基于BIM技术的建筑设施管理信息提取与应用

余雯婷，　李希胜

(南京林业大学　a. 研究生院； b. 土木工程学院， 江苏　南京　210037)



基于BIM技术的建筑设施管理信息提取与应用

余雯婷，李希胜

(南京林业大学a. 研究生院； b. 土木工程学院， 江苏南京210037)

摘要：目前，在建设项目全寿命周期管理过程中实现对建筑设施相关信息的有效利用是提高工程项目管理效率、提升建筑设施管理水平的关键问题。根据我国建筑设施管理的特点和实际需求，本文基于BIM技术和全寿命周期管理理论，提出了现代建筑设施管理的内容，对建筑设施信息进行了分类、赋值和提取，并在Access平台下对建筑设施管理过程中设施信息的查询、定位及经济分析等功能进行了系统开发实践。最后结合Revit建模软件和Access数据库进行了案例的模拟分析，通过对Access数据库的二次开发，实现了在运营维护阶段，基于BIM技术的高效、集成化的建筑设施管理，并展望了基于BIM云的建筑设施管理模式。

关键词：建筑设施管理；信息管理；Access；BIM

1传统建筑设施管理存在的问题

传统的建筑设施管理以物业管理为根本特点，这种管理机制信息保存度低，容易出现“信息孤岛”、“信息断流”[1]，不能有效地与前期设计阶段的设备信息整合。运维阶段与前期设计及施工阶段相对分离，导致运维阶段的设施管理任务只停留在运维人员上，而与设计人员、施工人员以及业主无法有效联系，在项目全寿命周期内设施的有效信息无法实现流转。如何采用高效集成的手段有效地组织这些信息，以实现设计和施工阶段的有效信息能传递到运营维护阶段并辅助运营维护管理，是当前建筑全生命周期管理中需要解决的重要问题[2]。

其次，传统的理念将建筑设施管理等同于对建筑设备状态的管理，只关注于设备的使用状态、维修情况等，没能将设施管理与设备管理区分开，导致设施管理的内涵和外延不够明确，无法达到预期的管理目标。需要明确的是，建筑设施与设备是两个具体不同的概念，设备管理是建筑设施管理的基础，设施管理是对设备管理的系统提升和整合。设施是指空间安排与整体布置，为某种需要而建立的机构、组织、建筑综合体；设备是指基本具有特定实物形态和特定功能，可供人们长期使用的一套装置。设施与设备的区别在于一个系统与一个具体构件的不同，设备则强调具体生产构件本身，而现代设施管理更加强调的是设备的空间布置和联动性，而不再仅仅局限于设备构件本身。

2现代建筑设施管理

根据IFMA(International Facility Management Association)的定义，现代建筑设施管理(Facility Management，简称FM)是运用多学科专业，集成人、场地、流程和技术来确保建筑及其设备良好运行的活动，以企业经营目标为依据，以设备及其组成的整个系统为研究对象，追求设备综合效率与寿命周期费用的经济性，运用各种技术、经济和组织措施，对设备从规划、设计、制造、购置、安装、使用、维修、技术改造、更新直至报废的整个设备寿命周期进行全过程的管理，设施管理的目的是获取最佳的设备投资效果[3]。FM与一般的物业管理有着本质区别，关键在于“面向的对象不同”，后者面向建筑物以外的附属设施[4]，而前者面向的则是建筑设备和其所组成的整个系统，是相互联系的有机体。

IFMA从时间维度上界定了设施管理的流程，为实现企业经营目标，还需从设施管理的具体对象入手，从技术、经济、合同、安全等具体管理内容上进行细化。综合分析文献研究成果[1, 5～15]并根据设施管理的系统性要求，现代化建筑设施管理应该包括设备管理、经济管理、运维管理、技术管理、安全管理、合同管理、物业管理等七个管理模块，所包含的具体管理内容如图1所示。在这7个管理模块中，设备管理及物业管理是物化管理对象；经济管理与安全管理是管理目标；而运维管理、合同管理、技术管理是管理手段和方法，是介于管理对象与管理目标的纽带和桥梁。

图1　建筑设施管理的具体内容

3BIM技术在建筑设施管理中的应用

如前所述，设施管理的内容十分丰富，在实际管理过程中需要整合设计阶段、施工阶段的相关信息，BIM技术为完成这一任务提供了技术支撑。BIM(Building information modeling)是创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程，即利用计算机三维建模工具，创建富含工程信息的完整数字模型，将模型信息应用于项目全寿命周期管理(Building Lifecycle Management，简称BLM)中的规划、设计、施工以及运营管理等各个阶段过程中[16～18]。

BIM模型是数据丰富的、目标导向的、智能的、参数化、数字化的信息高度集成的模型，其提供的各种3D视图以及模型输出的各种数据可以帮助项目各方决策，改善整个建设运营流程[4]，模型中丰富的数据信息是建筑设施管理的基础。但BIM模型中包含着大量的信息，只有在对BIM模型信息进行有效的信息分类、信息赋值、信息提取，并对模型中未包含的信息进行补充和完善，才能使BIM技术与建筑设施管理有机结合。建筑设施管理过程中充分利用BIM模型的有效信息，不但可以充分体现BIM模型的优势，而且可以为建筑设施管理提供基本数据。

3.1基于BIM技术的建筑设施信息分类与赋值

建筑设施管理的核心是对信息的管理，其前提是对设施信息进行分类、定义和赋值。源于信息的复杂性和交叉性，信息的分类标准各有不同，根据BIM模型所包含的信息特点及建筑设施管理的内容划分，信息可以分为四大类：实体属性信息、阶段属性信息、是否随时间变化需要重新赋值的信息、内容属性信息，具体如图2所示。建立这样的信息分类系统，目的是将BIM模型与建筑设施管理紧密结合，以便在初期BIM建模的过程中完备相关设施的管理信息，对于模型中无法提供的、需要在后期补充的动态信息如维修历史、运营成本费用等在导出模型数据的基础上，在相应的数据库管理系统中进行完善。

图2　基于BIM技术的建筑设施信息分类

建筑设施管理信息的赋值从BIM建模阶段开始，贯穿建筑设施管理的全过程。在建模阶段，赋值的信息主要是项目的全部静态信息和部分动态信息，如初期成本、构造、功能、样式、颜色、材质和装饰、制造商、型号、防火等级等静态信息及创建、拆除阶段等部分动态信息；在项目运营使用过程中，主要是对动态信息(如维修历史、运维成本、空间变化等)赋值。

3.2建筑设施管理信息提取及应用

在对建筑设施信息分类、定义和赋值的基础上，利用Revit DB Link插件将BIM模型中所携带的有效信息导入到ODBC数据库，在数据库系统中通过对动态信息的定义和赋值，开发建筑设施数据库管理系统，实现相关的管理功能。

现代化的建筑设施管理能够与云技术、大数据、物联网等创新技术紧密结合，实现现代化的建筑设施管理智能化、可视化、集约化的管理要求。凭借先进的技术支持，进行复杂的数据计算和实施动态模拟，为现代建筑设施管理的科学性和合理性提供保障。

本文应用Access数据库管理平台，在系统功能设计、结构设计、数据库设计的基础上，实现了设备查询、设备统计分析、设备经济分析及设备定位四个功能。系统的实现流程图如图3所示。

图3　基于BIM技术的建筑设施管理系统实现流程

4案例实证

(1)建立模型与信息赋值

在Revit Architecture 2014中建立BIM模型，建模时通过定义模型实例属性和类型属性进行赋值，完成建筑设施的静态信息和部分动态信息的赋值，部分设施具体赋值信息如表1所示。

表1　部分设施赋值信息

(2)信息导出和动态信息赋值

应用Revit DB Link将Revit模型中的静态信息导出到Access数据库中，并对运维阶段的设备动态信息，如维修状态、维修费用、维修次数和维修成本等进行赋值，流程如图4所示。

图4　模型的建立、设施信息的定义和导出流程

(3)基于Access的建筑设施管理系统开发

系统主要包括设备管理、经济管理、运维管理、技术管理、安全管理、合同管理、物业管理等七个功能模块，如图5所示；结构设计自上至下主要包括图形用户界面设计、主要功能模块设计、对象管理层及系统支持层；数据库设计主要是数据库表间关系设计，根据主索引字段确定表间一对一、一对多及多对多的关系。

图5　小别墅建筑设施管理系统

图6　设备查询和浏览

以设备管理模块为例，可以实现设备基本信息的查询和浏览(图6)、设备运营成本的统计和统计排序分析(图7)。在运营维护期间，跟踪记录“窗”设备的维修金额和维修次数，借助于Access中的“数据透视图”工具，可以比较出每种类型的“窗”设备的维修费支出情况，如图8所示。

图7　设备统计和排序结果

图8　“窗”设备的维修总费用的数据透视图

5结语

现代化建筑设施管理应立足于设施全寿命周期管理，实现设施管理的智能化、可视化及集约化。将BIM技术与建筑设施管理系统进行有效结合可实现设施管理信息的综合运用，体现设施管理的科学性。

借助于BIM技术提取出有效信息是建筑设施管理的基础。BIM模型中关于设施的信息数据以开放式数据库(ODBC)形式导出，可以直接应用于Excel、Access、Delphi、FoxPro等应用软件及数据库开发软件，根据设施管理的目标及功能要求，进行设施管理系统的二次开发。并且，在合理分类筛选的基础上，作为开放式数据源可直接应用于国外主流的设施管理系统，如CMMS(Computerized maintenance management system)、CAFM(Computer-aided facility management)等。

文中实例是在Access平台下开发的C/S架构的设施管理系统，其目的仅是说明BIM模型信息的提取和应用，无法实现随时随地共享信息数据的功能。随着BIM云技术的日渐成熟和广泛应用，在对BIM信息进行有效分类和提取，对建筑设施管理系统进行功能分析的基础上，根据具体要求明确其管理内容，并针对不同用户分级设定使用权限，开发基于B/S架构的基于BIM云的建筑设施管理系统是未来的方向。此外，依据建筑设施管理概念所建立的设施管理数据库可以作为底层基础数据，独立存放于云端，作为其他设施管理系统的数据源。

实现基于BIM云的建筑设施管理模式，不仅可以有效促进BIM技术的全面推广，而且在极大程度上实现设施管理模式的变革。通过将设计、施工及运营等不同阶段关于设施信息的有效集成，以及将建筑设施管理参与方(用户、设计及施工人员、设施管理人员)意见的高度整合，能够极大地推动建筑设施管理的动态化、智能化和集成化。

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BIM-based Information Extraction and Application of Building Facility Management

YUWen-ting,LIXi-sheng

(a. Graduate School; b. School of Civil Engineering， Nanjing Forestry University，

Nanjing 210037， China)

Abstract:At present, realizing the use of effective information related to building facility management in the life cycle of construction management is the urgent problem to improve the efficiency and the level of building facilities management. According to the characteristics and actual demand of facility management in our country, and on the base of BIM technique and life cycle management theory, this paper puts forward the content of the modern building facility management and studies the definition, information classification, assignment, information extraction and realize information query, location, economic analysis of building facilities through developing building facility management system in Access. Through the simulation analysis of a case and with the help of Revit software and Access database, the system realizes the efficiency and integration of facility management through the secondary development of the database in the operation phrase, and prospects a new model of building facility management based on BIM cloud.

Key words：building facility management; information management; Access; BIM

中图分类号：TP315；TP391；TU8

文献标识码：A

文章编号：2095-0985(2016)01-0085-05

基金项目：江苏省住房与城乡建设厅资助项目(js2011jh9)

作者简介：余雯婷(1990-)，女，江苏南京人，硕士研究生，研究方向为BIM技术应用(Email: 437178034@qq.com)

收稿日期：2015-08-31修回日期： 2015-09-29