BIM 技術(shù)在圖書館運維管理中的應(yīng)用＊

高新傲，王 佳，2

（1.北京建筑大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，北京100044；2.建筑大數(shù)據(jù)智能處理方法研究北京市重點實驗室，北京100044）

圖書館是廣大師生學(xué)習(xí)和研究的重要場所，其中收藏了數(shù)以百萬的圖書資料。每天都為上千名師生、行業(yè)人員提供圖書資料查詢、閱覽和借閱等服務(wù)。圖書館具有體量大、設(shè)備多、建筑復(fù)雜等特點，保障圖書館安全穩(wěn)定運營，給管理工作人員帶來了極大的挑戰(zhàn)。

BIM 是建筑工程領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一，為用戶提供了一個在數(shù)字化三維環(huán)境中檢索、分析和處理建筑信息的平臺，促進(jìn)和改變了設(shè)施的運營和管理模式。例如，晏源等人[1]將BIM 技術(shù)應(yīng)用于市政綜合管廊的運維管理中，以使運維、管理與維修便捷化，李鐵純等人[2]構(gòu)建了一種基于BIM 的建筑設(shè)備運維管理平臺，提高了設(shè)備運維管理效率。由此可見，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)備設(shè)施運維管理中，有助于提高管理效率，降低管理成本。

傳統(tǒng)的圖書館運維管理依靠紙質(zhì)檔案、平面示意圖等，導(dǎo)致工作效率極低。并且由于圖書館規(guī)模龐大，導(dǎo)致管理人員對圖書館中的建筑、管線、設(shè)備等情況認(rèn)知不清，容易出現(xiàn)管理難，維護(hù)難等問題。因此，本研究旨在通過BIM 技術(shù)，打造一個真實可靠的數(shù)字化圖書館，并以三維可視化方式展示到web 端。幫助管理人員全面地了解圖書館中的設(shè)備設(shè)施和建筑結(jié)構(gòu)，為之后的運維工作提供直觀可靠的依據(jù)。幫助維護(hù)人員快速獲取到所需的設(shè)備設(shè)施信息，進(jìn)而提高圖書館運維管理效率，降低成本。

1 BIM 在運維管理中的應(yīng)用

BIM 在建筑全生命周期中為設(shè)備管理和運營提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)協(xié)同管理。國內(nèi)外很多專家學(xué)者已經(jīng)將BIM技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備管理中。PISHDAD-BOZORGI 等人[3]討論了BIM 在設(shè)備管理中的理論應(yīng)用，并提出了在設(shè)備管理中使用BIM 的未來研究框架。TANG 等人[4]指出BIM 和物聯(lián)網(wǎng)的集成為應(yīng)用程序提供了強大的范例，提高了建筑的運營和管理效率。FARGNOLI 等人[5]提出了將基于BIM 的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用于建筑設(shè)備管理中，減少了設(shè)備不可用時間，降低了成本，提高了用戶的滿意度，同時增強了產(chǎn)品服務(wù)參與者之間的信息交換。NATICCHIA 等人[6]提出將BIM 技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備管理中，能夠更好地理解用戶執(zhí)行的操作，以減少錯誤，提高效率和生產(chǎn)力。HOSSAN 等人[7]提出了將BIM 技術(shù)應(yīng)用在已建成的設(shè)施管理中，有助于設(shè)施的運營、維護(hù)、保養(yǎng)和維修，從而節(jié)省運營成本和時間。CHEN 等人[8]將BIM 應(yīng)用于設(shè)施維護(hù)工作中，提出了一種基于BIM 的框架，用于自動生成維護(hù)工單，提高了工作效率，降低了設(shè)施維護(hù)管理的成本。綜上，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑的運維管理中，已成為研究的重點，并取得一定的研究成果。

2 可視化技術(shù)的應(yīng)用

可視化技術(shù)的主要作用是提高效率，通過圖形化界面，幫助用戶對建筑有一個整體的認(rèn)識。管理人員通過鼠標(biāo)點擊就能完成以前手動輸入的復(fù)雜過程，降低了設(shè)備的管理難度，提升員工的工作效率。國內(nèi)外很多專家學(xué)者在研究中使用了可視化技術(shù)。ZHOU 等人[9]提出了一種基于WebGL 的開放式BIM 跨平臺在線可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在無平臺依賴的情況下，實現(xiàn)了BIM 模型的在線可視化。LIU 等人[10]提出了在地下管道中使用可視化技術(shù)，以高效地完成管道設(shè)施的運營和維護(hù)。LEE 等人[11]提出了將可視化技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施管理的BIM 交互式協(xié)作系統(tǒng)，允許用戶直觀地管理設(shè)備，無需投資專業(yè)人士或?qū)Ｓ密浖?。AMMARI 等人[12]提出了使用基于BIM 的混合現(xiàn)實進(jìn)行設(shè)施管理中的遠(yuǎn)程交互式協(xié)作，通過可視化技術(shù)實現(xiàn)了工作人員之間的遠(yuǎn)程協(xié)作，提高了設(shè)備管理效率。ZHOU 等人[13]提出了一種OutDet 算法，通過該算法簡化了BIM 模型中的幾何信息，減少可視化模型的計算負(fù)擔(dān)。

本研究旨在利用可視化技術(shù)降低管理人員查看工程圖紙的難度，從BIM 模型中快速獲取運維知識，增加管理人員快速決策的能力，減少由于操作不明確而帶來的安全隱患。

3 圖書館BIM 模型的構(gòu)建

本研究，以一個真實的圖書館項目作為案例。該圖書館為一個方形建筑，高32 m，長寬各70 m，總面積3.5 萬m2，基地面積2.5 萬m2，耗資3.2 億元。其中包括地上7 層，地下1 層。每一層分為4 個區(qū)域（東面、南面、西面、北面）。根據(jù)其建筑結(jié)構(gòu)，構(gòu)建圖書館BIM 模型，具體步驟如下所示：①使用Autodesk Revit 2016 建立圖書館的BIM 模型。其中包括建筑的結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、設(shè)備設(shè)施等構(gòu)件信息。設(shè)施主要包括門、窗、電梯、扶梯、書架、消防設(shè)備等。②根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)特點，把建筑每一層分為4 個區(qū)域，即東面、南面、西面、北面。每個區(qū)域里面包括若干個建筑構(gòu)件，建筑構(gòu)件之間存在空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，以便于設(shè)備的查詢和定位。③將所有專業(yè)的模型鏈接到一起，形成最終的圖書館BIM 模型。

4 三維可視化展示與查詢

基于web 端的可視化展示，能夠讓管理人員做一些簡單的圖形操作，例如剖切、構(gòu)件隱藏、漫游、構(gòu)件隔離、構(gòu)件框選、構(gòu)件變色等操作，圖1 展示了基于web 端的圖書館三維可視化頁面。通過該頁面管理人員能夠直觀地了解每個設(shè)施設(shè)備的具體位置，并且每個設(shè)備都有其獨特的編碼信息，管理人員可以根據(jù)設(shè)備的位置編碼信息，快速地定位到需要查看的設(shè)備。

圖1 圖書館模型三維可視化頁面

BIM 中的信息涉及建筑全生命周期的各個階段，大致可以分為幾何信息和非幾何信息兩大類，如尺寸、定位、空間拓?fù)潢P(guān)系等幾何信息；名稱、規(guī)格型號、材料和材質(zhì)、施工方式等非幾何信息。將BIM 中的信息運用到建筑全生命周期的運維管理階段，有助于實現(xiàn)BIM 的價值。使用BIM 系統(tǒng)管理單位作業(yè)，管理員能夠直接在BIM 模型中檢索需要查看的設(shè)備設(shè)施，通過點擊即可閱覽設(shè)備的相關(guān)屬性，極大地提升了工作效率，減少了人力成本。檢索到的設(shè)備及其設(shè)備信息如圖2 所示。

圖2 檢索到的設(shè)備及其設(shè)備信息

通過檢索可以快速地定位到建筑設(shè)備的具體位置，并以高亮的形式展示給管理人員。圖2 為一個電梯設(shè)備，可以查看設(shè)備的構(gòu)件類型、材質(zhì)、類別等屬性信息。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)圖書館的運維管理模式效率低、難度大，所以需要利用數(shù)字化技術(shù)提升管理效率，保證其安全可靠地運維。本次研究通過將圖書館數(shù)字化復(fù)原，并以BIM 三維可視化的方式展現(xiàn)，打造一個真實可靠的數(shù)字化圖書館。將BIM 技術(shù)應(yīng)用到圖書館的運維管理中，改變了傳統(tǒng)低效的管理方式，無論是管理人員的宏觀管理和應(yīng)急指揮能力，還是普通維修人員的日常維護(hù)保養(yǎng)等工作能力，都得到全面的提升，實現(xiàn)了科技賦能，有效地保障了圖書館的安全可靠運行。