應(yīng)用在智慧園區(qū)和運維管理的研究文章持續(xù)增長，但是以“BIM、智慧園區(qū)、運維管理”為主題同時進行文獻檢索僅發(fā)現(xiàn)3篇相關(guān)文獻，反映了在“基于BIM的智慧園區(qū)運維管理”這個領(lǐng)域的關(guān)注度正在提高，但其研究與應(yīng)用成果卻很少。

1.3 綜述

由于提出建設(shè)智慧園區(qū)后，許多園區(qū)盲目建設(shè)，而園區(qū)部門各自為政，無法共享信息資源，導致運維階段的管理效率較低。本文擬通過介紹五種基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運維管理技術(shù)方案，提出新的思路，并通過分析現(xiàn)狀指出現(xiàn)階段遇到的困難，為今后智慧園區(qū)運維管理研究提供方向。

2 技術(shù)層面

2.1 標準

2.1.1 國際標準

國際上已發(fā)布兩類BIM標準：一類是行業(yè)推薦性標準（見表1），另一類是指導性標準。

各個國家根據(jù)國際行業(yè)推薦性標準編制了適合本國國情的BIM軟件使用指南，具體（見表2）。

表1 行業(yè)推薦性標準

表2 各個國家編制的BIM軟件使用指南

2.1.2 國內(nèi)標準

中國的BIM應(yīng)用技術(shù)起步于2010年[2]，由于缺乏經(jīng)驗以至很難形成統(tǒng)一標準，而國情的不同也導致了無法模仿國外已有標準的現(xiàn)狀。隨著BIM的大力發(fā)展，我國根據(jù)自身情況制定了屬于自己的標準，各個地區(qū)也分別出臺地方標準，大力響應(yīng)國家號召。表3列舉了我國部分國家標準和地方標準：

表3 我國部分國家標準和地方標準

2.2 基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運維管理方案研究

2.2.1 BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運維管理方案簡介

通過研究，提出五種基于BIM技術(shù)的智慧園區(qū)運維管理技術(shù)方案，為今后各大企業(yè)采納BIM技術(shù)提供參考[3]。

2.2.1.1 BIM與GIS的結(jié)合

對于BIM來說，其整個生命周期的研究對象都是BIM模型，因此會脫離其地理環(huán)境因素，而三維GIS可以彌補這一缺點，尤其在智慧園區(qū)的運維階段，三維GIS可為其提供各種空間查詢及空間分析支持，從而實現(xiàn)運維階段的精細化管理（見圖1）。

圖1 BIM與GIS流程圖[4]

2.2.1.2 BIM與RFID

RFID是一種自動識別技術(shù)，其電子標簽與閱讀器不需直接接觸，通過空間磁場或電磁場耦合進行信息交換。將RFID用于運維階段的信息采集工作，即時將信息傳遞給BIM模型，可實現(xiàn)在運維階段中實時跟蹤與風險預測的核心功能（見圖2）。

圖2 BIM與RFID流程圖[5]

2.2.1.3 BIM與FIM

BIM-FIM是基于BIM的機電設(shè)備智能管理系統(tǒng)，以IFC為標準，集成BIM、VR、互聯(lián)網(wǎng)+等多種技術(shù)，通過建立機電設(shè)備信息模型，提供信息查詢和管理平臺，并為運營維護計劃和應(yīng)急預案的制定提供支持。

2.2.1.4 BIM與IBMS

IBMS是智能建筑管理系統(tǒng)，可將BIM模型的非幾何信息集成到IBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。在建筑內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備是IBMS的各個子系統(tǒng)的信息源，從這些設(shè)備獲取能耗數(shù)據(jù)后，依靠BIM模型可按照區(qū)域進行統(tǒng)計分析，運維管理人員可針對性地對異常區(qū)域進行檢查，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，維持園區(qū)內(nèi)業(yè)務(wù)正常運行。

2.2.1.5 BIM與ARCHIBUS

ARCHIBUS即資產(chǎn)管理平臺，是一套用于園區(qū)內(nèi)各項不動產(chǎn)與設(shè)施管理信息溝通的圖形化整合性工具，其主要管理項目是各項資產(chǎn)、空間使用、園區(qū)運營維護等。

BIM與ARCHIBUS系統(tǒng)的結(jié)合可實現(xiàn)3項系統(tǒng)的功能，3項系統(tǒng)包括空間管理系統(tǒng)、機電設(shè)備管理系統(tǒng)、建筑物營運與維修管理系統(tǒng)，其中空間系統(tǒng)管理可實現(xiàn)分析各部門的空間庫存信息、鏈接建筑圖及基建數(shù)據(jù)以確保信息準確性、準確分配空間使用及報告征費等功能；機電設(shè)備管理系統(tǒng)中可生成設(shè)備分布報表等；建筑物營運與維修管理系統(tǒng)可實現(xiàn)建立設(shè)備預防性維修編制、生成設(shè)備預防性維修工作單等功能。

2.2.2 五種研究方法對比

五種用于智慧園區(qū)運維管理的對比方案（見表4）。

2.2.3 五種技術(shù)集成后可實現(xiàn)的場景

五種技術(shù)集成后，在智慧園區(qū)的運維管理階段可實現(xiàn)以下場景：

1、公共安全及應(yīng)急指揮可視化

在智慧園區(qū)內(nèi)發(fā)生突發(fā)事件后，該系統(tǒng)是一個應(yīng)急指揮調(diào)度平臺，集成了地理信息、警力警情等數(shù)據(jù)，可將非常態(tài)的報警情況可視化。報警事件發(fā)生時，將突發(fā)事件三維展現(xiàn)，便于管理者了解事態(tài)進度，為園區(qū)管理者提供智能決策支持。

2、智慧園區(qū)可視化

呈現(xiàn)園區(qū)內(nèi)各個方面的數(shù)據(jù)，通過分析特定領(lǐng)域的關(guān)鍵指標，提高園區(qū)運行效率。與此同時支持三維建模，使園區(qū)呈現(xiàn)企業(yè)、住宅、公共區(qū)域的安全運行態(tài)勢。

3、智慧交通可視化

該平臺可集成地理信息、GPS數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，顯示包括所有交通工具的運行線路情況，可獲取實時的交通情況，從而協(xié)調(diào)運維人員進行信息化管控。

3 討論與展望

盡管BIM應(yīng)用在智慧園區(qū)的運維管理中有眾多優(yōu)點，但目前在中國沒有實際落地的項目，原因如下：

（1）沒有成熟的BIM運維環(huán)境

在中國，BIM從設(shè)計興起，之后又用于施工階段和運維階段。出現(xiàn)這種情況的原因是由于設(shè)計行業(yè)最先使用BIM建模，BIM建模軟件簡單、易上手且建模過程也不復雜，建模結(jié)果更好地呈現(xiàn)出了設(shè)計方的思想理念。然進入施工階段發(fā)現(xiàn)BIM建模容易但真正落地很難，與其他技術(shù)協(xié)同配合難度也很大。到運維階段，BIM應(yīng)用缺點更為顯著：運維階段周期更長，涉及的人、事、物更多，且沒有強制性的標準，造成數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一。此外缺乏可借鑒經(jīng)驗，整體的BIM應(yīng)用市場不成熟。

為了改變現(xiàn)狀，我國《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部》2016年12月02號發(fā)布國家標準《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》，自2017年7月1日起實施，于2017年5月4號發(fā)布《建筑信息模型施工應(yīng)用標準》，自2018年1月1日起實施。已出臺的兩《標準》都是推薦標準，非強制性，在甲乙兩方簽訂合同時可參照這兩個標準，可預見隨著BIM的廣泛應(yīng)用，《標準》將越來越完善。

表4 智慧園區(qū)運維管理的對比方案

（2）沒有清晰的運維模式和商業(yè)模式

BIM在智慧園區(qū)的運維階段應(yīng)用中沒有清晰的運維模式和商業(yè)模式，直接導致應(yīng)用對象、投入產(chǎn)出模式和周期不明確等問題。在BIM應(yīng)用之前這些問題沒有考慮清楚，限制了BIM的實施[6]。建議應(yīng)將一套完整的實施方案置于設(shè)計階段之前，然后根據(jù)運維需要對BIM模型及相關(guān)數(shù)據(jù)庫提出針對性的要求。也即是將運維階段需要的參數(shù)和信息在設(shè)計初期接入BIM中，可以大大減少設(shè)計人員的工作量。

由于BIM在智慧園區(qū)運行管理項目中沒有成功落地的先例，故只能在BIM廣泛應(yīng)用后才可逐漸探索成功適合市場的商業(yè)模式。

（3）BIM與其他技術(shù)結(jié)合后其數(shù)據(jù)不能共享

由于智慧園區(qū)是一個涉及多種技術(shù)、領(lǐng)域及服務(wù)對象的綜合系統(tǒng),因此智慧園區(qū)運維管理的建設(shè)需優(yōu)先考慮BIM與其他技術(shù)間的融合。

通過有關(guān)文章搜集、整理，可以看到目前已實現(xiàn)BIM與GIS技術(shù)的融合。但是一些大廠商不愿將數(shù)據(jù)公開，且GIS和BIM的標準都還沒有發(fā)展成熟，其產(chǎn)生的后果是增大了GIS和BIM的集成難度。因此，早日制定GIS與BIM的強制性標準成為今后該領(lǐng)域努力的方向。

4 總結(jié)

本文順應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，為優(yōu)化智慧園區(qū)運維管理系統(tǒng)，研究BIM技術(shù)對運維管理的應(yīng)用價值，為園區(qū)運維管理提供一種更加完善的應(yīng)用方案。主要得出以下成果：

（1）較詳細羅列出世界范圍內(nèi)的BIM標準。

（2）通過閱讀文獻總結(jié)五種技術(shù)方案，分析對比其優(yōu)缺點，將這五種技術(shù)集成后應(yīng)用于智慧園區(qū)的運維管理，并介紹了可實現(xiàn)的場景，將大大減少智慧園區(qū)運維管理的消耗成本。

（3）指出現(xiàn)階段BIM應(yīng)用在智慧園區(qū)運維管理中的主要問題，為今后研究提供了方向。

[1]劉士林.中國新常態(tài)與智慧城市戰(zhàn)略問題[J].上海大學學報,2015(04):19-26

[2]林亞星.BIM在綠色建筑評價中的應(yīng)用研究[D].西南交通大學,2016：1-71

[3]陳廣軍,張慧君,呂冰冰.BIM技術(shù)在項目運維階段的應(yīng)用研究[J].中州大學學報，2016（08）：120-124

[4]王樹臣，劉文峰.BIM+GIS的集成應(yīng)用與發(fā)展[J].工程建設(shè)2017.49（10）:16-21

[5]常春光，吳飛飛.基于BIM和RFID技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理[J].沈陽建筑大學學報2015（02）：170-174

[6]黃志斌.淺談BIM技術(shù)在建筑項目中的應(yīng)用與發(fā)展[J].低碳世界,2016(13)：135-136