BIM技术在建筑运维管理中的应用研究

1、BIM技术在建筑运维管理中的应用研究本文是一篇建筑学论文，本文的研究目标为 BIM 技术在运维管理中的应用，首先从文献研究中了解运维管理的现状，总结当前运维管理的问题，例如，数据管理会乱，管理方式落后等；其次，将 BIM 技术与运维管理结合，从 BIM 技术的特点中思考解决运维管理的问题；第三，探索 BIM 在运维管理中的应用，从运维平台的建立到 BIM 在运维管理中多方面的应用；最后通过实际案例，BIM 在大学食堂运维中的应用，证实BIM 技术的价值，在建筑运维管理中具有巨大的潜力。第 1 章 绪论1.1 研究背景分析根据20132017 年中国智能建筑行业市场前景与投资战略规划分析报告的结

2、果显示，截止到 2015 年，我国既有建筑的面积已经达到 600 亿平方米，城市区域的既有建筑面积约为 360 亿平方米1，在新建建筑中包含越来越多的高层建筑、城市综合体等复杂建筑。根据物业管理信息系统之研究表示，以办公大楼经济生命周期 40 年计算，各阶段支出费用百分比，规划设计约占 0.7%，施工阶段约占 16.3%，使用营运阶段约占 30.6%，维护阶段约占 32.1%，修缮阶段约占15.6%。以上海金茂大厦为例，在建造过程中的成本为 50 亿美元，其建筑总面积为 2.5 万平方米，建设成本为 1 平米 2 万元，对其运营成本进行分析，假设建筑使用年限为 60 年，在运维阶段需要的费用大

3、约为 150 亿元，为建设成本的 3 倍。国外某研究机构对公共建筑在全生命周期的成本费用进行分析之后发现，在设计和建造的成本只占到了整个建筑生命周期成本的 20%左右，而运营阶段的成本占到了全生命周期成本的 67%以上。因此，作为建筑全生命周期中最长的阶段，BIM技术在运维阶段拥有非常广阔的前景.BIM 技术最早出现在 1975 年，由乔治亚理工大学的查尔斯·伊斯曼（Charles Eastman）教授提出2，在此之后，首先是芬兰、瑞典和挪威等国家在 BIM 技术的进推广中作为主导，其次是美国、德国等发达国家紧随其后，将 BIM 技术不断完善，最后在日韩等亚洲发达国家开始应用，实

4、现了在全球范围的技术应用。随着理论研究取得成果、技术不断发展完善、各国政策的推进、在实践中的应用，全球建筑行业人士认识到随着 BIM 技术的发展成熟，将给建筑行业带来巨大的革命。我国的建筑行业也意识到 BIM 的巨大价值，将其引入国内，之后政府推出相应的政策推广 BIM，并取得一定成果。2011 年 5 月 20 日，住建部发布 2011-2015年建筑业信息化发展纲要，在这一纲要中，BIM 第一次被纳入信息化标准建设的重要内容；2015 年 6 月 16 日，住房城乡建设部印发关于推进建筑信息模型应用的指导意见，在指导意见中对 BIM 在工程项目层面的目标进行确认：至 2020 年末，以国有

5、资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区等新立项目勘察设计、施工、运维维护中，集成应用 BIM 的项目比率达到90%3；2016 年 8 月 23 日，住建部再次发布2016-2020 年建筑业信息化发展纲要，BIM 成为十三五建筑业重点推广的五大信息技术之首。同时，全国各地也出台相应的 BIM 应用指导意见推荐 BIM 的发展。.1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状在 1975 年由美国卡耐基梅隆大学教授查尔斯·伊斯曼（Charles Eastman）提出了建筑描述系统（DBS，Building Description System）的框架，

6、实现了对建筑工程的三维可视化表达，代表了建筑与信息技术的融合，使建筑信息模型技术开始登上历史的舞台4。Becerikgerber B 和 Jazizadeh F 等以专家访谈和问卷调查的形式，对 BIM 技术在运维管理领域的实践状况进行调查研究，最终发现在运维阶段，BIM 技术主要应用于构架与设备定位;、实时数据获取;、3D 可视化管理;这三个方面，但是在其他方面需求的得票也很高，说明 BIM 技术在运维管理中有多样的应用需求，具有广阔的使用空间5。Koch C 等在对室内信息系统进行开发时，引入介绍了 COBie 即施工运营建筑信息交换标准，之后发现 COBie 标准还可以应用于建立交付模型

7、视图以及作为数据源应用于物业管理的可视化技术中心6。OmniClass 是一种面向设备的设备全生命周期的信息分类标准，可以帮助设备进行组织、排序及搜索，共包含有 15 种建筑信息，Fernanda Leite 和 Burcu Akinci研究了设备管理对结构安全性响应的复杂性，在此基础上结合 OmniClass 标准，最终创建了用于安全监测的数据结构7。在信息化集成方向，Dickinson J K 在研究利用 BIM 技术自动生成文档的方法后，与传统管理中文档交付的方法对比，发现竣工文档的交付将会朝着自动化的方向发展8；Renaud Vanlande9与 Nicolle C10等都深入研究了

8、IFC 标准，并在此基础上探索基于项目本体的建筑信息管理方式。Godager B 考虑到如今的 BIM 技术主要运用于新建项目的设计与建造阶段，在运维阶段中 BIM 技术的应用还十分少，因此对 BIM 技术在建成项目的设施运维管理的应用进行了研究，将 BIM 技术应用在实际工程中，不在仅仅是理论上的研究11。.第 2 章 BIM 技术及运维管理概述2.1 建筑信息模型（BIM）技术2.1.1 BIM 技术的概念及产生工业化与信息化是推进技术发展，提高生产率的重要技术手段，而 BIM 即建筑信息模型技术（Building Information Modeling）就是建筑行业信息化的代表，对建筑

9、行业的发展产生巨大的影响改变。BIM 技术的研究主要分为三个阶段：萌芽阶段、产生研究阶段以及应用发展阶段。在 1975 年，由于 1973 年全球石油危机对各行各业的影响，美国全行业都面临着提高行业效益的问题。乔治亚理工大学的查尔斯·伊斯曼教授在课题建筑描述系统;的研究中提出了 基于计算机系统的建筑描述方式;，实现了建筑工程项目的可视化和量化分析，进而提高了工程建设效率，也意味着 BIM 概念的诞生21。但是在之后的很长时间内，对于 BIM 的定义并没有形成统一的理解，直到 2002 年，Autodesk 公司提出建筑信息模型;的概念，对 BIM 技术有了较为明确的定义。麦格劳&

10、middot;希尔公司（McGraw Hill）在 2009年的市场调研报告The Business Value of BIM中认为 BIM 技术是一种将建筑模型数字化，来管理设计、施工和运维的过程22。美国国家 BIM 协会对 BIM 定义为BIM 以数字表达的方式表现出一个项目的物理和功能特性；BIM 是一个将项目资源总和共享，并为该项目全生命周期的每一个过程中的每一个决策提供依据，帮助决策的过程；在工程的每一个阶段，不同的利益相关方都可以根据自身的需求在插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职能的协同作业的过程;。美国 buildingSMART 联盟主席 Dana K.Smit

11、h 先生将认为，BIM 是将数据（Data）、信息（Information）、知识（Knowledge）、智慧（Wisdom）;放在一个链条上，把数据转化成信息，从而获得知识，指导我们智慧的行动。因此，用最简单的话概括 BIM 即：整合信息，为我所用23。.2.2 运维管理理论2.2.1 运维管理的定义建筑的运维管理即在建筑完成竣工验收之后到拆除的过程中，利用建筑的使用人、设施设备及运营技术等资源，对建筑进行维修保护，降低它的经营成本，增加投资收益，尽可能延长建筑的使用时间而进行的综合管理。最近几年，随着国民经济收入的提高和城市化建设的高速发展，人们对于生活工作的环境要求也越来越高，建筑的实体

12、功能也越来越多样化，建筑结构更加复杂，使得运维管理成为一门复杂的科学，从简单的房屋修缮、物业管理到科学智能的运维管理，从对人员、财务、建筑的多因素管理到如今的包括空间、安全、设备、资产、能耗的建筑系统管理工程29。关于建筑运维管理，国内外对其还没有一个较权威统一的定义，在国外，运维管理也叫设施管理，不同国家的设施管理协会也给出了不同的定义。根据国际设施管理协会（IFMA）和美国国会图书馆的定义，设施管理是一种将管理科学、建筑科学、行为科学和工程技术科学等多种学科综合利用，将人、空间与流程相结合，通过技术手段对人类工作和生活环境进行有效的规划和控制，目标是保证高品质的活动空间，确保建筑物环境功能

13、，提高投资效益，满足各类企事业单位、政府部门战略目标和业务计划的要求的一门学科。英国设施管理协会（BIFM）认为设施管理就是通过组织流程，将管理工作看做核心业务，对房地产以及相关业务进行专业化管理，最终支持组织和提高基本活动的有效性。澳大利亚设施管理协会（FMA）认为设施管理是一种商业方面的实践活动，通过使人、过程、资产以及工作环境的最优化管理，最终实现企业的商业目标。香港设施管理协会（HKIFM）认为设施管理是一个机构将人力资源、组织运作以及设备资产等整合，去实现策略性目标的一个过程，也是一门科学与艺术结合的专业，通过高效的管理整合的过程，在日常运作以及策略性管理的两个层面上，使机构具有良好

14、的竞争力。从不同协会对设施管理不同的定义中，可以发现以下三点共同点：（1）与建筑场所的设备资产等有关，（2）具有多元化多专业的综合性服务，（3）使机构实现最终目的。由此可见，设施管理以及超越了传统的物业管理的意义，目标为对设施与环境进行规划、管理、经验，确保高品质的工作生活空间，主要服务对象为建筑物业主、管理者、使用者，为建筑物业主保证其投资的建筑资产得到有效升值，为管理人员提供良好工作条件可以高效的进行管理工作，为社会人群提供一个安全舒适的生活、工作场所。为了实现这一目标，设施管理应注重并坚持高科技应用的同步发展，通过新技术的应用，不仅可以降低运营成本、提高管理效率，也保证了管理与技术数据分

15、析处理的准确性，进一步促进管理工作的科学决策。.第 3 章 基于 BIM 技术的运维管理应用分析 . 183.1 传统运维管理中的问题 . 183.2 BIM 技术在运维管理中的价值 . 193.3 BIM 技术在运维阶段的应用 . 20第 4 章 基于 BIM 技术的运维管理框架分析 . 274.1 基于 BIM 技术运维管理体系的设计思路 . 274.2 基于 BIM 技术的运维管理框架设计 . 274.3 BIM 模型数据关键要素 . 28第 5 章 某大学食堂运维管理案例分析 . 385.1 案例概述 . 385.2 现状调研与运维目标 . 38第 5 章 某大学食堂运维管理案例分析5

16、.1 案例概述高校食堂作为高校后勤的组成部分之一，在高校中的地位十分重要，为全校的师生提供饮食保障，关系着大家的身心健康，而高校食堂更是一个特殊的经营实体，每天在固定的时间段内有大量的人流活动，同时食堂最为进行炊事活动的场所，有大量的火电活动，对消防安全要求高，同时高校食堂往往通过租赁外包给食堂窗口，管理复杂39。因此将 BIM 技术引入食堂的运维管理中，实现管理的信息化，将大大提高管理效率。本文以吉林省某高校食堂的为例，探索 BIM 技术在运维管理中的应用，食堂建筑面积约为 7000 平方米，地上两层，建筑高度 8.40 米，一层为后厨、管理间、设备间、卫生间、仓库等，二层为餐厅员工宿舍，就

17、餐区域等。本食堂一次性可容纳 2000 多人同时就餐。只有了解到运维管理中的问题，才可以了解到运维的需求所在，才可以制定相应的管理目标，并提出解决方案。在本案例研究的过程中，通过问卷调查与实地调研的方式，对高校师生以及食堂工作人员，后勤管理人员进行访问调查，发现在食堂运维管理的过程中主要有一下问题：（1）设备维护不及时。当食堂的设施设备发生损坏时，有的设备损坏很长时间都没有人发现，最终只能更换设备，增加了管理成本。有的设备保修后，维护部门不能及时反映，而且对于设备发生故障的部位不明确，导致维修工作时间较长。（2）对食堂的环境满意度低，空调使用不合理，在冬天很冷，夏天很热，不能保证使用过程中的舒适度，也会造成能源的浪费。（3