呼臘梅

（北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司，北京 100081）

0 引言

BIM技術(shù)作為信息化技術(shù)的重要組成部分，為建筑行業(yè)的虛擬建造和運(yùn)維管理發(fā)展帶來(lái)了巨大價(jià)值。然而，國(guó)內(nèi)外對(duì)于BIM技術(shù)在運(yùn)維管理階段的應(yīng)用仍處于探索發(fā)展階段。Hu等［1］開(kāi)發(fā)了基于Industry Foundation Classes（簡(jiǎn)稱IFC）格式和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的隧道問(wèn)題診斷系統(tǒng)，并且在實(shí)際工程中體現(xiàn)了基于BIM技術(shù)的系統(tǒng)實(shí)用性和可行性。Wang等［2］對(duì)基于BIM+GIS技術(shù)的地下公共設(shè)施的管理展開(kāi)研究，探討了三維可視化技術(shù)能夠輔助地下公共基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)更加方便的管理，有利于提高地下公共基礎(chǔ)設(shè)施的管理效率和運(yùn)維決策準(zhǔn)確性。

BIM技術(shù)具備參數(shù)化、信息一體化、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)［3-4］，不僅能夠管理圖形的視覺(jué)效果［5］，而且能夠承載模型數(shù)據(jù)信息，從信息深度和幾何精度更加直觀形象地展示BIM價(jià)值。借助于設(shè)計(jì)信息、設(shè)備管理信息和其他資產(chǎn)管理方面的信息，BIM模型能夠促進(jìn)運(yùn)維單位更好地決策與應(yīng)用［6-8］。結(jié)合運(yùn)維工作開(kāi)展的實(shí)際情況，BIM技術(shù)可以在建筑運(yùn)維空間管理、數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量管理方面得到應(yīng)用，進(jìn)而提升運(yùn)維管理工作的質(zhì)量［9］。目前，BIM技術(shù)在變電站、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)雨棚等項(xiàng)目中得到了初步的應(yīng)用［10-12］。然后，針對(duì)BIM技術(shù)在運(yùn)維管理階段的關(guān)鍵性問(wèn)題研究較少，因此研究從運(yùn)維管理平臺(tái)與BIM技術(shù)相結(jié)合的角度探討目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

1 BIM模型在運(yùn)維管理中存在的問(wèn)題

在鐵路站房的運(yùn)維管理中，傳統(tǒng)的管理方式存在無(wú)法在電腦端展示設(shè)備的三維真實(shí)狀況、無(wú)法實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的集成展示等缺陷?；贐IM技術(shù)的設(shè)備運(yùn)維管理可較好解決傳統(tǒng)管理存在的問(wèn)題，并制定出高效快捷的解決方案。

然而，在基于三維可視化技術(shù)的鐵路站房運(yùn)維平臺(tái)中，為更好地將BIM技術(shù)與實(shí)際的運(yùn)維管理高效結(jié)合，需要針對(duì)BIM模型本身缺陷，提出可執(zhí)行的方案，實(shí)現(xiàn)模型的高效利用。BIM模型在運(yùn)維管理中存在的問(wèn)題如下：

（1）信息的完善程度。由于BIM模型貫穿于設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維、管理等全生命周期，模型的完善程度對(duì)基于BIM技術(shù)的設(shè)備運(yùn)維管理具有重大影響。在設(shè)計(jì)、建設(shè)期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，如何添加到BIM模型載體中，需要展開(kāi)進(jìn)一步研究，進(jìn)而保證模型屬性的完整性與真實(shí)性。

（2）模型的分類方法。在搭建BIM模型過(guò)程中，通常將房建專業(yè)的BIM模型分為建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣專業(yè)。此分類方法在運(yùn)維管理過(guò)程中，無(wú)法更加詳細(xì)、具體地展示模型類別，導(dǎo)致在實(shí)際的運(yùn)維中，BIM模型給管理帶來(lái)模型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)混亂等現(xiàn)象，嚴(yán)重降低BIM的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值、運(yùn)維管理的效率，造成人力、物力與經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)與損失。

（3）模型的顯示規(guī)則。在BIM模型的展示過(guò)程中，不僅需要解決模型的分類方法，同時(shí)需要對(duì)不同專業(yè)的模型信息的展示方案進(jìn)行研究。采用符合實(shí)際運(yùn)維管理的顯示規(guī)則，能夠真正體現(xiàn)BIM技術(shù)的價(jià)值與意義；相反，采用劣等的模型顯示規(guī)則，給模型的顯示與使用造成阻礙，降低實(shí)際設(shè)備的運(yùn)維管理效率。

（4）模型信息的檢索途徑。檢索是搜索信息的最便捷方式，模型信息的檢索存在多種方式，檢索方式的選用恰當(dāng)與否直接影響模型的展示效果、運(yùn)維管理效率，因此，在實(shí)際運(yùn)維管理中檢索途徑的選擇為必須考慮因素。

2 運(yùn)維管理階段BIM模型的處理方案

2.1 模型信息完善

模型屬性的完善主要包括2個(gè)級(jí)別的屬性補(bǔ)充完善：一是建模階段的屬性完善；二是運(yùn)維管理平臺(tái)級(jí)別的屬性完善。BIM模型在建模階段，主要包括幾何信息和非幾何信息，通過(guò)建模軟件的屬性掛接界面實(shí)現(xiàn)模型屬性的完善（見(jiàn)圖1）。以Revit為例，可以通過(guò)點(diǎn)擊“項(xiàng)目參數(shù)”面板，完成屬性的添加與完善。

圖1 建模階段屬性掛接機(jī)制

為了使運(yùn)維管理平臺(tái)能夠集成全生命周期的數(shù)據(jù)，平臺(tái)囊括了從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維的全部數(shù)據(jù)。BIM模型在運(yùn)維管理平臺(tái)中，需要借助于構(gòu)件的唯一內(nèi)置ID實(shí)現(xiàn)各階段數(shù)據(jù)的正確關(guān)聯(lián)。ID是指設(shè)計(jì)階段建模人員人工創(chuàng)建模型時(shí)，模型具備的唯一編碼信息識(shí)別序列號(hào)。主要的屬性關(guān)聯(lián)機(jī)制為：設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維階段產(chǎn)生的交付數(shù)據(jù)保存在平臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，文件保存在平臺(tái)文件服務(wù)器中，數(shù)據(jù)及文件通過(guò)構(gòu)件的唯一ID與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，該ID雖然能夠以一一映射的方式連接屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，但需要人工指定確認(rèn)，且沒(méi)有字面意義，所以不具備實(shí)操性。通過(guò)對(duì)模型構(gòu)件、平臺(tái)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)，不僅可準(zhǔn)確反映構(gòu)件的詳細(xì)信息，也能保證構(gòu)件的唯一性，可供計(jì)算機(jī)解析，并以此作為實(shí)體模型與數(shù)據(jù)信息的紐帶。

2.2 模型分類方法

房建專業(yè)包含建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等專業(yè)。針對(duì)不同的構(gòu)件、不同的命名，需要依托于模型樹(shù)劃分實(shí)現(xiàn)模型的有序展示。由于在建模過(guò)程中，建模人員參照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建模，因此，在運(yùn)維階段，為減少建模人員重復(fù)工作量，盡量按照建模工具中給出的不同類別構(gòu)件進(jìn)行劃分，創(chuàng)建適合于實(shí)際管理活動(dòng)的系統(tǒng)化、規(guī)范化的BIM模型樹(shù)，形成信息化管理與運(yùn)維管理作業(yè)相結(jié)合的運(yùn)營(yíng)模式。同時(shí)，架構(gòu)清晰、分類合理的模型樹(shù)結(jié)構(gòu)，能夠較好地區(qū)分不同的構(gòu)件類別以及控制構(gòu)件的顯示形式，不僅提高運(yùn)維階段與建模階段的工程對(duì)接效率，同時(shí)能夠高效地管理BIM模型，快速地在運(yùn)維階段定位到所需要的構(gòu)件。

以京張高鐵昌平站為例，鐵路站房專業(yè)的模型按照4個(gè)級(jí)別進(jìn)行劃分：第1級(jí)為整座站房，如昌平站；第2級(jí)為專業(yè)名稱，如結(jié)構(gòu)、建筑、給排水等；第3級(jí)為不同的子類設(shè)備，如梁、板、柱、墻等；第4級(jí)為各獨(dú)立設(shè)備的名稱，該名稱可以依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的信息進(jìn)行命名（見(jiàn)表1）。

2.3 模型顯示規(guī)則

由于利用BIM軟件搭建的模型無(wú)法形成系統(tǒng)性、導(dǎo)向性的顯示規(guī)則，因此，需要在運(yùn)維管理中對(duì)模型的顯示規(guī)則展開(kāi)研究。在站房專業(yè)中，主要通過(guò)2個(gè)兩維度（模型的分類方法和站房設(shè)備所在的樓層）的顯示規(guī)則進(jìn)行定義。模型的分類方法如2.2所述，按照4個(gè)級(jí)別劃分。站房設(shè)備所在的樓層包括地上和地下，分別對(duì)每一層的設(shè)備添加樓層屬性，達(dá)到按照屬性約束的目的。由于在BIM軟件中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)依據(jù)雙重理念（運(yùn)維管理者的意愿和計(jì)算機(jī)中模型的固定屬性）成功表達(dá)模型的顯示/隱藏特性，因此，需要在運(yùn)維管理平臺(tái)中，對(duì)模型的顯示規(guī)則通過(guò)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言進(jìn)行選擇性的展示，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)模型按需顯示的效果。

表1 昌平站模型劃分規(guī)則

2.4 模型信息檢索途徑

為了能夠快速定位到BIM模型，實(shí)現(xiàn)BIM模型在運(yùn)維管理中的輔助故障檢修、維修的功能，需要對(duì)模型的信息檢索途徑進(jìn)行定義。在BIM模型中，檢索途徑主要有2種方式：第1種是對(duì)各設(shè)備模型進(jìn)行規(guī)則性的編碼定義，針對(duì)站房專業(yè)，對(duì)各設(shè)備不同位數(shù)和不同序列碼代表的含義進(jìn)行嚴(yán)格映射與編碼，保證各設(shè)備的編碼唯一，同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)編程技術(shù)對(duì)設(shè)備不同位數(shù)的序列碼進(jìn)行定義，實(shí)現(xiàn)模型信息的快速檢索；第2種途徑是對(duì)模型的設(shè)備進(jìn)行屬性添加，針對(duì)具有某一相同屬性的設(shè)備，配備相同的屬性名稱、屬性值和屬性值類型，針對(duì)不同類型的屬性名，依據(jù)具體的屬性信息，在同一屬性名稱或者不同屬性名稱中分配不同的屬性值，方便運(yùn)維管理人員能夠快速檢索到需要的設(shè)備類型或者設(shè)備實(shí)體。

3 案例驗(yàn)證

BIM技術(shù)在站房專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理中起到了重要的作用，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)的三維可視化管理，保證了全生命周期中信息的完整性。尤其是在“精品工程、智能京張”昌平站建設(shè)項(xiàng)目中，BIM技術(shù)的使用為信息化的運(yùn)維管理帶來(lái)了重要的價(jià)值與意義。

3.1 模型屬性掛接

通過(guò)在建模軟件中與運(yùn)維管理平臺(tái)中，對(duì)模型的屬性進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)了全生命周期信息的集成與展示（見(jiàn)圖2），昌平站的基本信息、設(shè)計(jì)信息、建造信息、資產(chǎn)信息和運(yùn)維信息等內(nèi)容見(jiàn)圖3。

圖2 昌平站BIM模型

圖3 昌平站屬性信息

3.2 模型結(jié)構(gòu)樹(shù)劃分與模型顯示規(guī)則

在昌平站的運(yùn)維管理中，從站房的專業(yè)維度和樓層維度，對(duì)BIM模型進(jìn)行了分專業(yè)查看與分層查看。首先按照建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、消防、站臺(tái)、雨棚等專業(yè)對(duì)昌平站的BIM模型進(jìn)行劃分，其次按照“樓層選擇”功能對(duì)昌平站的各層信息進(jìn)行可視化展示（見(jiàn)圖4）。通過(guò)BIM模型的分層展示和分專業(yè)展示，有助于運(yùn)維管理人員對(duì)昌平站的專業(yè)設(shè)備與信息進(jìn)行詳細(xì)了解，促進(jìn)維修、檢修工作的有序開(kāi)展。

圖4 昌平站各專業(yè)設(shè)備BIM模型

3.3 模型檢索及運(yùn)維信息檢索

在昌平站BIM模型中，采用了對(duì)模型各設(shè)備添加屬性的方法（即對(duì)昌平站模型的各構(gòu)件添加屬性，屬性值為昌平站）實(shí)現(xiàn)模型檢索。首先在BIM模型中添加屬性，并通過(guò)“車站選擇”按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維管理平臺(tái)中昌平站與其他站BIM模型切換功能。其次，針對(duì)站房/站臺(tái)不同類別的設(shè)備添加站房/站臺(tái)屬性值，即可通過(guò)點(diǎn)擊選擇“站房”/“站臺(tái)”實(shí)現(xiàn)“計(jì)劃查詢”列表中的檢修、維修作業(yè)的記錄查詢（見(jiàn)圖5）。

圖5 模型查詢選擇與檢修、維修作業(yè)查詢選擇

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在運(yùn)維管理平臺(tái)中的應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在模型屬性掛接、模型結(jié)構(gòu)樹(shù)劃分、模型顯示規(guī)則以及模型檢索等方面?；谕晟频膶傩孕畔⑴c良好的劃分原則，能夠保證基于BIM技術(shù)的房建專業(yè)模型與實(shí)際運(yùn)維管理相匹配，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維階段的數(shù)字化管理與應(yīng)用。將BIM展示功能提升到BIM應(yīng)用領(lǐng)域，利用信息化、數(shù)字化的管理，達(dá)到統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一模型樹(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字模型的價(jià)值與意義。目前我國(guó)鐵路行業(yè)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維階段取得了一定成果，還需要在相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、政策和管理方面進(jìn)一步優(yōu)化與完善。