馮學(xué)瑞 金鵬飛 范云博 董浩 熊添祥

摘要：借助BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息管理技術(shù)構(gòu)建的智慧廠區(qū)信息管理系統(tǒng)，通過(guò)各種傳感器進(jìn)行廠區(qū)管理監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)整理、收集和分析，實(shí)時(shí)將可能出現(xiàn)的問(wèn)題和建議的解決方法在BIM模型中進(jìn)行直觀展示，方便問(wèn)題追蹤和整改，為廠區(qū)資源的合理配置、高效穩(wěn)定發(fā)展提供服務(wù)。

Abstract： With the help of BIM technology， Internet of Things technology and information management technology， the intelligent plant information management system monitors the plant area through various sensors to realize automatic data collection， collection and analysis， and possible problems and suggested solutions in real time. Visual display in the BIM model facilitates problem tracking and rectification， and provides services for the rational allocation， efficient and stable development of the plant resources.

關(guān)鍵詞：智慧廠區(qū);BIM;BIM應(yīng)用;信息管理

Key words： smart factory area;BIM;BIM application;information management

中圖分類號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）31-0060-03

1? 智慧廠區(qū)定義

智慧廠區(qū)這一概念可以算是如今現(xiàn)代的信息化發(fā)展的一個(gè)階段的代表。其概念可以解釋為拋棄了傳統(tǒng)的工廠運(yùn)維模式，在其數(shù)字化發(fā)展的基礎(chǔ)上利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)再加上一些監(jiān)控的設(shè)備來(lái)進(jìn)行管理，主要更改的并不是工廠的作業(yè)模式，而是工廠的整體管理模式都發(fā)生了變化。

其中主要起作用的設(shè)備是無(wú)線傳感器，這是實(shí)現(xiàn)智慧廠區(qū)的硬件介質(zhì)，是智慧感測(cè)功能的最基本的要素，將微型處理器集成到設(shè)備和構(gòu)件中，實(shí)時(shí)對(duì)廠區(qū)內(nèi)部各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

使用BIM技術(shù)做為廠區(qū)信息的承載軟體，將廠區(qū)的信息信息化和集成化，與傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，再結(jié)合與之相對(duì)應(yīng)的人工智能技術(shù)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析和輔助決策者判斷。

讓廠區(qū)的管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智慧化轉(zhuǎn)型，讓傳統(tǒng)廠區(qū)晉升到智慧廠區(qū)。

智慧廠區(qū)應(yīng)具有以下幾點(diǎn)特征：①具備相當(dāng)程度的“智慧”，可以自主搜集外界以及自身的信息，并可以分析各種數(shù)據(jù)最后應(yīng)用在己身;②人與機(jī)器之間的關(guān)系將會(huì)在各個(gè)階段都緊密聯(lián)系，彼此之間的數(shù)據(jù)信息都將相互協(xié)調(diào)起來(lái)，不再像是傳統(tǒng)的工業(yè)模式一般，各個(gè)環(huán)節(jié)相互獨(dú)立;③智慧廠區(qū)的智能化以及信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)是整個(gè)廠區(qū)運(yùn)維的核心架構(gòu)，精細(xì)化原則將會(huì)貫穿整個(gè)行業(yè)[1]。

2? 智慧廠區(qū)的BIM應(yīng)用基礎(chǔ)

隨著國(guó)內(nèi)的BIM技術(shù)應(yīng)用發(fā)展日趨成熟，越來(lái)越多的人想要把BIM技術(shù)應(yīng)用在更多的地方，而不只是施工期間。更想要把建筑的視頻監(jiān)控、能源消耗數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行情況、管理人員等信息加載在建筑物中，并投入之后的運(yùn)維管理中，也就是通過(guò)BIM技術(shù)為廠區(qū)提供一個(gè)可視化的三維模型，將大數(shù)據(jù)、GIS、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)結(jié)合在一起使用，形成一個(gè)高效率的、便利的“BIM+”概念，通過(guò)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑物可視化、信息化的實(shí)際運(yùn)用，國(guó)務(wù)院所頒布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》明確指出建筑信息化的刻不容緩，這也意味著BIM+時(shí)代的蓬勃發(fā)展。

從項(xiàng)目的一開始就將BIM切入進(jìn)來(lái)，并且貫通整個(gè)智慧廠區(qū)的全生命周期，為智慧廠區(qū)提供便捷的現(xiàn)代化信息管理實(shí)現(xiàn)方式，讓智慧廠區(qū)的現(xiàn)代化信息管理更具有價(jià)值。

信息化管理是以信息化帶動(dòng)一個(gè)工業(yè)或是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的過(guò)程管理，其理念是將現(xiàn)代化的所有信息技術(shù)手段結(jié)合先進(jìn)的管理手段，在企業(yè)或是工業(yè)的生產(chǎn)方式、經(jīng)營(yíng)方式、管理方式、組織方式等方面重新布置資源的使用，以此來(lái)提高生產(chǎn)效率、增加競(jìng)爭(zhēng)力。

現(xiàn)代化信息管理其實(shí)并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的利用IT技術(shù)，而是融合創(chuàng)新，不能直接期望利用何種工具或是何種分析手段就能解決管理上存在的問(wèn)題，而是應(yīng)該通過(guò)信息化推動(dòng)企業(yè)的管理模式上的創(chuàng)新，重新審視企業(yè)戰(zhàn)略的高度、企業(yè)的理念、組織結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)上。

3? 智慧廠區(qū)管理中的應(yīng)用

建設(shè)智慧型廠區(qū)是未來(lái)各類經(jīng)濟(jì)廠區(qū)發(fā)展的方向，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)的智慧建設(shè)及管理需要建設(shè)一個(gè)智能化的園區(qū)服務(wù)平臺(tái)，此平臺(tái)需要協(xié)調(diào)應(yīng)用多種理論和技術(shù)，從而更全面、更有效、更快捷、更智慧的將園區(qū)建設(shè)及管理的各個(gè)層面有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)智慧化發(fā)展[2]。

3.1 信息集成

BIM的信息集成主要運(yùn)行原理：讓各個(gè)專業(yè)的人員可以在自己負(fù)責(zé)的部分進(jìn)行操作同時(shí)也能直觀地通過(guò)三維模型了解別人的作業(yè)內(nèi)容，迅速準(zhǔn)確地與他人溝通，避免不必要的錯(cuò)誤發(fā)生。

BIM整個(gè)核心都是圍繞著信息的集成、共享、傳遞三方面來(lái)敘述。在廠區(qū)運(yùn)維階段的BIM信息管理的數(shù)據(jù)，都是來(lái)源于設(shè)計(jì)、施工時(shí)候的信息整合。作為建筑的信息模型，可以說(shuō)是一個(gè)小型的數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣的一個(gè)或者是多個(gè)的且包含了整個(gè)生命周期數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模型，可作為建設(shè)過(guò)程多個(gè)參與方之間信息交互的平臺(tái)。

3.2 廠區(qū)、室內(nèi)導(dǎo)航

智慧廠區(qū)當(dāng)中的各個(gè)部件信息可以通過(guò)BIM的三維模型查詢，同時(shí)結(jié)合無(wú)線傳感技術(shù)讓建筑設(shè)施里面的設(shè)備情況能夠?qū)嵤┑膫鬟f到桌面客戶端平臺(tái)或者是移動(dòng)客戶端平臺(tái)，然后通過(guò)三維模型當(dāng)中的漫游系統(tǒng)可以直接在廠區(qū)室內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)航。廠區(qū)或室內(nèi)定位的技術(shù)分為很多種，例如：基于藍(lán)牙、WIFI等，與BIM模型相對(duì)應(yīng)埋設(shè)增加廠區(qū)或室內(nèi)導(dǎo)航精度。

3.3 廠區(qū)規(guī)劃

傳統(tǒng)工廠跨步到智慧工廠的這一場(chǎng)變革過(guò)程能成為未來(lái)工業(yè)發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著信息技術(shù)和智能化的發(fā)展，工廠的模式創(chuàng)新、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式也面臨著改革的要求。要求工廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)具備以下幾點(diǎn)：實(shí)行全過(guò)程智能化改裝、全面運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)在信息交流方面、提高網(wǎng)絡(luò)通訊的能力、搭建高效率高配置的后臺(tái)技術(shù)處理分析平臺(tái)、穩(wěn)固智能工廠的安全性和可靠性、建設(shè)智能倉(cāng)庫(kù)物理管理等[3]。

3.4 信息管理

智慧廠區(qū)本身從設(shè)計(jì)到施工到運(yùn)營(yíng)整個(gè)過(guò)程是由多個(gè)參與方直接或間接參與所建設(shè)的，所以其運(yùn)維管理的需求的不一樣也導(dǎo)致了所有參與方對(duì)信息的需求也是有所不同。因此，廠區(qū)項(xiàng)目應(yīng)該就設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維三方面來(lái)討論信息流在各個(gè)階段的管理[4]。

3.4.1 設(shè)計(jì)階段

廠區(qū)在設(shè)計(jì)階段的信息主要是來(lái)自施工圖紙、建筑規(guī)范、施工標(biāo)準(zhǔn)、施工材料、構(gòu)建、設(shè)計(jì)參數(shù)以及施工圖預(yù)算等，這些信息也代表了最初的模型雛形。

3.4.2 施工階段

施工階段是一個(gè)時(shí)間段較長(zhǎng)的一個(gè)階段，而且在這個(gè)階段信息的產(chǎn)生不再單一，是復(fù)雜多變的，但是其大多數(shù)的信息都來(lái)自工程本身、相關(guān)的國(guó)家規(guī)定、資源管理、人工管理、質(zhì)量管理、安全管理、成本管理等。

3.4.3 運(yùn)維階段

運(yùn)維階段的信息主要有相關(guān)的法律法規(guī)、預(yù)警備案、消防圖;設(shè)備管理、設(shè)備布置、房間布置等信息;建筑的詳細(xì)參數(shù)、功能規(guī)劃、環(huán)境等信息;建筑材料、建筑外觀、建筑規(guī)模等信息;用戶檔案、物業(yè)管理等信息;規(guī)章制度、能耗管理、建筑設(shè)施使用等信息。通過(guò)BIM技術(shù)將各種信息分階段的整合到一起，并與現(xiàn)代化信息管理手段融合，讓信息技術(shù)手段與先進(jìn)的管理手段結(jié)合，在企業(yè)或是工業(yè)的生產(chǎn)方式、經(jīng)營(yíng)方式、管理方式、組織方式等方面重新布置資源的使用，以此來(lái)提高生產(chǎn)效率、增加競(jìng)爭(zhēng)力。

3.5 FM管理

設(shè)備管理（Facility Management）顧名思義可以將其概括為“通過(guò)管理人員對(duì)場(chǎng)所、流程、科技三方面的整合，確保設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)”。FM管理的目標(biāo)是為了使設(shè)備壽命達(dá)到最佳的期限，所以其一般都將結(jié)合機(jī)器設(shè)備的技術(shù)手段、財(cái)務(wù)管理等其他職能統(tǒng)一考慮，以設(shè)備為研究對(duì)象，追求整體上的效率水平，一般是包括選擇設(shè)備、正確操作、維修、改造等工作。FM管理同BIM的核心理念一致，其價(jià)值的考慮也是要從一個(gè)全生命周期來(lái)敘述，即是從購(gòu)入、使用、保修、報(bào)廢、折舊整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的成本之和，可以同BIM技術(shù)結(jié)合，在廠區(qū)投入使用之后同步運(yùn)行。

3.6 虛擬教學(xué)

BIM虛擬仿真技術(shù)又叫做虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)性、高效性、沉浸性等特點(diǎn)，且不會(huì)受到時(shí)間、空間的約束，將其利用在生產(chǎn)工藝、設(shè)備維護(hù)、建筑施工等的教學(xué)上面，可以在智慧廠區(qū)的生產(chǎn)與管理中提供給生產(chǎn)工人和管理人員人機(jī)交互、設(shè)備維護(hù)等操作的練習(xí)，尤其是在學(xué)習(xí)危險(xiǎn)度高的作業(yè)時(shí)，利用該虛擬仿真技術(shù)能夠有效的保護(hù)人們的安全。除此之外，還能有助于生產(chǎn)人員直觀地尋找發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝上的不足和問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際需要來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，以此來(lái)保證智慧廠區(qū)的建設(shè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

3.7 智慧交通

智慧交通是充分利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控的手段，對(duì)交通管理、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域進(jìn)行合理的規(guī)劃，其特點(diǎn)是具備著對(duì)交通系統(tǒng)感知、分析、推測(cè)、控制等能力，以此來(lái)保證交通系統(tǒng)的高效率運(yùn)行。

在智慧廠區(qū)當(dāng)中，通過(guò)智慧交通的系統(tǒng)體系為參照，建成高效率的運(yùn)輸體系，能為廠區(qū)中的物資管理部門提供很好的管理手段，推動(dòng)廠區(qū)內(nèi)部的交通運(yùn)輸上的更安全、更高效、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的運(yùn)作與發(fā)展，給予相關(guān)部門能夠及時(shí)提供信息支持和決策的技術(shù)手段。

3.8 應(yīng)急指揮可視化管理

應(yīng)急事件是指面對(duì)突發(fā)性事件如自然災(zāi)害、工業(yè)事故、人為破壞等的應(yīng)急管理、指揮方法。應(yīng)急指揮可視化管理一般包括以下幾個(gè)步驟：

危險(xiǎn)性分析：主要是針對(duì)廠區(qū)內(nèi)部易發(fā)生事故區(qū)域設(shè)防，如高溫廠房、重型機(jī)械工作所在區(qū)域、危險(xiǎn)化工原料的存放區(qū)域等，需要通過(guò)系統(tǒng)的分析，還要考慮到人員的分布情況、房間的布置情況極其環(huán)境狀況，將危險(xiǎn)區(qū)域標(biāo)注出來(lái)，設(shè)立一定的等級(jí)來(lái)劃分不同的危險(xiǎn)程度。

應(yīng)急指揮：指智慧廠區(qū)能夠在對(duì)危險(xiǎn)發(fā)生的區(qū)域通過(guò)無(wú)線傳感技術(shù)第一時(shí)間發(fā)出應(yīng)急預(yù)警，基于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況給予不同的指揮安排，通過(guò)智慧系統(tǒng)平臺(tái)能直接向維修人員提供視頻、三維模型數(shù)據(jù)等信息，做到高效率、高準(zhǔn)確、有秩序的指揮工作。

可視化管理：當(dāng)突發(fā)性事件發(fā)生時(shí)，智慧廠區(qū)系統(tǒng)平臺(tái)可以在三維模型當(dāng)中顯示哪一位置、哪一構(gòu)件、發(fā)生哪一事件等信息，會(huì)提供給維修人員及管理人員直接可視化的數(shù)據(jù)，保證維修的順利進(jìn)行，也可保證管理工作的正確指揮。

4? 智慧廠區(qū)趨勢(shì)

將BIM技術(shù)使用在智慧廠區(qū)的信息化管理中，可以降低廠區(qū)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

①能降低由于設(shè)備維護(hù)不及時(shí)造成的設(shè)備損壞;

②能夠?qū)S區(qū)路線情況提前做出判斷降低時(shí)間成本;

③能夠提前了解廠區(qū)庫(kù)存情況，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充保證廠區(qū)能夠一直高效運(yùn)轉(zhuǎn);

④能夠及時(shí)了解廠區(qū)能源使用情況，并及時(shí)做出調(diào)整防止由于能源問(wèn)題對(duì)廠區(qū)生產(chǎn)的影響;

⑤能查看廠區(qū)建設(shè)情況，保證廠區(qū)建設(shè)質(zhì)量。

以上幾點(diǎn)并未完全列舉，鑒于BIM對(duì)于建筑行業(yè)的重要性，我國(guó)相關(guān)科研計(jì)劃當(dāng)中已經(jīng)明確的指出對(duì)BIM相關(guān)研究的支持。在這么多年的應(yīng)用和研究中，設(shè)計(jì)和施工中BIM技術(shù)應(yīng)用方式已經(jīng)相對(duì)成熟，但是在運(yùn)維階段，BIM技術(shù)應(yīng)用還尚待發(fā)展，尤其是商業(yè)建筑運(yùn)維、制造業(yè)智慧管理等方面發(fā)展空間還很大。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧化建設(shè)的“神經(jīng)核心”，這種技術(shù)是讓智慧化管理系統(tǒng)得到真正應(yīng)用的關(guān)鍵。結(jié)合BIM技術(shù)，構(gòu)建可視化的信息管理系統(tǒng)，對(duì)建筑修建情況、設(shè)備狀態(tài)、人員狀態(tài)等信息能夠直接可視化的查看，方便隨時(shí)進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整、人員調(diào)整和設(shè)備維修計(jì)劃查看等，能大幅度的降低管理成本，提高管理的效率。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理也迎來(lái)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代是人與人之間的聯(lián)系，而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代則是人與物之間的聯(lián)系，所以很多人認(rèn)為該技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次浪潮。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，許多國(guó)家如韓國(guó)、日本、美國(guó)都在投入巨額資金進(jìn)行研究，同時(shí)我國(guó)也在關(guān)注這種技術(shù)的研究進(jìn)展，工信部相關(guān)信息部門也都提出了支持這種信息技術(shù)發(fā)展的相關(guān)政策。相信通過(guò)BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，將各類信息引入到建筑運(yùn)維當(dāng)中，會(huì)為建筑物的智能化管理和輔助決策帶來(lái)全新的思考方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌敏，曾文峰.智慧園區(qū)總體構(gòu)想和建設(shè)措施分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2018，15（22）：169-170.

[2]牛亞琳，劉堯，張麗婷，楊涌文.BIM技術(shù)在智慧園區(qū)運(yùn)維管理中的應(yīng)用探討[J].上海節(jié)能，2018（06）：386-390.

[3]凌敏，曾文峰.智慧園區(qū)總體構(gòu)想和建設(shè)措施分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2018，15（22）：169-170.

[4]李明照，杜艷超.基于BIM的運(yùn)維數(shù)據(jù)構(gòu)建研究[J].智能建筑與智慧城市，2016（08）：68-70.