BIM技術(shù)在綠色建筑運營階段效益探究

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[摘要]在建筑設(shè)計、運營和施工中，bim技術(shù)優(yōu)勢突出，但卻很少有項目在運營環(huán)節(jié)應用BIM技術(shù)。為了更科學地使用BIM技術(shù)，本文用集對分析的方式，通過對BIM技術(shù)理論、綠色建筑運維管理對BIM技術(shù)使用的現(xiàn)狀、BIM技術(shù)在綠色建筑運營環(huán)節(jié)的綜合效益進行研究。提出利用費用效益理論分析，對BIM技術(shù)的投入采用費用指標、效益指標的指標系統(tǒng)，解釋處理辦法和計算辦法。

[關(guān)鍵詞]BIM技術(shù)；綠色建筑；運營階段；運營效益

當代社會背景下，生態(tài)經(jīng)濟理念與綠色環(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)生了綠色運營模式。對企業(yè)而言，采用環(huán)保和綠色運營的模式，可以讓企業(yè)獲得更多回報，同時也無經(jīng)濟負擔，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)模化的關(guān)鍵在于保障運營機制合理性，以此實現(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，實現(xiàn)了模型的深化發(fā)展與設(shè)計，廣泛運用在當今的綠色建筑領(lǐng)域，體現(xiàn)綠色運營的環(huán)保、可持續(xù)特性。

1技術(shù)理論介紹

1.1BIM技術(shù)

BIM技術(shù)，實際是建筑信息模型的英文縮寫，在20世紀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)施實體化表達。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。

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)境問題日趨嚴峻。唯有加強環(huán)境保護與建筑業(yè)能耗管理，我國才能實現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標。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)計特點的材料與技術(shù)”，強調(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營。對建筑物的運營維護管理，成為城市發(fā)展新的關(guān)注點。運維管理從傳統(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)綜合管理的科學技術(shù)。目前國內(nèi)并沒有統(tǒng)一的運維管理定義，與運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)備進行維護、管理與養(yǎng)護，同時還要對區(qū)域當中的環(huán)境衛(wèi)生、秩序維護、車輛管理和園林綠化進行維護。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行整體布置與空間安排。二者最大的不同，在于設(shè)施強調(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綠色建筑運維管理對BIM技術(shù)使用的現(xiàn)狀

在運營環(huán)節(jié)，除了要考慮建筑的全壽命周期成本與時間問題，同時也要在運維管理中發(fā)揮載體作用。傳統(tǒng)建筑的運維管理，尤其在項目實施過程中，需要按照實際情況對運維管理方案和目標進行調(diào)整。項目驗收過程中，應規(guī)劃設(shè)計環(huán)節(jié)，明確運維管理活動策略與目標。在綠色建筑運行、管理和維護中應用可持續(xù)發(fā)展理念[4]。綠色建筑運維管理，重心是系統(tǒng)運營，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，綠色公共建筑運維管理時，其目標為綠色建筑“四節(jié)一環(huán)保”。在對其進行物業(yè)管理時應依靠BIM技術(shù)集成化、精確性與信息化，讓綠色公共建筑的運維獲得強大動力。BIM技術(shù)具有節(jié)約資源的能力[5]，通過BIM運維平臺控制，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、新風系統(tǒng)、空調(diào)機組，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)的管理和運營成本。借助運維平臺與監(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

對于綠色建筑的運營總額和效益使用BIM技術(shù)評價，有必要對BIM的價值點進行深入挖掘，確定綠色建筑運營環(huán)節(jié)中的BIM技術(shù)使用位置。還應創(chuàng)建科學綜合效益評價指標，確定評價方法與指標權(quán)重。綠色建筑的運營期間，綜合效益的評價為：一是使用文獻資料整理和篩選指標，之后前往實地進行考察，約談專家進行分析。二是創(chuàng)建指標體系，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)濟效益以及環(huán)境效益，創(chuàng)建評價模型。

3.2指標體系

3.2.1原則。綠色建筑在運營的時候，須將BIM技術(shù)用于綜合效益評價指標的評價中，并對BIM創(chuàng)造效益進行區(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)效益指標的選取，應將重心放在綠色建筑在運營時候的作用。為此有必要創(chuàng)建合理、科學的指標體系，創(chuàng)建指標中應考慮下述原則[6]。一是目的性原則。綜合效益指標體系的創(chuàng)建，要明確指標體系目標、分解目標。緊密結(jié)合評價目標與指標體系，包括評價對象特點與內(nèi)容，這樣才能準確且真實地反映評價意圖。二是全面性原則。應當創(chuàng)建合理、科學的評價指標，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數(shù)量與結(jié)構(gòu)完整性，絕不能用精簡評價指標。三是層次性原則。評價指標系統(tǒng)的創(chuàng)建，很難一步到位構(gòu)成完美體系，應當以明確指標為前提，科學確定評價指標維度，確定所有維度內(nèi)容，并需要不斷延伸維度，提出細致、深入的指標內(nèi)容。四是可操作性原則。具有實際操作價值的評價體系，才能有使用效果。這表明，所有指標體系內(nèi)容都有可操作特點。評價指標需要擁有可行、切實的數(shù)據(jù)獲取辦法，以考慮指標體系的全面性為前提。有些指標會陷入難以搜集數(shù)據(jù)的情況，這時候要用科學態(tài)度，尋找可行的估算指標方法，當然也可以選擇替代性的指標。3.2.2構(gòu)建思路。綜合效益的評價指標體系構(gòu)建，需要在綠色建筑的運營期間確定BIM技術(shù)關(guān)鍵價值。歸納總結(jié)價值點以后，再確定綜合框架。通過整理現(xiàn)有文獻資料與成果，本文對BIM技術(shù)綜合效益的劃分為社會、經(jīng)濟以及環(huán)境3個部分的效益。唯有延伸與拓展社會、經(jīng)濟與環(huán)境，才能夠得到細致指標。在綠色建筑的運營時期，應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營時期對于BIM技術(shù)使用，包括帶動社會發(fā)展、行業(yè)進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)標準規(guī)范、評估認證、提升用戶認知等內(nèi)容，可以歸納為提高建筑物的生產(chǎn)安全性效益。經(jīng)濟效益方面。BIM技術(shù)在綠色建筑運營環(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)濟效益并不是指綠色建筑在運維管理期間，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)濟效益的各種收益。以綠色建筑的運維管理特征考慮，本文經(jīng)濟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，完成綠色建筑運營節(jié)能控制目標。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指標體系確立了評價指標體系的創(chuàng)建原則以后，再通過細化不同維度的詳細解釋，就可以使用COWA算子對指標權(quán)重進行計算。

3.3確定COWA算子的指標權(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，細化說明后得出32個三級指標。因為指標比較大，并且指標權(quán)重對后續(xù)綜合評價結(jié)果的確定有較大影響，故當使用合理權(quán)重的處理方式。雖然有著層次分明的指標體系設(shè)置，但是常用層次的分析通常適合于指標數(shù)量不多的情況。熵值法常被用于有大量處理指標的情況，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。而指標重要性的確定，則需要使用COWA算子就能解決指標數(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，綠色建筑運營環(huán)節(jié)對于BIM技術(shù)的使用，其綜合效益的指標權(quán)重應當用下述步驟進行計算。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)分數(shù)大小進行排列，對數(shù)據(jù)進行編號。二是對加權(quán)向量進行計算。使用排列組合的辦法，確定加權(quán)的向量。三是對絕對權(quán)重進行計算，并在最后對相對權(quán)重進行計算。

4費用效益的分析

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)濟層面可行性與合理性是其考慮的唯一指標。需要考慮項目與方案的經(jīng)濟執(zhí)行性，才能對費用效益的分析提供有力支持。另外，分析費用效益，還可以用在不同項目的衡量與方案費用效益差額、費用差額的處理，讓方案的決策獲得有力支持。分析費用效益的時候，要全面識別項目、方案效益與費用。應留意的是，費用指標、效益指標的識別，需要使用有無對比原則，確定效益指標與費用指標，尋找未實施方案與某實施方案之間的不同。另外確定效益指標與費用指標，不能只是考慮項目的直接效益與直接費用。有必要從國民經(jīng)濟層面以及方案對社會其他成員產(chǎn)生直接或間接效益進行研究。并且，在計算費用效益的時候，要去除可能出現(xiàn)的支付轉(zhuǎn)移條件。

4.2費用效益的指標系統(tǒng)

4.2.1費用指標。一是硬件費用。綠色建筑的運營時期，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。硬件設(shè)備費用除了一次性采購以外，還包括后續(xù)的養(yǎng)護費用。二是人員費用。在綠色建筑的運營中使用BIM技術(shù)，需要創(chuàng)建運維平臺，并依靠運行維護系統(tǒng)的人員對系統(tǒng)平臺進行維護管理、測試。三是軟件費用。運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。一是直接的貨幣化指標。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。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會成本、支付意愿，對其進行間接計算。

5結(jié)語

本文的研究，集中于理論運維層面，對綠色建筑運維中使用BIM技術(shù)的特點進行了分析與使用價值研究，詳細揭示了具體流程。為獲得更好的使用數(shù)據(jù)分析成果，使用費用效益分析論和COWA算子進行了指標權(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。

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作者:梁承龍 劉芳 羅安仲 單位:廣西交通職業(yè)技術(shù)學院 土木建筑工程學院