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基于BIM的设施管理的应用领域和数据需求
Burcin Becerik-Gerber, A.M.ASCE1; Farrokh Jazizadeh2; Nan Li3; and Gulben Calis4
摘要
设施管理（FM）涵盖范围广并需要多学科活动，因此它具有广泛的信息需求。虽然现有的一些设施管理信息系统已经解决了部分需求，但建筑行业正在广泛采用的建筑信息模型（BIM）被开发后用以提供和支持设备管理实践的可视化、分析、控制等功能仍有很大的可能性。本文补充探讨了BIM如何成为设施管理实践的有益平台。进行了在线调查和面对面访谈，以评估BIM实施在设施管理，潜在应用程序和当前人们采用BIM的兴趣水平状态。 通过说明应用BIM的设施管理实践的应用领域和数据需求来定义BIM和设施管理之间的交互。突出两者之间的协同作用，本文可以帮助专业人员识别BIM在设施管理实践中可能有用的潜在领域。 DOI：10.1061 /（ASCE）CO.1943-7862.0000433。 copy;2012美国土木工程师协会。
CE数据库主题：设施; 建筑信息模型; 数据处理。
作者关键词：设施管理; 建筑信息模型; 数据要求; 应用领域; 用例。
绪论
通常，业主和项目利益相关者都专注于项目的初始建设成本。但是，在建筑物的整个寿命期间，建筑物的后续操作和维护成本可能比其初始建造成本翻好几倍。根据NIST的研究报告（Gallaher et al。2004），有效的维护和管理建筑物可以显著地减少158亿美元的与互操作性不足相关的年度成本。建筑信息模型（BIM）是“设计，建造和设施管理的一种新方法，其中建筑过程的数字表示被用于促进数字格式的信息的交换和互操作性”（Eastman et al。2008） 。在建筑行业中，在设施管理（FM)中使用BIM以从事建筑的生命周期的设计越来越受人关注，建造，维护和操作阶段协调，和可计算的建筑信息/知识管理一致。
通过BIM过程收集并存储在符合BIM标准的数据库中的信息可以有益于各种设施管理实践，例如调试和关闭，质量控制和保证，能源管理，维护和修理以及空间管理。然而，建筑信息需要与设施管理信息系统集成或兼容，例如计算机化维护管理系统（CMMS），电子文档管理系统（EDMS），能源管理系统（EMS）和楼宇自动化系统（BAS）。虽然这些设施管理信息系统单独支持设施管理做法，但所需的数据在系统之间是分散的;更糟糕的是，数据是在建筑物移交之后手动输入的，这是一个费力而低效的过程。建立信息模型有望向设施管理系统获取初始数据，并通过其高级可视化和分析功能支持和增强设施管理的其他功能。在设计和施工阶段，BIM的使用受到了研究和专业界的极大关注。研究人员关注的是BIM使能设计（Eastman等人2008; Khanzode等人2008; Khemlani 2009），自动化成本估计（Eastman等人2008; Kiziltas和Akinci 2010），过程状态的可视化（Babic et al。 2010; Sacks等人2009，2010b）和虚拟原型（Eastman等人2008）。使用BIM的信息维护也是最常被研究的领域之一（Hwang和Liu 2010; Lu和Korman 2010; Singh等人2011; Tatum和Korman 2000）。同时，BIM实施也被扩展到可维护性检查（Dehlin和Olofsson 2008; Eastman等人2008; Leite等人2009）。最近，随着对可持续发展的兴趣和影响的加强，BIM在能源分析中的应用（Cho等人2010; Stumpf等人2009）和可持续性（Arayici等人2011; Barnes and Castro-Lacouture 2009; Cho等人2010; Sacks等人2010a，b）一直是研究和实践的核心。
虽然BIM在设施管理阶段有潜在的适用性和好处，同时也有一些开创性的设施管理组织推动在这上面使用BIM，但是仍然不清楚如何使用BIM和能够成功的把BIM实现在设施管理上的要求。本文旨在了解行业对于在建筑操作和维护中实施BIM的兴趣水平，并确定潜在的应用领域以及成功的支持BIM实施的初步数据和过程要求。本文认为，BIM模型需要被看作是一个单独的建筑资产，并且为在设施管理中使用的BIM模型引入了一种新的非几何数据需求的数据结构。本文的后续章节描述了研究的目标，动机和方法，并且概述了设施管理中实现BIM应用的当前状态，介绍了在FIM中利用BIM的应用领域，并建立了BIM-启用设施管理。
研究目标和动机
BIM的快速发展，不仅在设计和施工期间，更是在整个项目的生命周期为改进设施管理流程和增强项目信息的使用提供了新的机会。有一些先驱组织推动BIM的使用，但在设施管理行业范围内BIM技术还没有被采用。 设施管理利益相关者的主要动机之一是在其业务中获得直接收益和利益的机会。尽管这一主题在学术界和私人咨询行业引起了关注，但是没有任何研究可以促使行业利益相关者更快地在设施管理中采用BIM。行业人员对于BIM可以为设施管理实践提供哪些益处，又有哪些挑战，以及期望的价值是什么缺乏理解。本研究旨在概述BIM在设施管理中的当前实施状态，并尝试概述在设施管理实践中使用BIM的机会和挑战。本研究的具体目标是（1）探讨设施管理中BIM实现的当前状态，（2）设置BIM实现和用于设施管理功能的示例，（3）提供一组资源规划的数据和过程要求。
研究方法论
由于BIM的实施在操作和维护阶段仍是新兴的，所以关于这个主题的实证数据很少。 为了收集数据，作者使用了许多相互依赖的研究方法。 首先，进行人脸采访以检查调频功能和过程，以及BIM如何可以潜在地提高人员和过程效率。 在人物面试分析的基础上，准备了一个更加结构化的问卷，以了解行业的需求，并探索BIM如何在过程层面应用于设施管理领域。 为了理解设施管理阶段中BIM实施的状态，作者根据访谈结果设计了一个在线调查，并将其分发给设施管理专业人员，以确定行业在设施管理中使用BIM的兴趣和经验水平 。 前面提到的每个方法将会在下面的小节中详细描述。
角色访谈
在设施管理阶段中BIM的应用是不合理的，在不了解提高当前设施管理功能和潜在区域效率的情况下，不能列举所设想的益处。因此，作者采用人物面试（一种在营销，互动和工业设计以及软件开发中常用的方法）来表示不同的用户类型，他们对BIM的态度及其行为设定。角色是一种成员和目标的实际用户组分享相同需求和目标的表示。角色是虚构的用户和有助于理解组织内特定角色的用户的表示。为了进行人物面试，首先作者完成了对典型设施管理组织内更加自动化的数据管理工具并且可能适合于BIM实施的过程的彻底调查的需要，并选择以下人物：HVAC维护经理，调试经理，能源管理管理员，计算机辅助设计（CAD）项目专家，空调车间主管，HVAC能源经理，空调技术员和翻修经理。所有设施管理人物角色都是从通过访谈收集的数据合成的，并在单页描述中包含了角色的目标，技能，态度和环境。人物采访是在南加州大学（USC）设施管理组的支持下进行的。面对面人物面试包括以下主要内容：
bull;受访者的背景：包括人口统计，工作经验，工作动力，需求和挫折，计算机技能，知识，能力和对技术的一般态度;
bull;职位信息：包括报告结构，日常工作活动，角色和职责，日常工作流程，所需技能以及角色使用的工具和技术;和
bull;建筑信息模型认知：包括BIM技术的理解，BIM应用的感知需求，潜在的BIM应用领域和设想的障碍。角色访谈从2010年3月开始进行。
2010年6月，使用人物面试来确定设施管理阶段中BIM的应用领域。研究结果表明，大多数设施管理功能目前是手动完成的，引入BIM可能会重塑工作流程，降低错误几率，提高设施管理效率。
专家访谈
从面对面和电话访谈中收集了大量的信息，这些信息是从2010年6月至2010年9月由22个行业专业人员进行的。每个受访者都代表一个由第一阶段作者确定的组织来参与BIM在设施管理的开发和应用。另外的受访者从调查受访者中选择，由他们来代表他们的组织在设施管理中实施BIM。受访者是根据他们对该主题的知识和经验来选择的。在所有受访者中，55％来自美国的校园设施管理组织，27％来自技术公司，其余的受访者来自建筑，工程和建筑公司，他们与设施管理组织密切合作，在运营和维护方面实施BIM。访谈的目的是确定（1）供设施管理使用的需要捕获和存储在BIM中的语义和图形数据；（2）数据交换的需要，在设施的整个生命周期中记录下何时，如何以及由谁提供所需要的数据;（3）在BIM的实施的当前状态；（4）BIM实施的挑战和障碍。访谈带来了不同的见解，为行业提供了关于这一主题的观点。采访结果用于设计调查问卷，目的是了解BIM在设施管理操作中的实施情况。
在线调查
在线调查旨在针对广泛的调查专业人员，并确定受访者对BIM在设施管理应用中的意见看法，经验和兴趣水平。调查的目标是回答以下关键问题：
bull;BIM目前在设施管理中实施的程度怎么样？
bull;设施管理组织未来采用BIM的计划是什么？
bull;BIM可以为设施管理组织带来哪些价值
着14个调查问题是通过访谈和文献综述得出的。该调查通过由USC维特比工程学院资助的帐户在https://new.qualtrics.com/上进行。这个使用网络的调查工具记录了完成调查的计算机的互联网协议（IP）地址，并为每个受访者分配一个识别号（ID），用于记录调查受访者的资料，包括名字，单位和联系信息。通过检查IP地址和受访者的ID和配置文件，排除重复的或没有被目标设施管理专业人员回应的条目。 Qualtrics的分析工具用于分析调查结果。
调查的对象主要针对设施所有者和管理者。为了获得最大的参与人员和增加行业的代表性，调查通过（1）设施管理协会，包括校园设施管理技术协会（CFTA）和（2）工业协会的在线网络，包括智能建筑联盟和全集成和自动化技术（FIATECH）。而没有发送私人的或直接的电子邮件。调查从2010年8月18日开始，到2010年9月30日结束，一共持续了六周。在此期间，收到 了设施管理组的103份答复，其中77份答复包括在分析中。遗漏的主要是非设施所有者/经理团体或未提供其姓名，联系信息或组织名称的答复者，导致作者无法验证受访者的个人资料或其研究目的的可信度。
设施管理实践中BIM实施的现状
受访者的个人资料根据他们所服务的市场类型来进行分类。最高的答复率是来自教育机构（大学，学校，学院和其他机构），占总答复的53％。其次是政府机构（13％），大型建筑，工程和建筑（AEC）公司，如 校园（9％），医疗机构（5％）和专业设施管理组织（4％）。从金融到运输的组织由“其他”类别表示，因为每个组织的受访者不到总受访者的3％。根据提供的详细个人信息显示，69％的受访者处于高级管理职位（总统，副总裁，董事，协调员和管理人员）。
向受访者询问其在组织中的职能责任，他们可以在我们提供的八个类别中选择多个职能。大多数受访者至少选择了四项职能。最常见的选择是能源管理（82％），其次是维护和修理（79％）。空间管理，质量保证和控制以及非资本建设功能都在71％和75％之间。房地产管理的整体反应最少（44％）。三十四名受访者（略少于总数的一半）表示所有职能都在其组织的责任范围内。 21％的受访者确定了他们组织在“其他”类别下从项目管理到家务的责任。
百分之三十二的受访者表示，他们的组织目前在其业务中使用BIM。在本研究中分别分析了BIM用户和非用户。然而，60％的非使用者表示他们计划在未来将BIM纳入其业务。
调查需要受访者选择他们会在项目的哪些阶段使用BIM，或者是否有兴趣在项目中使用它（对于当前的非用户）。没有一个受访者选择了单个项目阶段。大多数现有用户在设计阶段使用BIM（83％），其次是施工阶段（79％）;只有42％的受访者表示在运营管理阶段也使用了BIM。然而，非BIM用户同意BIM在运营和管理阶段可以更多地使用（78％）。在非使用者中，使用BIM的潜在利益在所有的三个阶段（70％至78％）中都落在相同范围内。这些结果可以表明，BIM用户和非BIM用户在设计和构建阶段对实施BIM都有相同的兴趣。然而，非使用者对于在操作和维护阶段使用BIM更感兴趣。
非BIM用户被问及他们在他们的组织中实施BIM的计划。其中11％表示他们目前正在其组织中采用BIM，另有29％表示他们计划在不到两年内开始这一过程。 30％的人都没有计划实施它，或计划在两到五年内开始。
百分之七十一的BIM用户在他们的组织中使用BIM标准或执行计划。总体上，这些用户中有65％使用他们自己开发的BIM标准，而剩余的35％采用由第三方开发的标准。 大多数的BIM用户（73％）表示，他们要求签约建筑师/工程师或总承包商在项目完成后提交建成的BIM模型。
由于本研究侧重于在设施管理中利用BIM，所以要求受访者选择BIM在设施管理的潜在应用领域中可能带来的价值。总而言之，除了“控制和监测能量”应用领域之外，BIM用户对于将BIM用于各种设施管理应用领域的态度比非BIM用户更乐观。这可以归咎于BIM用户中对BIM功能和特征的意识。在BIM用户（91％的受访者选择此区域）和非BIM使用者（69％）中他们选择最频繁的应用领域是“定位建筑组件”。这个答案遵循着“促进实时数据访问”的两个数据（分别为86％和58％）。 “大多数BIM用户（86％）也选择了”可视化和营销“作为设施管理中BIM的潜在应用领域，但这一应用领域在非BIM用户的选择频率（33％）中有所下降。 “人员培训和开发”是BIM用户（45％）和非BIM用户（31％）最少选择的应用领域。非使用者表示，BIM在能源分析，设施条件评估，预算和价值权衡以及生命周期成本预测方面也可能是有益的，只是所有这些都在“其他”类别中表示。设施管理的BIM将在下一节中详细讨论
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