建筑信息模型(BIM)在項目運維中的綜合應用

黃高瓊 戚 帥

(第九〇〇醫院，福建 福州 350001)

建筑工程是一個功能齊全、業務特征明顯的復雜施工及運營管理系統，同時，它的建設和運維是一個全生命周期項目，基于BIM技術的工程綜合應用主要應用BIM的模擬功能來進行，利用CAD圖紙提前介入和解決建筑實施全過程中可能出現的技術難點，從而實現設計方面的優化、施工過程的節能和智能化的運營管理，以BIM模型為平臺基礎，進而實現工程項目的綠色設計、施工和智能運維的一體化[1,2]。

1 BIM應用的現實需求

1.1 解決二維圖紙展示不全面的需要

在工程項目的預算編制、招投標及實際施工過程仍是提供紙質版及電子版CAD施工圖紙。各類建筑、結構、設備的施工圖紙基于大樓的書面資料，CAD等二維圖形軟件僅描述了建筑及設備等構造的關鍵構造節點，展示的信息簡易且不夠全面，需要人為去提取并加以深化，當前實施中的項目越來越復雜，特別是公共建筑，涉及設備較多，顯然，二維圖紙的施工圖難以對復雜的設備、管道對接、預留等進行分析和描述，特別是醫療設備的承重及供電需求需要加固和后補，針對此類問題，需要應用BIM技術來提前解決此類問題。

1.2 實現工程綠色施工的需要

在工程實施中各專業施工間聯系松散各自為政、協同性差，造成各專業之間經常出現碰撞和沖突，部分沖突造成較大的材料和人力浪費，并且對材料采購和供應造成影響，但是多余或者浪費的材料與綠色施工的要求不一致[3]。在這種情況下，通過BIM可視化提前對接和碰撞，可以實現建筑構件的量化與精確化，減少返工或者材料返廠造成的資源浪費。利用BIM模型的展示功能，在施工組織設計階段就介入施工材料的選擇和使用，按照施工圖提前考慮建筑施工所需要的數量，做好施工采購計劃和采購數量，精準化的要求提高了綠化施工的要求和節能水平。

1.3 綠色運維的精細化要求

項目全生命周期中運維是時間最長的階段，也是整體資源消耗較多的地方，收集和利用好工程實施過程中，特別是工程竣工交付使用傳遞的各類設備資料數據，作為一個后續醫療工程智能綠色運維的數據基礎，進而打造智慧運維管理平臺。大型公共建筑如病房樓、門診樓等是服務于來院就醫患者的一個基礎單元，提供各種水電氣設備設施的后勤保障，特別是醫療設備和空調暖通設備的保障，直接與病患接觸，更加具有系統復雜性、關聯性，后勤保障的精細程度直接關系到醫院提供醫療服務的品質[4,5]。大樓維保大部分交于物業公司運維，部分物業服務公司在進入工程維保時，無法準確把握工程的竣工資料或圖紙檔案等細節要求，因對工程具體設備底數不清等原因無法實現精細維保，且因人員變動快造成資料保存不完善，出現相關檔案資料斷檔，無法準確反映工程各設施設備的現實狀態，特別是對大樓空調設備、醫療氣體工程、鍋爐等設備，無法有效掌握具體狀態，甚至是設備的啟停順序，容易出現因設備使用不當造成設備故障，影響工程正常運維，極需要通過BIM來構建智能運維管理平臺，達到精細化綠色管理的要求。

2 BIM應用的技術措施

一是探索在工程準備階段應用BIM技術來實現工程優化設計。結合建筑結構CAD進行工程BIM模型建立，探索建立工程BIM實用模型的合理途徑，針對建模過程中的問題優化模型建立，統一建模標準、規范BIM實施流程等方面進行研究，解決BIM模型統一性問題。在用Revit進行設計時，可以采用各專業互相鏈接中心文件的方式隨時查看其最新圖紙信息，協同作業。比如，智能化系統的線槽一般會與強電系統的線槽排布在同一高度空間內，繪制線槽時把強電專業的中心模型文件鏈接進來，通過對其設置可見性就可以方便地查看強電系統線槽的位置。如果管線間有沖突，需及時與設計人員溝通，將線槽合理地排布開，為后期的模型調整減少不必要的麻煩。在設計建筑設備管理系統時，也可以用這種方法將暖通專業、水專業相關的設備方便地顯示在自己的視圖中。

二是以BIM模型實現節能施工和施工協同。基于工程項目的實際情況，利用BIM技術為平臺實現綠色施工，通過對圖紙的三維虛擬建造，將各類圖紙在同一模型上進行建立，進行優化設計分析，在項目實施過程中，利用模型三維可視化的功能，提前對結構中施工難度較大的節點進行施工難度分析，減少可能出現的返工情況，實現施工協同與綠色施工的一體化；利用大樓BIM模型，通過三維模擬和碰撞檢驗，建立一套符合實際的可視化立體模型，支持各項目相關方可靠地整合、分享和審閱詳細的三維設計模型，便于大樓施工全過程協同管理。

三是建立項目運維管理平臺。研究利用工程施工全過程BIM模型建立綠色運維平臺，強化項目信息聯通和對接，以輕量化引擎集成醫院內部醫療設備和機電設備等數據，對醫院運維實施可視化、信息化管理。運維管理平臺應集成各個管理信息子系統，以各建筑設備管理系統為基礎，集成BIM技術、三維電子地圖、安全管理、能耗管理、資產管理等功能，實現在主流PC、平板電腦、智能手機等電子設備上運營管理，用戶按權限分級訪問及管理。

3 BIM運維管理應用案例

3.1 工程概況

某醫院病房樓總建筑面積39 326 m2，其中地下1層，地上18層，框架剪力墻結構，內設住院部、手術室等。通過建立智能運維管理平臺，將建筑各信息整合到一個模型中，提高醫院運維管理效率。

3.2 醫院BIM智慧運營管理平臺的構建

醫院智慧運營管理平臺采用B/S+C/S的混合架構模式設計，最大程度上滿足醫院運維人員的現實運維需求，從根本上提高運維管理效率，降低運維管理成本。本平臺總體架構如圖1所示，總體分為四層，從上至下分別為：展示層、應用層、服務層以及數據層。其中展示層主要集成各種設備、能耗的數據分析，為管理者提供數據圖表輔助決策；應用層主要集成各個管理模塊及移動端訪問等應用程序；服務層則為管理者提供權限管理、配置管理、日志圖表、安全管理、平臺監控以及訪問控制等平臺管理功能；數據層則提供平臺原始數據的安全、存儲、傳輸、更新等數據保障。總體架構圖及總體架構分層示意圖如圖1，圖2所示。

3.3 平臺功能

該BIM智慧運營管理平臺實現功能有：

一是構建全生命周期的建筑信息平臺：BIM三維空間模型(如圖3所示)內含綜合管線模型，攜帶所有有關這個建筑的信息，貫徹建筑從建設到拆除的全生命周期，為建筑運維提供三維立體化的數據支持。

二是運維管理功能：支持通過APP/Web端登入平臺，通過3D可視化運維界面，進行建筑的運維管理作業(見圖4)。通過對各子系統的實時數據監控，自動統計、分析向管理方展示多維度、多對象的數據圖表。出現緊急情況，平臺第一時間聯動BIM模型定位報警位置視角，并聯動攝像頭，查看報警位置現場情況，自動展示疏散路徑并聯動各子系統進行人員疏散。通過對各子系統能耗分析，提出能耗減排方案，通過應用實現節能減排的目的。

3.4 平臺可能故障的影響

智慧運維管理平臺絕大多數的功能模塊都是對設備“只監不控”，僅對個別安全性要求不高的設備進行控制，如門禁、道閘、智能照明等，當出現個別硬件故障時，系統將就該硬件故障報警并推送相關職責人員，進行下一步處理。個別硬件設備出現故障對平臺反應速度、運行速度不會產生影響。個別硬件設備出現故障時對平臺運行的業務系統的影響主要如表1所示。

表1 個別硬件設備故障時對平臺運行的業務系統的影響

4 結語

本文簡要論述BIM應用針對二維圖紙表達局限性、綠色施工的需要及精細化管理的要求，并針對性提出技術措施，并通過構建智慧運營管理平臺的實例，該平臺區別于傳統的智能化及機電的建設方案，通過為醫院的管理方提供一套更為智慧、有效的綜合管理平臺，將智能化、機電、物業管理、節能管理、對外展示等多種角度的系統及管理需求進行一體化整合，提前研究可能存在的維保重難點，有效維護了建筑物的各種使用功能，延長大型醫療建筑的使用壽命，體現了BIM在項目全生命周期的應用價值。