BIM技术在项目运维阶段的应用研究

陈广军，张慧君，吕冰冰，孙少楠

(1.泰宏建设发展有限公司，郑州 450001； 2.华北水利水电大学 工程管理系，郑州 450011)



BIM技术在项目运维阶段的应用研究

陈广军1，张慧君2，吕冰冰2，孙少楠2

(1.泰宏建设发展有限公司，郑州 450001； 2.华北水利水电大学 工程管理系，郑州 450011)

对BIM技术和运维管理的基本理念进行阐述，提出将BIM技术应用于项目运维阶段的理念。针对现阶段项目运维管理存在的问题构建，基于BIM技术的项目运维管理系统，对该系统功能进行详细介绍，在该系统基础上提出运用BIM技术实现运维管理的战略，并对该系统支持性软件进行分析，提出五种该模式下的技术方案。通过研究发现，在运维管理过程中采用 BIM 技术，可以实现信息共享和充分利用，还可以精确的掌握设施的实时运行状态，对于提高运维管理信息化水平，降低成本，提高效率，提升企业的竞争力，具有深远的影响。

BIM技术；运维管理；信息管理

1　引言

项目的全生命周期通常分为四个阶段，规划设计阶段、建设阶段、运营维护阶段和废除阶段。在建筑的整个生命周期中，运维阶段占到整个全生命周期的绝大部分。从成本的角度来看，第一阶段占项目全生命周期总成本的0.7%，第二阶段占总成本的16.3%，第四阶段建筑的拆除阶段占0.5%，而运维阶段的成本占到了总体的82.5%[1]。由此可见，项目在运维阶段的成本是整个项目全生命周期成本管理的重中之重。然而，我国建筑业粗放的管理模式使得运维成本增加，运维管控范围受限，比如，由于组织模式不当引起的运维效率低下，设计、施工到运维阶段的信息不对称性造成的管理风险等一系列问题。目前的运维管理技术达不到各大商户和各个阶层消费群体的消费满意度，更保障不了商业运营项目中商户和顾客的安全。因此，目前的运维管理模式以及运维管理技术急需改革。其中，运维阶段信息的集成和传递缺少管理，是导致运维阶段管理难度和成本增加的主要原因。建筑信息模型(BIM，Building Information Modeling)作为一种对建筑物物理和功能特性进行数字描述的信息库，可以充分整合项目全生命周期包含的信息，研究BIM技术在项目运维阶段的应用，可以使建设项目更加符合绿色建筑这一概念的要求，有助于进一步提升我国建设行业的信息化水平。

2　项目运维管理概述

2.1运维管理定义

近年来，随着我国国民经济的飞速发展，以及人们生活环境水平的不断提高，建筑功能逐渐复杂多样化，运维管理已经逐渐发展成为一门科学，它的内涵已经超出了传统范畴，发展成为整合人员、设施以及环境、技术等关键资源的系统工程 。关于项目运维管理，国内目前并没有完整的定义，通过阅读大量文献，认为运维管理是整合人员、设施、环境和技术，对工作、生活空间进行规划、整合和维护的管理，满足人员在工作和生活中的基本需求，增加投资收益。

运维管理的对象包括建筑、家具、设备等“硬件”和人、环境、安全等“软件”。其范畴主要包括以下五个方面：空间管理、设备管理、安防管理、能耗管理[2]，如图1所示。

运维阶段信息量非常之大，管理工作复杂，用结构图的形式表达运维管理的信息框架[3]，如图2所示。

图1　运维管理结构图

图2　运维管理信息框架图

2.2传统运维管理存在的问题

目前的项目运维管理方法还比较原始，建筑设备建档完成后，管理人员需要通过人工采集、记录维修信息，然后查询相对应的图纸、维修手册，管理过程繁琐且效率较低，尤其在设备数量较多时，容易出现错、漏等情况。其弊端主要有以下方面：

2.2.1二维图形信息，难以理解，需要具备一定专业基础知识的技术人员才能看懂。二维图纸在表达图形信息时，容易出现很多图纸错误，读图者也难理解，甚至会理解错误。并且当我们想得到建筑构件时都必须通过多个二维图形的信息，过程复杂耗时。

2.2.2信息难以完整保存，很难无损传递。由于图纸和各种纸质资料大多是从设计方、施工方、咨询方等各参与方提供的，信息沟通和信息传递容易出现问题，容易造成信息遗漏和丢失。

2.2.3信息分散，无法进行关联和更新。由于各参与方和各专业的信息没有整合在一起，信息分散，影响运维管理工作的正常开展。在发现图纸错误需要修改或者需要进行图纸设计变更时，由于图形信息无法相关联，在进行修改时需要在多个地方进行重复修改，容易造成遗漏和工作效率低下。

3　基于BIM技术的项目运维管理系统框架构建

3.1基于BIM技术的项目运维管理系统

运维阶段是项目全生命周期持续时间最长、费用最高的一个阶段，需要大量项目设计阶段和施工阶段的信息，运维本身也会产生很多信息。因此，在项目的运维管理过程中信息量巨大、信息格式多样，而传统的运维管理模式只能通过一些重复冗杂的程序来处理这些信息，工作效率低，管理效果差。BIM技术的核心是信息的集成和共享。基于BIM技术的运维管理系统框架的构建主要考虑以下三点问题。

3.1.1数据集成共享问题

在项目运维阶段，不同的功能子系统软件产生的数据信息格式不同，想要实现BIM相关数据以及其他形式数据的集成和共享，保证设计阶段和施工阶段的信息能够在运维管理中持续应用，需要建立一个数据库，该数据库能够保证建设项目全生命周期信息的保存、集成、共享和提取，该数据库也是基于BIM技术的信息管理系统框架的基础。

3.1.2系统平台实现问题

如何将数据与实际应用相联系，并进行数据实时更新，需要一个平台进行管理，将数据库中的信息应用于各项管理中，并把综合应用产生的更新数据反馈到系统平台中，从而更新原有数据库。

3.1.3系统功能实现问题

对信息进行存储和管理的最终目的就是有效地把信息应用到运维管理的各个系统中，因此框架需设置相应的模块实现各个应用管理。

3.1.4终端设备问题

BIM运维管理系统需要提供相应的终端设备为运维人员进行服务，运维人员通过计算机、iPad、手机等进行实时查看。

用BIM技术信息整合的优点，将运维各类简单信息整合到BIM模型中，进行信息集成，实现信息的快速查询和各类信息统计，利用BIM技术3D可视化的特点，对项目设施管理、空间管理、应急管理、隐蔽工程管理等各类状态信息进行可视化表达与展示。基于BIM的运维管理系统框架体系[4]，如图3所示。

图3　基于BIM技术的项目运维管理系统框架

3.2系统功能介绍

基于BIM技术的运维系统提供给运维单位一个可操作、可视化的数据界面，如图3所示。同时可以实现在整个运维阶段的包括设备信息、安全信息、维修信息等数据的录入。

3.2.1数据采集

项目运维阶段的数据信息除了来源于BIM模型的信息参数，对于运维过程中的实时数据也要进行采集，主要是利用各种信息传感设备。

3.2.2数据管理

BIM建模采用多种软件，不同软件输出的数据格式不同，需经过相同数据接口进行整合，形成数据格式统一的数据库；通过不同设备获得的信息的记录方式也不尽相同，想要同时服务于项目运维，也要将所有信息进行整合，通过数据接口传到系统平台。

3.2.3平台服务

平台服务主要是数据与综合应用的中间站，各种数据在平台进行分门别类，应用于不同的管理服务，而对于服务过程中产生的数据信息也将传入平台，再次进行整合，信息集成汇总，形成一个强大的数据平台。

3.2.4综合应用

综合应用层可以提供一系列操作使用户能做具体的功能实现。这里提供了设备管理、空间管理、安防管理、隐蔽工程管理和应急管理等功能。并且应用层是可以根据需要进行扩展，由特定的项目需求定制特定功能应用。

3.2.5终端设备

系统最上层是终端设备层，运维管理人员可以通过电脑、手机或iPad等各种及时或异步通讯方式登录系统，进行相应管理工作。

4　基于BIM技术的运维管理实现战略

4.1BIM模型信息集成化

BIM技术的核心是在项目的不同参与方和不同阶段进行相关信息的整合、共享和传递。在项目运维阶段运用BIM技术，依靠的就是BIM模型足够的信息支持，这也就是BIM运营的核心技术所在。要实现竣工阶段BIM模型的交付，就要从项目的前期阶段引入BIM技术，通过将项目在规划设计、建造工程、结算、竣工交付阶段以及项目不同参与方之间形成的信息进行整合、共享，形成一个信息集合体，从而实现项目的经济价值。要实现建筑信息模型在运维阶段的应用，最重要的就是信息管理，因此BIM模型在应用于项目运维阶段之前要满足下面两个条件：

4.1.1BIM模型拥有满足项目运维阶段的信息；

4.1.2运维信息能够方便地被管理、修改、查询、调用。

对于运维阶段模型信息的收集主要体现在以下几个方面：在项目设计阶段，把建筑物的不同构件、设备的具体信息添加到模型上，把结构、安装、幕墙、钢结构和场地规划等信息进行集成，完成设计阶段BIM模型。在项目施工阶段，依据设计阶段的模型逐步完善和优化施工过程中进一步的信息，将两个阶段的信息进行整合，才能做到竣工模型在运维阶段的应用，如图4所示。

BIM模型信息集成不仅要整合项目设计和施工阶段的项目信息，对于项目运维阶段的实时数据也要整合，保持BIM模型数据库的实时更新。

图4　运维阶段BIM实时信息采集

4.2BIM软件建立“沟通”的桥梁

BIM技术是一系列不同专业软件的集合体，各个软件之间通过明确分工，协调合作，因此软件之间的无缝连接便是需要解决的首要问题。在运用BIM技术的时候，整个运用过程使用同一模型，BIM模型在项目不同阶段被应用于不同软件，在软件链接模型时，就需要通过相应的数据接口接受模型信息，进而展开工作，如图5所示。正所谓，桥梁建立起来了，沟通才能继续。

图5　BIM技术支持性软件

数据的集成和共享主要是实现不同专业软件之间的数据和不同格式的数据之间的共享。虽然建设项目竣工之前的信息数据都是由BIM模型提供，但是运维阶段仍有大量信息是由不同的专业软件提供的，因此实现数据间的集成和共享是数据库层最主要的功能。本文通过建立基于IFC标准的数据库来实现数据的集成和共享。基于IFC标准的数据集成平台的结构如图6所示。IFC数据库通过IFC文件解析器进行读写，与兼容IFC标准的应用软件进行数据交互，实现信息的导入和导出。而对于不支持IFC标准的应用软件，通过数据转换接口，实现信息交换和共享[5]。

图6　基于IFC的数据集成平台

4.3基于BIM技术运维管理实现的技术支持

将BIM运用的多种软件进行整合，通过研发软件和平台接口，对软件进行二次开发从而将BIM模型信息共享与传递，以期达到项目在不同阶段、不同参与方之间信息整合、共享和转换的结果，这是BIM技术的核心所在。本文通过研究大量文章及案例，将其中采用的BIM技术方案进行整理，结果如表1。

表1　BIM技术运维管理方案统计表

5　结论

顺应信息技术的发展趋势，针对我国运维管理信息化不能满足企业的发展需求，研究了BIM技术对于运维管理的应用价值，为项目运维管理提供一种更加有效的管理模式。主要得出了一下成果：

本文结合传统运维模式和BIM技术特点，构架了基于BIM技术的运维管理系统框架，研究了将BIM技术应用到项目运维阶段的具体思路。

在基于BIM技术的运维管理系统框架的基础上，具体介绍通过建立BIM模型，结合相关BIM软件整合项目各个阶段信息，从而建立基于IFC标准的数据库来实现数据集成和共享的过程。

通过研究，将BIM技术方案进行整理，提出五种基于BIM技术的运维管理方案，为企业采纳BIM技术后进行运维管理模式提供参考。

[1]关于物业管理中设施设备管理重要性的认识[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_ 63a7b7c1010160np.html.[2]汪再军.BIM技术在建筑运维管理中的应用[J].建筑经济,2013(9):94-97.

[3]杨子玉.BIM技术在设施管理中的应用研究[D].重庆：重庆大学,2014.

[4]施晨欢,王凯,李嘉军,等.基于BIM的FM运维管理平台研究——申都大厦运维管理平台应用实践[J].土木建筑工程信息技术,2014(6):50-57.

[5]张建平,张洋,张新.基于lFC的BIM及其数据集成平台研究[C]//杭州:第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集,2008:227-232.

(责任编辑赵冰)

Research on Application of BIM Technology in the Project Operation and Maintenance Stage

CHEN Guang-jun1,ZHANG Hui-jun2,LV Bing-bing2,SUN Shao-nan2

(1.Taihong Construction Development Co.Ltd,Zhengzhou 450001,China; 2.Department of Engineering Management,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450011,China)

This paper expounds BIM technology and the basic concepts of operation and maintenance management, and puts forward the idea of applying BIM technology to the stage of project operation and maintenance. In view of the problems existing in the current stage of project operation and maintenance, a system based on BIM technology is built, and relative analysis aimed at the support software are carried out, five kinds of the technical schemes are proposed. The research shows that information sharing and full usage can be realized by using BIM technology, real-time operating state of the facilities can be accurately mastered,which has a profound impact on improving the information level of operation and maintenance management, reducing costs, improving efficiency and enhancing the competitiveness of enterprises.

BIM technology ;operation and maintenance management; information management

2016-05-20

河南省基础与前沿技术研究项目(122300410029)；河南省高校科技创新团队支持计划(14IRTSTHN028)；2013年度河南省高等学校青年骨干教师资助计划(2013GGJS-086)；河南省软科学计划项目(102400450004)

陈广军(1975—)，男，河南郑州人，泰宏建设发展有限公司工程师，研究方向：房地产开发与管理。

10.13783/j.cnki.cn41-1275/g4.2016.04.025

TU71

A

1008-3715(2016)04-0120-05