第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
工程管理的意义是将工程技术与管理相结合，因此绿色建筑产业联盟把 BIM 工程技术对建筑工程全生命周期工程管理应用划分为前期决策阶段管理、设计阶段管理、中期施工阶段管理和后期的运维阶段管理四个阶段[1]，如图 1.1 所示。一个项目从规划设计阶段到竣工验收完毕，总体时间也在 3-5 年，而后期运维阶段建筑设备管理（简称建筑设备运维管理）的时间可以说占了工程项目管理全生命周期中的绝大数时间。因此就建筑工程管理成本而言，后期建筑设备运维管理的成本要占到项目建设总成本的 83%[2]。从能耗来看，后期建筑设备运维管理的能耗要占到项目总能耗的 70-80%[3]。所以，建设项目运维建筑设备管理阶段具有时间长、成本比例高、能耗大等特点。
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
工程管理的意义是将工程技术与管理相结合，因此绿色建筑产业联盟把 BIM 工程技术对建筑工程全生命周期工程管理应用划分为前期决策阶段管理、设计阶段管理、中期施工阶段管理和后期的运维阶段管理四个阶段[1]，如图 1.1 所示。一个项目从规划设计阶段到竣工验收完毕，总体时间也在 3-5 年，而后期运维阶段建筑设备管理（简称建筑设备运维管理）的时间可以说占了工程项目管理全生命周期中的绝大数时间。因此就建筑工程管理成本而言，后期建筑设备运维管理的成本要占到项目建设总成本的 83%[2]。从能耗来看，后期建筑设备运维管理的能耗要占到项目总能耗的 70-80%[3]。所以，建设项目运维建筑设备管理阶段具有时间长、成本比例高、能耗大等特点。
在建设项目运维管理阶段中建筑设备的运维管理消耗了大量的人力、物力和财力，对建筑设备的管理水平和运行效率都有着极大的考验。过去建筑设备运维管理主要是通过纸质资料和电子版图纸来保存信息，进行建筑设备管理，但存在诸多的问题，比如信息十分分散，很容易丢失，不能实现无损实时共享；查询信息可能需要翻阅大量的图纸和资料，且无法找到成套的建筑设备相关信息；维修方案制定时，由于缺乏成套的建筑设备相关信息，无法确保维修的及时性、准确性和完好性。因此，依靠 BIM 技术优化建筑设备运维管理已经显得十分重要。鉴于此，有必要解决过去建筑设备管理手段中存在的问题，以此来提升建筑设备管理效率，这也是本课题的研究意义所在。
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1.2 国内外现状概述
1.2.1 国外研究现状
自从美国提出了专业化的建筑设备管理以来，全世界各地开始重视建筑设备的管理，特别是欧美国家已经有大量的专业建筑设备管理组织成立，并为单位及个人提供专业化的建筑设备管理外包服务和技术支持。近年来，BIM 技术的不断成熟，越来越多的组织将 BIM技术引入到建筑设备运维管理中，学者们也加大了基于 BIM 技术的建筑设备运营管理的研究力度，并取得了丰硕的成果。
1.2.1 国外研究现状
自从美国提出了专业化的建筑设备管理以来，全世界各地开始重视建筑设备的管理，特别是欧美国家已经有大量的专业建筑设备管理组织成立，并为单位及个人提供专业化的建筑设备管理外包服务和技术支持。近年来，BIM 技术的不断成熟，越来越多的组织将 BIM技术引入到建筑设备运维管理中，学者们也加大了基于 BIM 技术的建筑设备运营管理的研究力度，并取得了丰硕的成果。
（1）BIM 技术应用于建筑设备管理应用的研究
Eric M.Wetzel 提出将 BIM 技术应用于建筑设备维修实践中，可以让管理人员获得更加全面的信息，从而高校管理建筑设备的安全[3]。Ju-Hung Lan 在深入研究了建筑设备管理的需求基础上，提出了构建基于 BIM 的建筑设备管理系统，该系统能够比较准确的呈现建筑设备的 2D 图纸和 3D 模型，明确各建筑设备之间的位置关系，从而发现建筑设备运行存在的问题[6]。Christaline Wijekoon 认为，基于 BIM 的建筑设备信息价值矩阵，能够为建筑设备管理人员评估 BIM 信息的可用性及可靠性，并合理使用相关信息，确保信息的正确性[5]。Rui&Liu 采用问卷调查的形式，评估了建筑设备运维阶段可能出现的各种维修类型，并总结归纳如何应用 BIM 技术提升维修类型的效率[7]。Perrine Pittet 提出了应当从建筑设备管理经理视角，来思考运用 BIM 进行建筑设备管理，以满足建筑设备管理业务需求[8]。Motawa I 研究的主要方向是将 BIM 技术和己建成的建筑运维管理系统有机的整合在一起，能够达到最优化的建筑物设施管理，实现智能建筑[9]。Shelbourn 认为，建筑设备管理中采用 BIM技术时，能够提升员工的工作效率，最为典型的例子是引入 BIM 技术以后，建筑设备管理人员将减少在办工桌上的时间[10]。Wang S H 等运用 BIM 技术构建了一个包含应急疏散模拟、逃生路线规划、安全教育和建筑设备维护保养 4 个应用模块的运维系统，该系统支持安全管理和建筑管理信息存储，能够有效地进行消防安全评估并提供可视化运维信息[11]。Subramaniam 认为，建筑设备管理中运用 BIM 技术，能够有效提升公共场所的生活质量，让大楼使用者对物业服务的满意度显著提升[12]。Mohamad Kassem 等通过文献研究和实证研究，指出 BIM 技术在建筑运维阶段的价值主要体现在：手动信息切换的转变、运维数据精确度提升、信息可用性等方面[13]。
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Eric M.Wetzel 提出将 BIM 技术应用于建筑设备维修实践中，可以让管理人员获得更加全面的信息，从而高校管理建筑设备的安全[3]。Ju-Hung Lan 在深入研究了建筑设备管理的需求基础上，提出了构建基于 BIM 的建筑设备管理系统，该系统能够比较准确的呈现建筑设备的 2D 图纸和 3D 模型，明确各建筑设备之间的位置关系，从而发现建筑设备运行存在的问题[6]。Christaline Wijekoon 认为，基于 BIM 的建筑设备信息价值矩阵，能够为建筑设备管理人员评估 BIM 信息的可用性及可靠性，并合理使用相关信息，确保信息的正确性[5]。Rui&Liu 采用问卷调查的形式，评估了建筑设备运维阶段可能出现的各种维修类型，并总结归纳如何应用 BIM 技术提升维修类型的效率[7]。Perrine Pittet 提出了应当从建筑设备管理经理视角，来思考运用 BIM 进行建筑设备管理，以满足建筑设备管理业务需求[8]。Motawa I 研究的主要方向是将 BIM 技术和己建成的建筑运维管理系统有机的整合在一起，能够达到最优化的建筑物设施管理，实现智能建筑[9]。Shelbourn 认为，建筑设备管理中采用 BIM技术时，能够提升员工的工作效率，最为典型的例子是引入 BIM 技术以后，建筑设备管理人员将减少在办工桌上的时间[10]。Wang S H 等运用 BIM 技术构建了一个包含应急疏散模拟、逃生路线规划、安全教育和建筑设备维护保养 4 个应用模块的运维系统，该系统支持安全管理和建筑管理信息存储，能够有效地进行消防安全评估并提供可视化运维信息[11]。Subramaniam 认为，建筑设备管理中运用 BIM 技术，能够有效提升公共场所的生活质量，让大楼使用者对物业服务的满意度显著提升[12]。Mohamad Kassem 等通过文献研究和实证研究，指出 BIM 技术在建筑运维阶段的价值主要体现在：手动信息切换的转变、运维数据精确度提升、信息可用性等方面[13]。
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第2章 BIM 与建筑设备运维管理理论
2.1 BIM 概念及特征
2.1.1 BIM 的定义
1957 年，为了解决建筑图纸冗余、图纸更新程序复杂、人工检索图纸成本高等问题， Chuck Eastman 提出采用数据库构建建筑信息模型，即 BIM（Building Information Modeling）[35]，对图纸进行规范化管理。随着 BIM 概念研究的不断深入，越来越多的机构或学者给出了 BIM 技术的定义，如：美国建筑师学会（AIA）认为，将建筑物的工程项目资讯资料结合在一起，采用信息化的手段进行管理[36]。“BIM 之父”查理·伊斯特曼认为 BIM 技术是可以将建筑各个阶段过程所有信息立体的集合在一起的建筑信息模型 [37]。“BIM”教父杰里·莱赛琳教授认为，BIM 是一个业务流程的汇总，并非是一个构建建筑信息模型的软件或者系统[38]。
综上所述，尽管各大机构、学者就 BIM 概念给出了定义，但并未统一思想。总体来看，他们将 BIM 概念划分为建筑模型结果和建筑建模过程两部分。所以，综合学者们的意见得出，BIM 不仅仅包含建筑全生命周期的物理特性与功能特性的建筑数字模型，也能够实现建筑相应的特性的共享和互用，为项目提供决策和信息资源。
2.1 BIM 概念及特征
2.1.1 BIM 的定义
1957 年，为了解决建筑图纸冗余、图纸更新程序复杂、人工检索图纸成本高等问题， Chuck Eastman 提出采用数据库构建建筑信息模型，即 BIM（Building Information Modeling）[35]，对图纸进行规范化管理。随着 BIM 概念研究的不断深入，越来越多的机构或学者给出了 BIM 技术的定义，如：美国建筑师学会（AIA）认为，将建筑物的工程项目资讯资料结合在一起，采用信息化的手段进行管理[36]。“BIM 之父”查理·伊斯特曼认为 BIM 技术是可以将建筑各个阶段过程所有信息立体的集合在一起的建筑信息模型 [37]。“BIM”教父杰里·莱赛琳教授认为，BIM 是一个业务流程的汇总，并非是一个构建建筑信息模型的软件或者系统[38]。
综上所述，尽管各大机构、学者就 BIM 概念给出了定义，但并未统一思想。总体来看，他们将 BIM 概念划分为建筑模型结果和建筑建模过程两部分。所以，综合学者们的意见得出，BIM 不仅仅包含建筑全生命周期的物理特性与功能特性的建筑数字模型，也能够实现建筑相应的特性的共享和互用，为项目提供决策和信息资源。
2.1.2 BIM 的特征与优势
将 BIM 技术应用于建筑设备的管理，必须要囊括建筑本身各阶段的数据，并服务与不同的参与主体，并将建筑工程相关信息全面可靠的存储与表达。所以，BIM 应用于建筑设备管理必须具有模型信息的完备性、关联性、一致性、协同性等特点，最终实现工程信息的积累拓展和完备的集成应用，实现建筑物全生命周期的服务与管理[39]。
（1）信息的完整性：BIM 模型不仅能将信息与三维匹配在一起，也能将工程信息进行储存与传递，比如：项目周边的水、电、交通等市政建筑设备信息；建筑所包含构建的类型、名称、数量、性能、参数等信息；施工节点、施工质量、施工造价、施工全过程的相关人、机、料、法、环等信息及信息之间的拓扑关系。
（2）信息联动性：BIM 模型是参数化模型，修改其中一个参数相匹配其它构件会相应更新，达到自动更新联动性的构建，这就使得建筑物各构件之间有较强的关联性，提升了设计运行效率，也确保了信息更新的及时性及准确性。
（3）信息的一致性：参与建筑的建设和运营的各方都可以进行信息的提取、录入和修改，模型内存储了建设工程项目全生命周期的信息。当相应的信息录入后，系统自动保存，减少后期重复录入造成信息不匹配等错误，让各个阶段的信息保证一致性。
（4）信息的协同性：由于建筑项目的建设与运维参与单位众多，各方都可以在 BIM 模型中修改和关联信息，从而保证信息的直接性，利用 BIM 模型的协同性，将各方信息进行共享与传递，提高信息调用的效率。
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（2）信息联动性：BIM 模型是参数化模型，修改其中一个参数相匹配其它构件会相应更新，达到自动更新联动性的构建，这就使得建筑物各构件之间有较强的关联性，提升了设计运行效率，也确保了信息更新的及时性及准确性。
（3）信息的一致性：参与建筑的建设和运营的各方都可以进行信息的提取、录入和修改，模型内存储了建设工程项目全生命周期的信息。当相应的信息录入后，系统自动保存，减少后期重复录入造成信息不匹配等错误，让各个阶段的信息保证一致性。
（4）信息的协同性：由于建筑项目的建设与运维参与单位众多，各方都可以在 BIM 模型中修改和关联信息，从而保证信息的直接性，利用 BIM 模型的协同性，将各方信息进行共享与传递，提高信息调用的效率。
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2.2 建筑设备运维管理的基本理论
2.2.1 建筑设备运维管理的定义
各国立足于不同角度就建筑设备的运维管理提出了自己的见解，虽然表述略有差异，但管理目的和思路是一致的。综上，本文认为，所谓的建筑设备管理是指建筑物使用期间，人为进行建筑设备的集成结合管理，提升建筑设备的使用效率，满足房屋使用者对房屋建筑设备的使用需求，提高居住环境品质。
2.2.1 建筑设备运维管理的定义
各国立足于不同角度就建筑设备的运维管理提出了自己的见解，虽然表述略有差异，但管理目的和思路是一致的。综上，本文认为，所谓的建筑设备管理是指建筑物使用期间，人为进行建筑设备的集成结合管理，提升建筑设备的使用效率，满足房屋使用者对房屋建筑设备的使用需求，提高居住环境品质。
2.2.2 建筑设备运维管理的职能
建筑物建筑设备主包含建筑物、暖通建筑设备、给排水建筑设备、机电建筑设备信息维护等与建筑物的生活环境相关的内容。房屋运维管理机构针对不同的服务目的制定不同的建筑设备运维管理职能。本文借鉴曹吉鸣，缪莉莉等[43]学者就建筑物设备运维管理确定的基本职能，主要包含以下几部分的内容：
（1）不动产的设备运维管理：包括不动产的租赁、买卖等服务；
（2）办公支持的建筑设备运维管理：包括支撑办公服务的建筑设备的运维管理；
(3）建筑设备运维管理：包括对建筑物主体、建筑物所有建筑设备在后期的运维服务和运行进行管理的活动。
（4）整合组织的建筑设备运维管理：包括在建筑物后期运维管理阶段的建筑设备运维管理计划、组织的确定、运维管理活动开展的所有活动。
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建筑物建筑设备主包含建筑物、暖通建筑设备、给排水建筑设备、机电建筑设备信息维护等与建筑物的生活环境相关的内容。房屋运维管理机构针对不同的服务目的制定不同的建筑设备运维管理职能。本文借鉴曹吉鸣，缪莉莉等[43]学者就建筑物设备运维管理确定的基本职能，主要包含以下几部分的内容：
（1）不动产的设备运维管理：包括不动产的租赁、买卖等服务；
（2）办公支持的建筑设备运维管理：包括支撑办公服务的建筑设备的运维管理；
(3）建筑设备运维管理：包括对建筑物主体、建筑物所有建筑设备在后期的运维服务和运行进行管理的活动。
（4）整合组织的建筑设备运维管理：包括在建筑物后期运维管理阶段的建筑设备运维管理计划、组织的确定、运维管理活动开展的所有活动。
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3.1 H 项目建筑设备运维管理现状及问题 ...................................... 14
3.1.1 H 项目简介 ................................... 14
3.1.2 H 项目建筑设备运维管理现状 ................................ 15
第 4 章 BIM 在优化 H 项目建筑设备运维管理中的应用 .................................... 22
4.1 BIM 模型的创建 ................................. 22
4.1.1 项目前期准备 ......................................... 22
4.1.2 绘制轴网及标高 .................................... 24
第 5 章 BIM 优化后建筑设备运维管理应用效果研究 ............................... 56
5.1 评价指标的选取与测算 ............................. 56
5.1.1 基于文献统计的评价指标选择 ............................ 56
5.1.2 评价指标的筛选与分类 ............................................ 57
第 5 章 BIM 优化后建筑设备运维管理应用效果研究
5.1 评价指标的选取与测算
5.1.1 基于文献统计的评价指标选择
BIM 技术已经具备适用于不同类型工程建筑设备运维管理，但是，BIM 技术应用评价仍然缺乏一套完整的标准体系。为此，本文试图分析整理国内外现有关于 BIM 技术的应用效果评价体系，结合 H 项目建筑设备运维管理需求，构建适合于 H 项目建筑设备运维管理评价指标。本文查找了 2018 年 12 月前公开在国内外核心权威期刊发布的学术论文，以及Dodge Data&Analytics 等数据统计公司发布的报告，对获取的 42 篇文献及报告分析得出：有 24 篇文献采用案例分析、调研统计和数学模型进行 BIM 模型绩效评价，11 篇文献采用调研评价方法，17 篇文献采用数学模型方法进行研究。如李欣兰，黄玮征分析了 BIM 技术在建筑工程中的应用情况，从质量、进度、投资控制三个维度提出了价值量化评价指标，最终形成 BIM 应用价值评价指标体系。应用该评价体系验证了通过 BIM 技术的应用，能够最大幅度提升业主满意度[47]。进一步分析得知，现有文献立足于业主、施工方、设计方等展开了评价，也有文献从设计阶段、施工阶段、乃至全生命周期展开了 BIM 应用绩效评价。但并未有专门的文章就运维阶段基于 BIM 技术的建筑设备管理应用效果展开评价，仅有部分文献在全生命周期 BIM 效果评价有所提及。
5.1 评价指标的选取与测算
5.1.1 基于文献统计的评价指标选择
BIM 技术已经具备适用于不同类型工程建筑设备运维管理，但是，BIM 技术应用评价仍然缺乏一套完整的标准体系。为此，本文试图分析整理国内外现有关于 BIM 技术的应用效果评价体系，结合 H 项目建筑设备运维管理需求，构建适合于 H 项目建筑设备运维管理评价指标。本文查找了 2018 年 12 月前公开在国内外核心权威期刊发布的学术论文，以及Dodge Data&Analytics 等数据统计公司发布的报告，对获取的 42 篇文献及报告分析得出：有 24 篇文献采用案例分析、调研统计和数学模型进行 BIM 模型绩效评价，11 篇文献采用调研评价方法，17 篇文献采用数学模型方法进行研究。如李欣兰，黄玮征分析了 BIM 技术在建筑工程中的应用情况，从质量、进度、投资控制三个维度提出了价值量化评价指标，最终形成 BIM 应用价值评价指标体系。应用该评价体系验证了通过 BIM 技术的应用，能够最大幅度提升业主满意度[47]。进一步分析得知，现有文献立足于业主、施工方、设计方等展开了评价，也有文献从设计阶段、施工阶段、乃至全生命周期展开了 BIM 应用绩效评价。但并未有专门的文章就运维阶段基于 BIM 技术的建筑设备管理应用效果展开评价，仅有部分文献在全生命周期 BIM 效果评价有所提及。
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第 6 章 结论与展望
6.1 结论
第 6 章 结论与展望
6.1 结论
在建设项目的全生命周期中，运维阶段的时间最长、成本最高。建筑设备运维管理是多项交叉型工作，建筑设备运维工作的好坏将对建筑物品质有着重要的影响。因此，建筑设备管理工作是工程管理全过程中的重要组成部分。以往很多建筑设备运维管理决策全凭建筑设备管理人员的工作经验，无法进行精细化管理。现有大量的案例证明，BIM 技术对建筑行业有着较高的价值。为此，本文主要探讨基于 BIM 技术进行建筑设备管理。 本文在对建筑设备管理价值点总结的基础上，总结归纳了现有 BIM 技术应用于建筑设备管理的相关文献，并以 H 项目建筑设备运维管理为案例，对该项目的建筑设备运维管理应用展开了研究。运用 BIM 效果评价相关指标，对 H 项目建筑设备运维管理的 BIM 应用效果进行了评价。最后，总结了 BIM 技术应用于建筑设备运维管理的障碍，分析了 BIM技术应用于建筑设备运维管理的保障措施。通过本文的研究，得出以下几点结论：
（1）归纳了 BIM 技术应用于建筑设备管理的价值点。在大量阅读现有文献的基础上，得出 BIM 技术在建筑设备管理中有广泛的应用，对建筑设备管理的信息能够全面记录整合，对于建筑设备管理的决策有很大帮助，提升运维管理效率，降低运维成本，让管理更加灵活。
（2）H 项目运用 BIM 技术进行建筑设备管理的业务需求。通过分析得知，
H 项目建筑设备运维管理存在管理信息相互割裂、无法联动更新和关联，建筑设备信息管理缺乏统一平台造成资料保存难度大且查询比较困难，维修不及时，故障率居高不下等问题，H 项目建筑设备引入 BIM 模型进行管理显得十分重要。在此基础上，通过查阅文献、与运维管理人员沟通、参与项目建筑设备实际运维等方法，对建筑设备运维管理需求进行分析、归纳和总结，得出基于 BIM 技术的 H 项目建筑设备运维管理业务需求有运维管理、空间管理、能源管理、财务管理和安全管理。
（3）BIM 在优化 H 项目建筑设备管理中的具体应用。本文 H 项目建筑设备的全生命周期运维管理模式基础上，设计了建筑设备运维管理系统的总体架构，就运维管理、空间管理、能源管理、财务管理和安全管理等展开了具体的管理应用。
（4）对 BIM 优化后 H 项目建筑设备管理应用效果进行了评价。在总结归纳现有文献的基础上，总结了 BIM 应用效果评价指标体系，并运用该指标体系就 H 项目建筑设备管理的 BIM 应用效果进行评价。通过对 H 项目建筑设备管理的 BIM 应用效益测算，总体来说，BIM 的应用效果显著。
参考文献(略)
（4）对 BIM 优化后 H 项目建筑设备管理应用效果进行了评价。在总结归纳现有文献的基础上，总结了 BIM 应用效果评价指标体系，并运用该指标体系就 H 项目建筑设备管理的 BIM 应用效果进行评价。通过对 H 项目建筑设备管理的 BIM 应用效益测算，总体来说，BIM 的应用效果显著。
参考文献(略)