基于BIM的建筑运维管理系统架构设计
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作者:高琪 汤涛 琚康和
【摘 要】建筑业作为资源消耗的重要领域，服务水平的提升过程就是科学管理和高效整合的过程。基于BIM的建筑数字化技术在设计施工阶段已取得一定的应用进展，但在运维阶段的运用仍需加快探索步伐，从而实现建筑业运维管理向数字智能化的转型升级。文章在对建筑运维管理现状进行分析的基础上，明确了基于BIM的运维系统的目标和需求，给出了3种运维系统架构的实现方式，并从开发难易程度、耗费人力成本及原始信息留存3个方面对这3种实现方式进行比较，发现利用Unity 3D引擎技术的运维系统架构优势更大，为建筑运维及其与互联网、物联网、云计算等技术的深度融合提供了一定思路。
【关键词】BIM技术;运维系统;数字化;可视化
【中图分类号】F407.9 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2022）02-0050-03
0 引言
建筑信息模型（Building Information Model，BIM）这一概念最早由Eastman提出[1]，如今它的应用改变了建筑设计方法与设计思想。作橐恢中碌慕ㄉ韫こ淌┕す芾矸椒ǎBIM技术通过建立虚拟的工程三维模型，并以数字技术作为支撑，为该模型提供完整、可靠的工程信息库，提升了工程的数据集成化程度，促进了建筑信息的交互[2]，实现施工建设由静态向动态的转变，大幅提高施工企业的运行效率和管理水平。
在建筑项目的全生命周期中，运维阶段是项目建设的最后一个阶段，涉及工种跨度大、工作内容多而杂、对管理人员能力要求高，需要耗费大量的人力、物力和财力[3]，具体工作包括日常的物业管理、有关设备的检修维护、火灾等突发事件的应急处理等[4]，可以说是整个建设周期中最重要的一环。若在运维管理中引入BIM技术，一方面可以提升投资效益，另一方面可以促进设计、施工和运维阶段的信息交互，为运维人员提供一个便捷的管理操作平台[5]。
随着虚拟现实技术的逐步发展，国内外开始进行相关引擎的设计研发工作，其中Unity 3D技术可兼容多种格式的文件，具有综合性强、场景真实、可视化模拟等功能，在不同的操作平台可实现互动交流。此外，Unity 3D支持多种程序语言，拥有可定制的IDE环境，并可在多平台发布，能满足大部分用户对项目的需求。总的来说，尽管虚拟现实技术在我国的应用刚刚起步，但是Unity 3D在虚拟现实领域优势明显，若在建筑运维管理系统中引入Unity 3D技术，可利用代码驱动实现对建筑的可视化管理与监控。
本研究在对传统运维方式的弊端进行分析后，整合新需求和新目标，列出基于BIM的运维管理系统应具备的功能，并给出3种运维系统架构的实现方案，通过对比这几种方案发现，结合Unity 3D引擎的运维系统架构在各方面优势明显，有望减轻运维管理人员的工作负担，提升建筑运维智能化水平。
1 建筑运维管理的内涵
建筑运维管理，是指通过对运维技术、设施设备及建筑使用者等资源的整合利用，在正常使用和管理的情形下，从建筑投产使用到使用寿命终结的过程中，为增加投资收益、降低使用成本而进行的一项综合性管理工作。近年来，随着城市化进程的加快，人们对建筑的使用功能追求越来越高，这对建筑运维管理水平也提出了更高的要求，运维管理也从简单的物业管理维修逐步向智能化方向过渡。
建筑运维管理的特点可以总结为以下6个方面：①系统性。建筑运维管理涉及多个专业和内容，是一项系统性工作，需要各方的紧密联系和通力合作，形成合力实现整体管控。②连续性。在运维管理过程中，既要考虑项目完成后的工作，还要对接前期已完成的工作，实现连续化管理。③唯一性。建筑属性不同，运维需求也有很大差异，需根据具体要求进行针对性的设计，所以运维体系要相对独立。④技术性。建筑结构日趋复杂，各种设备越来越先进和智能化，因此需要匹配先进技术和专业人才支撑运维工作。⑤复杂性。建筑运维管理需要充分协调建筑功能、业主需求等，需考虑的各种因素多，工作内容复杂。⑥商业性。对于建筑运维者来说，必须在一定的经济目标下制订管控计划。
2 建筑运维管理现状分析
目前，建筑运维主要采用台账式的管理模式，这种管理模式难以对海量信息进行有效的筛选，进而做出正确的决策分析，已经无法满足现代化的建筑运维新需求，暴露的问题主要集中在以下几个方面[6]。
（1）建筑数据离散碎片化，缺乏有效的互通流转。在传统的建筑工程交付过程中，主要是搜集海量的离散碎片化数据，将工程施工文字资料、竣工图纸、配套竣工资料、工程影像资料等转化为简单的电子化数据并留存，但各方数据之间缺乏有效的互通和流转，无法复用，给建筑运维阶段的查询利用工作带来较大困难。因此，打破信息孤岛，串联各阶段的数据信息，使建筑工程项目信息实现从设计、施工到运维阶段的协同传递，这已成为建筑施工单位必须解决的问题。
（2）建筑内子系统相互独立，集成化管控程度低。随着建筑功能的不断完善，结构体系内部的各种设备逐渐增多，并呈现出结构复杂、体型较大、种类繁多等特点，加之各系统相对独立，彼此之间无法互联共享，数据不能复用，这就要求运维人员必须针对各个独立的系统进行单独管理，会耗费大量的人力成本。因此，实现多源异构数据之间的融合互通及子系统的集成应用迫在眉睫。
（3）应急突发事件处理滞后，难以形成预警机制。当下的建筑运维模式仍以人工操作为主，由于设备数据的专业性强，而管理人员的业务水平参差不齐，不具备全局性的统筹能力，以及存在不合理的流程管控机制，从事前到事中再到事后，各类数据之间缺乏连续且有效的传递，因此难以快速识别异常位置，导致突发事件处理滞后，处理难度大，给人民的生命财产安全带来极大的隐患。若转换思路，做到事前有准备、事中紧跟踪、事后可溯源，形成智能化预警机制，则可大大减轻突发事件造成的不利影响和损失。
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