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基于BIM技术的建筑设备运行维护管理研究
时间:2020-09-24 15:15 | 栏目:留学生论文 | 浏览:次
硕士论文网第2020-09-24期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇留学生论文文章《基于BIM技术的建筑设备运行维护管理研究》，供大家在写论文时进行参考。
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本文是一篇留学生论文，本章主要介绍了基于 BIM 的建筑设备运维管理系统的实现方法。首先基于B/S 架构建立了系统整体的体系结构，分析了系统实现所需要的开发工具；其次详细阐述了建筑设备 BIM 模型以及 SQL Server 数据库的构建过程，并对形成的数据库信息进行整合，借助 Revit DB Link 和 ODBC 数据源实现了 BIM 模型与SQL Server 数据库的交互更新；最后，对系统中的主要功能模块进行了原型开发和界面展示，详细介绍了系统登录、综合信息管理、故障分析、维修管理和备件管理功能模块的应用。
1 绪论
1 Introduction
建筑项目的全生命周期一般分为决策、设计、施工和运营阶段。在前期投资建设完成之后，所有的建筑最终都要进入运行维护阶段，在运维阶段所管理的对象主要是大量的建筑设备，建筑设备的正常运行是建筑内部良好环境的重要保障。传统的建筑设备运维管理由于信息管理不善、运维决策不合理、技术手段落后等原因，导致了信息传递不及时、设备维修延误、运维成本过高等问题突出，利用 BIM 技术强大的信息整合和可视化能力，能够将运维信息可视化展示，方便信息使用，有利于提高决策效率，降低运维成本。因此，本文将基于 BIM 技术，对运维阶段建筑设备运行维护管理进行研究。
1.1 研究背景（Research Background）
近几年来，随着我国建筑行业的飞速发展，现代化智能建筑逐渐兴起，各类结构复杂、造型新颖的大型建筑不断涌现。大型建筑的规模庞大、结构复杂、功能趋于多样化，这意味着建筑设备的种类和数量在迅速增多，设备的结构也越来越复杂，对业主和运营机构的建筑设备管理水平和运维效率提出了更高的要求。从建筑的全生命周期来看，后期的运营使用阶段占到整个建筑全生命周期的 90%以上；从建筑的成本角度来看，建筑前期的决策设计成本不足建筑全生命周期总成本的 5%，中期的施工建造成本只占总成本的 25%左右，而后期运维和使用阶段的成本占到了总成本的 70%以上。由此可见，建筑的运维阶段不仅是建筑全生命周期周期最长，耗资最高的一个阶段，也是现代工程管理中最为重要的部分。建筑的运维阶段所管理的对象主要是大量建筑设备。建筑设备通常指的是安装在建筑物内能为人们的生活和工作提供便利、舒适的环境，同时又能保证建筑正常运行的机电设备，主要包括建筑给排水、建筑电气、建筑通风、照明、采暖空调、电梯等方面。在现代建筑中，建筑设备就像建筑物的心脏，其运行和维护的水平在很大程度上影响着建筑物的运营质量和安全，若建筑设备管理不善，可靠性低，在运行中出现了问题，可能会破坏企业的正常经营秩序，甚至引发巨大安全事故使企业遭受巨大的经济损失。因此，如何提高建筑设备的管理水平，实现建筑设备运维管理的科学化、规范化和信息化，是现代建筑设备管理的重要课题。
1.2 研究目的及意义（Research significance）
建筑行业的快速发展和进步，对建筑设备的运维管理提出了新的要求。传统的建筑设备管理模式已经无法满足甚至阻碍了当前对建筑设备信息化、精细化的运维管理要求。BIM 技术因其强大的信息集成共享的能力和可视化的优势，已经在建筑设计和施工阶段取得了有效地利用。该技术的出现为建筑设备运行维护管理理论和技术的发展指明了新的方向。本文基于 BIM 的建筑设备运维管理研究，主要目的是针对现阶段建筑设备管理存在的信息传递和使用困难、运维决策缺少依据、维修具有盲目性等问题，提出以 RCM 为理论基础的决策方法，根据设备的实际情况，通过科学的故障分析和逻辑决断来确定合理的运维策略，制定科学的运维方案。同时利用 BIM 的信息集成和可视化的特点，对建筑设备数据信息进行收集，并在 BIM 模型中实现可视化展示，为运维决策和管理提供充足的数据支撑和可视化，从而实现科学高效的建筑设备运维管理，保证建筑设备安全、可靠的运行。
2 基于 BIM 的建筑设备运维管理框架的理论分析
2 Theoretical Analysis of BIM-based ConstructionEquipment Operation and Maintenance Management Framework
2.1 建筑设备运行维护管理的对象界定（Object Definition of Construction Equipment Operation and Maintenance Management）
建筑设备，是对为建筑物的使用者提供生活和工作服务，满足人们舒适、安全、健康需求的各种设施和系统的总称。由于社会经济的发展和人民物质文化生活水平的提高，房屋建筑为了满足生产上的需要，提供安全、卫生且舒适的建筑内部环境，通常需要在建筑内设置完善的设备系统。各种建筑设备系统在建筑物中相互配合、相互联系，共同保证建筑物的正常运行。建筑设备设施内容广泛，数量繁多，主要包括建筑给排水系统、消防系统、暖通空调系统和建筑电气系统，每部分包含各种设备设施子系统，详见表 2-1。
2.2 建筑设备运行维护管理的可视化技术需求（Visualization Technology Requirements for Construction Equipment Operation andManagement e Maintenanc ）
“可视化”一词源于英文“Visualization”，指的是将抽象或难以理解的一些东西转变为易于理解的图形图像[127]。在 20 世纪初，“可视化技术”的概念被正式提出来。可视化技术是一门新兴学科，其目标是将智能自动数据分析的优势与人类用户的视觉感知和分析能力适当结合起来，使大量信息得到充分和有效的利用。可视化技术的早期定义是通过人机交互界面促进分析推理的科学。Keim等人给出了一个更具体的定义：可视化技术将自动分析技术与交互式可视化相结合，以便在非常大且复杂的数据集的基础上进行有效的理解、推理和决策[128]。也就是说，可视化技术是利用一些工具和技术，通过数据、可视化、关于数据的模型和用户之间的交互来获取有用的信息和知识，如图 2-3 所示。
在建筑设备运行维护的过程中会产生大量的数据，传统的运维管理模式无法对这些数据进行有效的集成以及使用，导致了建筑设备运维决策效率低下。因此在建筑设备运维阶段需要引入一种技术以实现数据的集成并可视化表达与建筑设备运维相关的信息，辅助运维管理人员进行决策，BIM 技术就是能够满足上述需求的工具。
3 建筑设备运维管理决策信息的数据库构建
3.1 基于文本挖掘的建筑设备运维决策信息识别
3.2 基于扎根理论的建筑设备运维决策信息识别
3.3 建筑设备运维管理决策信息数据库模型与数据结构
3.4 本章小结
4 基于改进 RCM 的建筑设备运维决策方法研究
4.1 建筑设备故障分析
4.2 建筑设备重要度评价
4.3 基于逻辑决断法的维修方式决策模型
4.4 基于改进 RCM 的建筑设备运维决策方法的验证分析
4.5 本章小结
5 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统设计
5.1 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统需求分析
5.2 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统总体设计
5.3 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统功能模块设计
5.4 本章小结
6 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统实现
6.1 系统实现技术支持
6.2 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统数据库开发
6.3 基于 BIM 的建筑设备运维管理系统功能展示
6.4 本章小结
7 结论与展望
7 Conclusions and Prospects
本文在分析和研究建筑设备运维管理现状的基础上，综合运用 BIM 技术和改进的 RCM 分析方法，建立基于 BIM 的建筑设备运维管理框架。为了实现建筑设备运维管理的信息化和科学化，提高运维管理水平，本文首先利用文本挖掘技术和扎根理论两种方法，确定了建筑设备运维管理需求，建立了运维数据库；在此基础上提出了以改进的 RCM 为理论支撑的建筑设备运维决策方法，构建了建筑设备故障树模型、重要度评价模型和维修方式决策模型。最后综合以上研究成果，设计和实现了基于 BIM 的建筑设备运维管理系统。本文的主要研究工作总结如下：
（1）结合建筑设备运维管理需求，确定和集成了建筑设备运维管理的信息需求。综合利用文本挖掘技术和扎根理论两种研究方法分别对文献文本以及专家访谈资料中的运维决策信息进行初步识别和进一步的修正补充，最终确定完整的建筑设备运维决策需求信息清单。在此基础上，借助数据库技术对建筑设备运维需求信息进行集成，为建筑设备运维决策和管理提供了数据来源。
（2）根据建筑设备的特点，提出了建筑设备故障分析方法，确定了影响设备重要度的十大影响因素，并在此基础上建立了基于模糊综合评价法的建筑设备重要度评价模型。根据建筑设备故障分析和重要度评价结果，将建筑设备进行分类，并分别给出各类设备的维修方式决策规则。通过在空调系统制冷设备的实例应用，验证了基于改进 RCM 的运维决策方法的可行性，为建筑设备运维管理系统的设计和实现提供了理论和方法支撑。
（3）综合以上研究成果，以信息集成为基础，以改进的 RCM 为理论支撑，构建了基于 BIM 的建筑设备运维管理系统。在分析系统数据需求和功能需求的基础上，详细阐述了系统的设计原则以及总体设计方案，建立了系统总体框架。结合运维管理的实际需求，对系统的主要功能进行了详细设计和说明，建立了各个功能模块的业务流程，为下一步基于 BIM 的建筑设备运维管理系统的实现奠定基础。
（4）提出了基于 BIM 的建筑设备运维管理系统的实现方法。本文搭建了基于 B/S 架构的系统整体体系结构，介绍了系统实现所需要的开发工具，在此基础上，实现了建筑设备 BIM 模型和 SQL Server 数据库的构建，并对系统中的主要功能模块进行了原型开发和界面展示，详细介绍了系统登录、综合信息管理、故障分析、维修管理和备件管理功能模块的应用。该系统为建筑设备运维决策和管理提供了可视化平台，使实现高效、科学的建筑设备运维成为可能。
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