摘 要 ：当前，我国工程维护管理信息化程度低，结合传统维护管理现状，检视问题，通过运用BIM技术，研究分析工程设备设施管理、实时检测与预警、维护管理、档案资料管理、数据管理等功能模块及其关键技术，为基于BIM的工程维护管理应用提出了初步探讨。
关键词： BIM技术；建筑工程；维护管理
一、我国工程维护管理现状概述
工程维护管理，是指为了保证工程功能使用质量安全，对工程设备设施、运行系统进行检查、维修、保养等管理活动。主要包括工程设备设施检修维修、设备设施更新保养、系统操作运行、空气环境除湿除潮、消防安全检查、档案资料保管、物资管理以及工程经费使用管理等。
（一）我国工程维护管理现状
当前，我国对工程维护管理主要采取传统的管理模式，一般都是采取周期性的保养维护和应急性故障维修相结合的管理模式。即，平时根据制定的管理计划，开展日常常规管理，包括按时工程巡查、设备设施检查、周期性的维修更换等常规管理；如遇到突发故障或者出现突然事件，如开展活动、迎接检查时，需要对工程进行突击性或者应急性抢修、维修，及时解决问题，排除故障，确保工程安全可靠、功能齐全、运行良好。
（二）工程维护管理存在的问题
1. 管理滞后，事后弥补。工程故障、设备老化等隐患不能提前发现，一般都是等到出现故障后通过人工巡视巡查才能发现。这种设备过度使用或者损坏后才进行事后弥补，影响工程的正常使用，还会产生一些经济、社会等方面的负效应。
2.人工管理，效率低下。依靠人工进行维护管理，其效能很大程度上取决于管理人员的专业能力、实践经验和职业素养，对管理人员的要求较高，同时，需要有足够的人数通过轮班式工作才能达到一定的效果，因此，管理效能往往具有一定的偶然性、随机性和复杂性。
3.没有统一标准的管理模式。为实现管理目标，传统的管理模式需要管理单位投入较多的精力，开展人员编制、人员培训、人员管理等活动，从一定程度上影响单位的中心工作，同时，又由于每个工程的差异性，导致存在不同工程必须采取不同的差异化管理，不利于维护管理模式规范化。
4.息资料收集困难，难以提供科学决策。各种信息资料收集、整理、保存相对分散，查阅困难，尤其是一些使用年代久远的工程，全生命信息资料无法共享，不能及时为管理者提供科学决策参考。
（三）工程维护管理存在问题原因
1.对工程维护管理发展科学前沿认知不够。当代科技革命是以信息科技革命为先导，主要是通过影响或改变思维方式的要素来实现的，我国传统的管理思维模式还存在一定的惯性，人们受路径依赖影响，还停留在过去原始的管理模式，对新生事物和前沿科学重视不够、认知不够。
2.运用信息管理技术不够发达。信息数字技术在工程维护管理方面还没有得到足够的应用，相关领域的研究大多停留在理论层面，应用软件开发与实际需要还存在一定的差距，因此，技术力量不够是制约工程维护管理发展的重要因素。
3.工程维护管理人员素质不高。在我国，极少数单位会将工程维管作为中心工作，负责工程维护管理工作的一般是单位后勤人员或者是物业人员，这类人员因为不涉及单位的核心工作，得不到单位的足够重视，一些具有一定综合素质或者发展潜力的人才往往向单位核心部门发展，不愿从事工程日常维管工作，因此，工程维护管理人员整体素质难以得到提升，综合素质普遍不高。
二、基于BIM的工程管理模式探讨
（一）总体构思
利用工程信息数据库、设备设施信息数据库、运维信息数据库等，通过BIM技术对工程进行建模，包括：工程设备设施信息、运维信息、业务信息，保留视频监控接口，并与知识库等连接起来，通过IOT技术、监控检测技术、5G技术等构建新的维护管理综合系统，实现工程三维可视化维护管理。
（二）基本框架
BIM模型一般由设计单位或施工单位建立。目前，一般大型设计单位和施工企业对此都有一定的工作要求，因此，工程维护管理中的BIM模型可以以此为基础，根据工程性质，进一步充实创建。一般而言，其基本框架应包括几个方面：
硬件设施方面。包括网络系统、操作系统、容灾备份系统。
数据模型方面。包括BIM模型、设备信息、运维信息、视频采集、业务信息、知识库、数据库等基本数据。
管理平台方面。通过数据模型采集相关数据，进一步将信息提取、加工、处理，推送到管理平台，管理平台包括设备设施检测控制平台、物联网平台、三维图形信息平台。
应用管理方面。通过对管理平台相关数据，进行领导决策。包括工程设备设施管理、实时检测与预警、维护管理、档案资料管理、数据管理等。
1.工程设备设施管理。工程设备设施管理包括对工程建筑实体、通风空调系统、给排水系统、供配电系统、消防安全系统和智能控制系统的管理。该管理模型，以工程关键设备设施、隐蔽工程等三维模型信息为基础，并将各类主要设备设施的规格、结构、材料、性能参数等相关信息一并添加到BIM模型的数据库中。以设备设施相关信息为基础，依托IOT技术、5G技术以及现有的智能控制系统，对设备设施进行实时检测、收集，实现对设备设施可视化远程控制，达到智能化管理的目的。对于日常监测中发现的故障或者问题，利用BIM，及时进行故障定位，通知附近人员进行定点排障。
2.实时监测与预警管理。工程实时监测与预警管理主要主要包括对工程实体、质量安全、温湿度、空气环境等，将现有的视频监控、IOT技术、智能控制系统融入到BIM模型中，实现三维可视化的动态管理。一旦遇到故障或紧急状态，系统可自动开启报警系统，向值班人员发出警报通知，值班人员通过观看显示屏幕，从BIM模型中显示的相应区域进行精准定位，从而立即安排维修技术人员对故障位置进行查勘，开展维修维护工作。通过实时监测与预警管理，可以实现提前预警、及时报警、精准定位等功能。由于可视化功能的应用，既保证了监测预警的精准度，又通过BIM模型的区域定位，提高了查找故障点、及时排除故障的精准度，因此，工程维护管理可靠性及效率大大提高。
3.维护管理。运用BIM技术开展工程维护管理，主要包括维护管理基础数据、维管预案、领导决策等方面。BIM模型建立之初，将相关信息资料建立了基础数据库，因此，对工程及设备设施规格、性能、技术参数、售后服务等信息可以实时提取，在日常管理中，对工程及设备设施运行情况进行比对，分析工程及设备设施使用状态，研究是否需要进行维修、维护或者更替更换。出现应急状态时，根据不同的故障情况，调取已经建立的维管预案，开展维护工作。由于工程规模越来越大、功能越来越复杂，工程维护管理往往不是简单的选择题，而是一个辅助系统工程，因此，需要从领导决策方面，建立一套决策机制，这种决策机制，往往是建立在大数据分析基础上的，从而保证维护管理决策科学合理。
4.档案资料管理。工程档案资料管理包括工程施工图纸设计资料、工程设备设施安装资料、日常运维记录等。工程施工图设计资料是BIM模型的基础资料，一般在设计阶段建立模型时就已经基本具备了，实际上，工程设计图纸在施工过程中，往往会发生变更或者微调，这些变更和微调往往又是较为关键的节点，因此在建模时需要予以充分考虑和收集。工程设备设施安装资料相对较为复杂，涉及来源渠道多、专业要求高、涉及面广，需要不同专业人员进行充分合作，以尽可能地将相关信息完整地记录、收集和保存。日常运维记录完整地将工程设备设施日常运行情况、维护情况进行收集归类，方便后期查询，如遇突发情况，能够通过调阅资料，进行快捷科学处置。
5.数据管理。数据管理主要包括数据收集应用和数据安全两个模块。基于BIM的工程维护管理系统是一个建立在从工程设计、施工、安装、运行、使用、维护到拆除报废全生命周期的数据大集合。建模时，需要对相关数据进行汇总、拆分、整合、加工和定期不定期的再加工，并形成各类分析报告报表，提交管理人员，用于掌握工程过去运行情况、查看当前运行状态，研究将来管理措施。由于BIM技术主要通过网络信息系统得以实现的，而网络信息系统具有开放共享的诸多特点的同时，也存在被侵入、被更改、被破坏的可能，因此，要根据不同的管理层级，设置不同的管理权限，尤其是BIM核心数据，通过设置访问权限、物理隔离等技术手段和管理手段，防止网络病毒感染、人为入侵破坏等，保证数据的安全可靠。
（三）技术支撑
1.BIM技术支撑。
BIM作为一种新的模型技术，在传统的CAD平面二维基础上，实现的图像的立体化，作为动态模型，还具备信息传递功能。在此基础上，随着BIM技术的发展，还增加了时间等要素，BIM技术应用到了工程的全生命周期，从工程设计、施工、使用到工程拆除报废全过程，至此，BIM技术得到了最大程度的应用。BIM技术主要包括两个类型的软件：一是BIM模型软件，二是基于BIM模型软件进行二次开发的软件。当前，实践中使用最多、相对成熟的是设计阶段碰撞监测、模拟施工阶段的模型软件，而工程维护管理、安全管理阶段二次开发的软件还有很大的提升发展空间。
2.IOT技术支撑。BIM可以作为IOT技术应用的基础数据模型，与实体工程和实际设备设施有机结合，实现信息数据和工程元素之间实时交换和连通的效果。也就是说，通过IOT技术，采集设备设施的二维码、智能传感器、空间定位等信息，关联到BIM模型中的虚拟信息，达到虚拟信息现实化，现实信息数字化的智能效果。同时，利用IOT技术，可以实现人机结合，远程管控。如对工程的供配电、给排水、消防栓、照明、空调等，植入无线射频芯片，将指令利用网络传输或者无线传输到达终端，实现远程控管。
3.空间定位技术支撑。空间定位技术，包括空间模型、空间信息、分析和决策等。定位系统和遥感分别用于获取点、面空间信息，信息系统用于空间数据的存储、分析和处理。将之集成在一个统一的平台中，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时定位与导航，其精度从米级扩展至厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。实现空间定位技术与BIM模型、IOT技术融合，在工程维管中，真正实现全过程、全天候、自动化、智能化、高精度、高效益等，从而给工程维护管理带来一场深刻的技术革命。
三、基于BIM的工程维护管理的优势条件
（一）信息数据收集自动化
BIM模型区别于传统3D模型最大的方面，就是将工程的信息要素庞大。由于BIM模型在设计之初就将工程的基本信息采集并建立，在此基础上，服务于工程的全生命周期，对于后期来说，直接在前期的BIM模型中就可以查找工程各种信息；同时，借助BIM技术，优化程序编制，实现数据自动化采集，在后期工作中，可以将设备设施的各种检查、维修、更换等各类信息实时采集并上传到数据中心，对工程的信息数据进行自动化的收集、更新、完善。
（二）日常巡查可视化
BIM技术的一大特点就是三维可视化。它是将工程建成为三维立体化和具体化，同时，结合IOT技术，对工程各部位进行视频数据采集，将虚拟空间和实际物体进行了融合，因此，维护管理人员只需要通过屏幕就能开展巡查工作，点击设备就能调取设备的具体位置、性能、使用日期、历史维护记录等各类信息，同时还可以通过远程视频观看设备工作状态和运行情况。根据后台授权，维护管理人员可以对设备进行必要的远程操控、调整或管理。
（三）控制管理远程化
BIM技术应用的发展方向，就是将工程作为IOT大系统中的一个终端，通过物联网技术，实现远程操作，远程控管。具体来讲，就是在有关设备设施上设置RFID标签、智能传感器、视频终端、定位装置、二维码等，将物体通过互联网进行连通，人在互联网的一端进行远程操作，人的指令通过互联网传递给智能传感器，智能传感器按照预先设置的程序启动设备终端，从而实现远程操控的效果。
（四）科学决策智能化
基于BIM的工程维护管理使智能化管理成为可能。利用BIM模型采集的海量信息数据，随时能掌握工程及各个设备设施的寿命周期、维养周期，可以有计划地安排资金，进行维护、采购、更换等工作，做到精细化管理。在决策方面，传统的工程维护管理决策往往是采取会议、咨询和领导决定等方式；基于BIM的维管平台，对于工程维护管理或者突发事件的处理，管理者可以依据平时BIM模拟出的最优预案迅速开展工作，进行科学决策。融入IOT等技术后，系统可以在没有人为干预时，通过系统软件预设，自动地启动决策程序，启动决策系统，下达决策指令，开展相应的维护管理工作。
四、基于BIM的工程维护管理的现实困难
（一）标准体系不完善
2017年7月1日，我国第一部关于建筑信息模型的国家标准《建筑信息模型应用统一标准》（GB/T51212-2016）正式实施，自此，才有了一个关于BIM应用方面的标准。而BIM技术是一个模型复合体，其核心软件目前还是来自国外，我国没有一个统一的语言和标准，也没有一个与之接口数据类型相一致的数据文件强制性要求，因此，制订出台行业统一的规范和统一的数据平台等相关标准体系迫在眉睫。
（二）技术人才不足
BIM技术是一个综合的集成技术，目前，复合型人才在我国工程维护管理方面非常罕见，尤其是重建设、轻管理在我国传统社会一直作为普遍的现象存在。当前各院校设置的工程土建、给排水、机械管理等专业时，往往只将BIM作为一个单一的辅助技术来讲授，没有作为一个专业方向或者是专门的学科专业来设置，因此，从院校培养的人才专业相对单一，需要在行业内经过多年历练磨合才能真正满足基于BIM的工程维护管理需要。
（三）缺乏广泛应用的实用环境
住建部在建筑业"十二五"规划中，明确提出要推进BIM技术的应用。规划提出，要普及可视化、参数化、三维模型设计，实现从设计、采购、建造、投产到运行的全过程集成运用。从十二五规划提出到今年，即将整整十年，虽然一些有一定前瞻眼观、有一定行业知识的建设单位或施工企业要求在工程设计、建造中重视和应用BIM技术，但由于对传统模式的依赖和习惯，或者是对BIM技术在工程维护管理上的投入不够重视，经济上的短视行为，目前，社会上还没有形成BIM技术在维护管理阶段的广泛应用。
五、发展与展望
随着科技发展日新月异，自动化、智能化、大数据成为未来管理的发展方向，基于BIM技术的管理模式具有一定的创新性，是对未来工程管理工作的一种前瞻性的探索，该管理模式的推广和应用，需要在一定的技术、人才、资金和社会发展条件基础上才能更好地实现管理功能和经济效益，与当前的社会实际有一定的超前性，在应用推广中还需要做好以下工作：一是加快相关软件的研发工作，通过实验和应用，不断的加以改进，逐步完善。二是推动基于BIM的工程维护管理模式的社会应用。鉴于该管理模式需要的技术成本较高，在一些大型工程，尤其是综合性枢纽工程，更能发挥其优势作用，因此，在现阶段，借助政府、大型企业自身有利条件，推动新技术、新管理的广泛应用和深入发展。
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