BIM在工业建筑设施的应用 本文关键词：工业建筑，设施，BIM
BIM在工业建筑设施的应用 本文简介：［摘要］工业厂房中设施多样，涉费系统复杂，较多的资金将会被用于运维管理，现行设施管理方法下，建筑全生命周期信息的整合、更新和无缝交互基本为空白，运维管理中往往采用被动式的维修方式，未利用历史数据，做自动故障分析的决策树，管理效率低、费用高。针对这些特点，构建基于BIM（建筑信息模型）的三维工业建筑设
BIM在工业建筑设施的应用 本文内容：
［摘要］工业厂房中设施多样，涉费系统复杂，较多的资金将会被用于运维管理，现行设施管理方法下，建筑全生命周期信息的整合、更新和无缝交互基本为空白，运维管理中往往采用被动式的维修方式，未利用历史数据，做自动故障分析的决策树，管理效率低、费用高。针对这些特点，构建基于BIM（建筑信息模型）的三维工业建筑设施全生命周期管理平台架构，从传统的纸质存档、CAD二维技术转向以BIM技术为基础的三维协同管理，配合少量的传感器，定位可能存在的漏气、漏水等故障，实时记录运维数据，建立运维数据库，利用历史运维数据，建立多元线性回归模型，实现材料成本对设施的归集，同时得到不同年限的运行维护成本，从而将设施管理由被动式变为主动式。
［关键词］设施管理；BIM；生命周期管理
1引言
工业园区涉费系统相较民用建筑更加复杂，如供水系统、气动系统、供电系统及其附属设备，然而传统设施管理主要是被动式的维修工作，没有对全生命周期进行信息集成化管理，监控大型项目的设计、施工、运营的每一个环节。许多老旧工业园区的建筑物，多年来经过了新建、扩建和改建，然而设施管理却没有进行持续的信息交换。目前建筑设计和施工阶段主要还是采用二维图纸和纸质竣工资料。在工程建设的建设阶段，图纸、用户手册、竣工图、设备资料等数据并没有一个统一的平台来打破各参与方的信息隔阂，使得各方可以共享数据。在总承包商下的分包工作中，机械、电气、给排水的设备信息并没有形成数据格式存档，往往还采用老旧的图纸及设备厂家提供的资料，各参与方仅仅关注自身数据，忽略了整体数据的存储，因而数据不断经历着录入、丢失的过程。随着建筑使用寿命增加，隐蔽工程中各类管道、设备的故障率增加，管理人员会有60%的时间用于查询各种信息，其中有20%-30%用于过时信息处理上，导致无法及时发现故障，管理工作效率低下，能源浪费明显。本文提出建立一个基于BIM的三维模型的统一管理平台，实现复杂工业建筑的可视化管理，用ACCESS或SQL建立数据库，布置传感器，重要运行数据实时上传，同时将机器学习算法嵌入管理平台，通过建立线性回归模型并求解，得到各类设备设施的LCC预测，从而优化成本管理，提高管理效率。
2基于BIM的信息化管理平台
目前传统的建筑数据管理平台大多只提供静态的二维数据，例如CAD和GIS，且没有对软件进行二次开发，建立更多相关联的数据信息。GIS主要用于空间数据的处理，集成及二维可视；CAD技术所建立的二维模型数据是静态数据，无法进行有机整合并完成数据分析；这两种信息得到的数据库和图都无法直观的看到设施的三维信息。构建BIM模型，其中的数据不只是二维图纸中的平面信息，还可以补全所有的建筑设施信息和构建信息，在属性框内可任意添加工程的信息，包含厂家，备件信息、材料型号、地理坐标、维护次数，维护时间及变更单等，同时上传运行监控数据，即管网运行的参数（压力，流量等）[1]。对于设备还可将设备的维修预案录入到数据库，运维管理人员可随时查看学习，BIM数据库信息如图1。利用数据库，还可将平时的能源信息，如水、电、压缩空气数据制作形成能源报表，从而加强能源用量的管理。工业建筑通常是以一个园区的形式存在，类似于民用建筑的小区，其中的能源设施（给排水、强电）由市政入口接入后，其余部分都由工业园区内部核算、自行管理；气动能源更是需要自给自足。对于大型工业园区来说，如果无法对内部的能源输送管道及设备进行统一的监管，不仅会增加运维成本，也会造成能源的巨大浪费。整个BIM的三维模型进行轻量化处理后，运用网页进行发布，从而让不懂BIM软件技术的相关人员方便的查看相关信息，以及对外的模型展示。日常运维工作、新、改工程所产生的新数据需要更新进数据库，由于工业园区涉及的专业多、参与方众多，为了保证每一次的修改都能更新到模型及数据库，使得各专业能共享数据，因而运维工作都需要经过审批和存档，并完成变更标记和文件同步更新。通过流程约束避免擅自更改，维护数据丢失的情况。BIM模型信息的收集主要来源于两个部分，一是工程建设的初始数据、图纸、用户手册，二是项目后期运维数据、工业园区改造、扩建、新建项目的持续更新数据，如图2。通过这种方式，改善每次故障处理时，需要将大量的时间浪费在查找信息化资料上的问题。
3传感器与BIM信息化管理平台的结合
工业建筑设施管理包括了建筑内大量的隐蔽管线，如给水管网、气动管网。对于这类型的能源隐蔽管网，可以利用分区装表计量（DistrictMeteringArea，简称DMA）的原理，根据情况分片区加装在线传输的流量表及压力表，对不同时段的流量进行监测记录，将数据传入基于BIM的管理平台，当数据出现巨大波动的的时候，可以考虑管网是否出现了外力损伤，从而进行故障的排查。这些数据库的丰富为运维管理人员进行监管及开展预防性维修工作提供了数据支持，以便未来对数据进行分析，利用大数据对设施管理中的故障工作进行排查。其它机电系统设备同样可以加装相应的传感器，并与BIM模型相结合，实现故障设备定位、故障远程诊断，辅助决策和管理，将设备设施的管理化被动式为主动式[2-3].
4信息管理与LCC数据分析
式中：CI表示投资成本；CM表示养护成本；CF表示维修成本；CD表示废置处理成本；CO表示运行成本1。1983年某研究机构，对美国纽约的某办公楼进行分析，发现一次性建造费用占LCC的42%，运营及维护费用占LCC的58%，说明设施管理的重要性，然而目前国内的设施管理多采用被动式维修，不重视运维数据的利用及成本的优化。由于运维费用在不同的年限是不同的，但设施设备在有限的使用年限内，运行的时间是离散的，建立管理平台后，先将所有设备设施的运行数据进行收集，计算出以往几年的运维成本，建立多元线性回归模型，然后根据曲线拟合技术得到各类设施设备在不同运行年限的维护成本，从而对整个设施管理的LCC进行预测，更好的管理维护成本的使用[5]。
5结语
本文主要针对工业建筑设施管理上出现的问题进行讨论。工业建筑相对民用建筑涉及更多的供能管线及设备，这些设施都是为工业生产服务的，运维管理的低效将会直接影响生产和产品质量。这些问题都要求我们能够优化设施运维管理方式，运用现有的大数据，人工智能为高效的信息交流方式提供技术支持，通过建立三维平台、改变传统二维模式，保证在建筑的整个生命周期中，建筑的动态和静态的数据能得到更新和整合，减少工程技术人员的无效工作时间，同时通过布置传感器，记录运行数据、定位故障，从而帮助管理人员快速响应。
参考文献
[1]陈丽娟，骆汉宾，辛宏妍.基于BIM的大型博览项目全寿命周期管理平台开发与应用[J].土木工程与管理学报，2015，32（03）：54-61.
[2]董可新，迟安琦，高平.传感器与BIM结合的设施管理研究[J].工程管理学报，2018，32（05）：69-74.
[3]迟安琦，周凤，伊爽，高平.高层建筑项目运维期BIM和传感器集成辅助决策系统框架[J].项目管理技术，2017，15（06）：83-89.
[4]王珊珊.整合的BIM-LCA建筑评价模型研究[D].天津大学，2014.
[5]赵武清，李清，黄真明.基于机器学习的电网设备全生命周期成本预测[J].信息系统工程，2016（09）：103-108.
作者：钱锟 郭子平 李栋 朱晔 单位：四川大学 国营川西机器厂
BIM在工业建筑设施的应用 来源：网络整理
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