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发布于:2019-06-14

摘要

 BIM是BIM是建筑业革命性平台和技术,它改变传统的设计、建造和运维模式。物联网是物物互联的网络,是继虚拟的互联网之后出现的无所不在的更强大的网络。在建筑业中,物联网离不开BIM,通过两者的融合,实现智能建筑向智慧建筑的进化。本文在更大范围探寻BIM与物联网之间的逻辑关系和两者融合的方法及所产生的巨大价值和对建筑业的深刻影响。

腿腿教学网-BIM与物联网融合的价值分析

1、前言

 在过去的20年中,计算机辅助绘图CAD(Computer Aided Design)技术的普及推广使建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图,这是工程设计领域第一次革命。CAD技术的发展和应用改变传统的设计方法和生产模式,而且提高设计质量和设计效率。

BIM(Building Information Modeling)——建筑信息模型,为工程设计领域带来了第二次革命,是从二维图纸到三维设计和建造的革命,也是一次真正的信息革命,BIM将彻底改变工程设计、建造和运维方式。

BLM(Building Life cycle Management)——工程项目生命周期管理,BLM是用来提高和改善工程项目数据管理和共享行为的技术。Autodesk的BLM解决方案中的数据共享服务平台产品叫Buzzsaw。

物联网(IOT,InternetofThings)指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

在BIM应用中,人们只关注BIM技术,并没把它置于物联网的广阔背景中去扩展和延伸它的应用。在物联网的应用中也很难看到BIM的影子,并没有深度挖掘BIM在物联网中的潜在价值。目前许多研究者只关注单一领域的应用研究,而没有发现BIM与物联网之间的逻辑关系和两者融合所产生的巨大价值。所以不论在实际应用中还是理论研究中,BIM与物联网是相互隔离各自为战的不同领域, BIM和物联网的应用也因此而受到制约。

我们研究发现基于BIM的物联网应用不仅具有技术上的可行性,而且具有巨大的价值和广阔前景。在建筑业中,物联网离不开BIM,同时,BIM又是构成物联网的基本元素,通过两者的融合,实现智能建筑向智慧建筑的质的飞跃。我们应把注意力转移到两者的相互结合、集成或嵌入上来,本文试图打通它们之间的壁垒和障碍,进行深度融合。BIM理论研究成果颇丰,物联网研究也硕果累累,然而基于BIM的物联网应用几乎是一片空白。

任何一个新生事物,必先有概念和研究,然后有实验性产品和应用性产品,最后才推广应用。

 

腿腿教学网-BIM与物联网融合的价值分析


2、BIM的概念

 

建筑信息模型BIM是建筑行业革命性的新型平台。该模型利用建模软件,通过数字信息技术把整个建筑进行虚拟化数字化智能化,信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息,还包含大量的非几何信息,如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等,它是一个完整的丰富的逻辑的建筑信息库。

现实世界是三维实体,然而在传统的设计中,由于技术手段的限制,设计师选择二维的图形和文字表达作为两者之间的信息传递。基于二维设计在设计建造过程中将不可避免地产生一些低级错误,也很难表达和还原空间的三维复杂形态。建筑信息模型是通过参数化实体造型技术使计算机可以表达真实建筑所具有的信息,真实再现未来建筑的空间布局、管线走向及位置,让设计师与业主、工程师直接通过建筑信息模型完成信息的表达、传递和交换,使业主、设计师、建造师、咨询师之间的信息交流更方便。具有可视、具象、完整、关联和互用性等特征,是原始二维设计技术根本性提升。当然也不要完全取消二维设计,二维设计只是BIM的一个子集。

建立建筑信息模型后,可以很方便地引入虚拟现实技术,实现在虚拟建筑中的漫游,这是传统二维设计所望尘莫及的。借助基于建筑信息模型的虚拟漫游技术,可进入虚拟建筑中的任何一个空间。借助3D动画技术,可以演示建筑成长的过程。现代信息化技术和三维设计技术的发展,使得回归符合思维习惯三维的设计成为可能,在技术上已具备了基于建筑信息模型的全方位实施的可行性。

BIM是个五维关联数据模型(几何模型3D +时间进度模型4D+成本造价模型5D),可以实现协同设计、碰撞检查、虚拟施工和智能化管理等从设计到施工到运维工程生命的全过程的可视化。

为什么以往的工程项目有那么多的风险,是因为信息的零碎化,形成一个个信息孤岛,信息无法整合和共享,导致信息的无序流动。因为建筑行业不同于其它行业,有着固定的组织边界,工程建设行业有许多规模小、专业化、关联的参与者,却几乎没有纵向的集成,设计、施工和运营等是相互隔绝,可以说,建筑行业几乎是个割裂的行业结构,关键是缺少一种共同的交互平台,造成信息流失、信息传递失误,阻碍工程建设行业信息交流。美国国家标准研究院(NIST - National Institute of Standards and Technology) 2005年初发布的一份报告指出,仅仅由于项目成员之间数据互通性的要求而产生的成本就使建设项目效率降低6%左右。BIM的产生有望改变这一局面,使设计、施工、运维等进行信息的共享和管理。

目前仍面临建筑信息模型应用单一性的问题,没有进行扩展和延伸应用,即没有挖掘它的应用潜力,如设计院建筑模型主要用于协同设计和碰撞分析,而三维算量软件建立的信息模型也仅是用来统计工程量,似乎没有更大范围的应用。其实建筑信息模型可以在整个建筑生命周期进行全过程全方位更深入更全面的应用。之所以没有得到大范围应用,其原因是这个建筑信息模型的功能还比较单一,承载的信息量不够丰富全面。这是BIM在建造与运维阶段没有充分应用的原因所在,也是一个瓶颈。我们似乎没有发现更多可以利用的价值,其实它的价值是没有被充分挖掘而已。

尽管有系统的BIM理论,但如何把BIM研究成果转化为实用的BIM工具,这需要一个过程。在BIM建筑信息模型上可以无限制地增加、提取、更新、修改、交换、共享、验证各种建筑元素和信息,只有承载全部建筑信息的BIM才能更好地应用于设计、建造与运维。国内鲁班系列软件具有BIM扩展功能,这是一个开端和尝试。

BIM的潜在优势十分明显,BIM就是平台和系统,根据系统论原理,系统大于各子系统之和,即集成的大系统所承载的信息和产生的价值要大于各子系统的简单相加,因为整合后的系统可以产生协同效应和信息共享及重复利用所带来的增值。

BIM是建筑业的一场深刻变革,是整个建筑业的一场信息革命和管理方法的革新,它不能仅仅停留在设计界。建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。它除了包含实体模型与数据库外,还包含与管理有关的行为模型,实体模型与数据库最终也是为管理服务。

目前,建筑信息模型在设计界应用较多,而在建造运维阶段却刚开始。由于建造运维相对于设计,生命周期更长,任务更多,如果BIM能在建造与运维阶段能得到广泛应用,将产生更大的价值。这种应用的不均衡性又严重制约BIM的普及,无法体现BIM的全部价值,应把BIM贯彻到整个产业链。建筑信息模型给企业带来实际益处和潜在价值仍被低估甚至还不为人了解,对BIM缺乏正确的认知,仍有人在观望和犹豫。从全球化视角来看,BIM已成为一种不可逆的发展趋势,在欧美国家,BIM项目已超过传统项目,业主、设计师、承包商都对BIM有深刻理解和自觉应用,有约50%的BIM使用者。

 

3、BIM在运维阶段应用特征

 

     BIM并非是个笼统的概念,在设计、建造、运维不同阶段其定位和模式是不同的,不能简单的一概而论,我们要找出其中的差异性,从而更有效地去实施。不同的专业领域,不同的角度,BIM也不同,用途也不同。不过,虽然形态各异,但它们的基础模型应该是同一的,可以各取所需。这个BIM是可扩充的、动态的、可视的、虚拟的模型。BIM是个不断丰富和完善的综合的开放系统,是“全过程深度整合与互动”。不要指望在各个应用层次一步到位,它不需要一步到位,也不可能一步到位。

在项目规划、设计阶段,藉由BIM模型,仿真MEGA House之施工程序,检查施工接口可能之冲突;在建造阶段,则结合RFID可读取构件信息功能,发展RFID+4D项目信息管理系统,实时监控施工过程。

在BIM模型上,可以进行施工文档资料的管理、建筑设备管理、能源运行管理、资产安保管理、突发事件管理、人员管理等一系列管理。BIM就如可视化的智能图书馆,保存了建筑物丰富的信息资料,可搜索、查阅、定位、调用和管理,如点击建筑模型上的某一构件,如防火门,模型马上显示它所有属性资料如品牌、生产厂商、规格、出厂日期、保修期限、质保书、安装日期、安装人员姓名,具有可追溯性。同时,它还会自动发出报警和预警,如有些设备使用奉命到期可发出预警,对设备、能源异常使用情况BIM会自动发出警报。这是过去传统的二维图纸所无能为力的。尤其是应对突发事件更显示它强大的功能,如发生火灾、漏水、抢劫等突发恶性事件时可以通过BIM迅速定位建筑内部复杂的通道和出入口以控制灾难蔓延和事态扩展,这样就不会陷于盲目处置手忙脚乱的境地。综上所述,BIM可以进行可视化精细化智能化集约化管理,必将取代低效的传统模式。

物联网在建筑运维阶段应用较多,而BIM在运维阶段又能发挥那些作用?

设施管理(Facilities Management)处于整个工程项目生命周期的运维阶段,是物联网所重点关注的对象。设施管理包括建筑、家具、设备等“硬件”和人、环境、安全等“软件”。空间管理能够根据BIM模型,收集和记录每一部分的空间信息,跟踪建筑空间的使用情况。设施维护分为日常维护行为和突发维护行为,日常维护行为按制订的计划维护,目的是增加设施的使用年限和使用效率,避免出现故障。突发维护行为是由于突发事件或设施设备的突然损坏和故障,此时BIM可以发挥更多的作用。建筑设施的新建、改建、日常运行、维护等都离不开BIM的支持。计算机辅助