项目的全生命周期通常分为规划设计、建设、运营维护和废除四个阶段。其中, 运维阶段一般持续到几十年甚至上百年, 因此这一阶段的管理工作显得尤为重要。建筑信息模型 (Building Information Modeling, 简称BIM) 在1975年由恰克伊士曼 (Chuck Eastman) 提出, 其基本概念是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础, 从而建立建筑模型, 并通过数字信息模拟建筑物的真实信息。建筑信息模型自从提出以来, 作为建筑业信息化的重要组成部分和重要推动力, 对工程建设的各参与方都带来了巨大的影响, 必将极大地推动建设工程领域的生产方式、组织架构、管理模式等方面的变革与创新, 从而为工程的建设和运维带来了新的机遇和挑战。国内外许多物业公司已经尝试将BIM运用在项目的运维管理过程中, Francisco等在物业管理中运用了BIM并收集了一百多名物业管理者的调研问卷, 调查问卷显示近50%物业管理者认为在物业管理中使用BIM, 能更快地查询相关信息, 从而提高管理效率。现如今, 更多的建筑项目还将一些新型信息技术与BIM相结合, 例如射频识别技术、虚拟现实技术、传感技术、智能建筑管理系统等, 通过这些新型技术能更进一步地实现建筑运维管理不同阶段的整合与协调, 便于管理高效进行。

住建部在2017年发布的《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》中提出, 积极支持建筑业科研工作, 大幅提高技术创新对产业发展的贡献率。加快推进建筑信息模型 (BIM) 在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用, 实现工程建设项目全生命周期的数据共享以及信息化管理, 为项目方案的优化提供依据, 促进建筑业提质增效。从中可以看出, 我国的政策十分鼓励BIM在建筑行业的应用和发展。因此, 本文从传统项目运维管理出发, 研究BIM在项目运维管理阶段运用的可行性, 使运维管理更加高效便捷。

不同的建筑工程因其功能、空间分布、可承载人员数量各不相同, 运维设施往往难以到位, 交付之后的管理较为困难, 若仍采用传统的运维管理方式, 则会出现许多问题。

在传统的工作流程中, 由于不同的建筑物面向的用户和设备数据十分繁杂, 各种电子表格、文档等日常设备运维数据错综复杂, 且易被安全责任人篡改, 或在记录过程中产生错误, 从而造成信息真实性不足, 导致责任追究困难, 运维安全难以保障。

另外, 设计阶段和施工阶段的数据往往不能完整地保存到运维阶段。例如, 建设途中经常有变更设计, 这些变更的信息不会在完工后被妥善整理。这一信息缺失问题给运维工作造成许多困难。

在传统运维阶段中, 各类信息大部分还是以文字和二维图纸的方式来展现, 这种方式有许多局限性, 不能展现各设备之间的空间关系, 并且难以理解, 只有具备相关专业知识的人员才能看得懂, 对管理人员有很大的要求。当BIM应用于运维阶段之后, 就可以利用BIM模型直观地了解项目的整体, 同时建筑中各个设备的空间关系, 建筑物内设备的尺寸、型号、口径等具体数据, 也都能够在模型中展现出来, 这些都可以有效地应用在建筑设施维护与管理上。

因建筑内部设施管理系统较多且较为复杂, 目前通用的设施管理系统虽然能够独立地支撑运维阶段的管理系统, 但是各个系统的信息是相互独立的, 没办法进行系统联动管理、实现资源的共享, 使运维管理的工作效率低下。另外, 在建筑物交付使用后, 各个独立的子系统往往会浪费大量的时间和人力来收集信息数据, 这给运维管理造成了很大困难。

由此可见, 若是继续采用传统的运维方式, 其付出的努力和时间与得到的效果远远不成正比, 在运维方面会有大量的资源消耗。因此, 我们把目光投向了建筑信息模型术。通过BIM把项目设计阶段、施工阶段和运维阶段中的信息及其变更情况及时地保存下来, 便于日后的查看与利用。从而有效地避免了信息缺失、信息不准确的情况。同时, 利用BIM还可以直观地表现建筑空间分布及设备安装情况, 方便搜集各个大小设备的具体信息, 并将管理设备中各个子系统之间的信息联系起来, 保证信息的关联性, 避免信息的局限性和信息孤岛情况的出现, 节省资源, 降低成本, 提高效率。

徐州市综合便民服务中心前身为徐州市科技馆, 因其整体使用功能发生变化, 在2016年2月改建为便民服务中心, 当时土建、管道、幕墙等工程已施工完毕, 待完成的有内装工程、安装工程和弱电工程等。该工程位于徐州市新城区行政办公区南侧, 用地面积1.455公顷, 建筑占地面积6687.82平方米, 总建筑面积29968平方米, 主要结构为框架结构, 耐火等级为一级, 抗震设防烈度为七度, 建筑耐久年限为50年, 远大于施工工期, 因此, 能设计一个合理高效的运维管理体系, 将会为建筑工程带来巨大的收益。

徐州便民服务中心的BIM模型采用Autodesk公司的Revit进行核心建模。通过三维模型, 可以可视化地了解便民服务中心的各个功能区域、空间安排、设备管理, 将项目所有信息整合到一张三维图纸上, 便于查找和管理。

通过BIM来实现项目运维阶段管理的可供选择的软件平台种类繁多, 此次徐州便民服务中心采取基于BIM模型自主研发的运营维护系统, 这一系统所能实现的功能更加具体, 适用的项目也更加多样。它是由管理人员进行选择软件建模, 在BIM模型的基础上搭建管理系统的框架。基于BIM的徐州便民服务中心的运维框架体系如图1所示。

用户层是这一整个运维管理框架体系的顶层, 即便民服务中心这一项目的面向对象和使用者、参与者。用户层可以分为普通用户 (便民服务中心的工作人员) 、技术管理人员和BIM顾问。普通用户和管理人员都有访问信息数据的权限, 但因其职能不同其权限范围也不尽相同。普通用户群体只能通过体系中的数据来完成运营维护, 而管理人员不仅可以利用数据信息, 还可以对数据进行录入和修改。这样明确的层次分工避免了不明人士随意修改数据信息, 造成运维不必要的困难。BIM顾问则是对用户尤其是管理人员进行BIM使用方面的指导与答疑, 防止出现问题不能立马解决造成更大的损失。

应用层主要是结合现代新型软件系统, 对用户层发出的指令进行处理, 并反馈给用户层。针对徐州便民服务中心这一项目, 主要可以将用户层分为对以下五个方面的管理:设备管理、空间管理、消防管理、信息管理和资金管理。

徐州便民服务中心的机电设备、管线设备等设备的管理是一个大问题。而通过建筑模型与射频识别系统 (RFID) 的结合, 可以快速获得某一设备的信息, 它的出厂日期、使用年限、具体位置等, 都可以轻而易举的得到, 对其保养维修和信息的更新可以快速实现。

R F I D是一种无线通信技术, 它能够通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据, 并且识别系统和特定目标之间也不需要建立接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场, 把数据从附着在物品上的标签上传送出去, 从而自动辨识和追踪该物品。标签中包含了电子存储的信息, 数米之内都可以识别。因此, 可以在便民服务中心的各个设备中贴上标签, 利用RFID与BIM相结合, 对服务中心内部的设备进行运维管理。

便民服务中心建成之后将会有不同的功能区, 也有不同的部门分工和人员数量, 因此空间的合理分配是一件棘手的事情。而利用BIM这一平台进行运维管理, 则可以统计便民服务中心各个楼层目前实际入驻的部门数及可供分配的楼层面积, 以便及时地调整对空间的分配, 高效利用整个楼层空间。

BI M技术与V R的结合, 可以使模型更加形象直观, 易于理解。运维管理人员可以通过戴上VR眼镜在建筑物中实时感受到各种设备、空间使用的情况, 对建筑进行隐患排查, 使运维管理更加高效。

便民服务中心的人流量很大, 在设备日常维护、检修等各个环节, 做好工程的消防管理的至关重要的。可以通过BIM模型来判断摄像头、照明系统布置得是否合理, 能否利用最少的投入监控、照明所有区域。同时还可以将警报系统、照明系统、监控系统等整合, 在三维模型中直观展示, 更方便地了解各种数据和安防信息。同时还能快速查询和调取设备信息, 对突发事件进行应急处理, 防患于未然, 并能够快速准确定位灾害位置, 更好地保障人们的安全。

对服务中心的消防管理还可以结合传感技术, 管理人员可以在基于BIM的视频安保监控设施中通过大屏幕对整个项目进行监控, 选择建筑某一层时就会调到其相应位置的信息和视频画面, 了解其实时的状况, 从容应对突发事件。

在向运维企业交付信息阶段, 基于BIM模型的信息集成平台能够保证信息在运维阶段的真实性和完整性。通过这一信息集成平台, 可以将各项管理的信息集合起来, 使其简洁明了, 准确性高, 便于管理。同时, 之前设计、施工阶段中的信息能够完整地保存下来, 便于运维阶段信息的提取和对建筑的管理。

负责便民服务中心的运维企业通过建筑三维模型和信息集成平台得到工程项目设计阶段的图纸信息以及施工过程中的管线综合、水电设备等信息, 从而了解到工程项目的真实情况, 能在已经建立好的信息集成平台中快速定位找到相关产品的信息, 方便运维人员进行运维管理, 了解能源使用的相关信息。工程设备信息的变更也可以及时更新, 防止出现信息过时、无法得到准确信息的情况。

通过BIM模型及其相对应的信息集成平台能够提前对设备的使用状况进行了解, 避免设备老化造成的检修不及时对业主产生不良影响, 从而有效地降低了人力资源和赔付成本, 通过相关软件与模型结合, 能对设备进行日常资金管理、报表管理和资产盘点, 同时能够合理分配现有资源, 避免闲置浪费。还可以利用三维模型给保安人员进行培训, 提高他们的物业熟悉度, 轻松简单地管理物业信息, 节省管理的人力成本。

便民服务中心的数据层采用IFC (Industry Foundation Classes工业基础类) 标准, 这一标准把建筑各个阶段中的数据信息进行收集处理, 是目前世界上应用最广泛的工程信息数据标准之一。它不仅包括那些看得见、摸得着的建筑元素 (比如柱、梁、板、屋面、家具等) , 也包括一些抽象的概念 (比如造价、空间、计划等) 。通过IFC文件解析器, 将IFC文件数据转换成BIM数据库中的数据进行读取和录入, 实现了数据的交换与对接。

便民服务中心的业主即用户层发出指令, 提出要求后, 由应用层向数据层提取数据, 并将该数据反馈给用户层, 从而实现运维管理。数据层对数据的处理包括三个方面:数据采集、数据录入、数据更新。

数据层包含整个便民服务中心的所有设备、工程的数据, 包括工程的起止日期、工期等, 还包括设计施工时期的数据以及运维过程中各个设备的参数。

数据录入的过程中要注意对数据的筛选, 高效地利用数据库, 既要把所有有用的数据记录到数据库中, 防止丢失, 又要筛选出一些过时了的数据, 防止他们占用数据库空间, 造成数据库运行的负担。

便民服务中心的运维管理部门有多个相互独立的管理系统, 且根据使用功能、内部结构等可分为不同的模块。但是这些不同的系统模块是由不同厂家在不同的时间内独立研制开发的, 信息系统相对独立。通过基于IFC标准的BIM数据库, 可以在各个系统中方便快捷地传递信息, 使信息更加完善、整齐。同时随着工程的建设以及之后的使用, BIM技术可以不断及时更新信息, 使各个系统形成一个完整的、互相联系的整体。

本文通过徐州便民服务中心为例, 构建了基于BIM的建筑运维管理框架体系, 并且将BIM技术下的运维管理体系按照功能和作用对象的不同分成了三个层次, 并对每个层次进行详细介绍, 便于物业公司的运营维护。把BIM技术应用于运维阶段的发展前景十分乐观, 在国内也取得了一些突破性的进展。因此, 对于BIM技术在运维阶段的使用需要更加普及, 研究出一些有建设性的运维管理方式, 从而填补国内外针对运维期BIM技术现状的不足。