BIM技术在工程运维管理成本中的应用研究

季凡杰 张东林 刘月君 莫盛杰 黄凤玲 罗甜湉

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.秦皇岛广建工程项目管理有限公司，河北 秦皇岛 066000)

0 背 景

在对项目全寿命周期成本管理中，大部分关注项目施工阶段，忽视了运营阶段在全寿命周期中所占时间最长，物业管理成本在建筑总成本最高的特点[1].此外，成本管理协调方式不完善、成本模型建立不便捷、运维管理成本高等阻碍了运维阶段的成本管理.当前，我国建筑产业正经历着深化改革、转型升级和科技跨越同步推进的发展过程.其中，在转型升级与科技跨越叠加之下，BIM技术的发展趋势和应用价值尤其值得我们关注.但是目前为数不多的BIM综述更多地关注于设计和施工阶段[2].占全寿命周期最长，消耗资源巨大的运维阶段的研究占比较小[3].目前，国内外有关运维阶段的BIM应用，尽管在理论研究和项目应用层面有一定数量的研究，但总体还处于探索阶段[4].价值工程作为成本管理的基本原理通过研究对象的功能和成本的关系来提高价值.故此，本文以价值工程理论的角度对BIM技术在工程运营成本管理各个方面的应用进行浅要分析.

1 运维阶段应用的成本管理研究

运维与设施管理的主要内容可分为空间管理、资产管理、维护管理、公共安全管理和能耗管理方面.

图1 工程运维管理框架图

1.1 空间管理

基于BIM平台可为管理人员提供详细的数字化空间信息,包括实际空间使用情况、空间可利用情况等.同时,BIM技术能够通过可视化的功能帮助各部门跟踪监控所需位置,将建筑信息与具体的空间相关信息协同,并进行动态数据信息监控,提高空间利用率.根据建筑使用者的实际需求,提供基于运维空间模型的工作空间可视化规划管理功能,并提供工作空间变化可能带来的建筑设备、设施功率负荷方面的数据作为决策依据,以及在运维单位方案中快速更新三维空间模型.从而提高运行效率，提高生产力.如图2.基于BIM技术对某体育馆建筑空间运维管理界面展示，通过BIM平台来访这可以快速定位目的房间，工作人员可以迅速了解室内环境，运营人员可直观查询场地租用、器械配置等情况[5].

图2 空间管理界面展示

1.1.1 租赁管理

BIM技术运用到空间租赁管理分析,将信息可视化,提升租赁管理水平，判断财务状况的发展趋势及影响因素.同时，以价值工程的角度分析成本和空间利用率，最大化的提高运行效率降低成本.此外，BIM运维平台不仅为租户提供空间信息管理,还为租户提供能源管理和成本管理.这种功能不仅适用于居住型建筑同样适用于商业信息管理,根据商场内租赁类型、状态信息，通过BIM模型联动分析展示模块得到与BIM模型联动的图形、图表分析视图[6].从而帮助租户进行商业管理，在价值工程原理的角度比较成本和空间租赁的关系，寻找最优方案.

1.1.2 垂直交通管理

3D电梯BIM模型能够准确反映电梯的空间位置与其相关属性等信息.基于BIM运维平台可以直观、清晰、实时地看到电梯的运行及能耗状况以及各区域人流和密集情况,优化高电梯的运行效率，降低能耗，从而降低成本.

1.1.3 车库管理

目前大多车库管理系统仅计算空车位数量,无法显示空车位的位置.在停车过程中,车主缺乏明确的路线,随机寻找车位,容易造成车道堵塞和资源浪费.应用BIM技术和无线射频技术可以自动识别车位的占用情况并及时反馈给车主，用车位卡和入口处屏幕可查询车所在的位置并计算出最优空车位和路线，不仅能大大提高停车场的运行效率，还可以对车主提供贴心的导航功能[7].

1.1.4 办公管理

利用BIM运维平台可视化功能，办公部门、人员和空间可实现系统性、信息化的管理.某工作空间内的工作部门、人员、部门所属资产、人员联系方式等都与BIM中相关的工位、资产相关联,便于管理和信息的及时获取.同时在BIM信息平台上注明各员工的已完成工作和未完成工作，并给予一定的制度，提高员工的积极性，增加工作效率.

1.2 资产管理

BIM技术与互联网结合形成了三维可视全新的现代管理模式，实时了解相关人员和资产信息.提高管理精度、降低资产损失风险，同时减少成本.南京某地铁利用BIM技术建立资产管理信息系统，可以通过房间列表在模型中定位设备查看资产信息还可以记录和分析发生不安全事件的情况与频率[8].

图3 资产定位

图4 安全记录

1.2.1 可视化资产信息管理

传统资产信息档案主要由数据管理人员以纸质形式进行整理归档,既不容易保存也不容易查阅,容易出现信息遗失和不对称问题,造成工作效率低甚至重复返工导致成本提高.互联网信息技术和BIM技术的形成资产管理系统，用户将资产详细信息与BIM技术结合使资产在智慧建筑物中呈现虚拟的三维实体模型，方便客户精确定位、快速查阅.例如,建立模型信息的标准规范；设计新模式的电子化移交体系；搭建“3+2”设备资产管理平台，以全局性思维，形成资产全生命周期新生态系统实现资产数字化管理的新模式[9].提高管理精度、减少成本，避免损失和财产流失.

1.2.2 可视化资产安保及紧急预案管理

资产管理的重要性就是实时监控、实时查询、实时定位.基于BIM技术的互联网资产管理可以满足上述功能并大大提高紧急预案的管理能力.对遗失物品可以使用无线射频技术和报警装置可以及时了解追踪,运用BIM三维模型第一时间获知精确发生位置和运动轨迹，可以结合点云技术预测嫌疑人逃脱路线，只需要及时在关键位置布置人员进行阻截.BIM技术的应用让安保工作更准确、及时.

1.3 维护管理

维护管理主要是指设备的维护管理.通过将BIM技术和设备管理系统相结合,使系统包含设备所有的基本信息，管理人员实现三维动态地实时观察了解设备的使用状况,提前维护,预防故障，从而降低维护费用，也可制定设备的计划性维护等.

用不同颜色在BIM模型上标识所有设备的运行状态，可以直观显示实时观察,对于每台设备,可以查询其历史运行数据;另外可以对设备进行控制,例如某一区域照明系统的开关等.在建筑的设施管理中,设备的维修是最基本的.利用BIM和现代通信技术，报修流程在线申请和完成,用户在线填写设备报修单,经后台审批后进行维修;维修人员在修理结束后及时将相关维修信息反馈到BIM运维平台中；相关人员进行检查,确保维修已完成,并将该信息录入、保存到BIM数据库中.日后,根据权限等级可以在BIM中查看各设备的维修记录.计划性维护的功能是让用户依据不同时间节点，如一年、一个月、一周等,当设备达到维护计划所确定的时间节点时,系统会自动提醒用户启动对设备维护保养[10].

图5 设备保养计划

1.4 公共安全管理

安全管理为项目运维管理中核心的运维管理内容，因突发事故造成的人员伤亡，财产损失等现象是公共安全管理的痛点.安全管理的有效落实，对居住和使用人员的人身和财产安全发挥了重要的作用.

1.4.1 安保管理

图6 桥梁信息实时监控图

视频监控管理是安保管理的中心一部分，BIM视频识别及跟踪系统深度结合,可以解决安保工作中的痛点.还可将双鉴、红外、门禁、门磁等多种信号一并应用到安保系统中.当然这一系统不仅要求BIM高度配合,更要求有多种联动软件及相当高的系统集成才能完成.对于场地面积大、人流量大、突发情况多的地方,利用视频系统和模糊算法,得到人流、车流的大概数量.当运动体的速度和大小满足一定条件时发出警报信号[11],同时在BIM上记录建筑物各区域人流和车流信息，从而做出相应的应急安排.如图以武汉市某桥梁，将BIM和物联网进行系统集成，进行可视化安保管理[12].

图7 预警级别可视化

1.4.2 火灾消防管理

在消防事件管理中,不同于通过2D文件和图纸查看建筑结构，BIM模型能3D展示建筑实体，通过3D模型可以更明确地看到消防设备的具体位置、消防工程的管线布局和支架的固定位置.且项目模型中包含所有构件的详细信息、设备设施的数据信息.基于BIM技术的数字管理系统可以进行多种应急情况的模拟预演,节省消防演练的人力时间投入.火灾时第一时间做出应急决策，在保障生命安全的情况下，尽快灭火，挽回财产损失.

1.4.3 隐蔽工程管理

在建筑物中往往会有一些隐蔽的管线信息是不被关注的，或者说这些信息只有少数人知道.特别是随着建筑物的长时间使用和人员更换，这些安全隐患日益突出且不易发现和察觉.通过激光扫描建模，BIM运维平台中模型的3D可视化展示，物业管理人员可以对建筑中的每条管线、每个阀门等信息一清二楚，从而无须为隐蔽工程而担忧.

1.5 能耗管理

BIM与互联网云计算等相关技术相结合提供了动态，从不同纬度剖析建筑能耗及费用,自动管控所有用能系统提供管理分析平台,通过仿真预估技术提供能源优化预案,结合远程控制技术使建筑物能耗成本降低，且运行更适宜达到最智能化的节能管理.赣州某医疗库房利用BIM技术对建筑全年能耗模拟和热工性能分析能耗影响因素提供相应的建议及对策[13].

图8 无空调覆盖下的建筑全年被动得失热模拟

2 总 结

本文阐述了BIM在运维阶段的应用和优势，对于工程项目成本管理不仅仅应当关注设计阶段、和施工阶段的成本管理，运维阶段作为建筑全寿命周期占比最大的一部分，其成本不容小视.成本管理也不仅仅思考所消耗的费用，应从价值工程的角度进行成本管理.传统运维阶段的成本管理协调方式不完善、确定方法静态滞后、成本模型建立不便捷.BIM技术作为新兴技术，融入现代科技理念，建立全方位立体模型，实现3D信息可视化，表述内容更全面.通过模型观察能直观的了解到运维阶段各方面的运维成本，让不同专业领域的人员可以协同作业，有利于运维阶段各业务的顺利进行从而更好地控制成本.BIM作为一个新兴技术，在运维阶段的应用还有许多需要发现和研究，比如结合其他多种技术联合提供更好的运维功能，更好地为人类服务.