基于BIM的设施运维管理系统的开发与应用

基于BIM的设施运维管理系统的

开发与应用

冯延力

（北京鸿业同行科技有限公司，北京 100044）

【摘要】：近年来，BIM技术在国内建筑行业得到了广泛的应用，特别是在设计、施工阶段，BIM技术的使用得到了包括业主、设计院、施工总包在内的项目各参与方的一致肯定，产生了巨大的经济效益。但BIM技术的价值并不仅仅局限于建筑的设计与施工阶段，在运营维护阶段，BIM同样能产生极其巨大的价值。BIM模型中包含的丰富信息可以为运营维护决策和实施提供有力的信息支撑。基于BIM的空间管理、资产管理、设施故障的定位排除、能源管理、安全管理等功能实现，在可视化、智能化、数据精确性和一致性方面都大大优于传统的运维软件。

【关键词】：BIM FM 设施运维管理

引言

近年来，BIM技术在国内建筑行业得到了广泛的应用，特别是在设计、施工阶段，BIM 技术的使用得到了包括业主、设计院、施工总包在内的项目各参与方的一致肯定，产生了巨大的经济效益。但BIM技术的价值并不仅仅局限于建筑的设计与施工阶段，在运营维护阶段，BIM同样能产生极其巨大的价值。BIM模型中包含的丰富信息可以为运营维护决策和实施提供有力的信息支撑。

据某国外研究机构对办公建筑全生命周期的成本费用分析，设计和建造成本只占到了整个建筑生命周期费用的20%左右，而运营维护的费用占到了全生命周期费用的67%以上。在运营维护阶段，充分发挥利用BIM的价值，不但可以提高运营维护的效率和质量，而且可以降低运营维护费用，基于BIM的空间管理、资产管理、设施故障的定位排除、能源管理、安全管理等功能实现，在可视化、智能化、数据精确性和一致性方面都大大优于传统

的运维软件。大数据、传感器、定位系统、移动互联、社交媒体、BIM建筑等新技术的集成应用，也是智慧化运维的必然趋势。

1．设施管理的概念及业务范围

按照国际设施管理协会（IFMA）最新的定义，设施管理（FM）是一种包含多种学科，综合人、地方、过程及科技以确保建筑物环境功能的专门行业。它以保持业务空间高品质的生活质量和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整合和维护管理工作，它将物质的工作场所与人和机构的工作任务结合起来。

设施管理的任务是通过简化企业的日常营运流程，协助企业达到大幅降低成本和提高营运效益的目的。它致力提供全面的一站式服务，为企业管理房地产、设施及其他非核心业务，以达成既定的业务计划和策略性的发展目标。

从设施管理的发展来看，现代设施管理的业务范围已超越了物业维修和保养的工作范畴，覆盖设施的全生命周期，其职能范围包括维护运营、行政服务、空间管理、建筑工程设计和工程服务、不动产管理、设施规划、财务规划、能源管理、健康安全等。它从建筑物业主、管理者和使用者的利益出发，对业务运营涉及到的所有设施与环境进行全生命周期的规划、管理，对可预见性风险进行规避和控制。设施管理注重并坚持与新技术应用同步发展，在降低成本、提高效率的同时，保证了管理与技术数据分析处理的准确，促进科学决策，为核心业务的发展提供服务和支撑。

目前，越来越多的机构开始相信，保持管理的井井有条和高效率的设施对其业务的成功是必不可少的。尤其是高新技术的发展、环保意识的普及以及对人的健康的关心，使设施管理行业和设施管理专业人员更显得重要。设施管理不单延长了设备设施的使用年限，确保其功能的正常发挥，扩大收益、降低运营费用，也提高了企业、机构的形象，改善和促进了用户核心业务的发展，使工作流程更加合理化和简洁化。简而言之，设施管理的服务对象是人，设施管理的目标是最大程度的发挥设施的综合效益，并使设施保值增值。国外的优秀企业大部分都建立了专业的设施管理部门，国内高科技企业，如华为、联想等也都引入了设施管理。相信，随着经济和科技的发展，国内会有更多的企业加入到这个行列。

2．设施运维管理系统的现状与发展

2.1 国外设施管理系统

国外FM管理系统软件主要有IBM TRIRIGA + MAXIMO 、Archibus。TRIRIGA 是IBM公司2011年收购的软件，基于WEB开发，与IBM Maximo资产管理软件结合为用户提供投资项目管理、空间管理、资产组合规划、能源管理等全面的设施和房地产管理解决方案。Archibus是全球知名的设施管理系统软件，可以管理所有不动产及设施， ARCHIBUS包含

“不动产及租赁管理”、“工作场所管理”、

“设备资产管理”、“大厦运维管理”、“可持续管理”等主要模块。它可以集中资产信息、控制支出和执行规范、优化设施使用、有效执行流程。目前国外的设施管理软件也已开始对BIM模型提供支持，并尝试向云平台服务模式转化。

图1 Archibus设施管理软件

2.2 国内设施管理系统现状

国内目前还没有成体系的设施运维管理系统，基本偏重于资产管理、设备台帐管理，设计和施工阶段推行BIM后，国内一些公司也开始尝试利用BIM模型进行运维管理的局部应用软件开发。如鸿业针对市政基础设施运维和软件园区运维进行了BIM设施运维软件的开发探索。一些GIS软件厂商也在自己的GIS图形平台上提供了对BIM模型的数据转化支

持，在GIS平台上实现设施的可视化管理。上海中心项目也在探索应用BIM技术进行设施运维管理。

2.3 现代信息技术对设施管理的促进和影响

目前移动互联、物联网、BIM技术、云计算技术已经得到了广泛的应用，这些技术对设施运营维护在可视化管理、效率和质量方面会产生积极的影响。现在80%的大型项目都应用了BIM技术，60%以上的企业正在考虑采用BIM。BIM具有强大的整合能力，很多建筑项目完全使用BIM来完成。

BIM,按百度百科的定义，全称建筑信息模型（Building Information Modeling），是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。对设施运维管理来说，BIM模型可以提供以下方面的支持。

直观的空间定位：建筑中包含给排水系统、照明系统、消防系统、空调系统等。相关设备设施在BIM模型中以三维模型的形式表现，从中可以直观地查看其分布的位置，方便建筑使用者或业主对于这些设施设备的定位管理。

设备维护：BIM模型的非几何信息在施工过程中不断得到补充，竣工后可导入运维系统的数据库中，相关设备的信息如生产日期、生产厂商、可使用年限、维修保养手册等可直接查询到，不需要花额外的时间翻阅查找纸质文件或电子文档，依据BIM模型信息可自动生成设备维护方案，遇到故障时可快速定位或更换。

能耗管理与分析：将建筑中各类传感器、探测器、仪表等测量信息与BIM模型构件相关联。可直观展示获取到的能耗数据（水、电、燃气等）及监控信息，依靠BIM模型可按照区域进行统计分析，更直观地发现能耗数据异常区域，管理人员有针对性地对异常区域进行检查，发现可能的事故隐患或者调整能源设备的运行参数，以达到排除故障、降低能耗维持建筑的业务正常运行的目的。

3.基于BIM的设施运维管理系统的设计

3.1 技术路线

通过三维BIM图形平台整合BIM建筑模型、BIM机电模型、施工资料、运维资料、设备信息、监控信息、规范信息等图形及信息数据。在三维图形平台基础上，基于SOA体系进行设计开发，实现基于BIM的三维可视化运维管理（FM）系统。

3.2 总体架构

图2 HYFM 总体框架图

系统总体架构包括应用层、平台层、数据层和设施层四个层次，相互形成一个有机的整体。

应用层：是系统的直接面向客户的应用部分，系统的主要功能都集中在这一层。

平台层：即整个系统应用的支撑平台，包含：三维图形及BIM信息支撑平台、楼宇自控、安防视频监控平台等。

数据层：是整个系统的数据来源基础。包括BIM模型数据、设备参数信息、设备运维信息、运维知识库等，视频监控、能耗监测及楼宇自控等数据是需要集成的数据，可调用设备商提供的数据访问接口。

设施层：基础软硬件支撑，是前面几层的基础，是系统24*7无故障运行的保证基础。

3.3 功能模块

图3 HYFM 功能模块图

3.3 主要功能说明

（1）漫游定位与设备信息查看

在BIM模型中可漫游查看相关设施，并可即点即查设施的相关资料和信息，通过传感装置也可实时获取和展示采集到的监控信息。系统对对具体设备的BIM模型浏览是双向的，用户既可以通过在模型视图中选择相对应的设备模型构件，也可以通过输入设备名和设备型号等属性的方式进行查询浏览。无论采用何种方式，一旦选中了某一具体设备，在界面上就会出现与该设备相关的设备信息（包括设备的名称、型号、技术参数、生产厂家等）供用户查看，同时用户也可以通过点击关联标签，查看“设备说明书”、“维修保养资料”、“供应商资料”、“应急处置预案”、“历史维护信息”等各种与设备相关的文件及信息资料。

图4 设备信息查看

在三维场景中对建筑内的各种资源进行分类管理和空间查询，点击查询结果快速定位到具体位置，并显示资源的相关属性信息和关联的图纸资料等内容。包括按关键词模糊查询、组合条件查询、空间查询、缓冲区查询、点选查询等多种查询方式。

（2）设备维护与保养

设备维护维护分为及时性故障派修和计划性保养维护。

在BIM维护模型建立时就会对设备进行标准化分类和编码，并把各类设备的保养维护周期和程序、以及与设备维护承包商的维护合约及设备保险等内置到系统中。

对于计划性维护，系统会根据内置规则自动生成运维计划表。检修人员可按计划对设施或设备进行日常维护，并更新维护状态。在发现故障时，可通过手持设备扫描设备标签上的二维码，进行设备定位，登记故障。并可生产派工单，检修过程中可查看故障构件的相关图纸、历史维修信息、维修知识资料等，辅助问题解决，完成后可记录维护日志，更新状态。

维修人员在巡检过程中，发现设备故障时，可直接通过手持设备扫描二维码进行故障登记。并可在系统中查询设备的厂家、型号、维修等设备属性信息和库存备件情况。

图5 故障登记 通过查看BIM

设备信息中的“关联资料”，可以查看关联到设备信息中的图纸、使用手册、维护规程等信息。也可以查询到该设备的上下游构件情况，这些资料可以帮助维护人员快速完成设备的维护工作。

（3）设备运行监控

基于BIM 模型可以进行设备检索、运行和控制功能，通过点击BIM 模型中的设备，可以查阅所有设备信息，如供应商、使用期限、联系电话、维护情况、所在位置等;可以对设备生命周期进行管理，比如对寿命即将到期的设备及时预警和更换配件，防止事故发生;通过设备名称，或者描述信息，可以查询所有相应设备在虚拟建筑中的准确定位;管理人员或者领导可以随时利用四维BIM 模型，进行建筑设备实时浏览。

设备运行和控制。所有设备是否正常运行在BIM 模型上直观显示，例如绿色表示正常运行，红色表示出现故障;对于每个设备，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打开、关闭等。

（4）资料管理

资料管理可以对建筑全生命周期中产生的资料进行管理，包括设施设备资料、项目信息资料、设计图纸、施工图纸、竣工图纸、培训资料、操作规程等，资料信息基于数据库存储，提供增加、删除、修改及检索功能。软件按照图形信息资料的用途以及所属的专业进行分类管理，同时实现了图纸与构件的关联，能够根据设备快速的找到构建的图纸。实

现了三维视图与二维平面图的关联。用户通过选择专业以及输入图纸相关的关键字，可以实现快速检索和打开。

（5）安全管理

系统提供与视频监控设备、消防报警设备的接口，可以实时在三维运维平台中采集查看监控这些信息，在设备报警时可以做到及时处理，防患于未然。此外，系统还可以对采集的数据进行统计分析，如统计设备报警情况等

（6）能耗管理

通过能耗分析软件与实时采集数据相结合，可以协助技术人员拟定节能计划和节能方案。

图6 能耗统计表

（7）统计报表

系统通过对BIM模型信息和运维中产生和采集的数据，可以提供各类信息的查询统计报告，为资源盘查、配件采购，财务预算等提供数据参考。

故障分析处理统计表、设备资产统计表、设备损毁分析表、备件情况表、维修费用统计表、空间利用情况统计表……

4.结语