莊志堅(jiān) 楊 城 許志堅(jiān) 李 欽 方速昌

(1.廣州絡(luò)維建筑信息技術(shù)咨詢(xún)有限公司，廣州 510145； 2.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 510010； 3.中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200120)

引言

任何一棟建筑物，大約80%的費(fèi)用消耗發(fā)生在其使用階段，其主要費(fèi)用包括抵押貸款的收支、租金、投入的保險(xiǎn)、能源損耗以及服務(wù)費(fèi)用等等。因此如果能將建筑物使用階段的運(yùn)維管理工作做好，能節(jié)省大量成本從而為業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)利益，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。由此可見(jiàn)，一個(gè)高效的運(yùn)維管理系統(tǒng)對(duì)于建筑物可謂是必不可少的。

由于建筑信息模型集成了設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)維的建筑物全生命周期內(nèi)的各類(lèi)信息，所有信息均集中于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此，如何將這些BIM大數(shù)據(jù)與現(xiàn)有運(yùn)維系統(tǒng)兼容從而達(dá)到資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的目的便是BIM大數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心。

本文采用的運(yùn)維系統(tǒng)包括ARCHIBUS系統(tǒng)和IBMS系統(tǒng)，其中ARCHIBUS/FM資產(chǎn)管理平臺(tái)是一套用于企業(yè)各項(xiàng)不動(dòng)產(chǎn)與設(shè)施管理信息溝通的圖形化整合性工具，主要管理項(xiàng)目包含建物、樓層、房間、機(jī)電設(shè)備、家具、裝潢、保全監(jiān)視設(shè)備、IT 設(shè)備、電訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等各項(xiàng)資產(chǎn)。中國(guó)南方航空大廈ARCHIBUS系統(tǒng)是立足于大廈空間、設(shè)備、資產(chǎn)等一系列主要管理需求，結(jié)合ARCHIBUS/FM資產(chǎn)管理平臺(tái)進(jìn)行自定義開(kāi)發(fā)的一套運(yùn)維管理系統(tǒng)，可以通過(guò)端口與現(xiàn)在的最先進(jìn)的建筑技術(shù)BIM相連接從而形成有效的管理模式，既提高設(shè)施設(shè)備維護(hù)效率，又降低了維護(hù)成本。

另一系統(tǒng)即為IBMS系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)即為商業(yè)服務(wù)、辦公管理，以及大廈機(jī)電設(shè)備、公共安全設(shè)施的運(yùn)行管理提供一個(gè)高效、可靠的管理手段和環(huán)境，創(chuàng)造一個(gè)良好的、舒適的、多樣化的、高效率的工作和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的環(huán)境。通過(guò)廣泛采用符合目前智能建筑主流發(fā)展的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、物聯(lián)化、自動(dòng)化、智能化技術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)造一個(gè)具有先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的彈性空間，以適應(yīng)未來(lái)高新科技發(fā)展應(yīng)用的要求。

1 研究背景

1.1 國(guó)內(nèi)外研究背景

目前關(guān)于BIM數(shù)據(jù)傳遞以及兼容的問(wèn)題，存在兩個(gè)方面的考慮：首先是基于傳統(tǒng)工程項(xiàng)目，不同階段、專(zhuān)業(yè)、軟件之間BIM模型的信息和數(shù)據(jù)傳遞存在問(wèn)題； 另一種則基于項(xiàng)目組織管理，項(xiàng)目的意圖、具體實(shí)施以及運(yùn)維管理方面的數(shù)據(jù)傳遞問(wèn)題?；诖嗽?，BIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)以及應(yīng)用就顯得尤為重要。

眾所周知，數(shù)據(jù)編碼的統(tǒng)一性決定了BIM數(shù)據(jù)傳遞效率和集成化交付質(zhì)量。以基于裝配式建筑奢華設(shè)計(jì)和加工為目的的PC構(gòu)件Revit API平臺(tái)開(kāi)發(fā)為例，由于數(shù)據(jù)信息種類(lèi)繁多，信息傳遞效率低而且無(wú)法互通共享，因而急需一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)。該平臺(tái)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的功能能夠打通PC構(gòu)件與企業(yè)資源管理信息的阻礙，從而更好地進(jìn)行精細(xì)化管理。

目前，國(guó)內(nèi)樓宇運(yùn)維階段管理普遍使用的物業(yè)管理軟件都以傳統(tǒng)表單形式為主，不具備BIM結(jié)構(gòu)，甚至不具備CAD平面的應(yīng)用模塊，無(wú)法貼合應(yīng)用于以BIM理念開(kāi)展建筑生命周期的新型綜合建筑； 另外，部分新建的樓宇物業(yè)更多地使用定制化的三維交互平臺(tái)，這些平臺(tái)普遍具有高度定制化的特性，且大多不具備用戶(hù)后期自主進(jìn)行模型維護(hù)、更新的功能，例如部分樓宇實(shí)現(xiàn)的IBMS集成，只集成了設(shè)備的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)部分，不具備如空間檢索、空間資產(chǎn)清冊(cè)、綜合管網(wǎng)查詢(xún)、建筑空間用途分配等功能，沒(méi)有將建筑內(nèi)物業(yè)所關(guān)心的運(yùn)維元素結(jié)合在一起； 與此同時(shí)，部分結(jié)合了BIM、CAD元素的高度定制化平臺(tái)，限制了文件交換格式，不利于后期用戶(hù)對(duì)建筑的BIM、CAD資源進(jìn)行自主更新和維護(hù)。

綜上所述，現(xiàn)有的BIM數(shù)據(jù)雖然對(duì)運(yùn)維階段大有幫助，但需要依托于基于BIM數(shù)據(jù)開(kāi)展的、具有行業(yè)通用格式適應(yīng)的運(yùn)維軟件或者API，才能解決信息的失真與不準(zhǔn)確問(wèn)題，繼而解決決策失誤的問(wèn)題。

1.2 實(shí)施案例簡(jiǎn)介

中國(guó)南方航空大廈是一棟坐落于廣州市白云區(qū)白云新城的5A甲級(jí)寫(xiě)字樓，是中國(guó)南方航空集團(tuán)有限公司的全球總部及營(yíng)銷(xiāo)中心。項(xiàng)目總建筑面積20.4萬(wàn)m2，采用塔樓裙樓結(jié)合的建筑形式，塔樓地下4層，地上36層，總高150m； 裙樓地上6層，總高30m。

本座大廈的工程概算投資額約為13億元，大樓內(nèi)部設(shè)備整體智能化投入6 000萬(wàn)元，整合IOT設(shè)備至少15 000臺(tái)。該項(xiàng)目于2019年6月獲得廣東省工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)審的“建筑信息模型(BIM)專(zhuān)項(xiàng)一等獎(jiǎng)”。

1.3 實(shí)施案例特點(diǎn)

(1)體量巨大。中國(guó)南方航空大廈建筑總面積達(dá)到20.4萬(wàn)，空間的用途分配多樣，需要有結(jié)構(gòu)化的BIM邏輯，對(duì)樓宇中的空間、設(shè)備、資產(chǎn)、人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理，需要將BIM模型結(jié)合運(yùn)維過(guò)程需要的物業(yè)管理信息，如空間用途、工位、維修策略、巡檢策略、備品庫(kù)等管理要素進(jìn)行結(jié)合。

(2)涉及的專(zhuān)業(yè)類(lèi)型種類(lèi)繁復(fù)。由于項(xiàng)目工期長(zhǎng)、施工難度高且施工技術(shù)多樣等原因，即便在項(xiàng)目初期便采用了BIM作為整體設(shè)計(jì)和施工的輔助工具，本項(xiàng)目在后期施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量及安全問(wèn)題也仍然較多，且由于項(xiàng)目參與方眾多，問(wèn)題的協(xié)調(diào)、解決及落實(shí)與記錄的難度較大，無(wú)法生成系統(tǒng)的、完善的施工問(wèn)題處理記錄?？紤]到項(xiàng)目竣工后在復(fù)雜、關(guān)鍵部位檢修以及設(shè)備管理、空間管理、物業(yè)管理等方面運(yùn)維圍護(hù)的需要，常規(guī)的BIM應(yīng)用解決方案已無(wú)法滿(mǎn)足本項(xiàng)目這方面的需求。

(3)運(yùn)維要求高。規(guī)劃初期項(xiàng)目制定了綠色三星及LEED金獎(jiǎng)的綠色需求以及單位建筑面積低能耗的節(jié)能運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。因此，為了滿(mǎn)足項(xiàng)目高綠色性能的需求，且更好地處理、記錄施工中的問(wèn)題，形成有效、完善且適用于后期運(yùn)維需要的信息流、數(shù)據(jù)流，項(xiàng)目采用BIM+FM的技術(shù)路線(xiàn)—以BIM模型作為運(yùn)維平臺(tái)的基礎(chǔ)，以FM作為工具，把控模型數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提高運(yùn)維管理的有效性，結(jié)合BIM與FM的優(yōu)勢(shì)，力求提高建筑設(shè)施、空間以及其他運(yùn)維管理上的效果。

2 BIM兼容應(yīng)用到現(xiàn)有運(yùn)維系統(tǒng)的實(shí)施路徑

2.1 運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)

中國(guó)南方航空大廈現(xiàn)有ARCHIBUS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有ARCHIBUS系統(tǒng)架構(gòu)圖

中國(guó)南方航空大廈現(xiàn)有IBMS系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 現(xiàn)有IBMS系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中，搭建藍(lán)色塊標(biāo)識(shí)的“機(jī)電設(shè)備模型”于“機(jī)電設(shè)施數(shù)據(jù)”是本次項(xiàng)目實(shí)施的重要工作，也是需要集中導(dǎo)入到現(xiàn)有IBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。與此同時(shí)，需要整合項(xiàng)目已有的其他專(zhuān)業(yè)模型，使大廈整體全專(zhuān)業(yè)模型能達(dá)到運(yùn)維級(jí)別應(yīng)用要求，合并導(dǎo)入現(xiàn)有IBMS系統(tǒng)或更新IBMS系統(tǒng)已有數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2.2 設(shè)備分類(lèi)編碼

中國(guó)南方航空大廈運(yùn)維BIM模型制作過(guò)程中與其對(duì)應(yīng)的ARCHIBUS系統(tǒng)始終保持協(xié)同，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。根據(jù)運(yùn)維業(yè)主運(yùn)維需要，完善竣工BIM模型的信息部分，為保證竣工模型可直接應(yīng)用于后期運(yùn)營(yíng)智能平臺(tái)，其中模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、無(wú)遺漏地接入運(yùn)維平臺(tái)。整合后的運(yùn)維模型進(jìn)行統(tǒng)一編碼和優(yōu)化后導(dǎo)入到南航大廈資產(chǎn)管理ARCHIBUS系統(tǒng)和IBMS系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)設(shè)施管理功能和三維可視化設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)分析、展示、管理功能。

BIM模型本身具有數(shù)據(jù)庫(kù)特性，可附著建模過(guò)程中生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息，如圖3(a)所示。將相關(guān)大型設(shè)備信息綁定到模型構(gòu)件中如廠家信息、說(shuō)明書(shū)、采購(gòu)合同、維修指引等信息，完成運(yùn)維模型信息，如圖3(b)所示：同理，用于日常維護(hù)使用的二維碼，也可通過(guò)BIM模型信息附著能力添加到項(xiàng)目中，如圖3(c)所示。

(a)BIM模型附著的數(shù)據(jù)信息

(b)設(shè)備明細(xì)表

(c)BIM設(shè)備附著二維碼信息圖3

2.3 運(yùn)維功能配置

(1)空間管理

由于空間的利用狀況和分配情況經(jīng)常模糊不清，從而導(dǎo)致部門(mén)空間成本無(wú)法統(tǒng)計(jì)，造成了極大的麻煩，因而開(kāi)發(fā)空間管理功能以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化空間分配、分析空間利用率以及分?jǐn)偪臻g費(fèi)用的目的。通過(guò)將CAD與BIM結(jié)合，以圖形化的方式展示空間利用情況，從而進(jìn)行合理調(diào)配，實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理，如圖4(a)所示。通過(guò)Archibus空間管理分配能力，可進(jìn)一步梳理物業(yè)空間用途，如圖4(b)所示。

(a)平面化空間管理

(b)空間用途分類(lèi)圖4

(2)資產(chǎn)管理

面對(duì)傳統(tǒng)資產(chǎn)管理的操作繁瑣以及數(shù)據(jù)不直觀的問(wèn)題，特開(kāi)發(fā)此功能以監(jiān)控固定資產(chǎn)成本和分配、計(jì)算折舊以及規(guī)劃人員和資產(chǎn)的搬遷。通過(guò)與BIM模型互動(dòng)達(dá)到可視化定位資產(chǎn)的目的，并將定義保修、保險(xiǎn)、外包服務(wù)合同與每個(gè)固定資產(chǎn)相關(guān)聯(lián)，如圖5所示。

圖5 家具索引清單以及成本清單

(3)租賃管理

傳統(tǒng)的租賃管理雖然能夠滿(mǎn)足基本的管理需求，但是缺乏對(duì)未來(lái)空間需求的長(zhǎng)遠(yuǎn)預(yù)測(cè)，對(duì)自建、購(gòu)買(mǎi)、租賃等不同類(lèi)型物業(yè)的成本也缺少比較分析。針對(duì)以上問(wèn)題特開(kāi)發(fā)此功能，通過(guò)準(zhǔn)確的空間和人員數(shù)據(jù)進(jìn)行空間需求分析，提供對(duì)自有、租賃物業(yè)的成本分析以協(xié)助不動(dòng)產(chǎn)投資決策，操作界面如圖6所示。

圖6 租賃資產(chǎn)界面實(shí)例圖

(4)應(yīng)急維護(hù)

該功能的開(kāi)發(fā)主要是針對(duì)設(shè)備的維修響應(yīng)不及時(shí)以及維修成本無(wú)法準(zhǔn)確收集等問(wèn)題，通過(guò)定期安排維護(hù)程序和步驟以及精確統(tǒng)計(jì)維修備件損耗從而充分控制維修成本。通過(guò)SLA(服務(wù)協(xié)議等級(jí))保障服務(wù)的性能與可靠性，圖7便是SLA管理界面以及工單管理。

圖7 SLA管理界面與工單管理實(shí)例圖

(5)環(huán)境與風(fēng)險(xiǎn)管理

為了能在發(fā)生災(zāi)難和緊急情況時(shí)確保業(yè)務(wù)連續(xù)性以加快設(shè)施功能恢復(fù)，特開(kāi)發(fā)此功能以解決環(huán)境與風(fēng)險(xiǎn)管理缺少可視化工具以及集中管理應(yīng)急信息的平臺(tái)。通過(guò)與BIM或CAD結(jié)合能夠快速準(zhǔn)確的訪問(wèn)人員位置、設(shè)備分布以及安全出口分布等數(shù)據(jù)，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)決策。圖8便是安全出口和搶修隊(duì)聯(lián)系方式實(shí)例圖。

圖8 安全出口和搶修隊(duì)聯(lián)系方式實(shí)例圖

3 BIM與現(xiàn)有運(yùn)維系統(tǒng)的結(jié)合優(yōu)勢(shì)

3.1 BIM契合運(yùn)維管理的結(jié)構(gòu)

由于BIM模型作為建筑信息的集合，信息量自然非常巨大。為了達(dá)到BIM運(yùn)維流程的要求，即精細(xì)化、流程化、高價(jià)值與全過(guò)程，根據(jù)中國(guó)南方航空大廈項(xiàng)目的運(yùn)維管理需要，分別對(duì)兩個(gè)運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性開(kāi)發(fā)。對(duì)于ARCHIBUS系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)功能為：戰(zhàn)略財(cái)務(wù)分析、租賃管理、企業(yè)資產(chǎn)管理、人員工位管理以及空間管理這五大功能。而對(duì)于IBMS系統(tǒng)，則集成了包括建筑設(shè)備監(jiān)控(BA)、門(mén)禁管理系統(tǒng)(包括訪客管理系統(tǒng))、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)(出入口管理、車(chē)位引導(dǎo))、消防報(bào)警系統(tǒng)、梯控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、保安報(bào)警系統(tǒng)、能源計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、離線(xiàn)式巡更系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 BIM提供FM數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

作為相對(duì)成熟的專(zhuān)業(yè)，設(shè)施管理于國(guó)外已有較多發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，許多成熟的產(chǎn)品在此期間誕生，如ARCHIBUS、FM：Systems以及TRIRIGA等。但由于BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)支持性的問(wèn)題，直接使用國(guó)外成熟技術(shù)難度較大，實(shí)施過(guò)程復(fù)雜，因而所需的成本較高。再者，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的一些FM應(yīng)用雖然使用方便，但是也有較多缺陷，如缺少基本模塊、缺少BIM標(biāo)準(zhǔn)支持以及數(shù)據(jù)集成方案等。綜上所述，本文提到的針對(duì)中國(guó)南方航空大廈的FM運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其擁有的良好的BIM標(biāo)準(zhǔn)支持以及開(kāi)放數(shù)據(jù)接口完美解決BIM數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)施工向運(yùn)維的延伸，同時(shí)其監(jiān)控系統(tǒng)以及報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)采集實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，使運(yùn)維效率大大提升。

3.3 BIM體系移植Archibus數(shù)據(jù)

BIM的結(jié)構(gòu)化以及數(shù)據(jù)庫(kù)特性，使其有能力反向?qū)rchibus等國(guó)外先進(jìn)管理軟件的日常運(yùn)維成果數(shù)據(jù)遷移到自身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

這樣做的好處是使得國(guó)內(nèi)管理軟件通過(guò)BIM結(jié)構(gòu)體系也同樣可以模仿和開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足本國(guó)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況的管理軟件，擺脫對(duì)國(guó)外管理軟件的依賴(lài)。

3.4 BIM數(shù)據(jù)單元達(dá)到民航標(biāo)準(zhǔn)的可拓展性

BIM數(shù)據(jù)單元的特性，使其可以滿(mǎn)足諸如電力、安監(jiān)、地鐵、煙草等行業(yè)對(duì)設(shè)備規(guī)范的全部要求，并落實(shí)在BIM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，以這一部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的BIM數(shù)據(jù)可以應(yīng)用到所在行業(yè)的各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)具體事務(wù)中。

南航案例的成功也說(shuō)明BIM具有可拓展到民航標(biāo)準(zhǔn)的可拓展性。

4 總結(jié)

本項(xiàng)目提出了BIM數(shù)據(jù)應(yīng)用于資產(chǎn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用方法，在中國(guó)南方航空大廈項(xiàng)目中進(jìn)行了深入應(yīng)用，結(jié)果印證了在ARCHIBUS與IBMS系統(tǒng)的協(xié)助下，運(yùn)維大數(shù)據(jù)能夠得到精細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)化的處理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、存儲(chǔ)與可視化的目的，充分發(fā)揮了大數(shù)據(jù)在建筑運(yùn)維管理決策支持以及數(shù)據(jù)挖掘上的潛力與價(jià)值?，F(xiàn)階段由于BIM施工模型的數(shù)據(jù)質(zhì)量有待提高，因而數(shù)據(jù)的應(yīng)用以及分析質(zhì)量也受其影響，在未來(lái)階段應(yīng)通過(guò)技術(shù)手段不斷提高BIM數(shù)據(jù)的應(yīng)用性與準(zhǔn)確性，深入運(yùn)維方面的痛點(diǎn)問(wèn)題，從而推動(dòng)BIM大數(shù)據(jù)的發(fā)展。