智慧建筑运维管理平台初探

李胜杰， 马名东

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

1 市场现状及行业痛点分析

通过对商业综合体、学校、写字楼等各类建筑运维平台应用情况进行调研，发现目前的建筑运维管理的问题主要集中在以下四个方面。

1.1 行业规范及标准化不足

首先从整个建筑智能化行业来讲，无论是国标、行标还是团体标准，大部分都是从设计、产品、解决方案的角度出发，而从运维管理需求角度出发如何进行智能化系统顶层设计，建筑的规划、设计、实施、运维、改造各阶段庞杂的各类数据哪些需要采集、如何采集、如何统一接口标准、如何传递并积累形成运维管理数据库，最终结合BIM、信息可视化、数据挖掘等技术搭建智慧建筑运维管理平台，还没有出台有针对性的标准、规范。

智能建筑技术和设备对比其他行业更新速度快，各厂商间技术路线和功能差异较大，国标及行标对建筑智能化行业标准化工作深入不足导致不同产品制造企业、系统集成企业类似技术产品五花八门，同一智能化系统的不同品牌系统部件无法互联互通，信息不能共享，造成同一工程，需要建设方、设计方、总包方、运维方等各方在各自工作阶段中所需协调的合作方过多，影响工程设计、施工进度，更重要的是给后期运维管理工作埋下隐患，造成运维管理不畅或运维费用较高等等问题。

调研中发现，目前很多使用期限达到10 年甚至20 年以上的建筑，由于当时所处时期对于智能化系统认识不足，同时当时的设计标准也未有明确的智能化系统设置规定，很多建筑中智能化系统设备几乎没有建设或者设置不足，智能建筑管理系统(IBMS)未设或者形同虚设。 这些项目如需增设智慧建筑运维管理平台，需要对建筑(尤其是建筑机电系统)进行智能化管理升级、改造、更新并最终达到智慧运维目的，在所需资金、改造时间、改造难度上就是一个比较大的难题。

1.2 子系统管理软件分设

建筑内机电系统设备繁多，信息孤岛林立，信息共享困难；独立系统的管理软件功能单一，各系统集成工作量大，亟待模块化、定制化、具备标准通信接口的多协议转换模块生产厂家出现；设备故障率高，故障原因难定位，维护费用高、收益低、风险大、成本高是已建成项目运维管理的难题。

通过对若干新建成建筑的机电系统管理调研情况来看，多采用的管理方法是分系统管理，各子系统单独管控，分别与上位管理平台对接，子系统之间多无法互联互通，造成各系统管理上不统一、接入标准不统一、部分需要跨系统的功能及管理无法实现。 这也是由于缺乏前期整体顶层智能化系统规划设计，设计、实施、运维、改造各阶段脱节，即使搭建了运维管理平台也无法真正发挥作用。

例如，建筑运行能耗是当前绿色建筑、智能建筑关注的重要问题，建筑运维能源管理问题也逐步为运维管理方所重视，就目前阶段的调研来看，已建或在建的项目大多数能源管理均是能源系统自成平台管理，由于采暖空调能耗占建筑能耗50%～60%在建筑能耗中占比最高，因此能源管理采用的大部分是冷热源系统服务商所提供的能源管理系统。 对于智慧建筑运维管理平台而言，这些能源管理系统相对封闭，在运维管理平台上仅简单的显示能耗数据，智慧建筑运维管理平台不能对能源系统(能耗设备)进行管理，而且不同能源管理系统采用的运维策略封闭且没有统一的考核指标也就是不能进行能耗管控效果的有效评估，对于机电系统来说，抛开系统整体运行效率、运行寿命、被控环境舒适度等因素单纯考量能耗指标也不尽合理。

1.3 运维管理所需数据收集困难

在建筑的建设过程中，规划设计、建设和运维等阶段由不同主体负责，自建自用的项目业主单位往往也是建设时由建设团队负责，运维管理又由另一个团队负责；建设资料和建筑各系统数据通常是各阶段工作中形成的纸质文档、图纸以及电子文件，没有经过统一整合，导致大量建筑相关数据没有有效传递至运维管理阶段。 以上问题最终导致不同阶段的建筑数据无法完整、有效、成体系的传递及积累，建筑全生命周期中时间占比最长的运维管理阶段缺乏建筑基础数据及实时运维数据支撑，给建筑的使用和管理运营带来很大的阻碍。

机电行业不同系统、不同厂商产品之间互联互通困难是普遍存在问题，在建筑建设后期的机电系统联合调试阶段多个项目均遇到了问题，而各机电系统各阶段信息数据缺失在建筑运维管理阶段的影响会成倍的放大。

在笔者团队进行调研的过程中，发现市场上主流的运维管理平台都在探索用BIM 技术解决这一问题的路径，但是从具体项目实践上来看，由于种种问题BIM 技术在运维管理平台的搭建上作用还不突出。 未来的智慧建筑运维管理平台应当解决的一个根本问题就是要有一个贯穿建筑全生命周期的数据传递及积累平台(工具)，统一标准后的BIM 技术是否能承担此项任务，就目前市场调研情况来看，这一方法的探索还有待继续。

1.4 建筑运维管理成本偏高

建筑运维管理成本较高是这一行业传统难题。经过多方面的调查研究，发现这一问题属于行业综合性问题，其产生原因涉及建设工程管理从策划阶段到运维阶段的全生命周期，智慧运维管理平台毕竟还是一个管理工具，而运维管理成本问题的解决，可以从工具方面入手，但完全解决还是需要依靠管理平台和管理方法的结合来实现。 而这种建筑运维管理思路，实际上是需要把建设工程项目全生命周期管理的思想贯彻落实后才能够实现。 所谓不谋万世者不足谋一时，目前大多数建设项目采用的建设机构和运维管理机构分别设置，又没有一个成体系的项目策划和交接工作安排和思路，项目规划建设阶段运维管理需求不明确，运维管理阶段建筑基础、运维管理数据缺失，这种现状才是最终造成建筑运维管理成本高、收效低甚至亏损运营的根本原因。

2 平台应用案例与问题分析

本次调研的对象涵盖了政府机构、教育结构、商业建筑、体育场馆、机场以及一般住宅等多种类型项目，其中大部分项目采用的运维管理平台均包含:设备监控系统、能源管理系统、环境监测系统、安防监控系统、空间管理系统、应急指挥系统等。

2.1 项目A

北京某区的一个部分自用、部分计划出租的研发＋写字楼项目，该项目建筑面积约14 万m2。 施工总承包合同中包含要求施工方采用BIM 技术进行施工管理的内容，设计内容中也包含IBMS 平台的相关架构，从建设条件上看，完全满足后期在此基础上搭建智慧建筑运维管理平台的前期条件。 但经过调研发现，业主内部建设管理方和使用方分属业主两个部门，并没有在项目建设初期的策划阶段明确两者的合作交接关系，同时最重要的是没有形成标准化的内部管理文件来理清项目建设阶段和使用阶段建设项目的信息传递方式、管理配合方式等内容，仅仅是用组织架构和岗位责任书等简单描述了责任和分工。 在工程竣工移交两年后，施工总承包单位完成了项目保修、资料移交的工作后完全退场，此时项目运维管理方(竣工阶段业主单独招标)得到的是庞杂的纸质资料、图纸和相应电子归档文件以及机电设备的维保手册等与运维相关内容，以及用于指导施工的BIM 模型，这就造成即便业主和运维方均有意愿进行智慧建筑运维管理平台的建设，但是设计图纸信息、建设信息归集和传递到建筑运维管理平台是非常有限的，在此条件下经过估算平台建设成本也比较高，导致最后没有进行智慧建筑运维管理平台建设。

2.2 项目B

北京某区商业广场，该项目建筑面积8 万余m2，采用了基于BIM 技术的智慧建筑运维管理平台，涵盖建筑六大管理系统，包括设备监控系统、能源管理系统、室内环境监测系统、安防监控系统、空间管理系统、火灾逃生演示系统。 其主要功能包含以下6 项。

(1)监控整个建筑机电设备运行状态并对有需要部分进行分部、分层、分区域及单机的远程控制，对设备故障在平台发出预警，并通过短信等方式通知运维管理人员进行保修，在期间进行维修进度跟踪和工单报送，当排除故障完成设备维保流程后，进行工单反馈，实现设备运维闭环管理。

(2)对大楼整体的设备能源消耗情况进行监测和分析，主要做到时间上按年、月、周，空间上按建筑整体、楼层、区域、房间，功能上按系统进行能源消耗量监测统计，并在平台驾驶舱上进行有选择地展示，可对不同时间区段和空间范围内的能源消耗量进行对比和显示，并根据能源现状进行设备管控。

(3)该平台安防监控管理系统的特点在于将场景BIM 模型状态与场景监控画面同台显示，属于数字孪生理念的一种具体体现，达到了通过平台管控安防设备并通过画面反馈控制情况的目的，通过这种手段减少了安保人员的工作强度和人员安排密度，进而可以减少人工成本。

(4)室内环境监测方面主要是根据项目建设方要求，在部分高端办公区、大堂等区域设置空气质量、温湿度、照明情况等项目的监测末端，在指挥舱上统一进行显示，因其建设目的主要用于商业出租，故涉及到租户装修的区域未进行布置，但入驻企业若采用与建筑整体一致的环境监测手段，其监测数据是可以接入平台进行统一管理的。

(5)该项目的空间管理系统主要服务于办公区域与公共区域的划分以及商用出租部分的数据管理。 通过基于BIM 平台的区域展示，用户(运维方)可以非常直观的通过平台对目标区域经营数据和建筑数据进行分析对比，对未租出区域的目标用户选择和空间建设使用规划起到借鉴和指导作用。

(6)火灾逃生演示系统是基于BIM 展示功能和设备监控功能合二为一的综合系统，首先通过BIM建模预设需要监控火灾监测点位，包括烟温感、火灾报警器、消防广播位置、喷淋点位等，然后在施工过程中有选择地进行点位监控布置。 可以用作逃生状况模拟、局部起火情况下组织施救的方案制订，也可以用于按消防管理相关规定每年必须进行的火灾逃生演习培训，培养大厦使用者(客户)防灾减灾的意识，加强逃生技能训练，以便在发生特殊情况时，可以有效地逃生自救或寻找安全区域固守待援。

通过与该项目平台建设方负责人充分沟通交流后，发现该项目虽然系统建设完备且功能全面，但是建设模式采用的是烟囱式建设方式，简言之每个子系统模块是由不同的软件服务商与业主沟通需求分别建设的，最终再由BIM 平台建设方进行接入，这种建设模式的问题有三个:(1)各子系统建设标准和建设水平难以统一，就本项目而言，能源管理系统就存在部分数据不兼容的问题，使得该系统和BIM 平台对接上花费了巨大的时间成本，最终采用API 方式对接，使用功能受限；(2)平台建设过程中的沟通成本很大，这是采用多个软件分包方式进行平台建设的项目工程通病，每一个子系统的沟通过程都是相对独立的，每个子系统产品经理都与业主方各系统负责人来对接需求和解决问题，效率极低，搭建智慧建筑运维管理平台对各系统的统合要求也超出了业主能力范围。 (3)后续平台使用过程中，使用方需要与每个模块建设单位进行配合，同样带来沟通成本提升的问题。

3 智慧运维管理平台顶层设计

从以上调研内容可以看到，运维管理平台的烟囱式建设模式已经成为制约平台建设发展的一大弊病，但是单独靠平台建设方解决该问题是存在困难的，业主单位虽然有解决问题的动力，但是往往局限于行业视野及业主负责人员专业能力，而无法解决这一个问题。 鉴于此种情况，设计单位作为在整个建设工程全生命周期内较早接触项目并具体把控项目内容的单位，是具备技术条件和时间条件来帮助业主及最终运维方解决以上问题的。 设计单位参与智慧运维管理平台顶层设计的过程中，在为业主带来顶层设计方案的同时也能通过分析项目建成后运维管理需求指导整个设计工作，突破传统的任务书＋规范＋经验的设计方法。

调研项目中，管理平台均在项目实施阶段有的甚至是建设工作完成后才开始搭建，此时从项目可研报告、设计说明、施工图纸及大量的施工归档文件中提取建筑基础数据本身就是一件事倍功半的事情，而且此时机电设备大部分已采购或安装完成由于没有提前明确接口协议也给机电系统的实时数据采集带来困难。

而设计单位在设计工作开展之初与业主进行设计任务书的沟通过程中，可以将运维管理平台建设需求一并进行需求调研，在设计工作伊始，就把建筑设计、各机电系统设计需求、平台建设需求以及运维管理场景需求一并进行整理，在经业主(运维方)确认后作为项目设计和平台建设的依据在项目规划、设计、建设过程中逐步完善，同时把规划、设计、建设过程中的数据信息通过数据平台(如BIM)进行传递积累，这样即避免了平台建设的二次调研沟通环节所耗费的沟通成本，也能够根据运维管理场景所需系统互联互通需求提前规定各系统通信标准要求减少平台建设过程中的信息录入和采集成本，事实上这部分成本也是隐含在平台建设方的建设成本当中的。

由设计单位和平台建设方合作来完成这部分内容，使得业主在时间及成本得到减少的同时大大提高了智慧建筑运维管理平台搭建成功的可能。

设计师在工作中积累的经验是优秀设计的保证，而很多设计经验往往不能形成量化指标，造成设计经验不易传递共享，智慧建筑运维管理平台的建设能很好的解决这一问题，可以通过智慧建筑运维管理平台对若干类似项目的使用情况及同类数据进行分析和比对，既能发现平台建设的功能缺陷和不足，也能通过大数据分析技术对所采集建筑运行数据进行数据挖掘，提炼实际运行参数、指标，从而优化系统运行，使设计师经验的量化成为可能，进而推动设计行业能力不断提高。

建筑运维管理平台获取、分析到的数据和结论不但可以帮助运维管理方明确运维工作重点、改变运维方式，其对于建筑空间功能的分析以及机电系统和设备的功能评价也可以作为未来设计工作的依据之一，相比于传统的满足规范、靠经验设计的传统思路，运维管理平台反馈出来的建筑运行数据可以为设计师提供定量分析的依据，这样的设计依据对于业主而言显然是更具有说服力的，这也从一定程度上降低了设计师和业主两方的沟通成本。

4 结束语

中国未来的人力资源紧张趋势已经不可避免，对于建筑业而言，从传统靠人力解决问题的粗放型发展模式向集约型、科技型发展模式转型已经迫在眉睫，设计行业作为建筑业中的技术排头兵，应当肩负起这一责任，通过信息化、智能化等技术手段，结合先进的设计思维和管理思想引领建筑行业数字化转型发展的道路，智慧建筑运维管理平台也正是打通建筑全生命周期的数据管理工具。

需要明确的是，智慧建筑运维管理平台存在的意义不仅是解决单一建筑运维难题，而是通过建筑各系统互联互通，形成建筑数据传递、积累、挖掘的基础平台，并充分利用平台数据进行广泛的探索和研究，不断提高建筑设计、建设、运维水平，进而推动建筑行业科技创新能力的提高，为建筑业高质量发展打下坚实的基础。