對BIM技術(shù)在綠色建筑運(yùn)營階段的效益研究

□ 梁承龍 劉 芳 羅安仲

當(dāng)代社會背景下，生態(tài)經(jīng)濟(jì)理念與綠色環(huán)保已深入人心，我國建筑領(lǐng)域的經(jīng)營模式與經(jīng)營理念也發(fā)生很大變化，由此產(chǎn)生了綠色運(yùn)營模式。對企業(yè)而言，采用環(huán)保和綠色運(yùn)營的模式，可以讓企業(yè)獲得更多回報，同時也無經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

技術(shù)并非綠色建筑工程中最重要的環(huán)節(jié)，其規(guī)?；年P(guān)鍵在于保障運(yùn)營機(jī)制合理性，以此實(shí)現(xiàn)各方利益平衡的目的。如今建筑領(lǐng)域把精力投入在大型項目建設(shè)，較少關(guān)注綠色建筑經(jīng)營研究。但作為數(shù)字模型的BIM技術(shù)，憑借將建筑功能特性與物理特性相結(jié)合，以及依靠模擬能力與信息集成，實(shí)現(xiàn)了模型的深化發(fā)展與設(shè)計，廣泛運(yùn)用在當(dāng)今的綠色建筑領(lǐng)域，體現(xiàn)綠色運(yùn)營的環(huán)保、可持續(xù)特性。

1 技術(shù)理論介紹

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)，實(shí)際是建筑信息模型的英文縮寫，在20世紀(jì)70年代，該技術(shù)已經(jīng)使用。從廣義層面來看，BIM技術(shù)從技術(shù)、過程以及政策等角度出發(fā)，共同作用形成項目數(shù)據(jù)管理。從狹義角度來看，BIM技術(shù)將項目有關(guān)信息集成，以三維技術(shù)為支撐，構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，是數(shù)字化的功能特性、設(shè)施實(shí)體化表達(dá)。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、高效性等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 綠色建筑

近些年，全球的二氧化碳排放量過高，氣候變化成為廣受爭議的話題。過度消耗能源，是二氧化碳大量出現(xiàn)的直接誘因[1]。很多歐美發(fā)達(dá)國家，其建筑行業(yè)的能耗在全球能耗占比將近50%。依據(jù)我國的建筑能耗研究報告數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)建筑全壽命周期的能耗約為國內(nèi)總能耗46.5%，并且這個比例仍舊在持續(xù)增加，這意味著我國因二氧化碳排放所產(chǎn)生的環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻。唯有加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)與建筑業(yè)能耗管理，我國才能實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展概念很多[2]。低能耗建筑指“氣候環(huán)境與建筑周邊空間使用擁有節(jié)能設(shè)計特點(diǎn)的材料與技術(shù)”，強(qiáng)調(diào)能源節(jié)約。低碳建筑指建筑材料與建筑施工節(jié)省能耗，控制并節(jié)省二氧化碳排放。建筑的可持續(xù)發(fā)展第一階段是低能耗建筑，第二階段是生態(tài)建筑，第三階段是綠色建筑。綠色建筑的定義是全壽命周期中減少污染、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源，為人們提供高效、適用、健康的空間，對人與自然和諧共處的發(fā)展具有重要意義。

1.3 運(yùn)維管理

如今，國內(nèi)城鎮(zhèn)化水平越來越高，城市的建筑物大多已投入使用和運(yùn)營。對建筑物的運(yùn)營維護(hù)管理，成為城市發(fā)展新的關(guān)注點(diǎn)。運(yùn)維管理從傳統(tǒng)的房屋管理發(fā)展而出，逐漸成為一種設(shè)施、人員與技術(shù)綜合管理的科學(xué)技術(shù)。目前國內(nèi)并沒有統(tǒng)一的運(yùn)維管理定義，與運(yùn)維管理有著相似概念的是設(shè)施管理。

物業(yè)管理指的是業(yè)主和其選擇的物業(yè)管理部門，根據(jù)規(guī)定對房屋和各種配套場地、設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、管理與養(yǎng)護(hù)，同時還要對區(qū)域當(dāng)中的環(huán)境衛(wèi)生、秩序維護(hù)、車輛管理和園林綠化進(jìn)行維護(hù)。物業(yè)管理，最重要的是確保設(shè)備與建筑的壽命延長[3]。進(jìn)行管理時，需要區(qū)分設(shè)施與設(shè)備概念關(guān)系。其中設(shè)備指的是擁有實(shí)物形態(tài)與特定功能的裝置。設(shè)施可以為滿足特定需要而進(jìn)行整體布置與空間安排。二者最大的不同，在于設(shè)施強(qiáng)調(diào)的是空間設(shè)備聯(lián)動性與布置，但就系統(tǒng)而言，設(shè)備管理是最基礎(chǔ)的構(gòu)成，設(shè)施管理指的是提升與整合系統(tǒng)。

2 綠色建筑運(yùn)維管理對BIM技術(shù)使用的現(xiàn)狀

在運(yùn)營環(huán)節(jié)，除了要考慮建筑的全壽命周期成本與時間問題，同時也要在運(yùn)維管理中發(fā)揮載體作用。傳統(tǒng)建筑的運(yùn)維管理，尤其在項目實(shí)施過程中，需要按照實(shí)際情況對運(yùn)維管理方案和目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。項目驗(yàn)收過程中，應(yīng)規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，明確運(yùn)維管理活動策略與目標(biāo)。

在綠色建筑運(yùn)行、管理和維護(hù)中應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展理念[4]。綠色建筑運(yùn)維管理，重心是系統(tǒng)運(yùn)營，不同功能的建筑有著不同的內(nèi)容側(cè)重。第一，綠色住宅建筑運(yùn)維管理，需要將重心放在環(huán)境服務(wù)與衛(wèi)生服務(wù)，其運(yùn)維環(huán)節(jié)BIM技術(shù)價值在于能耗、設(shè)備、資產(chǎn)、空間以及公共安全的管理。第二，綠色公共建筑運(yùn)維管理時，其目標(biāo)為綠色建筑“四節(jié)一環(huán)保”。在對其進(jìn)行物業(yè)管理時應(yīng)依靠BIM技術(shù)集成化、精確性與信息化，讓綠色公共建筑的運(yùn)維獲得強(qiáng)大動力。BIM技術(shù)具有節(jié)約資源的能力[5]，通過BIM運(yùn)維平臺控制，利用模擬澆灌與灑水精確控制的技術(shù)手段，節(jié)約水資源；統(tǒng)一調(diào)控電梯系統(tǒng)、照明燈具、新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組，節(jié)約能源。使用此類辦法，控制能源生產(chǎn)，減少環(huán)境污染問題。第三，在建筑運(yùn)維管理中，BIM平臺能簡化物業(yè)管理流程，還可以控制物業(yè)的管理和運(yùn)營成本。借助運(yùn)維平臺與監(jiān)控的結(jié)合，可提高物業(yè)管理人員工作能力，避免漏報與瞞報，降低因安全隱患引起的巨大損失，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

3 綜合效益的研究

3.1 評價流程

對于綠色建筑的運(yùn)營總額和效益使用BIM技術(shù)評價，有必要對BIM的價值點(diǎn)進(jìn)行深入挖掘，確定綠色建筑運(yùn)營環(huán)節(jié)中的BIM技術(shù)使用位置。還應(yīng)創(chuàng)建科學(xué)綜合效益評價指標(biāo)，確定評價方法與指標(biāo)權(quán)重。綠色建筑的運(yùn)營期間，綜合效益的評價為：一是使用文獻(xiàn)資料整理和篩選指標(biāo)，之后前往實(shí)地進(jìn)行考察，約談專家進(jìn)行分析。二是創(chuàng)建指標(biāo)體系，確定權(quán)重，研究評價方法。該過程使用了COWA算子與集對分析理論。三是分析社會效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益，創(chuàng)建評價模型。

3.2 指標(biāo)體系

3.2.1 原則

綠色建筑在運(yùn)營的時候，須將BIM技術(shù)用于綜合效益評價指標(biāo)的評價中，并對BIM創(chuàng)造效益進(jìn)行區(qū)分，以判斷綠色建筑和傳統(tǒng)建筑之間的關(guān)系。本文對BIM技術(shù)效益指標(biāo)的選取，應(yīng)將重心放在綠色建筑在運(yùn)營時候的作用。為此有必要創(chuàng)建合理、科學(xué)的指標(biāo)體系，創(chuàng)建指標(biāo)中應(yīng)考慮下述原則[6]。

一是目的性原則。綜合效益指標(biāo)體系的創(chuàng)建，要明確指標(biāo)體系目標(biāo)、分解目標(biāo)。緊密結(jié)合評價目標(biāo)與指標(biāo)體系，包括評價對象特點(diǎn)與內(nèi)容，這樣才能準(zhǔn)確且真實(shí)地反映評價意圖。二是全面性原則。應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建合理、科學(xué)的評價指標(biāo)，全面反映被評價對象的不同側(cè)面，除了要考慮有著良好表現(xiàn)的一面之外，還要忽略相對較差的一面。盡可能全面考慮評價指標(biāo)數(shù)量與結(jié)構(gòu)完整性，絕不能用精簡評價指標(biāo)。三是層次性原則。評價指標(biāo)系統(tǒng)的創(chuàng)建，很難一步到位構(gòu)成完美體系，應(yīng)當(dāng)以明確指標(biāo)為前提，科學(xué)確定評價指標(biāo)維度，確定所有維度內(nèi)容，并需要不斷延伸維度，提出細(xì)致、深入的指標(biāo)內(nèi)容。四是可操作性原則。具有實(shí)際操作價值的評價體系，才能有使用效果。這表明，所有指標(biāo)體系內(nèi)容都有可操作特點(diǎn)。評價指標(biāo)需要擁有可行、切實(shí)的數(shù)據(jù)獲取辦法，以考慮指標(biāo)體系的全面性為前提。有些指標(biāo)會陷入難以搜集數(shù)據(jù)的情況，這時候要用科學(xué)態(tài)度，尋找可行的估算指標(biāo)方法，當(dāng)然也可以選擇替代性的指標(biāo)。

3.2.2 構(gòu)建思路

綜合效益的評價指標(biāo)體系構(gòu)建，需要在綠色建筑的運(yùn)營期間確定BIM技術(shù)關(guān)鍵價值。歸納總結(jié)價值點(diǎn)以后，再確定綜合框架。通過整理現(xiàn)有文獻(xiàn)資料與成果，本文對BIM技術(shù)綜合效益的劃分為社會、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境3個部分的效益。唯有延伸與拓展社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境，才能夠得到細(xì)致指標(biāo)。在綠色建筑的運(yùn)營時期，應(yīng)采用綜合效益的評價，合理使用BIM技術(shù)。

社會效益方面。社會效益反映的是綠色建筑在運(yùn)營時期對于BIM技術(shù)使用，包括帶動社會發(fā)展、行業(yè)進(jìn)步與使用安全的考慮。其不僅屬于使用者和投資者，同時也是社會各種能源的收益。本文對BIM技術(shù)的研究，包括安全性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、評估認(rèn)證、提升用戶認(rèn)知等內(nèi)容，可以歸納為提高建筑物的生產(chǎn)安全性效益。

經(jīng)濟(jì)效益方面。BIM技術(shù)在綠色建筑運(yùn)營環(huán)節(jié)展現(xiàn)出極大的價值，屬于綜合效益評價至關(guān)重要部分。經(jīng)濟(jì)效益并不是指綠色建筑在運(yùn)維管理期間，使用BIM技術(shù)會擁有何種收益，而是指對設(shè)備管理、物業(yè)管理、資源節(jié)約等有關(guān)且可能會有經(jīng)濟(jì)效益的各種收益。以綠色建筑的運(yùn)維管理特征考慮，本文經(jīng)濟(jì)效益指的是提高工作效率、節(jié)能、節(jié)水與成本控制。比如節(jié)能方面，可以通過BIM技術(shù)監(jiān)測各種設(shè)備的能耗傳感器數(shù)據(jù)情況，使用BIM云平臺監(jiān)管各種異常節(jié)點(diǎn)，完成綠色建筑運(yùn)營節(jié)能控制目標(biāo)。

環(huán)境效益方面。在綠色建筑中環(huán)境效益屬于核心內(nèi)容，在BIM技術(shù)中屬于重要手段。環(huán)境效益包括室內(nèi)與室外兩個部分。比如，室內(nèi)環(huán)境是對空調(diào)、照明、聲環(huán)境、溫濕度的調(diào)整，讓人們享受舒適的生活環(huán)境。

3.2.3 指標(biāo)體系

確立了評價指標(biāo)體系的創(chuàng)建原則以后，再通過細(xì)化不同維度的詳細(xì)解釋，就可以使用COWA算子對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計算。

3.3 確定COWA算子的指標(biāo)權(quán)重

本文綜合效益的評價一共有3個維度，下設(shè)大量二級目標(biāo)，細(xì)化說明后得出32個三級指標(biāo)。因?yàn)橹笜?biāo)比較大，并且指標(biāo)權(quán)重對后續(xù)綜合評價結(jié)果的確定有較大影響，故當(dāng)使用合理權(quán)重的處理方式。雖然有著層次分明的指標(biāo)體系設(shè)置，但是常用層次的分析通常適合于指標(biāo)數(shù)量不多的情況。熵值法常被用于有大量處理指標(biāo)的情況，能得出較為客觀的結(jié)果。不過權(quán)重的確定，一般要使用很多樣本信息。而指標(biāo)重要性的確定，則需要使用COWA算子就能解決指標(biāo)數(shù)量多的問題，減輕個人偏好的不良影響。

按照COWA算子處理方法，綠色建筑運(yùn)營環(huán)節(jié)對于BIM技術(shù)的使用，其綜合效益的指標(biāo)權(quán)重應(yīng)當(dāng)用下述步驟進(jìn)行計算。一是要確定權(quán)重數(shù)據(jù)表。邀請專家打分，得到原始的數(shù)據(jù)，之后根據(jù)分?jǐn)?shù)大小進(jìn)行排列，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編號。二是對加權(quán)向量進(jìn)行計算。使用排列組合的辦法，確定加權(quán)的向量。三是對絕對權(quán)重進(jìn)行計算，并在最后對相對權(quán)重進(jìn)行計算。

4 費(fèi)用效益的分析

4.1 分析理論

該理論在項目評估、方案合理經(jīng)濟(jì)性的評價中比較常見，以合理配置資源角度考慮，研究方案外部效果，經(jīng)濟(jì)層面可行性與合理性是其考慮的唯一指標(biāo)。需要考慮項目與方案的經(jīng)濟(jì)執(zhí)行性，才能對費(fèi)用效益的分析提供有力支持。另外，分析費(fèi)用效益，還可以用在不同項目的衡量與方案費(fèi)用效益差額、費(fèi)用差額的處理，讓方案的決策獲得有力支持。

分析費(fèi)用效益的時候，要全面識別項目、方案效益與費(fèi)用。應(yīng)留意的是，費(fèi)用指標(biāo)、效益指標(biāo)的識別，需要使用有無對比原則，確定效益指標(biāo)與費(fèi)用指標(biāo)，尋找未實(shí)施方案與某實(shí)施方案之間的不同。另外確定效益指標(biāo)與費(fèi)用指標(biāo)，不能只是考慮項目的直接效益與直接費(fèi)用。有必要從國民經(jīng)濟(jì)層面以及方案對社會其他成員產(chǎn)生直接或間接效益進(jìn)行研究。并且，在計算費(fèi)用效益的時候，要去除可能出現(xiàn)的支付轉(zhuǎn)移條件。

4.2 費(fèi)用效益的指標(biāo)系統(tǒng)

4.2.1 費(fèi)用指標(biāo)

一是硬件費(fèi)用。綠色建筑的運(yùn)營時期，使用BIM技術(shù)需要增加各種電腦和服務(wù)器設(shè)備，還需要有監(jiān)測環(huán)境的系統(tǒng)與服務(wù)器、交換機(jī)。硬件設(shè)備費(fèi)用除了一次性采購以外，還包括后續(xù)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

二是人員費(fèi)用。在綠色建筑的運(yùn)營中使用BIM技術(shù)，需要創(chuàng)建運(yùn)維平臺，并依靠運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的人員對系統(tǒng)平臺進(jìn)行維護(hù)管理、測試。

三是軟件費(fèi)用。運(yùn)維平臺的搭建需要有系統(tǒng)平臺的支撐，多數(shù)軟件結(jié)構(gòu)使用的都是C/S客戶端和B/S端。

4.2.2 效益指標(biāo)

一是直接的貨幣化指標(biāo)。指可以直接反映貨幣價值的一些數(shù)據(jù)，包括工作效率、節(jié)水節(jié)能收益等。

二是間接的貨幣化指標(biāo)。這種收益作用雖不如貨幣直接，但是卻能夠依靠替代作用完成貨幣價值效益的計算。比如市內(nèi)外的環(huán)境效益屬于環(huán)境外部效果，無法表現(xiàn)為貨幣收益，但的確會影響社會其他成員。所以很多時候需要考慮機(jī)會成本、支付意愿，對其進(jìn)行間接計算。

5 結(jié)語

本文的研究，集中于理論運(yùn)維層面，對綠色建筑運(yùn)維中使用BIM技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析與使用價值研究，詳細(xì)揭示了具體流程。為獲得更好的使用數(shù)據(jù)分析成果，使用費(fèi)用效益分析論和COWA算子進(jìn)行了指標(biāo)權(quán)重分析，希望能夠幫助更多人了解BIM技術(shù)，發(fā)揮該項技術(shù)作用。