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机场BIM运维管理现状与展望

运营维护管理(简称运维管理)国际上多称设施管理(FM),是指机场在建设、施工、竣工验收投入使用后,优化配置设施、流程、人员等资源,规划、维护、维修、应急管理工作和生活空间,提高机场设施的使用效率,降低经营成本,增加投资收益,延长建筑使用寿命的综合管理。运维管理中引入BIM技术,不仅可以满足用户的基本活动需求,增加投资收益,还能实现设计、施工和运维信息共享,提高信息准确性,提高运维管理的效率。

1、BIM运维应用

BIM技术的可视化特性使运维效率更高。1)将建筑空间、设备设施全生命期管理数据结合,实现机场资产与设备精细化管理、跨专业资源集成与协同管理,节省运行成本。2)将建筑结构、暖通空调、消防、给排水、房屋空间、设备-管线-末端设施有机关联,为空间、设备设施、管线、综合安全管理可视化提供基础数据支持。3)建立管线与设备设施的关联,可视化管理管线、流向、能耗点位、故障监测与排查、管线定位等,提高管线运行管理的安全性与使用效率。4)建立集成的安防/消防可视化监控系统,以BIM空间数据为基础,将中央监控视频、消防、门禁、保安巡更和停车管理等系统进行有机结合,实现跨安全专业的安防消防一体化监控体系,提升综合安全管理快捷反应、协同联动和快速处置效率。

(1)空间管理,时间+BIM的4D可视化管理所有运营、维修、保养、改造及属性信息,实现机场建筑空间信息的全生命期管理,提升建筑资产的使用效率,合理配置建筑空间,构建面向空间规划与改造、空间占用与绩效管理、统一的空间数据编码字典等集成管理等。支持空间改造的图形化操作及自行编辑属性,关联空间的维修、保养作业,自动获取维修、保养的动态数据。

(2)设备运行维护管理,对供配电系统、给排水系统、暖通系统、电梯系统等机电设备运行监测、综合预警。将设备监测、监控仪表与BIM系统关联,实时获取各设备系统的运行状况,设备故障快速定位与故障原因正向、逆向快速排查,实现设备与管道的运行系统(包括子系统)二维与三维实体效果的运行系统联动。

(3)管道运维管理,跟踪管线等隐蔽工程的状态、现场维修作业与事故排查、关联管道与相关设备:对候机厅、到达厅、房间、公共区域、管井等每个区域的管道控制节点(阀门、监测仪表)可视化;实现管线精确定位,用于管线故障维修、检修、保养及改造。根据各类管线的类别、属性、材质、使用寿命周期分类管理,对需要定期维护的管线预防式维护与保养、对达到使用寿命管线及时更新。

(4)综合安全与综合应急管理,以BIM空间集成信息为基础、以CCTV视频监控系统为纽带,整合监控报警、消防、应急报警、门禁、巡视、设备安全报联动等多类别的安全管理功能,关联报警与空间位置、报警与视频信号。系统自动匹配报警位置信息,精准定位报警信息位置与实时视频信息,快速反应。

(5)能耗管理,采集、统计、分析建筑全部范围电、水、暖等能源信息,合理优化设备、照明、动力等用能,形成建筑和业态两个维度的能耗模型分析,可以通过能源消耗分布、能耗报警的可视化展示。

(6)数字资产管理,根据机场资产管理范畴、分类、编码代码结构和颗粒度,建立资产数据编码体系。构建资产数据库,实现数字化设备规格库、多维度基础数据集成管理、重大或关键资产定位、系统关键部件的上下游可视化查询、台帐管理、信息集成试点等功能。

2、运维平台

BIM运维平台是数字化的可持续更新的管理平台。BIM技术存贮、传接、更新全生命周期建筑信息模型,结合智能可视化技术,集成资产、设备、安全等信息系统,突破专业分散、各自为政运维管理的困境,辅助快速评估、拟定方案、调整、反馈,改善运维的流程与效率。BIM运维平台提供可操作BIM数据的界面,实现设备信息、安全信息、维修信息等数据的录入。用户能够清楚地了解设备信息,同时以三维视图方式指导展示设备维护。目前,用于运维管理的BIM平台系统主要有3类:商业软件产品、商业软件二次开发、自主知识产权的平台系统。

(1)商业软件产品Archibus和AllplanAllfa。Archibus具备财产租赁管理、空间计划、维护维修管理、设备状态评估等运维管理的大多数功能,但和BIM模型结合不足,只能采用平面数据的运营模式。AllplanAllfa有数据标准化的信息管理、空间管理、设备文档管理、暖通和防火预警等,包括设计、施工和成本管理,更符合BIM理念及全生命管理要求,不足是功能不够完善、覆盖面较低。

(2)二次开发,基于AutodeskDesignReview、Navisworks、Revit等软件二次开发的运维BIM系统,利用已成熟的界面和图形平台、开发周期短、基本满足一般工程的需求。但由于其软件架构于商业软件之上,因此无法控制其数据核心的存储与管理,性能和功能扩展上均会受制于所选用的软件产品平台。

(3)自主研发平台,自主研发的运维平台功能更具体,应用项目更多元化。选择自主研发系统通常利于从底层扩展和维护,实现性能的逐步优化,也可以摆脱商业软件束缚,故系统的开发可以遵循多种思路。但距离功能完整的系统尚有差距,目前开发成功的系统大多针对运维的某个或几个特定领域。

3、BIM运维的挑战

(1)数据基础不足及相应标准不够完善。既有建筑缺乏模型;有BIM应用的新建建筑,数量少且缺乏完善的竣工BIM交付标准。数据监测缺乏相应的数据标准,且在信息交换遵循的开放标准对实体存储模式直观,不具备较强的专业知识很难理解这些数据,无法充分利用……导致BIM基础应用信息达不到应用的要求。

(2)BIM运维需求不明确。传统的运维管理系统CMMS、CAFM、EDMS、EMS及BAS等都独立地支撑设施管理系统,尽管无法资源共享和业务协同,但应用模式根深蒂固。而BIM运维管理难以根本区别已有运维系统,大量BIM应用项目仍在设计或建造阶段,应用需求不明确、BIM运维价值体现不充分。当前BIM运维系统只能满足模型及信息查看,扩展功能多不属于运维管理中的必要需求……导致施工方建立并交付了竣工BIM,运维管理方也不愿甚至无法应用。

(3)BIM运维基础技术架构欠缺。如何持续准确地获取运监测数据、维护维修记录等维相关信息,需要突破BIM研究和应用的“人工建模”的数据录入方式,实现自动的或更符合运维操作管理的信息集成。运维产生的海量数据需要合理高效的平台(如云平台等)进行管理和相应的技术(如数据挖掘等)进行处理……这些技术架构涉及到已有的成熟自动监控系统(如建筑自动化系统BAS等)、云计算平台、物联网技术、数据挖掘和大数据技术等,需要研究和探索。

(4)技术手段与管理水平不匹配,需求不平衡。运维对象可能是宏观的整体系统或某子系统,也可能是具体的某设备,需要管理系统打通宏观和微观等多层次的管理需求。目前BIM应用还不能同时满足宏观和微观需求,也无法提供相应的工具模块;另如何实现海量信息数据和轻量级终端平台(如智能手机或平板电脑)的结合也面临着挑战。

4、BIM运维的展望

(1)基础技术和相关标准深入,运维期BIM相关的数据和技术标准均不完善,需要构建与本体论、语义挖掘、人工智能、移动互联网、物联网、云计算、大数据分析等关键技术集成的BIM应用模式和技术框架。

(2)宏观管理和精细化管理的功能结合,BIM技术与地理信息系统(GIS)技术深度融合应用于运维管理。GIS宏观模型为区域管理、系统宏观平面化管理、房间管理等提供基础;BIM精细化模型则应用于设备设施管理、系统逻辑、维护维修管理和应急管理等。

(3)信息管理和信息应用的集成与融合。以传感网络为基础的物联网技术,结合建筑自动化中的监控系统为信息的持续自动获取提供途径;以云计算平台为支撑的信息管理机制提供BIM大数据的高效存储与管理,解决BIM信息管理中的集成、提取和共享等问题。

(4)动态监测和实时评价的工具整合。运维BIM应用自动化系统、模拟和预测分析工具、虚拟现实和增强现实技术、以及无线传感和智能控制技术,可以实现建筑性能的动态监测、实时分析和可视化展现,进而辅助快速决策、保障人财安全、优化建筑物性能。

(5)BIM与AIot相融合,AI让IoT拥有大脑,而IoT则给予AI更广阔的沃土。IoT是AIoT的基础设施,实时获取大量应用数据;AI是AIoT的智慧化手段和工具,AI帮助IoT实现智慧互联,增强IoT系统的感知、鉴别和决策能力,提升融合应用解决复杂问题的能力和智慧化水平。AIoT平台通过语音、视频等更加友好的人机交互界面,实现对物联网设备的智能操控、物联网信息的深度语义理解、价值提取、智能操控和其他高层衍生应用。(上海机场王晓鸿)

参考文献:

1.万元虹,基于BIM技术的建筑运维管理系统应用研究,沈阳建筑大学硕士学位论文,2021

2.李杏,基于BIM技术的医院运维管理研究,北京建筑大学硕士学位论文,2019

3.胡振中等,基于BIM的运维管理研究与应用综述,图书学报,2015

4.汪再军,BIM技术在建筑运维管理中的应用,建筑经济,2013

来源:民航基建,作者:王晓鸿

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