绿色建筑运营的各方需求与共识及BIM 技术的支撑价值

目前我国绿色建筑正处于快速发展时期，绿色建筑的运营阶段表现越来越引起人们的重视。通过调研发现，绿色建筑的实际运行情况与设计预期之间往往存在较大差异，这主要与设计考虑不周或成本等原因造成施工未落实、不同技术间耦合影响、用户使用行为影响等有关[1]。有学者认为，在当前的绿色运营管理过程中，各个主体之间缺乏有效的沟通机制和运行管理机制，责任划分不明确，导致各主体之间在运行管理过程中不能有效的合作[2]。与此同时，目前在某些运维需求较高的建筑（如商业地产）运维管理中的研究和应用尚处于探索阶段，缺乏明确的应用目标和科学的应用效果评价方法，不同单位各自为政，导致BIM 技术应用功能不全面[3]，行业内对其运营价值尚有困惑和分歧。

因此，要探索BIM 技术对绿色建筑运营的支撑价值，不能只关注技术的适用性，还须以建筑生命周期各运营主体的真实需求为切入点，寻找共识机制，为技术施展创造空间。

1 绿色建筑运营各方需求分析

建筑运营是建筑全生命周期的最长篇幅，其成功与否绝不仅仅取决于物业的表现，更是全生命周期各方参与的结果。要理解建筑设计和运营的偏离，首先要理解参与者们的利益和需求。所处位置不同，各自关注点自然也存在差异。为了概括绿色建筑中的不同的需求，我们将参与者分成四个版块——建筑本身、基础建设方、物业和使用者。各参与方共同构成绿色建筑运营的系统。

其中，基础建设方包括投资、设计、施工等施工阶段的主要实践者。建筑本身的需求是作为某类建筑而存在的属性、功能、标准、政策等需求。表1 概括了系统内各参与方的需求。

表1 各参与方的需求

通常，建筑本身和基础建设方位于运营阶段之前，物业和使用者是运营阶段主体。如表1 所示，当确立建筑定位、对标和政策需求后，绿色建筑的整体理念切割成碎片化的指标，基础建设方谋求达标合规的需求将覆盖于建筑本身的整体理念之上；一旦基础建设方移交给物业，商业价值的内涵发生了变化，建筑的所有权交易转变成使用权交易，承载于使用权上的环境、节能、维护等需求集中爆发显现；在一个长期连续的过程中，物业和使用者是建筑运维的实践者，有共同需求也有博弈，例如，物业的环境控制范围与使用者的舒适需求范围存在非交集。

需求的多样性是系统的基本面，参与方及其需求的转变潜移默化地引导着系统需求的转变。我们追求系统高效的状态，这需要运营前后期的参与方能够达成共识。

2 达成共识的前置问题

2.1 建筑运营不同参与者影响力

与需求差异平行存在的是影响力差异。在运营前期，建筑本身的需求着眼于绿色建筑概念的整体提升，因此，在界限设定上，常常模糊需求；在适用性上，不会针对某个系统量身定做；在表达方式上，常常碎片化地展现。但是，在需求清晰之处，又有相当的权威。

基础建设方的设计、施工等围绕资本的需求运作，而资本天然会规避周期长、回报低的投资，这与运维的特质相悖。建筑本身和基础建设方实际构成了系统的硬件基础。

在运营阶段，物业兼有控制、服务和商业角色，具有信息、权限、专业和时间等优势，占据支配地位。

使用者通常不能完全明确自身需求，不能对系统施加连续性影响，不会将精力聚焦于系统，所以其影响力偏向于隐性。

各方在建筑全生命周期的影响力不同，因此，在不同阶段，各方需求的表达能力也是不一样的。如果推进建筑生命周期时，被动地接收各方影响，就会大概率造成系统低效。

2.2 代价

要在多方参与的系统中厘清得失，就需要一个衡量的标尺，即需求的代价。

绿色技术的应用是否可带来直接的经济效益或成本支出的降低，在物业关注点中排名第二[4]。大部分项目的单位增量成本节省电费的静态回收期为3 ～ 5 年，而节水的静态回收期为2 ～ 7 年，经济成本回收需要付出时间成本，这对开发商和运营商的行为会有一定的消极影响[5]。

各方都在需求和代价之间权衡。整体评估各方的需求和代价差异，才能定量分析需求，为全生命周期提供恰当的方案。

2.3 需求相悖点

“拜占庭将军问题”[6] 中的情景可与各方在建筑运营上的协同作业进行类比。不同的参与者如同将军，在攻克绿色建筑运营这个“城市”时需要避免“发生叛变”，甚至在“发生叛变”的情况下，不影响系统的成功，即绿色建筑运营必需考虑需求相悖点。

例如，节能本身是系统的共识，如果基础建设方一味追求节能，没有考虑能耗增长，会给长期运营带来巨大困扰；自然通风本身是系统的共识，如果使用者因为自身习惯，在空调开启时段进行自然通风，就会造成显著浪费。

类似的情形不胜枚举，对系统的高效构成了直接的挑战。换个角度看，需求相悖点也是最容易达成共识的机会点，因为其违背了各方的共识。

3 共识矩阵

我们可以基于各方影响力、需求与代价、需求相悖点的问题，建立反映客观情况、为系统优化提供机会点的共识矩阵。

表2 以“空调末端可调控”的需求为例，说明共识矩阵的建立。建筑本身的需求、影响力和系统极低的代价保证了建筑运营基本满足此项需求。

表2 共识矩阵的建立

表3 将以“环境在线监测设备”的需求为例，描述共识矩阵的影响力错位的情形。

表3 影响力错位

如表3 所示，x 表示环境在线监测设备的数量或密度，o(x) 表示与x 正相关。当基础建设方的代价高于需求时，其将停止设备投入，而此时物业的需求仍是远高于代价的。物业影响力不足导致运营前后阶段的脱节。

由共识矩阵可进一步探知，系统问题的主要矛盾点之一在于影响力错位问题，比如运营阶段的高需求方没有获得相匹配的前期影响力。因此，去中心化是实现建筑生命周期不同阶段的影响力平衡，实现系统高效的手段之一。

4 BIM 技术的支撑价值

BIM 技术公认的优势是具有空间属性，在此基础上信息和决策都被赋予了可视化能力。BIM 富含信息，为建筑工程项目的利益相关方提供一个工程信息交换和共享的平台[7]。我们可以在可视化的状态下进行项目设计和建造乃至运营过程中的沟通和讨论[8]。

图1 BIM 技术用于运营管理

4.1 BIM 能为去中心化提供基础

在去中心化方面，BIM 因其特质而大有用武之地。运营前期的BIM 信息准确、全面、少有冗余、能可视化获取、方便工程量统计，这为系统实现需求信息透明进而实现各方影响力平衡和代价约束提供有力保障。

例如，如果物业在设计阶段便能获取环境在线监测设备点位的信息，并拥有影响系统的能力，就能让设备点数真正符合运营阶段的长期需求。例如，将BIM 信息作为绿色建筑评价的数据来源，能提高评价过程的效率和准确性，并简化认证过程[9]。又例如，运营阶段让使用者获得BIM 信息，可以让使用者可视化地评估自身所处环境，提升参与感，增进与物业的沟通。

4.2 基于BIM 的去中心化的关键问题

基于BIM 的影响力再分配是从系统角度对建筑生命周期的再设计。要实现此构想，笔者认为还需要针对以下关键问题进行细致的设计：

关键问题一：如何在运营前期设定物业和使用者的主体？

物业和使用者无法影响运营前期硬件基础的一个原因在于，运营前期不存在具体的物业和使用者主体。即使以BIM 模型作为系统信息载体，也需要提前设定物业和使用者的主体，并保证其真正代表了运营阶段物业和使用者的需求。

关键问题二：如何实现系统内全信息的即时更新？

如果基础建设方利用自身更新信息权限和能力的优势，不即时更新信息，就会增加系统误判的可能，形成基础建设方与系统的矛盾。

关键问题三：如何减少需求的代价？

纵然部分需求对系统而言十分重要，但是代价必须列入考量。A 方的高需求如果成为B 方的高代价，即使实现，对系统而言也是略显低效的。这时，可能需要设置各方的代价总量，使其在考虑系统代价的同时提出自身需求。

5 结论

我国绿色建筑在推进建筑生命周期的方式上，从粗放管理往精细管理的方向发展、从顺其自然往顶层设计的方向发展、从各自为政往统一目标的方向发展是必然趋势。

本文基于需求及需求悖论的分析，提出了建筑运营各参与者之间的“运营需求”并非合集的关系，而是可能发生悖论的关系。提出了基于主体设定、全信息即时更新、最小需求实现代价三位一体的建筑运营的方法论。

随着BIM 技术的内涵不断明晰，基于上述方法论的BIM 运营平台（软件）将能有效支撑更优化的建筑运营，为建筑全生命周期优化提供有力手段。随着5G、AI 等技术的蓬勃发展，传统的BIM 技术限制可能得到解决，本研究也将进一步基于上述方法论，从具体实现的角度分析绿色建筑运营、以及相应的运营软件开发的需求，为绿色建筑实效化和品质化提供支撑。

致谢： 本文受“十三五”国家重点研发计划项目（2018YFC0705900）资助。

参考文献

[1] 刘彦辰, 林波荣, 洪家杰. 夏热冬暖地区绿色建筑性能后评估研究 [J] 南方建筑，2017，（02）.

[2] 黄莉, 王建廷. 绿色建筑运营管理研究进展述评 [J]建筑经济，2015，（11）.

[3] 龚东晖. 基于BIM 的商业地产运维管理应用体系研究 [D] 西安: 西安建筑科技大学，2017.

[4] 韩继红, 张颖. 绿色建筑运营管理关键问题和BIM应用价值探讨 [J] 建设科技，2019，（12）.

[5] 叶祖达, 梁俊强, 李宏军, 等. 我国绿色建筑的经济考虑——成本效益实证分析 [J] 生态城市与绿色建筑，2011，（4）.

[6] Lamport L, Shostak R, Pease M. The Byzantine generals problem[J]. ACM Transactions on Programming Languages and Systems (TOPLAS), 1982, 4(3): 382-401.

[7] 过俊. BIM 在国内建筑生命周期的典型应用 [J] 建筑技艺，2011，（Z1）.

[8] 白耘宇, 赵星源. 简述建筑信息模型（BIM）及其优势 [J] 科技展望，2016，（13）.

[9] 管宝蕾. BIM 技术在绿色建筑评价标准中的应用研究 [D] 济南: 山东建筑大学，2018.

作者

 上海市建筑科学研究院    杨将铎 王凡予 季亮 韩继红 张颖