基于醫(yī)療建筑智能化運維需求的BIM平臺規(guī)劃及集成方法研究

管亞君

上海建工集團(tuán)工程研究總院 上海 201114

在整個建筑項目生命周期內(nèi)所形成的各種各樣的信息內(nèi)容，都在計算機中以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行存儲，這就是BIM的實質(zhì)。我們可以把BIM看成是一個設(shè)施有關(guān)信息的共享知識資源。隨著近年來BIM技術(shù)在建設(shè)項目的大力發(fā)展，施工總包方開始深入運用各種基于BIM的施工協(xié)同平臺實施項目建造過程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全等管理。從設(shè)計到施工的工程建設(shè)階段積累了大量的模型及數(shù)據(jù)。設(shè)計、建造過程中所形成的各種各樣的信息內(nèi)容可以通過設(shè)計到施工模型的繼承沿用而有效集成。

與此同時，在全生命周期中的運維階段，BIM技術(shù)的發(fā)展仍然在探索中，運維階段BIM建模標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，運維平臺集成功能系統(tǒng)不一，軟件開發(fā)不成熟。特別是對于醫(yī)療建筑，其空間功能多樣，布局復(fù)雜，機電系統(tǒng)專業(yè)性強，運維管理復(fù)雜性高，對運維管理的品質(zhì)、安全等級等要求特殊。

醫(yī)療建筑智能化運維系統(tǒng)構(gòu)建需要分析國內(nèi)醫(yī)院運維管理現(xiàn)狀，有針對性地解決痛點問題，集成開發(fā)適應(yīng)數(shù)字化時代的三維可視化智能平臺。同時醫(yī)療建筑在其前期設(shè)計及施工階段中集成的數(shù)據(jù)龐雜，運維信息整合的整體難度大。

為了使BIM信息能整合并通暢地傳遞至運維階段，能夠在同一個數(shù)據(jù)體系下進(jìn)行廣泛的信息交換和共享，需要規(guī)范運維模型建立要求，建立竣工模型轉(zhuǎn)化至運維模型的管理機制，從而有效地為運維階段醫(yī)療建筑智能化系統(tǒng)平臺提供數(shù)據(jù)支持。

1 醫(yī)療建筑智能化運維BIM平臺規(guī)劃

1.1 醫(yī)療建筑運維管理現(xiàn)狀

完善的醫(yī)院運維管理體系為醫(yī)院日常運營與健康發(fā)展提供可靠的支撐，涉及醫(yī)院后勤保障、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)患服務(wù)、物資流通、財務(wù)管理、醫(yī)院資產(chǎn)與環(huán)境等方方面面，覆蓋人力管理、財務(wù)監(jiān)控和物流運作，醫(yī)院運維管理和服務(wù)工作具有內(nèi)容多、服務(wù)廣、任務(wù)重、要求高等特點，屬于復(fù)雜而細(xì)致的綜合服務(wù)系統(tǒng)[1]。

由于醫(yī)療建筑功能需求的復(fù)雜性，醫(yī)療建筑除了具有一般公共建筑的共性系統(tǒng)特征，同時帶有醫(yī)療行業(yè)特殊性，擁有軌道小車、氣動物流、潔凈空調(diào)、醫(yī)用氣體等專業(yè)系統(tǒng)。因此其運維專業(yè)性要求更高、整體管理難度 更大。

傳統(tǒng)的醫(yī)療建筑運維管理組織模式下，特種設(shè)備、水電暖通、安防、消防等各專業(yè)隔離開展維護(hù)工作，負(fù)有建筑管理職責(zé)的總務(wù)、保衛(wèi)、基建和物業(yè)等科室各自獨立，建筑數(shù)據(jù)、參數(shù)、圖紙等各種信息散居在各處，既不直觀又損毀嚴(yán)重，很多維護(hù)工作都依靠老職工的經(jīng)驗和回憶進(jìn)行，缺乏統(tǒng)一、直觀的運營維護(hù)方式，效率低下，重復(fù)作業(yè)，浪費嚴(yán)重[2]。

大量醫(yī)院建筑運維信息化程度仍較低，其運維管理方式大部分處于基于二維平臺的半自動化管理。消防、安防、樓宇自控系統(tǒng)等各智能化系統(tǒng)間相互獨立，無法實現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的共享，導(dǎo)致智能化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)浪費。隨著各種高新技術(shù)的智能化系統(tǒng)更新越來越快，醫(yī)院運維管理人員的能力要求也越來越高，復(fù)雜繁多且相互獨立的智能化系統(tǒng)大大增加了運維管理人員的負(fù)擔(dān)，使得智能化系統(tǒng)無法充分發(fā)揮其作用，由此帶來的運維成本上升、人員短缺、服務(wù)效率低下等問題不斷制約和影響著智慧醫(yī)院的建設(shè)進(jìn)程。

目前，國內(nèi)外基于BIM的集成運維管理應(yīng)用、研究主要集中在整合人員設(shè)施、空間維護(hù)管理、建筑安全等方面，主要思路為通過工業(yè)基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)（Industry Foundation Classes，IFC）和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成。針對醫(yī)療建筑智能化系統(tǒng)的BIM集成運維管理，國內(nèi)外相關(guān)研究及成熟案例都比較少。如何充分利用BIM技術(shù)對建筑物物理特性和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，有效利用建筑項目全生命周期的數(shù)據(jù)，將復(fù)雜繁多的智能化系統(tǒng)各類功能集成在一體化的管理平臺，提供直觀可視化的界面，簡化管理流程，分析數(shù)據(jù)輔助決策，達(dá)到智能化高效管理是值得研究的方向[3-8]。

1.2 醫(yī)療建筑智能化運維系統(tǒng)組成

針對國內(nèi)醫(yī)療建筑運維管理現(xiàn)狀與管理難點及管理發(fā)展趨勢，智慧醫(yī)療建筑運維管理的三大需求為：可視化管理，多系統(tǒng)的集成，多數(shù)據(jù)的綜合分析。

1）可視化管理。創(chuàng)建建筑空間、設(shè)備設(shè)施、管道系統(tǒng)的可視化3D模型平臺。將二維樓宇運維管理與三維形象對象關(guān)聯(lián)。在3D模型中集成圖紙、竣工資料、設(shè)備信息、資產(chǎn)信息、空間信息等。通過BIM直觀反映有問題的區(qū)域，對工單分析時，即可通過機電系統(tǒng)溯源查找故障源頭，并可在模型中直接查閱構(gòu)件關(guān)聯(lián)的資料文件、維修歷史等，快速定位和解決問題。操作直觀，檢索便利，減輕新平臺人員操作培訓(xùn)成本。

2）多系統(tǒng)的集成?；贐IM模型平臺，將二維樓宇運維管理系統(tǒng)功能、安防／監(jiān)控、門禁、保安巡更、停車管理、設(shè)施設(shè)備智能監(jiān)測、能耗管理等系統(tǒng)統(tǒng)一集成于一個管理平臺。實現(xiàn)多系統(tǒng)信息的共享，實現(xiàn)消防、安防、樓宇自控等各類智能化系統(tǒng)與BIM平臺間數(shù)據(jù)的互通互用，建立BIM與醫(yī)療建筑智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)，提高對醫(yī)療建筑的智能控制與管理。

3）多數(shù)據(jù)的綜合分析。通過一個平臺，將海量異構(gòu)的建筑靜態(tài)和動態(tài)信息整合在一起，形成建筑全生命周期大數(shù)據(jù)。通過對設(shè)備運行監(jiān)控數(shù)據(jù)、醫(yī)用氣體監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、維修、維保等運維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，提供可視化數(shù)據(jù)大屏，按需輸出數(shù)據(jù)報表，實現(xiàn)智能統(tǒng)計高頻問題、智能故障診斷與風(fēng)險評估，有效保障醫(yī)療建筑的運維安全和質(zhì)量。

對應(yīng)以上需求，基于BIM的醫(yī)療建筑運維智能化系統(tǒng)功能組成可具體細(xì)分以下功能模塊：

1）建筑信息管理模塊。對系統(tǒng)中BIM模型進(jìn)行更新與管理，支持快速的項目信息與資料檢索。功能指標(biāo)項：BIM導(dǎo)入、BIM更新、三維模型瀏覽、模型信息管理、項目資料導(dǎo)入與管理、項目資料快速檢索。

2）空間管理模塊。在三維環(huán)境下，查看空間信息，規(guī)劃和分配空間用途。功能指標(biāo)項：空間基本信息維護(hù)、空間使用分配、空間統(tǒng)計分析。

3）維護(hù)維修服務(wù)中心模塊。支持在快速發(fā)起、描述、定位、處理維護(hù)維修請求，實時收集維護(hù)維修資料。功能指標(biāo)項：應(yīng)急維修管理、日常維保管理、應(yīng)需維保管理、備品備件管理、維護(hù)維修分析。

4）設(shè)備設(shè)施智能監(jiān)測模塊。在BIM模型中，查看各個機電系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)、報警情況。功能指標(biāo)項：空調(diào)新風(fēng)、冷熱源、給排水、送排風(fēng)、變配電、污水處理、電梯、消防、智能照明系統(tǒng)等建筑設(shè)備監(jiān)測及醫(yī)用氣體、氣動物流、大型醫(yī)技設(shè)備等監(jiān)測。

5）視頻安防管理模塊。在BIM中查看各個視頻監(jiān)控信息、報警情況，支持電子巡更。功能指標(biāo)項：視頻監(jiān)控、報警、電子巡更系統(tǒng)。

6）綜合分析與決策支持模塊?；诙嘞到y(tǒng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析與決策；支持在VR環(huán)境中查看設(shè)備運行狀態(tài)，輔助決策；基于能耗、設(shè)備運行狀態(tài)綜合分析各科室節(jié)能指標(biāo)。功能指標(biāo)項：多系統(tǒng)綜合分析與決策支持、虛擬體驗與決策支持、能耗監(jiān)測、能耗分析與決策支持。

7）系統(tǒng)管理模塊。管理用戶、科室及功能使用權(quán)限，配置BA系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、查看使用日志。功能指標(biāo)項：用戶信息維護(hù)、用戶權(quán)限管理、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)配置、日志管理。

2 醫(yī)療建筑運維模型集成方法

2.1 醫(yī)療建筑運維BIM模型的實施管理

基于BIM的智能化運維系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計對模型有特定的深度、編碼、命名、配色等規(guī)則要求，一般的竣工模型無法滿足導(dǎo)入系統(tǒng)中直接使用的要求，需要對竣工模型進(jìn)一步處理完善。

因而在項目進(jìn)入運維交付前，需要總體牽頭解決如下工作：

1）模型交付標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目實際建設(shè)情況，在與運維部門充分溝通的情況下，制定適用于項目的運維模型交付標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)竣工模型向運維模型轉(zhuǎn)化的工作流程和要求等（表1），作為運維交付階段的各項BIM相關(guān)工作的指導(dǎo)。

表1 運維功能點與相關(guān)模型信息需求

2）模型審查原則。從運維平臺系統(tǒng)功能實現(xiàn)的角度，對項目施工階段竣工模型進(jìn)行審查，確保竣工模型符合運維平臺需求。模型審查包括兩個維度：模型完整性和模型一致性。模型完整性包括構(gòu)件元素完整性、機電系統(tǒng)上下游控制的邏輯結(jié)構(gòu)完整性、竣工信息完整性；模型一致性包括竣工圖、模型與現(xiàn)場一致性，醫(yī)療專業(yè)設(shè)備模型與供應(yīng)商設(shè)備信息的一致性。

3）運維模型信息收集整理與錄入。組織協(xié)調(diào)與運維軟件開發(fā)單位、運維管理人員溝通，對運維平臺系統(tǒng)功能實現(xiàn)所需的信息進(jìn)行整理與收集，包括但不限于部件及設(shè)備使用部門及聯(lián)系方式、維護(hù)手冊、質(zhì)量保證書、常見故障手冊等。確定信息錄入的方式，直接在模型構(gòu)建中按分開新建字段輸入或由Excel表格輸入。

2.2 醫(yī)療建筑運維BIM模型的構(gòu)建

BIM運維模型構(gòu)建是運維系統(tǒng)數(shù)據(jù)搭建的基礎(chǔ)性工作，是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的前提。運維模型來源于竣工模型。從物業(yè)運維的角度，BIM運維模型宜包含竣工圖紙信息、空間結(jié)構(gòu)信息、建筑系統(tǒng)分類信息、管線邏輯信息、設(shè)施設(shè)備信息等，以形成運維應(yīng)用模型。

基于運維平臺功能實現(xiàn)需求，需對竣工模型進(jìn)行處理，以形成滿足運維要求的運維模型。包括：

1）規(guī)范運維模型構(gòu)建及交付標(biāo)準(zhǔn)，其中需具體明確：文檔存儲歸類標(biāo)準(zhǔn)、視圖樣板設(shè)置規(guī)則、設(shè)備代號填寫規(guī)則、標(biāo)識數(shù)據(jù)設(shè)置規(guī)則、色彩規(guī)定等。

2）對竣工模型進(jìn)行輕量化處理，優(yōu)化、合并、精簡對運維無指導(dǎo)意義的模型內(nèi)容（表2）。

3）對竣工模型中常規(guī)不包含的特殊醫(yī)療設(shè)備、特殊專業(yè)系統(tǒng)建立模型。需增加的建模內(nèi)容要求歸納如下。

表2 各專業(yè)輕量化內(nèi)容

① 醫(yī)用氣體系統(tǒng)包括以下模型內(nèi)容：

ⅰ 主要設(shè)備的實際尺寸和位置：醫(yī)療空氣供應(yīng)源（含制氧機、醫(yī)療空氣氣瓶、空氣壓縮機、后冷卻器、空氣干燥機、儲氣罐、壓縮機進(jìn)氣裝置等部件）、醫(yī)療空氣過濾器、干燥機、減壓裝置、醫(yī)用氣體匯流排、醫(yī)用真空機組（含真空泵、真空罐、過濾器等部件）、麻醉或呼吸廢氣排放機組、集中監(jiān)測管理系統(tǒng)主機等。

ⅱ 醫(yī)用氣體管道的實際尺寸和位置（如管徑、標(biāo) 高等）。

ⅲ 主要設(shè)備和管道的實際連接。

ⅳ 醫(yī)療空氣系統(tǒng)主要附件的近似形狀、基本尺寸、實際位置：終端組件、閥門、計量表、開關(guān)、壓力或壓差傳感器、流量傳感器、露點傳感器、一氧化碳傳感器、氣源報警壓力傳感器、區(qū)域報警傳感器、醫(yī)用氣體系統(tǒng)報警 器等。

② 軌道小車系統(tǒng)包括以下模型內(nèi)容：

ⅰ 主要設(shè)備的實際尺寸和位置：收發(fā)工作站、智能軌道載物小車、軌道轉(zhuǎn)軌器、自動隔離門、中心控制設(shè)備、控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

ⅱ 物流軌道的實際尺寸和位置（標(biāo)高等）。

③ 氣動物流系統(tǒng)包括以下模型內(nèi)容：

ⅰ 主要設(shè)備的實際尺寸和位置：工作站、三向轉(zhuǎn)換器、空氣動力控制器等。

ⅱ 管道的實際尺寸和位置（如管徑、標(biāo)高等）。

ⅲ 主要設(shè)備和管道的實際連接。

④ 凈化空調(diào)系統(tǒng)包括以下模型內(nèi)容：

ⅰ 主要設(shè)備的實際尺寸和位置：凈化空調(diào)機組、新風(fēng)機組、熱回收機組、通風(fēng)機、散熱器、凈化風(fēng)機等。

ⅱ 其他設(shè)備的實際尺寸和位置：粗效過濾器、中效過濾器、亞高效過濾器、伸縮器、入口裝置、減壓裝置、消聲器等。

ⅲ 管道、風(fēng)道的實際尺寸和位置（如管徑、標(biāo)高等）。

ⅳ 主要設(shè)備和管道、風(fēng)道的實際連接。

ⅴ 風(fēng)道末端（風(fēng)口）的近似形狀、基本尺寸、實際位置等。

ⅵ 主要附件的近似形狀、基本尺寸、實際位置：微壓差計、閥門、計量表、開關(guān)、傳感器等。

⑤ 大型醫(yī)療設(shè)備模型內(nèi)容包括主要設(shè)備的實際尺寸和位置，如CT、MR、MRI、DSA、超聲設(shè)備等。

3 結(jié)語

隨著項目全過程BIM實施的成熟，模型信息的傳遞和管理將成為基于BIM的運維系統(tǒng)平臺開發(fā)和應(yīng)用的實施 基礎(chǔ)。

本文結(jié)合醫(yī)療建筑運維管理現(xiàn)狀與管理難點，規(guī)劃了醫(yī)療建筑智能化運維系統(tǒng)的功能模塊；對醫(yī)療建筑運維模型集成方法進(jìn)行研究，對設(shè)計、施工、運維全生命周期信息管理方法，特別是醫(yī)療建筑竣工模型轉(zhuǎn)換成運維模型過程中的實施管理、運維模型構(gòu)建要求進(jìn)行了研究。由于醫(yī)療建筑運維智能化系統(tǒng)涉及的范圍很廣，本文僅對智能化系統(tǒng)集成的功能進(jìn)行了初步的規(guī)劃，在系統(tǒng)、模型信息集成的范圍和深度方面，在平臺界面展示、模塊功能實現(xiàn)等多方面仍有待進(jìn)一步的研究和開發(fā)。本文的研究為進(jìn)一步實現(xiàn)醫(yī)療建筑基于BIM的智能化集成系統(tǒng)平臺提供了實施參考。

[1] 謝軍.淺談醫(yī)院后勤保障運維支持系統(tǒng)平臺建設(shè)[J].中國醫(yī)院建筑 與裝,2016(11):91-93.

[2] 毛欣.BIM在醫(yī)院建筑運維管理中的應(yīng)用[J].科技資訊,2016,14(11): 69-70.

[3] 李杏.基于BIM技術(shù)的醫(yī)院建筑運維管理研究[D].北京:北京建筑 大學(xué),2019.

[4] 丁夢莉,楊啟亮,馬智亮,等.建筑工程運維管理:基于BIM的方法綜 述[C]//第三屆全國BIM學(xué)術(shù)會議,上海,2017:346-354.

[5] 胡振中,彭陽,田佩龍.基于BIM的運維管理研究與應(yīng)用綜述[J].圖學(xué) 學(xué)報,2015,36(5):802-810.

[6] 胡振中,陳祥祥,王亮,等.基于BIM的機電設(shè)備智能管理系統(tǒng)[J].土 木建筑工程信息技術(shù),2013,5(1):17-21.

[7] 金偉強.基于BIM模型的空間與設(shè)施管理研究[D].長春:吉林建筑 大學(xué),2016.

[8] 汪再軍,李露凡.基于BIM的大型公共建筑運維管理系統(tǒng)設(shè)計及實 施探究[J].土木建筑工程信息技術(shù),2016,8(5):10-14.