基于BIM的运维数据构建研究

李明照，杜艳超

基于BIM的运维数据构建研究

李明照，杜艳超

(吉林建筑大学经济与管理学院)

BIM以三维数字为基础，集成工程不同专业数据模型，通过对信息的插入、提取、更新和修改，支持项目不同阶段、不同利益相关方进行三维协同管理与设计。为解决竣工BIM模型在运维阶段应用效率低下的难题，基于功能建模、数据建模、流程建模的方法，建立“BIM进化模型”与“数字化集成交付流程”，借助分类编码体系将不同数据源集成、分类，经过模型数据重组与优化，得到运维BIM模型。运维BIM模型可以更好地兼容设施管理信息系统，提高运维管理效率与效益。

【Abstract】In order to resolve the problem that the application efficiency of as-built modeling of BIM in operation and maintenance management is inefficient, based on methods of functional modeling, data modeling and process modeling, establish “Evolution Model of BIM” and “Digital Integrated Delivery Procedure”, integrate and classify the data which is collected in different disciplines by virtue of classification and coding system, after optimizing and recombining the data, obtaining BIM that is applicable to operation and maintenance. That can be computable with Facility Information Management System, beneficial to increase increasing efficiency.

BIM；模型要素；数据构建

【Keywords】BIM; element of model; data constructing

1　引言

国内的一些学者对BIM进行了多项研究，但主要仍以设计、施工阶段为主，而且整体处于探索期。距离BIM全生命周期的核心理念有较大差距，尤其是从施工到运维阶段依然存在较明显的“信息孤岛”现象。

综合国内外研究情况，BIM在国外的研究应用已经从设计施工阶段深入到了运维管理中，并主要集中在由设计和施工信息模型中提取运维管理所需的各种空间信息和设备信息。国内的研究还是处于起步阶段，已有的文献资料中缺乏对运维数据构建方法的研究。因此，加快对运维数据构建以及信息模型数字化集成交付的研究将具有十分重要的意义。

2　运维阶段BIM模型的关键要素

建筑物进入运营维护阶段后面临更多新的需求，以实现对资源进行有效管理及建筑物的增值，但BIM数据根据其每个阶段的应用场景的不同，各有其关键的要素和特征。由于运维阶段更加注重空间、系统拓扑以及运维数据的关联，所以BIM模型数据在运维阶段数据的提取和模型视图的应用更加凸显[1]。BIM数据在运维阶段关键要素如下。

1)设施对象

在运维系统管理中，设施是任何可能用于被管理的对象，此对象与BIM模型中的模型对象紧密关联但又并非一一映射关系，而是组合与分解的关系[2]。因此，在运维阶段直接应用由施工阶段创建的BIM模型不经过二次加工以及运维平台二次组织的情况下，难以直接应用。

2)空间对象

目前，BIM软件与协同工作平台并没有原生的“空间”对象概念，因此必须经过对模型和数据结构进行优化。

3)属性数据

运维管理平台应用必须首先对模型中的属性数据进行提取、组织和再利用。属性数据属于原生数据，只有可以快速、准确地查看与检索属性数据，BIM的价值在运维阶段才能得以实现。

4)实时运维数据

通过BIM模型与BA系统的结合，可以实时产生运维管理数据。实时运维数据涉及外部环境、温度、湿度、能耗等，是运维阶段进行经济效益分析、物业资产管理、空间预测以及对未来设施进行整体规划的重要依据。

5)视图

BIM的可视化特征是其在运维阶段发挥价值最关键的因素之一，通过BIM模型更加直观和精确地定位构件所在位置，调阅相关信息，可以极大提高运营管理的效率。

6)元数据

运维阶段仅仅依靠属性数据、实时运维数据、视图数据仍然无法满足运维管理的需求，还必需大量的外部数据作为支撑，以结构化的方式处理外部的非结构化的元性数据。

7)系统结构

运维系统中需要对接大量的外部数据，同时设施、空间等基础对象需经过合理的组织，才可应用于运维过程中，所以其编码体系及标准尤为重要。信息分类与编码的目的是将事物按属性或特征加以区分，并依据相互间的关系将它们组织起来。经过分类编码后，系统外部的数据可以兼容到体系中，更全面地描述对象的信息，更方便地在模型中组织和检索信息，因此系统结构是运维平台数据组织的核心[3]。

图1　BIM进化模型

3　BIM数据重组及运维数据构建

基于BIM模型数据在运维管理中的成功实践，BIM数据的重组及运维数据的构建按照流程分为3个过程（见图1）：BIM模型二次，即基于运营管理业务的需求兼顾模型交互平台本身的功能，对施工交付的BIM模型进行初步优化以满足下一程序的需求；创建基础BIM运维模型；在基础运维模型的基础上创建低耦合度的模型即运维BIM模型，降低不同阶段建立的数据间的依赖程度以最终满足运维的需求，其模型如下。

1）BIM模型二次

模型优化主要是根据运维需求重组BIM模型，建立系统拓扑关系，划分空间以及组织对象，以支持后续转换与应用。同时，为了满足后期的运维管理的使用，定义数据访问接口的操作。通过其数据访问接口对数据进行增减、删除以及查询等操作，可以屏蔽底层数据存储方式的差异，提供一致的数据存储环境，为后续与外部系统的数据对接提供支持[4]。

根据运维运维需求针对BIM模型中的不同系统和不同区域建立合理的视图，从而解决在整个BIM模型的视图下定位和查看相关设备的精度不够和空间不清晰的难题。

属性优化的目的是根据运营维护与管理的需求添加必要的属性数据，BIM模型含有大量的原生数据，但同时也需要大量的外部数据即元数据的支持，它是必不可少的一个过程。

系统分类需要根据CBIMS技术标准中信息语义标准，即分类编码和数据字典的方法论和主题框架模型，以科学的方法对建筑概念进行归纳、定义、标识与关系梳理，对BIM模型中系统进行分类，通过参数共享、视图标识，建立轻量化BIM模型，为BIM信息的利用以及轻量化后的BIM模型的高效组织提供条件。

2）基础运维模型

模型二次后得到大量几何数据体。由于BIM模型中的构件对象与运维管理中的设施对象并非一一映射的关系，几何数据体可以作为运维设施对象重组的最小粒度，极大地提升后续优化的效率；原生BIM模型中的视图经过模型二次后被转化为视点，但在转过过程中只有三维视图可以自动转化为视点，二维视图无法直接转换，必须经过DWF桥接处理才能实现视点的查看并且与三维视图形成逻辑相关。基于轻量化的BIM模型通过选用合理的“选择树结构”，可以将对象自身携带的一些物理信息转化成基本属性，并通过结合选择集，重新建立和优化模型组织结构。

3）运维模型创建

基础BIM运维模型经过重新组合几何信息，设定运维对象，导入和建立运维对象参数，指定和关联视点和位置信息，建立符合运维需求的系统结构以及拓扑关系等步骤之后，可以生成运维BIM模型。通过运维管理平台对建筑设施对象进行编码和组织，将属性数据与运维数据进行无缝对接，使得BIM数据彼此逻辑关联，以实现数据的双向交互与信息的反馈，在此基础上建立适合运维管理需求的系统结构树，并对相应的设备系统指定基础参数，设定合理的视图对象。

4　结束语

根据运维BIM过程模型，通过运维数据的构建，依托基于BIM模型数据现代运维管理平台，经过BIM模型二次、基础BIM运维模型、运维BIM模型3个环节，对施工阶段传递到运维阶段的BIM数据进行优化与重组，借助分类编码体系以图形化的方式将不同的数据源进行集成、分类，建立一个低耦合度的运维BIM模型，可以解决目前普遍存在的施工BIM模型应用到运维阶段效率低下难题。随着运维平台的不断完善，效率将会不断提升，极大提高运维的效率和质量。

[1] Foms-Samso F, Bogus SM, Migliaccio GC. Use of building information modeling(BIM) in facilities management[C].Ottwawa, Canada, 2011:1815-1824.

[2] YU K, Froese T, Grobler F. A development framework for data models for computerintegrtated facilities management[J]. Automation in construction, 2000,9(2):145-167

[3] Hassanain M A, Froese TM, Vanier D J. Development of a maintenance management model based on IAI standards[J].Artificial Intelligence in Engineering,2001,15(2):177-193.

[4]NIBS.TheIFC/COBie report 2012[R/OL]. [2013-12-05]. http://www.thenbs.com/pdfs/ IFC-COBie-Report-2012.pdf

Data Establishment of Operation and Maintenance Based on BIM

LI Ming-zhao，DU Yan-chao

(School of Management, Jilin Jianzhu University)