毕业论文-基于BIM技术的设施管理

本科生毕业论文（设计）题目基于BIM技术的设施管理姓名与学号指导教师年级与专业所在学院基于BIM技术的设施管理FacilityManagementBasedonBIM姓名与学号指导教师年级与专业2012级土木工程所在学院浙江大学建筑工程学院2016年6月浙江大学本科毕业论文目录第一章绪论1.1.课题背景1.1.1基础建设持续增长自2006年以来，中国建筑业总产值以每年15%的速度递增，在未来十年有望取代美国成为世界第一的建筑市场。大力发展基础设施建设符合我国城市化进程战略，政府通过积极地经济政策鼓励外来资金和民营资金对基础设施项目的投资。数量巨大的商用、公共、居住建筑推动我国BIM技术与设施管理产业进程的同时，也带来了相关技术产业本地化的挑战。美国建筑科学院的研究报告指出，相比于制造业，工程建设行业的非增值服务（浪费）达到惊人的57%。在建筑发展装配化、绿色化、精益化、智能化的大背景下，如何运用先进的BIM技术及设施管理方法提高效率减低能耗，将会成为我们未来所面临的课题。1.1.2建筑信息模型（BIM）技术日益进步建筑信息模型（BIM）简单来说就是通过数字化技术在计算机中建立虚拟建筑，一个建筑信息模型就是提供了一个单一的、完整一致的、逻辑的数据库。BIM贯穿于建筑整个生命周期之中。在物业管理阶段，管理者可以运用模型进行可视化管理。“十二五期间”住建部发布的《2011-2015建筑业信息化发展纲要》等文件提出，要加快建筑信息模型（BIM）在工程中的应用，在2016年以前由政府投资的两万平米以上的大型公共建筑以及省报绿色建筑项目的设计、施工中要采用BIM技术；截止到2020年，应完善BIM技术应用标准以及实施指南，形成我国的BIM技术应用标准和政策体系。1.1.3我国设施管理信息化需求当建筑使用达到50年后，在建筑设计、取得、运维和拆除四个过程中，运维阶段的投入成本与项目的初始成本比例可达到9:1。特别是在商业建筑中，运维人员遇到的问题有95%-97%来自建筑设备的维护，运维成本仅次于员工薪水的开支。由此可见，运维阶段不仅是占建筑生命周期时间最长，同时也是成本最大的一个阶段。然而，由于建筑使用设备越来越多，各种管线系统的布置趋于复杂，传统的二维图纸以及物业管理系统已经逐渐不能满足设施管理的需要。而BIM技术可视化、数据化和协同化的工作特点，使之具备将设施管理的工作对象及工作方法形象化、直接化的潜能。然而，与西方先进国家的设施管理丰富的理论研究以及实践经验相比，我国的设施管理研究仍处在初级阶段。市场上的运维软件仍然停留于物业管理层面，未对设施进行全生命周期的研究。亟待更新的建筑产业信息化技术与传统的项目分包管理模式带来的具体操作上的冲突，也是BIM技术在设施管理中应用本土化的难点所在。1.1.4某养老院项目某养老院项目从设计阶段开始采用基于BIM技术的全生命周期设施管理。在国内整个土建、设施管理行业积极探索BIM技术本土化的大背景及实质上工程分包依旧占据主流的现状下，能够获得施工单位的支持协助开展BIM实体项目的研究是非常难得的。1.2课题研究意义与目的1.2.1推动设施管理信息化研究设施管理处于建筑生命周期中时间最长、成本最高的运维阶段，改善设施管理的信息化水平有利于提高设施管理的效率，比如可视化建筑设备有助于提高建筑设备的维修水平。国内设施管理研究起步较晚，至今只有十余年时间，设施管理的理论探索仍处于初级阶段。面对世界上建筑产业信息化的趋势，国内基于BIM技术的设施管理研究在深度与广度上有一定延伸，但仍缺少比较有效的理论指导。1.2.2推动基于BIM技术的设施管理本土化应用现有的一些研究将国外的经验介绍至国内，但缺乏针对我国土建及设施管理行业本土化的思考。例如，BIM模型的信息有利于建筑设备的维护，但直接从BIM模型导出的信息往往杂乱无序，这时就需要本地化的数据接口对数据文件进行处理。本文通过建模、应用、总结三个环节对设施管理信息化的本土化问题进行了探索。1.2.3课题研究目的本养老院项目为从设计阶段开始的基于BIM的设施管理。结合BIM技术的可视化、数据化、协同化等特点探索BIM在具体项目设施管理中应用可能存在的问题、解决方法与技术路线，为后续研究提供依据及参考。本课题希望通过研究与实践达到以下几个目的：（1）总结我国基于BIM的设施管理现状及存在的问题；（2）探究符合我国现阶段基本国情的基于BIM的设施管理应用方法；（3）提出我国现阶段基于BIM的设施管理框架体系。1.2理论概述1.2.1BIM的概念BIM（BuildingInformationModeling）最常用的中文翻译为“建筑信息模型”。国内外对于BIM的定义主要有以下几种：美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM的完整定义是：BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；它可以集成设施的相关信息，是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM的出现及发展，有利于实现建筑全生命周期管理，大大改善了建筑行业劳动生产率低、能耗大的问题。国际标准组织设施信息委员会（FIC）对BIM的定义为：BIM是在开放的工业标准下，对项目的物理特性和功能特性以及项目全寿命周期中的各种信息的集成表现，为决策提供依据，从而更好地实现项目的价值。香港建筑信息模拟学会（HKIBIM）对BIM的定义为：BIM是建筑在其生命周期过程中更新和管理数据的过程，通常在设计与建造过程中运用三维技术，实时技术以及动态建模软件以提高生产力；以及创造BIM的过程，通常包括建筑几何结构，空间关系，地理信息以及建筑构件的数量与属性[1]。由此可见BIM的三个主要特点为：（1）设施信息数据化、可视化、交互化（2）设计、施工、管理一体化、产品化、全生命周期化（3）生产高效化、系统化、协同化。1.2.2BIM的发展历史BIM概念的起源可追溯至上个世纪60年代[2]。DouglasC.Englebart在其论文中最早提出基于对象的设计，参数化操作和关系数据库的概念，成为BIM理论的基础。而后计算机图形学技术的进步使得可视化模型成为可能，数据库建筑设计理论的出现使建筑被分解成各类组件。直至80年代出现的虚拟建筑设计软件ArchiCAD将BIM可视化及数据化两大概念整合并商用，BIM设计软件时至今日走过了第一个30年。上世纪70年代出现的体素构造表示法（CSG）以及80年代出现的边界表示法（brep）使得原始几何形状可以结合与相交并创建更为复杂的外观。在门、窗的设计中删减、更改缝隙的工作非常常见，因此图形学技术的发展对于建筑师进行可视化地设计至关重要。与此同时，人机交互设备（HCI）也在一定程度上成为CAD以及BIM技术的先驱。建筑师ChristopherAlexander认为，建筑使用者比建筑师更清楚他们需要什么。他的工作促进了基于对象计算机科学学派的形成，而BIM之父CharlesEastman的建筑描述系统（BDS）是最早成功建立建筑数据库的项目。BDS是第一个描述入库元素的软件，这些元素被附着材料类型及供应商等检索属性，并可被添加到模型中。在1977年，Eastman在卡耐基梅隆大学创建的下一个交互设计的图形语言项目，展现了BIM技术的现代特征。80年代初前苏联的两个程序员LeonidRaiz和GáborBojár分别成立了开发Revit与ArchiCAD两个现今最流行的BIM软件的开发公司的前身母公司。在Graphisoft出售第一版RadarCH（之后的ArchiCAD）不久，美国参数技术公司PTC于1988发布了第一版参数化建模引擎的CAD软件Pro/ENGINEER。在2004年发布的revit6中，通过对协同设计功能的优化，建筑师和工程师可以开始基于同一个模型共同工作。与此同时，Navisworks，Ecotect，EnergyPlus，IES以及AutodeskVasari通过IFC文件标准直接输入BIM模型并模拟结果，使建筑行业从传统的项目分包模式朝着综合交付模式转变。1.2.3设施管理的概念设施管理来自与英文FacilitiesManagement的直译。世界几个主流设施管理协会对于其有如下几个定义：国际设施管理协会（IFMA）：设施管理以保持业务空间高质量的生活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作。英国设施管理协会（BIFM）：设施管理是通过整合组织流程来支持和发展其协议服务来支持组织和提高其基本活动的有效性。香港设施管理学会（HKIFM）：设施管理是一个机构将其人力、运作及资产整合以达到预期战略性目标的过程从而提升企业的竞争能力。从以上定义来看，设施管理并不仅限于传统观念上的物业管理。广义上的设施管理应当是包括设施全生命周期管理、全管理要素管理以及全相关方管理以达到各方利益最大化的管理手段。1.2.4设施管理的发展历史一般认为现代设施管理起源于20世纪70年代。美国密歇根州的安·阿波罗设施管理协会和美国国家设施管理协会在1979年及1980年相继成立，标志着设施管理作为一门综合了管理学，工程学，建筑学、行为科学的交叉学科的形成。1989年国际设施管理协会的成立，以及1990年首届欧洲设施管理协会会议的召开，使设施管理逐渐从传统物业管理中脱离出来，在西方国家得到快速发展。上世纪90年代以来欧美学者对设施管理的范围进行了研究定义。Cotts于1999年提出了设施管理应涉及的14项主要问题，具体包括：（1）所有权的费用；（2）生命周期内的成本核算；（3）服务的整合；（4）运营和维护设计；（5）责任的委托；（6）费用的效率；（7）工作效率的提高；（8）生活质量；（9）各因素的整合；（10）储备及灵活性；（11）作为资产的设备；（12）商业智能；（13）可持续的过程；（14）服务。Nutt认为设施管理的未来包含四种创新，分别是财务资源创新，物力资源创新，人力资源创新和知识资源创新。Alexander则认为设施管理的范围应包含风险管理，信息管理，建筑日常管理以及环境管理。自1986年至1992年，80年代初从美国传入英国的设施管理概念开始在欧洲其他国家广泛传播。在传播的过程中，大量来自美国的概念被注入当地的资产管理文化的内容。设施管理最初的核心概念是创造最好的工作环境，但是本地传统和现状被融合进了用于达成目的的方法论之中。美国与欧洲国家关于设施管理的翻译分别是FacilityManagement以及FacilitiesManagement。美国的设施管理更加面向过程，关注规划以及合作活动；英国等欧洲国家更加注重环境的质量以及服务，以及人的情感[3]。根据欧盟数据统计，美国与英国的设施管理水平领先于德国、法国以及荷兰，并大规模领先于欧洲其他国家。除此以外，美国的设施管理概念于1985年左右通过日本开始进入亚洲。1.3国内外基于BIM的设施管理研究现状1.3.1国外基于BIM的设施管理研究现状国际上对设施管理研究较领先的国家有美国，英国，北欧国家，澳大利亚等。目前对设施管理研究主要从技术、可持续性、全面性等三方面着手。TomiVentovuori在2007年对当时国外有关设施管理的文献进行了分类，在584个样本中发现，文献综述类文章有82篇，理论研究有194篇，实例研究有308篇。但是结合BIM技术的设施管理文献要少得多，近年来相关研究逐渐增多。ClementMignard[4]开发了一种名为ACTIVe3D的设施管理平台，旨在降低GIS系统与BIM系统之间的异质性，使得管理拓展到都市层面，包括一幢建筑的具体环境以及周围其他的建筑。类似的，Tae-WookKang[5]开发的BG-ETL软件将基于GISDE设施管理系统所需要的建筑几何信息从BIM系统中脱离出来，并可根据需要提取、转换、加载信息，在随后的几个案例研究中展现了该软件的可重用性与可拓展性。Tae-WookKang[6]在另一篇文献中基于BIM模型透视视角的设施管理元数据形式（BPD）同样从提升数据的可重用性以及可拓展性角度探究两个系统之间的数据交互。IbrahimMotawa[7]开发了一种基于BIM技术收集设施被维护及维护后信息的系统，该系统旨在帮助设施管理团队了解实时劣化的过程并对预防及更正性维护给予支持。AliMotamedi[8]设计了一种基于BIM的知识辅助可视化故障根源探测系统。该系统使用可视化工具帮助设施管理工程师利用个人经验以及直觉解决故障问题。EricM.Wetzel[9]针对设施管理实施的安全、培训问题，通过描述当今的市场趋势、可用技术以及限制提出了基于BIM技术的解决框架。该框架体系在设施管理层面通过安全维护援助、维修练习、安全归类、数据进程及基于规则的决定系统几个模块提升设施管理的安全性。F.H.Abanda[10]在一个案例学习中运用BIM软件Revit创建了一个小型模型，之后将模型导入能量模拟软件GreenBuildingStudio，最后通过调整参数探究不同情况下建筑整个生命周期中的能量消耗估计。J.J.McArthur[11]通过解决（1）确认运维所需要信息（2）处理信息转换（3）控制建模投入（4）处理信息不确定性四个问题并通过案例研究提出了一种针对现存建筑的可持续性运维框架。1.3.2国内基于BIM的设施管理研究现状我国设施管理和BIM研究起步较晚，基于BIM的设施管理研究更是少之又少。现有的文献资料主要分为三部分：设施管理在中国发展的综述类文献，建设项目全生命周期管理的理论研究，以及针对设施管理中机电、暖通等单一系统在商业地产、交通工程等单一类型项目中的案例研究。王兆红[12]针对国内设施管理相对滞后的现状，回顾了国外设施管理的发展历程，介绍了设施管理的范围、内容、涉及的主要问题，探讨了设施管理在国内未来的发展方向。丁智深[13]介绍了设施管理的相关理论，将设施管理与中国传统的物业管理进行分析比较，找出二者在管理范围和作用方面的差距，构件适合我国设施管理发展趋势的理论体系框架。汪再军[14]阐释了运维管理的内容及已意义，确定运维管理范畴，并对BIM技术在运维管理中的应用做了初步探索，提出BIM在运维管理中的关键技术。何清华[15]提出建设项目全生命周期集成化管理（LCIM）的概念，并将决策阶段开发管理（DM），实施阶段业主方项目管理（OPM）和运营阶段物业管理（FM）进行整合，进一步提出以运营导向建设的全寿命周期业主方（运营方）管理组织设计的理念。张建平，郭杰[16]开发了一种基于IFC标准的建筑设备集成智能物业管理系统。该系统综合应用了信息模型、中间件、WebService等技术，实现建筑物业管理阶段与设计、取得阶段的信息交换共享。黄斐娜和王进针[17]对工程项目传统管理模式中存在的一些自身无法克服的弊病，在提出工程项目全寿命周期管理概念的基础上，对工程项目全寿命周期管理的整体构想做了深入探讨。王代兵和佟曾[18]从租售管理，设备管理，空间布局的运营管理和应急预案的分析方面对商业地产项目在在运维阶段运用BIM技术进行了研究。陈光[19]从目标整合、任务衔接、功能优化、费用控制、组织创新和集成化管理系统出发构建轨道交通工程的全寿命周期管理模式。尹奎和王兴坡[20]等人利用二维码技术高效查找、识别、信息读取的特点对实现高效、精细的物业管理和设施维护进行了研究。过俊，张颖[21]提出基于BIM的建筑空间及设备运维管理系统，通过插件实现对模型的浏览和设备的运维。杨煊峰和闫文凯[22]运用逃生模拟分析软件，加载逃生路径和参数得到疏散解决方案，为建筑设计提供针对性优化调整。1.4存在问题理论及实践研究滞后。BIM与设施管理均是近30年才开始发展起来的概念。目前，BIM软件已在国际上广泛应用，而针对BIM技术在设施管理的应用，发达国家经过理论研究及案例学习已具备比较多的探索实践经验。而国内除了极个别标志性工程将BIM技术运用到了全生命周期，针对设施管理阶段的探索少之又少。对设施管理全生命周期性的特点认识不足。由于国内的项目运营模式多数是工程分包式，导致设计、施工、运维等环节的企业更加关注怎样节约在设施购置和管理维修上的资金投入，而没有以全生命周期的观点提高设施管理效益。信息化水平滞后。二维的CAD图纸对于三维模型在直观性上具有天然的弱势。管理人员常常需要通过读取多个二维图形人工还原三维场景。纸质的资料难于在设计、施工过程中传递给下一个阶段导致数据遗漏和丢失；频繁的图纸修改以及不可实时更新性造成劳动力浪费，同时也增加了设施管理的成本。1.5研究方案1.5.1主要研究内容BIM的核心是信息管理，设施管理的核心是设施管理要素。BIM模型、设施管理要素以及应用构成了一个信息循环，技术路线如下图1-1所示。本课题以某养老院项目为背景，以基于BIM技术的设施管理为研究对象，结合目前国内外BIM在设施管理中的应用及研究现状对养老院项目进行分析。图1-1技术路线具体研究内容包括：（1）确定关键信息以及建立BIM模型。确认设备、水、电等系统信息，梁、柱、板等结构信息以及门、窗、屋面等建筑信息对于设施管理用BIM模型构建的必要性，确定模型各组件的精细程度。在计算机上建立三维BIM模型。第二章内容包含上图中从应用中提取设施管理要素，以及用设施管理要素构件BIM模型的技术流程。（2）处理数据转换以及应用BIM模型分析BIM软件与数据库软件、设施管理软件间数据的输入、输出以及转换的途径，探究BIM模型在设施管理过程中的使用方法。第三章内容涉及了上图中将BIM模型应用到实际项目中，以及数据信息在模型、设施管理要素以及应用间转换的技术流程。（3）总结研究并提出基于BIM的设施管理方法通过总结国内外研究现状，所存在的问题以及本文的研究结果，建立符合现阶段国情的设施管理方法框架。1.5.2研究思路与方法针对上述不同的研究内容，初步拟定以下研究思路：第二章：确定关键信息以及建立BIM模型：·根据国内外研究分析设施管理在各阶段的使用要素·从信息源中过滤要创建的BIM模型中的信息要素·用Revit软件建立用于设施管理的BIM模型第三章：处理数据转换以及应用BIM模型·根据国内外应用案例分析BIM及设施管理软件间的接口现状·提出可能的数据输入、输出以及转换解决方案·使用Revit、Navisworks、BIM360Glue以及BIM360Field等软件将BIM模型运用到设施管理阶段第四章：总结研究并提出基于BIM的设施管理方法·总结基于BIM的设施管理发展趋势·提出符合我国现阶段基本国情的基于BIM的设施管理框架浙江大学本科毕业论文第二章确定关键信息以及建立BIM模型第二章确定关键信息以及建立BIM模型2.1分析设施管理在运维阶段的使用要素2.1.1国内外设施管理的范畴根据国际设施管理协会（IFMA）的定义，设施管理的范围主要包括以下七个方面：长期战略规划与短期操作计划；资金需求计划和财务管理；房产管理及处置；空间规划与空间管理；新建和改建工程的设计建造；物业保养及运作；保安、电信和行政服务组织的计划可分为：长期战略计划、管理计划和项目计划。设施管理者根据外部竞争环境和自身状况制定公司长期发展的策略性计划。日常管理计划是根据战略制定的短期执行性计划，而项目计划常常独立于日常管理业务并针对具体项目制定。资金需求计划与财务管理通过对未来各设施管理业务的资金需求分析，根据公司发展需要，使资金使用发挥最大效益。制定者需要熟悉财务管理、金融以及设施管理业务的特性。房产处置和管理的对象是组织设施管理者拥有或者租赁的房产；主要的处置管理方式是租赁、出租、购买、出售和新建、改建；通过选择正确的房产处置方式满足经济效益的可持续发展。设施空间的规划和管理可以为设施使用者创造良好的工作环境。通常，空间管理的主要任务有：（1）使空间各项指标符合政府标准；（2）保证空间使用的有效性；（3）及时更新空间装修及设备更新。空间规划应考虑的内容包括：（1）任务要求；（2）空间使用面积要求；（3）设备技术要求；（4）储物空间；（5）结构布置；（6）出入口；（7）照明。良好的空间规划还可以使有限的空间得到优化配置，提高使用面积。在建设项目中，设施管理者需要积极参与设计需求评估、设计标准制定、设计团队选择、建设管理等一些列工作。全生命周期的设施管理将有利于设施管理者在运行维护阶段继承管理信息，提高管理效率。设施管理中的物业日常管理维护与我们所熟知的传统意义上的物业管理内容相似，主要包含设施的清洁，设备的运行管理和设施维护等。由于物业管理直接涉及设施空间的运行效率并与使用者直接接触，是客户情绪最敏感、最集中体现的领域。保安、电信及行政服务为设施使用者提供除了核心业务以外的各项辅助活动服务，涉及餐饮、快递、洗衣、复印、交通等内容，此项职责最能体现设施管理的宗旨，即整合所有设施管理业务以支持开展核心业务。陈景勋[23]在《设施管理在我国的理论探索及应用研究》中总结了香港某医院设施管理部门在建设规划初期制定的策略性设施管理方案，下表2-1能够较好地展现全生命周期的设施管理应用。表2-1香港某医院策略性设施计划内容[23]项目主要方面具体计划内容医院战略计划实施内容计划方面外包相关业务给私人公司PWH部分选择公私合营方式设计及建筑医院客流线规划智能措施建筑维护方面设施维护滚动计划有限年限外包节能环保方面环保节能措施运行管理平衡计分卡方法公司资源管理计划系统消防及安保夜间出入口消防措施其他措施通讯电梯移动网络覆盖计算机网络支持服务餐饮救护车管理医院内部及周边交通措施洗衣服务后期保障维修及保养风险评估计算机控制系统日常维护计划定期大修计划空间管理病房、手术室等核心业务空间规划及管理非核心业务空间规划及管理技术计算机维护及管理信息系统财务零预算生命周期费用主动基准费用财务风险分散同济大学曹吉鸣等[24]在香港特别行政区政府专业服务发展资助计划项目中的“TotalFMSolution:MappingCustomer’sAspirationsinaChangingWorld”子课题研究中，以北京、上海、广州、重庆等城市为重点，对设施管理中的空间管理、可持续运作以及危机管理三个方面的应用现状进行了问卷调查研究，如下表2-2所示。表2-2资助项目研究内容[24]分部名称研究内容问题描述空间管理管理标准空间管理政策空间利用率（已用空间/可用空间）×100%管理业务范围空间管理的服务范围搬迁、重置重新部署或新建的原因、后续跟进工作可持续运作实施方法已经实施和计划实施的各种方法和措施实施原因实行绿色设施/可持续运作的主要目的和宗旨危机管理紧急预案紧急预案涵盖范围灾难恢复停电预防和灾难恢复措施安全控制安全管理方法和措施2.1.2国外应用案例分析通常，在具体到特定项目的设施管理实施上，由于客观条件所限或者出于主观需求需要，往往只专注于设施管理中的一个或几个方面。J.J.McArthur在瑞尔森大学KerrHallEast的案例研究中，进行了空间管理、能量报告、风险石棉测绘等几个试点应用，分别属于前文所提到的（4）空间规划与管理，（5）新建和改建工程的设计建造以及（6）物业保养及运作。由于设施年代久远，原始的设施信息已经残缺不全，作为建立建筑信息模型的信息来源，仅有19张完工后的CAD图纸以及用于空间面积审计报告的一套CAD平面图。在现场验证平面信息的真实性以及补充新信息的过程中，作者提出了丰富数据房间表（RichRoomDataSchedule，见图2-1）的概念。他认为，如果每个族能被标记或绘制到特定房间，那么建立一个详细到族位置精度的模型的好处将非常有限。也就是说，建立精度到房间位置的建筑信息模型已经足够设施管理应用。图2-1丰富数据房间列表[11]在空间管理的应用中，平面图被用于建造BIM模型，一个由Archibus导出的空白表格程序被连接至BIM模型。任何因为建筑改造而产生的变化将会通过插件同步Archibus中的房间平面。此处，实时更新的房间平面图是重要的信息。在石棉风险测绘的应用中，数据来自一组Archibus用户的石棉调查记录。这些报告指出了四种包含石棉的材料并且提供了关键区域的记录情况——石棉风险测绘被反映在RRDS中为此目的设置的7根柱子中。在此应用中，包含风险石棉柱子的位置是重要的信息。在能量报告的应用中，作者研究展示了BIM中的算量和账单能够提供怎样的能量管理节约模拟以及提示可能的能量改造。通过Revit的房间清单计算，从T8到T8LED改造的能量节省需求以及估计的每年能量节省可被计算出来。在这里，原始的T8日光灯的位置，以及T8、T8LED日光灯的照明参数将是重要的信息。2.1.3国内应用案例分析上海申都大厦项目同样是既有建筑的改造项目。经有关建筑咨询公司调研发现，尽管现有的运维工作虽由传统物业单位实施，但对于现代设施管理的需求很强烈，如“空间管理”、“家庭设备管理”、“建筑状态评估”、“资产控制”、“运营维护”和“能耗监测”等几项。基于良好的BIM标准、集成能耗监测系统以及统一运维门户等几项原因，最终选择了Archibus结合SharePoint协同开发的运维门户。设施管理成果主要体现在运维门户、空间管理和运维管理三个方面。运维门户建设初期便使用了IFC、CObie（ConstructionOperationBuildingInformationExchange）以及OmniClass等标准，并为设备制定特定的分类编码，使得BIM软件（Revit）与FM软件（Archibus）间信息可以保持协同和交互。由于门户与Archibus、派诺能耗监管系统紧密集成，可提供Archibus的功能模块，自身的实用功能以及能耗监测系统。与此相关的重要信息如下表2-3所示。表2-3设备系统编码[25]序号编号首字系统名称序号编号首字系统名称1BL避雷针12M门2CF厨房设备13NX能效系统3DK灯控系统14QD强电系统4DT电梯系统15QX气象系统5FG泛光照明16RD弱电系统6GF太阳能光伏系统17SH生活用水系统7GR光热系统18XF消防系统8JJ洁具19XG巡更系统9JK监控系统20YS雨水回收系统10KT空调系统21ZM照明系统11LH垂直绿化在空间管理上，通过统计各个楼层的可供分配面积和实际入驻部门，显示不同楼层的分配状况，可以及时了解空间的分配关系，使空间利用率提高。如前文所提，此处的重要信息为楼层平面图与人员组织信息。运维管理模块搜集了系统近一年的所有运维工单数据，可按时间对各类问题进行统计分析，在事故频发点之前采取预防措施。同时，每次维修工作都记录在案，用于考核具体工作人员的工作业绩。维修工单所包含的设备信息与管理记录为重要的设施管理信息。2.1.4确认某养老院项目中的关键信息某养老院设施的BIM信息来源为设计院的一套包含建筑、结构、水电、暖通在内的完整施工图。《BIM技术概论》将设施管理运维阶段的内容分为空间管理、资产管理、维护管理、公共安全管理以及能耗管理五项内容[26]。由于资产管理涉及固定资产的信息、折旧数据及报表管理等内容，而在该项目实施阶段难以获得有效信息，因此取与前文提及的国内外案例相吻合的剩余四项分析，各项内容所涉及的具体信息被总结如下表2-4所示。表2-4运维阶段的设施管理信息运维管理重要信息空间管理空间分配空间类型、面积等空间规划人数、功能用途、后勤空间等租赁管理租户名称、建筑面积、租约期间等统计分析成本分析、人均占用面积等维护管理维护计划设备基本信息、保养周期等巡检管理运行记录、故障记录等报修管理报修申请、工号、验收单等公共安全管理火灾报警监控系统、消防系统等安全防范灾害模拟评估数据，潜在危险源等应急联动紧急出口、疏散线路、危险环境、消防系统等能耗管理数据采集强电系统、弱电系统、传感系统等数据分析设备位置、使用时间、能耗记录等报警管理监控系统、传感系统等结合该养老院的施工图，可以得到在建模阶段有效利用的重要信息为：（1）空间类型、面积、用途、位置；（2）各种设备的位置、基本信息；（3）各种管线系统的位置、基本信息。2.1.5总结某养老院项目中确认关键信息的方法该养老院项目处于施工阶段，可用的设施信息为一套包括建筑、结构、水电、暖通在内的完整施工图。在分析了国内外设施管理在运维阶段应用的实施案例、查阅国内外设施管理应用范畴的相关文献以后，结合项目实施阶段的实际情况，确定了设施管理在运维阶段包含空间管理、维护管理、公共安全管理以及能耗管理在内的四种应用领域。在各应用领域内，根据具体的应用办法确定出与之相关的重要信息。例如，在空间管理中，各种空间的类型、面积、用途、位置便是重要的信息。在下一节的建模过程中，通过此方法确认出来的重要信息，将被用于指导从已有的信息源（一套施工图）中有的放矢地提取出建模所需的信息要素。2.2过滤设施管理用BIM模型中的信息要素2.2.1过滤结构模型中的信息要素在结构模型中，对于创建用于设施管理的BIM模型，构成空间的信息要素为基础、梁、柱、板的位置和基本信息。各层结构柱布置信息可以从各层的柱配筋图中提取，类似的，各层主次梁、板的布置信息可以从各层的梁配筋图、板配筋图中提取。如下图2-2所示为某养老院2号楼一层的柱配筋图。图2-2某养老院2号楼一层柱配筋图由图可见，柱配筋图中的钢筋信息对于施工过程是有效的，但是会在建模过程中大大增加工作量。对于构建面向设施管理的BIM模型，仅保留柱截面位置、轴网以及柱的尺寸信息。在下一节的具体操作过程中，只需要在Revit中关闭链接CAD的相应图层。类似的，在梁、板的配筋图中，仅保留梁、板的位置，轴网以及尺寸信息。梁、板的平面配筋图如下图2-3、图2-4所示。图2-3某养老院2号楼一梁平面配筋图图2-4某养老院2号楼一层板平面配筋图2.2.2过滤建筑模型中的信息要素在建筑模型中，除了结构模型已经完成的柱、梁、板以外，影响空间构成的主要要素有墙、屋面、门窗、天花板、楼梯等。家具、洁具、厨具等设备由于暂时缺乏具体的规格与位置，不在建模范围内。一些非建筑要素，如场地、道路、出入口等因为对于公共安全管理非常重要，放在此处一并考虑，并在下节建模过程中予以展现。下图2-5为某养老院2号楼一层平面图。可以发现，平面图所包含的信息较多。除去结构模型中已存在的柱、梁、板外，可以提取的要素有墙、门、窗、楼梯、散水、台阶、出入口、道路等。除此以外，平面图中地板的标高作为建模的重要因素，需要特别注意。图2-5某养老院2号楼一层平面图坡屋顶的建模需要结合平面图、立面图、以及檐沟、女儿墙、泛水等详图。屋面平面图如下图2-6所示。图2-6某养老院2号楼屋顶层平面图2.2.3过滤管线系统中的信息要素管线系统包括但不限于给给排水系统、暖通系统、强电系统、弱电系统。给排水系统的设施信息要素主要包含给水管、热水管、污水管、废水管以及相应的立管，三通、四通等连接件，市内消火栓、水流指示器、喷头、遥控信号阀、灭火器、排气阀等一系列设备。给排水平面图2-7如下。图2-7某养老院2号楼一层给排水平面图消防系统给排水与上述给排水系统类似，在此不再赘述。电气系统的设施信息主要包括各种灯具、配电箱、开关、报警器、插座等。桥架由于有与管线或其他系统碰撞的可能，也作为主要的设施信息。消防系统的相关设施信息还包括感应器、喷淋装置、信号蝶阀和流量开关等。2号楼的一层动力平面如下图2-8所示。图2-8某养老院2号楼一层动力平面图弱电系统设施包括呼叫机、摄像机、红外一体机等。由于缺乏相应的族库，在本文中暂时不对弱电系统进行分析。暖通系统设备主要是风管，同时包括各式接头、阀门、风机、百叶风口等。在该养老院项目中，2号楼并没有地下室，因此也不做讨论。2.2.4总结某养老院项目中过滤信息要素方法在过滤信息要素之前，首先要明确重要的信息要素是什么。通过上一节分析得到各种重要的信息要素，在已有的数据源中寻找相应要素。在某养老院项目中，已知的数据源是一套完整的施工图纸。由于未经过改建，这些数据的可信程度是相当高的，足以构建与施工模型相对应的多细节层次（LevelsofDetail）模型。但由于现阶段国内未普遍实施集成项目交付（IntegratedProjectDelivery），在施工图阶段有相当一部分的设备信息不能确定。面对这种情况，设施管理者需要分清主次矛盾，在力所能及的范围内为设施管理工作过滤留下尽可能多的设施信息，并为日后添加、改变、删除各类设施信息预留友好的途径。2.3建立用于设施管理的BIM模型2.3.1建立某养老院的结构模型在本文的建模过程中，主要采用Autodesk公司的Revit软件。由于Revit能够完美地兼容同为Autodesk开发的AutoCAD以及后文应用到的Navisworks、BIM360Glue以及BIM360Field等软件，减少了建模与应用过程中数据转换的麻烦，很大程度上提高了效率。将上一节提到的柱配筋图链接到Revit文件中，建立好各层标高，用柱工具排布一层柱。这里需要注意的是每一种柱需要建立一个新的族，并规范命名，以便今后应用。如“混凝土-矩形-柱1-KZ55”代表一层500乘500的框架柱。通常，Revit的系统族自带一系列的标识数据，如注释记号、型号、制造商、说明、部件代码等。良好的命名规则将有助于同一设施信息的同时修改。类似的，继续导入同一层的梁配筋图和板配筋图并排布梁、板。之后可用复制工具将整层按标高向上复制再做调整。完成后的结构模型如下图2-9所示。图2-9某养老院2号楼结构模型2.3.2建立某养老院的建筑模型为了建立建筑模型，还需要补充的设施要素有墙、屋面、门窗、天花板、楼梯等。建模方法同样是导入同一层的建筑平面图，再依次添加各种设施。下图2-10为添加场地以及地形后的建筑模型。图2-10某养老院2号楼建筑模型2.3.3建立某养老院的管线系统由于管线的施工图中没有标高，建模过程比较复杂，此处仅以给排水管网的建模作为示例。在建模之前，需要导入可用的三通、四通接口，这样可使管线自动连接，减少了手动调整接头的麻烦。此外，利用橄榄山等第三方插件可以快速翻模，但是错误较多。建模时，巧妙地运用立面及剖面图可以加快建模流程。下图2-11中红色、绿色、粉色和黄色管线分别表示RJL、JL、FL和WL，即热水管、给水管、废水管和污水管。图2-11某养老院2号楼管线模型2.3.4总结建立某养老院BIM模型的方法根据各种平面图在Revit平台上建立设施管理用的BIM模型时，要用好标高的概念。选定一个基准层，依次排布柱、梁、板，墙、楼板、天花板、屋面、门窗和水电、暖通等系统设备。然后根据标高向上复制，再根据各层平面图进行调整。建模过程中要注意随时关闭多余视图、隐藏暂时不用的CAD图纸和各类族，以降低电脑负担，加快运行速度，提高建模效率。建模时要尽量追求规范，这样即使不能一次完善模型，在修改、补充时也会事半功倍。2.4本章小结本章首先探究了设施管理的应用范畴。国外对于设施管理的定义较广，除了常见的空间管理、保养运作与危机管理以外，还包括长期战略和短期计划、资金需求和财务管理等内容。与国内相比，国外发达国家对于设施管理的理解较为成熟，更加注重人、资金等要素与设施全生命周期的管理。设施管理的核心是各种要素，包括建筑、环境、设备、电气在内的建筑系统要素和其他非建筑系统要素。设施管理的每一项具体工作都包含了一种或几种重要的信息要素，如果能够提前确定这些要素，将会给建模和管理工作带来便利。本章的第二部分结合某养老院项目2号楼进行了理论的实践应用。首先以国内外应用为案例，分析出该项目可行的设施管理实施方向。之后，按照具体管理内容分析设施管理要素。在这一实践中，可靠的信息源来自一套完整的施工图。从施工图中过滤出来的重要信息，用于在Revit软件中建立面向设施管理的BIM模型。包含结构、建筑、管线等信息的模型，将作为后文应用的基础。浙江大学本科毕业论文第三章BIM信息互用以及应用BIM模型第三章BIM信息互用以及应用BIM模型3.1BIM数据标准及应用现状3.1.1BIM信息互用标准概述由于设施管理处于建筑整个生命周期相对靠后的阶段，不同的参与方和不同的应用系统会涉及到大量的信息。为了实现信息在BIM环境下高效地流通利用，需要三方面的数据标准支撑，即存储分类标准、信息交付流程标准及国际词典框架[27]。IFC（IndustryFoundationClasses）是一种被广泛应用的BIM信息交换标准格式。IFC的数据模型是不受供应商控制、中性的、公开的；它由buildingSMART开发，是一种用于帮助工程建设数据互用、基于模型、面向对象的格式。IFC定义建设项目生命周期所有阶段的信息如何提供及储存。它的对象有：包括门、窗在内的实体构件或部件，房间、楼层在内的空间，设计、施工、运维等阶段中进行的各种流程，参与的人和组织，以及各种对象之间存在的关系。区别于CAD制图，基于IFC标准建立模型或设计的过程是从分类中选择对象的组装过程。由于选用的格式是公开标准的，可供其他项目成员共享信息。目前，经IFC认证的软件清单基本涵盖了绝大多数常用的BIM软件（如下表3-1所示），这意味着当两个或更多专业软件间的数据模型不能交换时，信息通过IFC交换将成为可能甚至唯一的选择。其他的一些现代建筑信息分类体系包括ISO/DIS12006-2，UNICLASS以及OCCS等。表3-1IFC认证软件清单[27]领域软件主要（几何）ADT，Revit，BentleyArchitecture，microGDS，Archicad，Allplan等结构分析Arche，Advance，Effel，BDP，Bocad，CSI，Dlubal，Tekla，RIB，Robobat，Strusoft，InterCAD等设施管理Vizelia，COBIE等浏览漫游Navisworks，Octaga，DDS，TND等…………IFC的目标是满足所有项目类型、参与方、软件和工程素有流程的信息交换和集成，但通常情况下信息交换是针对一个项目中的某些参与方、某些软件或流程之间进行的。在这时，信息交付流程标准就显得比较重要。国际上，一般采用IDM（InformationDeliveryManual）方法来进行流程标准的定义。IFC确定了项目生命周期内用户在信息交换流程中所需要的IFC功能，描述后续流程可使用的该执行流程结果，制定流程中发送和接受信息的角色，以及保证上述内容以可以使用和容易理解的形式提供给IDM目标群体。在一个具体的IDM技术框架的构建过程中，对于BIM用户来说，主要内容有参考流程、流程图以及交换需求。参考流程是构成流程图的基本单元。流程图描述了某个主题下活动的顺序，其目的是理解活动配置，参与角色，所需、使用以及产生的信息。交换需求指在项目指定阶段支持某业务所需要的信息。IFD（InternationalFrameworkforDictionaries）中文名可翻译为国际词典框架。IFD引入了和人身份证号码类似的GUID（GlobalUniqueIdentifier）给每一个概念定义唯一的编码，对应不同国家、地区的语言名称。这些概念独立于时间与用途，并且记录了关于此概念的所有性质的初始来源。在全球化愈发显著的情况下，建设项目的不同参与方来自不同国家、语言、文化环境的情况已经很常见了。一些来源可以共享，有一些则不行。术语国际词典框架通过建立词典库以统一信息交换时对同一事物的不同称谓。3.1.2国外应用案例及分析华盛顿大学BIM施工运用的建筑信息交换（COBie）项目[28]，旨在建立从设计、施工到运行维护的业主BIM模型创建提供优质的交付流程。在初步调查中，该案例分析了700多座现有建筑在整个运维期间处理数据的方式，制定了工作流程图。除了考虑数字交换原则，信息交换的方式、格式、时间、内容以及人际关系和用户见面也会对结果产生影响。华盛顿大学使用的CMMS（ComputerMaintenanceManagementSystem）系统可以追踪资产的特征，或者成为CObie中的属性。这些属性包括制造商、型号、序列号和安装日期等，可以协助维护工作。除此以外，华盛顿大学使用的资产管理工具经历了由自主研发内部系统、FMEnterprise、FacilityMax到AiM的不断发展。但是数字化存储与实践产生了一些矛盾。首先，90%以上的数据从自身或现场获得，AiM对于找到所需的运维数据的价值很有限。其次，华盛顿大学是一个庞大的组织，不同部门间的运作相对独立，信息交换路径、格式、内容、时间甚至人际关系、用户界面并不像想象中的理所当然。建模的工作额外增加了管理人员的工作难度和工作量，纸质版文件与数字转换时总会产生额外费用。在新的数据请求模式下，对于特定案例，层层递交可能并不如木工的一个私人电话来得有效。在项目结束时移交文档的时间可能长达一年以上，这对设施管理是有问题的。而且，电子数据很难反应实际的人际关系，用户界面有有待提升。从该案例中我们可以发现，在施工完成后的BIM数据向设施管理阶段传递的过程中，尽管数据标准很重要，但信息交换的方式、格式、时间等因素也会对基于BIM的设施管理产生影响。数据信息互用问题不仅会在软件与软件之间、模型与模型之间产生，在同一个项目的不同实施阶段，由于交互手段的不同，也会产生意料之外的问题。3.1.3国内应用案例及分析清华大学张建平等[29]提出了一种基于AutoCAD的BIM建模和转换方法。通过实体模型转换生成的表面模型，便于施工和运维工程的仿真模拟，因此更具效率。除此以外，表面模型因为具有便于处理的特点，可用于火灾模拟分析、光照分析、能耗分析等潜在的设施管理领域。目前三维模型的转换和显示方法主要由三种：（1）通过将实体模型转换为VRML格式进行模型显示；（2）开发特定实体模型转换器；（3）开发轻量级的三维图形引擎。该案例所开发的基于AutoCAD引擎的BIM转换方法克服了上述方法中模型数据可用性差、不具通用性和交互界面不佳等缺点。在重建几何实体模型中，先读取来自BIM数据库的IFC文件格式的实体模型数据，再通过遍历运算符和几何图元的二叉树进行坐标变换。生成BIM表面模型的过程是对重建的实体模型进行三角网格划分，然后将此网格数据转换为表面模型数据并集成到BIM模型中。图3-1、图3-2分别为在Revit中创建的几何实体模型以及转化生成的表面模型。图3-1、图3-2几何模型及转化模型[29]在Revit中重建实体模型的过程中，通过对应IFC几何图元与AutoCAD几何类、BIM几何操作与AutoCAD类的成员函数实现几何图元重建。而在将表面模型集成到BIM模型时，通过建立与GUID值对应的AutoCAD组，实现表面模型信息对于几何模型所属构件的GUID值追踪。由此可见，在模型重建与转换过程中，几何模型、Revit实体模型与AutoCAD所建表面模型是通过IFC的数据共享标准和IPD词典的GUID统一标识实现。该案例充分证实了采用统一、明确的数据标准对于BIM信息互用的重要性。3.2可能的数据交换共享方式以及转换解决方案3.2.1可能的数据交换共享方式目前，数据交换与共享的方式主要有以下两种：（1）基于数据文件的数据交换和（2）基于数据访问接口的数据共享。在第一种方式中，未知的系统只要能够识别IFC格式的数据就能够与本系统完成数据交换，如图3-2所示。图3-2基于数据文件的数据交换[30]实现者需要自己定义如何在实际环境中存储这些信息。与IFC标准配套的数据文件格式包括STEP和XML两种，前者更加常用。在第二种方式中，如果能操作标准数据访问接口SDAI（StandardDataAccessInterface），未知的系统就能与本系统共享数据，如图3-3。图3-3基于数据访问接口的数据共享[30]在这种情况下，数据存储不需要符合IFC标准，因此在已有数据库基础上添加一个标准的数据访问接口便可以实现数据的交换共享。需要注意的是，无论采取何种方式，应用IFC的目的是为了数据集成，因此需要保证交换与共享的数量与质量。3.2.2在养老院项目中数据转换的解决方案尽管前文论述了BIM数据在不同阶段使用的不同软件间交互的一些案例和分析，但在我国现阶段设施管理过程中，普遍使用基于BIM技术的专业设施软件还不是非常现实。一方面，国内BIM、设施管理的理念尚处于普及阶段，信息交互的核心——数据储存转换标准还未能制定，基于BIM的设施管理技术还在本土化适应进程中。另一方面，由于涉及数据存储、转换的计算机知识并不在传统的土木建筑教育培养方案中，能够同时精通多学科知识的人才非常有限，可以预见的是基于BIM的设施管理技术积累将是一个长期的过程。因此，由于水平以及资源所限，笔者在本文某养老院项目中需尽量避免需要人工处理数据转换的情况，并用Autodesk公司的一系列BIM软件，如Revit、Navisworks、BIM360等替代专业的BIM设施管理软件。关于软件的具体应用将在下一节详细说明。3.3BIM模型在设施管理阶段的应用3.3.1Revit在设施管理阶段的应用Revit是Autodesk公司的一款专为BIM构建的、旨在帮助设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑的软件。通常Revit被广泛应用在设计阶段，但基于Revit模型高度可视化、信息集成的特点，通过运用一些技巧可使BIM模型便捷地应用于设施管理阶段。例如，改变某层楼部分柱子在视图中的颜色可以用来区分运维管理的不同阶段，如下图3-4所示。图3-4Revit通过改变颜色区分运维阶段Revit的设备信息集成功能体现在每个族除了具有一定可见的几何信息以外，还可以根据需要添加其他类型的信息。例如，在每一根柱子的类型属性里，除了结构、尺寸参数以外，在标识数据中还包括制造商、URL、说明等其他属性可供填写，如图3-5所示。这样，当我们需要知道某个设备的信息时，便不再查阅相关的设备手册，通过选择模型中的特定构件即可快速掌握。图3-5Revit柱的类型属性表Revit不仅具有单个设备的属性信息查看功能，明细表的统计功能还可导出模型中所包含的所有设备相关信息。通过设备属性的筛选功能，可以根据需要查询设备的相关属性信息，并导出Excel表格。不同工作人员可以获得诸如设备状态统计表、成本状态统计表、合同状态统计表等一系列表格。如下图3-6显示为结构柱明细表。图3-6Revit结构柱明细表通过更改明细表属性，还可以添加、删改如制造商在内的一系列属性，或者根据属性筛选所需要的设备，明细表属性如下图3-7所示。图3-7Revit明细表属性除了上述应用以外，Revit自带的分析功能可为运维管理过程中的能耗管理决策提供一定的依据。Revit2016中，分析面板的报告和明细表分面板中，提供了热负荷和冷负荷、风管压力和管道压力、配电盘明细等报告。与此同时，建筑面板下的房间和面积分面板，为空间管理和计划提供了帮助。3.3.2Navisworks、BIM360Glue在设施管理阶段的应用Navisworks是一款支持所有项目参与方整合、分享、和审阅三维设计模型的软件。Navisworks的主要特点在于它与Revit模型建良好的兼容性以及强大的碰撞查询、冲突管理、四维仿真以及实时漫游等功能。Navisworks现阶段主要被应用于管线综合和施工进度管理，但是该软件的一些特点同样适用于设施管理。下图3-8为Revit直接导入Navisworks的模型。由于在Navisworks中，构建不需要再保持参数化的特点，图形显示效率以及软件运行流畅程度均大幅提高。可以说，Navisworks在某些情况下是比Revit更好的一种模型浏览软件。在漫游方式上，Navisworks提供了漫游、飞行两种模式。配合使用碰撞、重力、蹲伏等模式的开启与关闭功能，使用者可以实现实时在建筑的任何地点漫游的功能。设施管理者可以依靠模型漫游功能在一定程度上取代设施管理工作中所需要实施的现场考察，这将有助于维护管理及公共安全管理工作。图3-8Navisworks模型Navisworks的视点功能将帮助设施管理工作的快速定位。例如在2号楼每一个房间中保存一个视点，并命名为房间号。当需要考察特定地点的空间情况、管线排布情况时，只需要双击便可以迅速来到指定空间。下图3-9为二层楼道内的视点。图3-9Navisworks二层楼道内视点除此以外，Navisworks还支持给某一个设备添加多种形式的链接。通过这些链接，设施管理者在浏览模型时便可以直接追踪设备的基本信息、生产商网址、维修记录等相关内容。下图3-10通过选择树选择了2层某门构件，并展示了相关连接。图3-10Navisworks门构件链接BIM360Glue可以简单地理解为Navisworks在IPAD移动端的功能削减版。通过A360云端的文件共享，IPAD端的Glue可以同步云端上传的Navisworks文件。Glue主要具有实时漫游、测量与批注、构件信息查询这三个功能。Glue的实时漫游相对于Navisworks由于增加了陀螺仪功能，可以跟随人的视角实现场景转换，让人有身临其境之感。测量功能可以测量点到点、面到面的距离，对于设备的现场定位非常有效。由于在Navisworks的nwd文件中已经保存了视点，在Glue中便可直接定位到2层楼道（图3-11）。图3-11BIM360Glue二层楼道内视点由于nwd文件保留了原始Revit模型的构件信息，在Glue中选择前文所提的门构件，便会显示门构件的一系列信息（图3-12）。图3-12BIM360Glue门信息查询3.3.3BIM360Field在设施管理阶段的应用BIM360Field是一款基于PC网页端与IPAD移动端的施工监理以及现场指导软件，通过文档库、各层级的问题清单模板、运营和分析报告实现现场质量控制、安全管理、文档管理、试运行和竣工交付等功能。尽管该软件主要面向施工现场，但是和BIM360Glue类似，它所具有的一些特点可以为设施管理所用。Autodesk官方对于BIM360Field的IPAD端应用作了如下解释（表3-2）。表3-2BIM360Field的应用1Lookupanyconstructiondocumentforreference.便携图纸文档及同步2Completeaqualitychecklistanddocumentissueswithphotos.质量控制3Noteissuesduringasitewalkusingmarkeronplans.工地巡视及问题记录4Closecompleteditemsorcommentonworklefttofinish.工作追踪及批注5AssignandManageTasksforWorkPackages.分配及管理工作包任务6Tracktheinstallationandstartupofequipment.设备安装及属性查询7Documentequipmentdataforcommissioningpurposes.试车运行及数字化交付PC网页端的应用包括Overview，Issues，Tasks，Checklists，DailyUpdates，Equipment，Library，Photos，Reports等9个选项卡。Overview可有有选择地显示Reports，能够让设施管理者全面而有针对性地了解管理情况。例如，RootCause表格可以实时用饼状图更新显示项目中造成Issue的各种原因。基层设施管理者通过Issues将各种待解决问题上传到公共平台，设施管理决策者通过Tasks分配管理工作包，并运用Checklists考察各个Issue的解决状况。Equipment原本的设定为设备安装与属性查询，在设施管理中可作为设备信息查询。Library及Photos则保存了项目所涉及的模型、平面图和照片等资料，以供随时查看。下图3-13为PC网页端的使用界面。图3-13BIM360Field网页端用户界面BIM360Field的IPAD端应用与PC网页端类似，如下图3-14所示。值得一提的是，通过IPAD端的摄像头，设施管理者可以随时随地拍照并上传照片，以及通过BarcodeScanner扫描每个设备的条形码或二维码以便快速查询相关设备的信息。除此以外，Field通过同步模型信息可将数据向上传回Glue、Revit以及Navisworks。图3-14BIM360FieldIPAD端用户界面3.4本章小结本章第一节论述了BIM数据信息互用的标准，并结合中外两个案例分析了其应用现状。华盛顿大学案例展示了竣工数据向设施管理阶段传递时，信息传递的方式、格式以及时间等要素对于设施管理所产生的影响。国内案例则论述了一种建模过程中实体模型向设施管理阶段的表面模型转换的手段，证实标准数据格式对于数据交换及共享的重要性。第二节在第一节分析的基础上阐述了基于数据文件的数据交换和基于数据访问接口的数据共享这两种数据交换共享模式，随后根据本案例的研究特点，在某养老院项目中确定了使用避免数据接口处理的Revit，Navisworks，BIM360Glue以及Field软件的应用。第三部分分别详细论述了Revit等软件在本案例设施管理阶段潜在的应用方法。Revit的应用基于软件强大的建模能力以及数据集成特点，Navisworks的应用偏重软件流畅的显示效果及全方位的漫游能力，BIM360Glue以及Field则突出了IPAD移动端便于携带、实时更新的优势，为非专业BIM软件在设施管理阶段的应用提供了一些思路。浙江大学本科毕业论文第四章总结研究并提出基于BIM的设施管理方法第四章总结研究并提出基于BIM的设施管理方法4.1基于BIM的设施管理发展趋势4.1.1基于全生命周期的设施管理设施生命周期信息管理FLM[31]（FacilityLife-cycleManagement）是在建筑工程与设施管理信息化的趋势以及BIM技术和基于RFID（RadioFrequencyIdentification）的物联网技术出现背景下，借鉴产品生命周期信息管理PLM（ProductLife-cycleManagement）和建筑工程全寿命信息管理BLM（BuildingLife-cycleManagement）提出的概念模型。FLM的核心是信息管理，包括设施全生命管理、参与方全方位管理以及全管理要素管理。基于霍尔理论的体系框架如下图4-1所示。图4-1基于霍尔理论的生命周期信息管理框架[31]FLM系统增加了不同软件、不同参与方与不同建设阶段间信息互用的方式，降低了用于提高信息对称度所花费的成本，拓展了信源与信宿。高效的信息交流渠道将会使企业和社会的设施资产达到最优的投资价值，取得理想的综合效益。4.1.2基于统一数据信息集成平台的设施管理BIM的研究目的是从根本上解决建设项目规划、设计、施工以及设施管理等阶段不同系统之间的信息断层，而基于IFC等统一标准的数据信息交换标准的出现标志着BIM概念的真正成熟。通常上基于某种数据分类标准的平台架构包括数据层、模型层以及应用层。数据层利用SQLServer或Oracle等关系型数据库存储数据。由于IFC信息描述基于对象模型，通过建立IFC对象数据模型与关系型数据库模式之间的映射关系，实现对象模型到关系型数据表之间的转换。模型层基于某一个BIM数据集成平台，实现IFC数据的读取与保存、提取与集成和验证及3D显示，根据建筑生命周期的不同阶段，生成面向不同应用的子模型。应用层通过云技术等分布式的工作方式，使项目不同参与方根据不同阶段应用信息模型或应用子模型，获取所需数据。统一数据信息集成平台的关键技术包括数据交换及转换、应用逻辑以及数据存储模块。4.1.3基于物联网和云技术的设施管理物联网IOT（InternetofThings）概念是指把不同类型的信息传感器、如RFID射频识别装置、红外传感器、GPS全球定位系统与互联网连接组成的巨大网络体系。物联网结构主要包括感知层、传输层与应用层，与前文所提统一数据信息集成平台不谋而合。通过物联网进行信息传输交互，能达到智能识别、定位与管控的效果，例如前文所述的BIM360Field通过barcode条形码扫描读取特定的设备信息。云技术是指在互联网上将硬件、软件和网络等资源统一起来，实现数据的计算和存储、处理和共享的一种托管技术。在设施管理中，项目不同阶段参与方、BIM模型与数据、实体设施和设备通过互联网连接起来。通过云计算，终端不需要很强的运算能力也能运用网络传达操作，这将有助于解决我国现阶段设施管理终端配置不足的情况。4.2基于BIM技术的设施管理框架体系4.2.1人员组织传统的设施管理人员组织模式中，设施管理部门向负责人事和行政事务的副总裁负责，接受顾问和服务商的服务，并下属运维人员、规划设计人员等员工。管理部门使用较少的员工，实行一人多责，并涉及设施管理的全部职能，如下如4-2所示。图4-2传统设施管理人员组织在基于BIM的设施管理发展初级阶段，由于公司内掌握BIM技术的人员较少，集中人力资源的BIM工作室形式将有助于BIM工作探索性地开展。BIM经理负责BIM工作室，与顾问和服务商联系，其下属的BIM工作室包含各专业的BIM技术人员，并通过BIM设施管理平台协同工作，如下图4-3所示。图4-3基于BIM的设施管理初期人员组织当企业内掌握BIM技术的人员逐渐变多，各专业的BIM技术人员不再以BIM工作室的形式集中，而是分散到公司的各个部门。BIM技术在资产管理、空间管理、租赁管理等领域的全面扩展将会使BIM技术渗入公司的财务、人力资源等其他部门。当BIM发展到高级阶段，便不再有专业BIM技术人员的概念。公司内部人人都懂得相当的BIM技术，各项管理、服务的工作、流程全部围绕中心的BIM数据库以及各应用中心展开。理想的基于BIM的设施管理人员组织架构，在我国还远未能实现。4.2.2建模方法常用的BIM建模平台有AutodeskRevit、BentleyArchitecture、GraphiSoftArchiCAD等。通常BIM模型分为概念模型、预算模型、施工模型和竣工模型，分别被用于规划设计、施工和运维管理阶段。由于我国的绝大多数建设项目还处于项目分包而非集成项目交付的模式，从施工阶段接手BIM的竣工模型的方式可行性有限。本文通过某养老院的基于BIM的设施管理模型的建模过程，总结出一种符合我国现阶段国情的建模方法，如下图4-4所示。图4-4面向设施管理的BIM模型创建方法设施管理要素作为信息层至模型层的过滤器，是建模过程的核心。根据设施管理的具体应用范畴，总结出设施管理要素。如空间管理的要素是空间，那么影响空间组成的梁、柱、天花板等构件就是相应的设施管理要素。作为信息源存在的一组完整施工图是各种设施管理要素的集合，可能包括或缺乏建模所需的要素。通过过滤得到的要素可以构建结构、建筑和管线分模型，最后将模型整合为总体模型，并运用到具体设施管理领域。这样，从信息层到模型层的建模过程和从BIM模型到设施管理范畴的应用就成为一个完整的循环。该方法能够较好地建立面对设施管理的BIM模型，但由于缺乏相关信息源，对于设施管理要素中的非建筑系统要素，即现阶段不确定的要素表达能力不强。因为施工图是相对可靠的信息源，在我国施工与运维相对脱节的现状下，配合施工后对BIM模型适当的增加、删减与更改，该法对于建立面向设施管理的BIM模型具有一定的普遍意义。4.2.3实施流程运维管理是设施管理的重要组成部分，传统的物业管理工作中很大一部分就是运维管理。设施维护管理的重点主要由工作排序以及工作流程。工作排序包括维护决策确立，维护策略选择以及维护周期分析。在本节中，以传统的报修工作流程（图4-5）为例阐述基于BIM的运维管理流程。图4-5报修工作流程图[21]运用前文所述BIM360Field的平台的各项功能，可完成报修流程的所有操作。将保修单上传至Issues界面，管理者在项目的通讯录中寻找相关维修人员，通过Tasks进行任务包分配。维修人员进行实地考察，配合Equipment中设备的文字信息和Library中的照片、图纸、模型信息进行维修，之后把维修反馈上传至Issues界面。管理者通过Checklists确认验收后，把相关附件上传至当日的DailyUpdates进行记录更新（图4-6）。至此，一次完整的报修流程就结束了。图4-6基于BIM的报修流程图除了维护管理以外，空间管理、公共安全管理、能耗管理等其他设施管理领域也可以根据各自的具体工作流程制定出基于BIM的管理流程图。需要特别指出的是，在一些需要运用不同平台软件的管理过程中，可能产生信息数据不能互用的情况。这时，软件接口的二次开发将不可避免。4.3本章小结本章分为基于BIM的设施管理发展趋势以及符合我国现阶段基本国情的基于BIM的设施管理体系框架两个部分。基于BIM的设施管理未来的发展趋势包括全生命周期化、统一数据信息集成平台化以及应用物联网和云技术。所有技术在BIM中的应用是相辅相成的。其中全生命周期管理包含设施全生命管理、参与方全方位管理以及全管理要素管理。基于我国现阶段理论研究滞后、工程模式落后、信息化水平不足等基本现状，本章第二部分结合了前文某养老院项目的实践经验，从人员组织、建模方法和实施流程三方面提出了符合我国现状的基于BIM的设施管理应用初步框架，并对未来发展方向做出初步构思。浙江大学本科毕业论文第五章结论与展望第五章结论与展望5.1本文主要结论本文对于BIM及设施管理的概念进行了介绍，并对于近年来国内外基于BIM的设施管理的相关文献进行了总结，提出我国现阶段基于BIM的设施管理研究以及应用所存在的问题。在此基础上，结合某养老院实际项目，进行了从信息提取，到模型构建，再到模型应用的案例研究。在每一步的应用前，均分析了国内外的相关案例，并总结出具体的应用方法。在文章最后一部分，本文结合案例研究，论述了基于BIM的设施管理未来的发展方向，并总结出符合我国现阶段基本国情的初步框架体系。其中一些比较有研究价值和工程意义的结论有：（1）确立了一种面向设施管理的BIM模型创建过程。在建模前，根据设施管理概念和实际项目的需求分析具体的设施管理需求，确定项目所涉及的设施管理要素。在建模过程中，充分运用已掌握的信息源，以一套完整施工图中的设施管理要素为过滤器，以此创建结构、建筑以及管线模型。由于国内常见的项目分包模式以及设计、施工、运维等各阶段的割裂，使得信息源缺失状况严重。而在本文的案例研究中应用的一套完整施工图应该是相对确定、可得的信息源。因此，这种面向设施管理的BIM模型创建过程具有一定的普遍意义。（2）研究了几种常用BIM软件在设施管理阶段的应用。由于本人能力和资源所限，并没有从专业设施管理软件及标准数据转换接口角度出发，而是另辟蹊径，在一些不专门应用于设施管理阶段、或不存在数据转换问题的BIM软件中寻找可能的应用。研究与应用结果显示，Revit、Navisworks、BIM360Glue以及Field等软件分别能够根据自身数据集成、实时漫游、移动同步的特点进行设施管理的功能应用，这也为我国设施管理行业在尚未普遍应用专业BIM设施管理软件的前提下进行BIM应用探索提供了一些创造性思路。（3）提出了符合我国现阶段基本国情的初步框架。结合建模和应用过程的研究，并考虑到我国现阶段基于BIM的设施管理存在的问题，提出了人员组织、建模方法和实施流程组成的初步框