BIM技术在智慧厂区管理中的应用

冯学瑞 金鹏飞 范云博 董浩 熊添祥

摘要：借助BIM技术、物联网技术与信息管理技术构建的智慧厂区信息管理系统，通过各种传感器进行厂区管理监控，实现数据的自动整理、收集和分析，实时将可能出现的问题和建议的解决方法在BIM模型中进行直观展示，方便问题追踪和整改，为厂区资源的合理配置、高效稳定发展提供服务。

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.

关键词：智慧厂区;BIM;BIM应用;信息管理

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

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0060-03

1  智慧厂区定义

智慧厂区这一概念可以算是如今现代的信息化发展的一个阶段的代表。其概念可以解释为抛弃了传统的工厂运维模式，在其数字化发展的基础上利用物联网的技术再加上一些监控的设备来进行管理，主要更改的并不是工厂的作业模式，而是工厂的整体管理模式都发生了变化。

其中主要起作用的设备是无线传感器，这是实现智慧厂区的硬件介质，是智慧感测功能的最基本的要素，将微型处理器集成到设备和构件中，实时对厂区内部各种数据进行采集。

使用BIM技术做为厂区信息的承载软体，将厂区的信息信息化和集成化，与传感器收集的数据进行实时动态调整，再结合与之相对应的人工智能技术对收集的数据进行自动分析和辅助决策者判断。

让厂区的管理实现数字化和智慧化转型，让传统厂区晋升到智慧厂区。

智慧厂区应具有以下几点特征：①具备相当程度的“智慧”，可以自主搜集外界以及自身的信息，并可以分析各种数据最后应用在己身;②人与机器之间的关系将会在各个阶段都紧密联系，彼此之间的数据信息都将相互协调起来，不再像是传统的工业模式一般，各个环节相互独立;③智慧厂区的智能化以及信息化管理系统平台是整个厂区运维的核心架构，精细化原则将会贯穿整个行业[1]。

2  智慧厂区的BIM应用基础

随着国内的BIM技术应用发展日趋成熟，越来越多的人想要把BIM技術应用在更多的地方，而不只是施工期间。更想要把建筑的视频监控、能源消耗数据、设备运行情况、管理人员等信息加载在建筑物中，并投入之后的运维管理中，也就是通过BIM技术为厂区提供一个可视化的三维模型，将大数据、GIS、互联网、物联网等前沿技术结合在一起使用，形成一个高效率的、便利的“BIM+”概念，通过BIM技术可以实现建筑物可视化、信息化的实际运用，国务院所颁布的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》明确指出建筑信息化的刻不容缓，这也意味着BIM+时代的蓬勃发展。

从项目的一开始就将BIM切入进来，并且贯通整个智慧厂区的全生命周期，为智慧厂区提供便捷的现代化信息管理实现方式，让智慧厂区的现代化信息管理更具有价值。

信息化管理是以信息化带动一个工业或是一个企业发展的过程管理，其理念是将现代化的所有信息技术手段结合先进的管理手段，在企业或是工业的生产方式、经营方式、管理方式、组织方式等方面重新布置资源的使用，以此来提高生产效率、增加竞争力。

现代化信息管理其实并不是简简单单的利用IT技术，而是融合创新，不能直接期望利用何种工具或是何种分析手段就能解决管理上存在的问题，而是应该通过信息化推动企业的管理模式上的创新，重新审视企业战略的高度、企业的理念、组织结构等细节上。

3  智慧厂区管理中的应用

建设智慧型厂区是未来各类经济厂区发展的方向，实现厂区的智慧建设及管理需要建设一个智能化的园区服务平台，此平台需要协调应用多种理论和技术，从而更全面、更有效、更快捷、更智慧的将园区建设及管理的各个层面有机结合起来，实现园区智慧化发展[2]。

3.1 信息集成

BIM的信息集成主要运行原理：让各个专业的人员可以在自己负责的部分进行操作同时也能直观地通过三维模型了解别人的作业内容，迅速准确地与他人沟通，避免不必要的错误发生。

BIM整个核心都是围绕着信息的集成、共享、传递三方面来叙述。在厂区运维阶段的BIM信息管理的数据，都是来源于设计、施工时候的信息整合。作为建筑的信息模型，可以说是一个小型的数据库，这样的一个或者是多个的且包含了整个生命周期数字数据的模型，可作为建设过程多个参与方之间信息交互的平台。

3.2 厂区、室内导航

智慧厂区当中的各个部件信息可以通过BIM的三维模型查询，同时结合无线传感技术让建筑设施里面的设备情况能够实施的传递到桌面客户端平台或者是移动客户端平台，然后通过三维模型当中的漫游系统可以直接在厂区室内进行导航。厂区或室内定位的技术分为很多种，例如：基于蓝牙、WIFI等，与BIM模型相对应埋设增加厂区或室内导航精度。

3.3 厂区规划

传统工厂跨步到智慧工厂的这一场变革过程能成为未来工业发展的一个转折点。随着信息技术和智能化的发展，工厂的模式创新、组织结构、生产方式也面临着改革的要求。要求工厂的规划设计具备以下几点：实行全过程智能化改装、全面运用无线通信技术在信息交流方面、提高网络通讯的能力、搭建高效率高配置的后台技术处理分析平台、稳固智能工厂的安全性和可靠性、建设智能仓库物理管理等[3]。

3.4 信息管理

智慧厂区本身从设计到施工到运营整个过程是由多个参与方直接或间接参与所建设的，所以其运维管理的需求的不一样也导致了所有参与方对信息的需求也是有所不同。因此，厂区项目应该就设计、施工、运维三方面来讨论信息流在各个阶段的管理[4]。

3.4.1 设计阶段

厂区在设计阶段的信息主要是来自施工图纸、建筑规范、施工标准、施工材料、构建、设计参数以及施工图预算等，这些信息也代表了最初的模型雏形。

3.4.2 施工阶段

施工阶段是一个时间段较长的一个阶段，而且在这个阶段信息的产生不再单一，是复杂多变的，但是其大多数的信息都来自工程本身、相关的国家规定、资源管理、人工管理、质量管理、安全管理、成本管理等。

3.4.3 运维阶段

运维阶段的信息主要有相关的法律法规、预警备案、消防图;设备管理、设备布置、房间布置等信息;建筑的详细参数、功能规划、环境等信息;建筑材料、建筑外观、建筑规模等信息;用户档案、物业管理等信息;规章制度、能耗管理、建筑设施使用等信息。通过BIM技术将各种信息分阶段的整合到一起，并与现代化信息管理手段融合，让信息技术手段与先进的管理手段结合，在企业或是工业的生产方式、经营方式、管理方式、组织方式等方面重新布置资源的使用，以此来提高生产效率、增加竞争力。

3.5 FM管理

设备管理（Facility Management）顾名思义可以将其概括为“通过管理人员对场所、流程、科技三方面的整合，确保设施的正常运转”。FM管理的目标是为了使设备寿命达到最佳的期限，所以其一般都将结合机器设备的技术手段、财务管理等其他职能统一考虑，以设备为研究对象，追求整体上的效率水平，一般是包括选择设备、正确操作、维修、改造等工作。FM管理同BIM的核心理念一致，其价值的考虑也是要从一个全生命周期来叙述，即是从购入、使用、保修、报废、折旧整个过程产生的成本之和，可以同BIM技术结合，在厂区投入使用之后同步运行。

3.6 虚拟教学

BIM虚拟仿真技术又叫做虚拟现实技术，该技术具有经济性、高效性、沉浸性等特点，且不会受到时间、空间的约束，将其利用在生产工艺、设备维护、建筑施工等的教学上面，可以在智慧厂区的生产与管理中提供给生产工人和管理人员人机交互、设备维护等操作的练习，尤其是在学习危险度高的作业时，利用该虚拟仿真技术能够有效的保护人们的安全。除此之外，还能有助于生产人员直观地寻找发现生产工艺上的不足和问题，并根据实际需要来进行优化，以此来保证智慧厂区的建设项目的顺利进行。

3.7 智慧交通

智慧交通是充分利用物联网、云计算、互联网、人工智能等技术，通过实时监控的手段，对交通管理、交通运输等领域进行合理的规划，其特点是具备着对交通系统感知、分析、推测、控制等能力，以此来保证交通系统的高效率运行。

在智慧厂区当中，通过智慧交通的系统体系为参照，建成高效率的运输体系，能为厂区中的物资管理部门提供很好的管理手段，推动厂区内部的交通运输上的更安全、更高效、更经济、更环保的运作与发展，给予相关部门能够及时提供信息支持和决策的技术手段。

3.8 应急指挥可视化管理

应急事件是指面对突发性事件如自然灾害、工业事故、人为破坏等的应急管理、指挥方法。应急指挥可视化管理一般包括以下几个步骤：

危险性分析：主要是针对厂区内部易发生事故区域设防，如高温厂房、重型机械工作所在区域、危险化工原料的存放区域等，需要通过系统的分析，还要考虑到人员的分布情况、房间的布置情况极其环境状况，将危险区域标注出来，设立一定的等级来划分不同的危险程度。

应急指挥：指智慧厂区能够在对危险发生的区域通过无线传感技术第一时间发出应急预警，基于对监测数据的变化情况给予不同的指挥安排，通过智慧系统平台能直接向维修人员提供视频、三维模型数据等信息，做到高效率、高准确、有秩序的指挥工作。

可视化管理：当突发性事件发生时，智慧厂区系统平台可以在三维模型当中显示哪一位置、哪一构件、发生哪一事件等信息，会提供给维修人員及管理人员直接可视化的数据，保证维修的顺利进行，也可保证管理工作的正确指挥。

4  智慧厂区趋势

将BIM技术使用在智慧厂区的信息化管理中，可以降低厂区的运营维护成本主要表现为以下几点：

①能降低由于设备维护不及时造成的设备损坏;

②能够对厂区路线情况提前做出判断降低时间成本;

③能够提前了解厂区库存情况，及时进行补充保证厂区能够一直高效运转;

④能够及时了解厂区能源使用情况，并及时做出调整防止由于能源问题对厂区生产的影响;

⑤能查看厂区建设情况，保证厂区建设质量。

以上几点并未完全列举，鉴于BIM对于建筑行业的重要性，我国相关科研计划当中已经明确的指出对BIM相关研究的支持。在这么多年的应用和研究中，设计和施工中BIM技术应用方式已经相对成熟，但是在运维阶段，BIM技术应用还尚待发展，尤其是商业建筑运维、制造业智慧管理等方面发展空间还很大。

物联网技术是智慧化建设的“神经核心”，这种技术是让智慧化管理系统得到真正应用的关键。结合BIM技术，构建可视化的信息管理系统，对建筑修建情况、设备状态、人员状态等信息能够直接可视化的查看，方便随时进行计划调整、人员调整和设备维修计划查看等，能大幅度的降低管理成本，提高管理的效率。

随着物联网技术的高速发展，基于BIM技术的运维管理也迎来了一个新的发展时期。互联网时代是人与人之间的联系，而物联网时代则是人与物之间的联系，所以很多人认为该技术是继计算机、互联网之后的又一次浪潮。

对于物联网，许多国家如韩国、日本、美国都在投入巨额资金进行研究，同时我国也在关注这种技术的研究进展，工信部相关信息部门也都提出了支持这种信息技术发展的相关政策。相信通过BIM技术和物联网技术的结合，将各类信息引入到建筑运维当中，会为建筑物的智能化管理和辅助决策带来全新的思考方式。

参考文献：

[1]凌敏，曾文峰.智慧园区总体构想和建设措施分析[J].无线互联科技，2018，15（22）：169-170.

[2]牛亚琳，刘尧，张丽婷，杨涌文.BIM技术在智慧园区运维管理中的应用探讨[J].上海节能，2018（06）：386-390.

[3]凌敏，曾文峰.智慧园区总体构想和建设措施分析[J].无线互联科技，2018，15（22）：169-170.

[4]李明照，杜艳超.基于BIM的运维数据构建研究[J].智能建筑与智慧城市，2016（08）：68-70.