BIM技术在航站楼设施设备运维中的应用——以上海机场T1航站楼为例

乔培华

(上海市安装工程集团有限公司 上海 200080)

0 引言

近年来，建筑机场领域积极响应民航局发布的《四型机场建设导则》，将BIM技术广泛应用在机场建设中，取得了良好的效果。如深圳机场、鄂州机场等建设项目均入选四型机场的建设名单[1]，BIM技术在机场的建设中主要应用方面有BIM三维模型建造、施工质量控制等，其应用愈加成熟[2]。

上海机场T1航站区机电管线排布复杂，传统的CAD制图手段和施工技术，已经无法满足建设要求。因此，采用BIM技术辅助设计，通过BIM三维数字化和信息化的特点，解决机场建设施工中的难题，为BIM技术在机场建设中的应用提供宝贵经验。

1 工程难点分析

1.1 改造条件复杂

上海机场T1航站区改造项目为对原址进行改造，整体效果图如图1所示。该项目共5层，其中地上4层，地下1层。总建筑高度为24 m，总面积约127 300 m2(改造面积74 538 m2，其余为新建面积)。改造后分布为“L”型，分为A楼、B楼及交通换乘大厅，南北和东西方向分别为411 m和335 m。项目在建设过程中，BIM技术除了在深化设计及施工管理中运用外，也延伸到设施设备运维阶段。

图1 上海机场T1航站区整体效果图

该项目由于建设年代久远，经过多次改造与扩建，既有建筑及机电管线条件复杂，改造措施涉及拆除、新建和局部改造，在需要保留部分机电系统的情况下，完成改造工程。

1.2 专业类别繁多

该项目机电系统包含：强电、给排水、离港控制、暖通、泊位引导、信息显示、安检信息、登机桥等系统。各专业系统类别繁多，各类机电管线布置走向复杂，各专业施工队伍众多，协调量、交叉施工、相互配合的难度较一般民用工程大。

1.3 运维需求高

施工后期的物业管理中，机电各项设备在人工维护模式下，经常碰到故障设备无法及时排障，对设备的预警或其他可能存在的危险作业更无法精确预判。而本项目借助BIM的三维数字化特点，结合空间和属性信息特征，对提高运营阶段各设备的维护效率，将产生积极的作用。

2 BIM设计

2.1 建立团队架构

在传统的机电总承包模式下，由项目总工牵头管理BIM的技术工作。项目设计团队由BIM工作组和深化工作组组成，其中深化设计室主要负责前期策划阶段的BIM应用，诸如：方案模拟、深化设计、模块化施工设计等作业。BIM工作室的成员由通过专项BIM运用培训，同时具备施工管理经验的人员担任，在工程开展过程中的施工管理应用BIM，如质量管理、进度管理、材料与设备管理、运维信息录入，以及对外BIM部门的协调等工作[3-6]。

2.2 实施标准

软硬件方面，项目团队使用REVIT系列套件及插件[7-10]，并在现场搭建数据服务器，便于整个机电总承包的资料精确及时传导与共享。为明确BIM在实施过程中的细度要求，机电安装项目部与总包单位协调沟通，反复核查双方专业的建模规则，统一标准，便于合模，提高了模型质量。同时，依据运维物业公司的需求，制定运维模型交付细则，明确设施设备运维信息录入的深度、广度和时间要求，防止在运维阶段发生竣工模型无法向运维平台传递信息的情况。

2.3 深化机电设计

各专业深化设计工程师依据施工图按项目建模规则进行模型搭建，确保模型的完整性及准确性[5]。机电模型搭建均由各专业深化设计工程师完成，所以，相较传统建模方式，碰撞点比传统技术降低30%左右，工程师可以将更多的精力花在优化管线走向上，以达到布局合理、降本增效的目标。

3 施工阶段BIM应用

3.1 深化设计

基于BIM模型对机房深化设计的指导过程中，综合考虑机房的各方向检修空间与整体观感，以及各处的操作空间，对机房设备与各类管线的布置进行最优化的方案模拟。模型深化完成后，进行净高分析，将目前存在的问题直观展示给业主，让业主了解现场的实施环境，明确最终的实施方案[11-14]。

深化设计工程师依据精确地模型进行二维出图。图2为B区空调泵房，通过Revit模型的平面、立面、剖面图及标注输出，保证二维图纸的准确性及时效性。同时在常规图纸上添加三维模型，以便于施工人员正确识图。

图2 B区空调泵房

3.2 施工组织模拟

项目部建立各阶段、各工况BIM场地模型和方案模拟模型，并赋予各临时场地的使用节点，进行临设布置、汽车吊旋转半径及吊装模拟等方案模拟，确保方案实施的可行性。

3.3 三维扫描检测

土建施工移交后，需对现场实施环境进行测量测绘。特别针对改造区域，通过现场实际情况与模型关键点的比对分析，掌握现场情况，有效避免因土建误差带来的机电实施问题。

4 基于BIM技术的运维管理

4.1 运维平台信息化系统架构

针对该项目设施设备运维要求，运维团队将FM(物业管理系统)BIM(建筑信息模型)与IBMS(智能化楼宇控制平台)整合至一个平台，为业主提供FM全生命期的运维服务。平台主要模块有BA信息集成、设施设备台账管理、日常巡检及计划性维护等，平台架构如图3所示。

图3 运维平台信息化系统架构

在BIM模型接入过程中，为保证BIM模型轻量化运转，运维团队将施工方案、施工工艺等对运维无效的数据清除，减轻服务器交互压力。

4.2 产品编码的唯一性

在机电系统的运行过程中，小到开关面板，大到机械设备，每个构件对机电系统的正常运行都起到至关重要的作用。为此，项目团队预先将各系统的逻辑关系录入到模型中，通过特定的编码，结合BIM三维模型，直观表达水、电、风各系统间的逻辑关系。通过不同字段的排列组合，赋予每个构件一个唯一的ID编码。当出现突发状况时，通过编码连接模型和数据间的对应关系，可快速定位故障设备，了解相关设备信息和位置，提高物业管理团队的工作效率与质量。

4.3 BIM浏览器

运维平台设置4种浏览方式，分别是：按设施专业分类、按空间位置、按设备编码、动态漫游，以满足客户端各个角色的使用需求，及时找到需要的模型信息。施工作业模型搭建时，施工员就将设计信息、安装信息、厂家信息及时录入。在竣工阶段对现场机电管线再次复核，并及时修改模型，以确保与现场完全一致，为后期运维创建一份准确的基础数据。物业系统可利用BIM技术实现数字化运维管理，实现以数字化管理方式替代传统人工管理。

4.4 巡检和维护

物业管理人员可以借助BIM的三维数字化特点，依据BIM模型信息进行检索，了解设备的计划维护信息及过往维护记录等，以提高运营阶段各设备的维护效率。日常工作中，可设定多个重要复杂节点为巡检点，手机定期自动提醒进行设备维护保养检查。可以第一时间将巡检信息以照片形式线上反馈，如存在问题，立即发起整改审批，确保重要设备的正常运行。

4.5 BIM与BA系统的集成

管理平台也做到了与IBMS系统的联动。当各类智能监控系统发现机电系统异常，会自动生成工单，同步至FM平台及BIM模型中，提醒物业人员进行检修。同时实现管理平台与水表和能源计量器的联动，对项目的能耗进行统计整理。通过这一技术，能降低机电系统故障报警率50%左右。同时，根据能耗管理整理的数据，为建筑的节能模型的建立和评估提供数据参考。

5 结语

BIM技术的运用，可为机电各专业在建设过程中的管线优化布置、可视化进度模拟、各类方案可行性提供支持，同时实现项目中各种信息的收集、存储、查询和调配等功能。基于BIM的后期运维具有直观性、空间性和集成性，不仅可以满足建筑使用需求，增加各种投资收益，降低机电系统在运行中的能耗，还能提高信息采集和集成的准确性及效率。BIM技术的发展，可为项目建设全生命周期的成本、安全、质量、技术和工期等控制提供有力支撑。