BIM技術(shù)在醫(yī)療建筑消防設(shè)施運(yùn)維模型構(gòu)建中的應(yīng)用

張 超

(蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，安徽 蚌埠 233004)

0 引 言

建筑行業(yè)和衛(wèi)生事業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，也帶來了醫(yī)療建筑建設(shè)的難度、復(fù)雜度提高,醫(yī)療建筑功能的特殊性也對(duì)運(yùn)維安全程度提出了更高的要求。BIM作為3D技術(shù)中的典型代表，其應(yīng)用范圍越來越廣。Chuck Eastman教授(“BIM之父”)在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)提出未來將會(huì)出現(xiàn)可以對(duì)建筑物進(jìn)行智能模擬的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[1]。BIM技術(shù)打破了設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維中傳統(tǒng)的理念，給醫(yī)療建筑的消防設(shè)計(jì)和消防運(yùn)維管理提供了新的思路，實(shí)現(xiàn)了各專業(yè)信息的共享和協(xié)同。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)

(1)美國(guó)、英國(guó)、韓國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，制定政策，不斷大力推動(dòng)BIM應(yīng)用。目前政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)在基于BIM的建筑許可、合標(biāo)性自動(dòng)監(jiān)測(cè)流程、標(biāo)準(zhǔn)制定及數(shù)據(jù)庫建造、開放化BIM指南和其他協(xié)作事項(xiàng)等工作中取得了一定的進(jìn)展，部分國(guó)家已投資數(shù)百萬美元用于搭建基于BIM的建筑合標(biāo)性自動(dòng)監(jiān)測(cè)和建筑許可系統(tǒng)。我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)于2003年開始引進(jìn)BIM技術(shù), 2010年前后BIM技術(shù)應(yīng)用逐步興起。國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)如長(zhǎng)三角、珠三角和京津冀等地區(qū)起步較早[2]。我國(guó)國(guó)家層面的 BIM 六大標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布三項(xiàng)，各地也針對(duì)其應(yīng)用出臺(tái)了部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但總體來看，國(guó)內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程緩慢，成為制約BIM發(fā)展的關(guān)鍵因素之一[3]。

(2)BIM應(yīng)用物理模型對(duì)建筑工程進(jìn)行全生命周期的表達(dá)，且能隨著建設(shè)工程進(jìn)度的推進(jìn)不斷完善和補(bǔ)充有關(guān)的建筑信息。BIM技術(shù)的重點(diǎn)是利用數(shù)字化技術(shù)提供完整的、與實(shí)際情況一致的各建筑工程信息族庫，并且將這些信息族庫添加到所構(gòu)建的三維工程建筑模型中去，其特點(diǎn)主要可分為可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等五個(gè)方面[4]。

2 醫(yī)院建筑消防安全管理現(xiàn)狀

分析該領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)，能夠看出醫(yī)療建筑的消防安全管理使用尚有若干缺陷：

(1)國(guó)內(nèi)建筑的消防設(shè)計(jì)基本依據(jù)國(guó)家規(guī)范，如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等進(jìn)行，醫(yī)院建筑在使用過程中根據(jù)醫(yī)療功能的變化出現(xiàn)的再次裝修和局部改造會(huì)給建筑的防火等級(jí)和防火效果帶來一定影響，如何保證不降低建筑的防火等級(jí)是建筑防火設(shè)計(jì)改造和裝修的重點(diǎn)。

(2)現(xiàn)行醫(yī)院消防設(shè)施運(yùn)維管理由醫(yī)院后勤部門來負(fù)責(zé)。在當(dāng)前公立醫(yī)院后勤服務(wù)社會(huì)化變革背景下，后勤工作人員不斷縮減,平均年齡較大,且學(xué)歷較低, 專業(yè)化人才隊(duì)伍匱乏，直接影響著醫(yī)院建筑運(yùn)維階段的管理效果。

(3)運(yùn)維階段管理目前主要采用現(xiàn)場(chǎng)巡視、分散駐點(diǎn)值守方式,一旦遇到突發(fā)事件,往往被動(dòng)應(yīng)對(duì),而非事前預(yù)警,無法滿足醫(yī)院日益增長(zhǎng)的需求。同時(shí),由于運(yùn)維階段信息化程度較低,導(dǎo)致設(shè)備、設(shè)施信息具有分散性以及在交付工作中部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失,遺留大量設(shè)備的安全隱患。運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段建筑設(shè)備的管理成為醫(yī)院改革推進(jìn)的難點(diǎn)[5]。

(4)醫(yī)療建筑使用階段，按照《消防法》等法律法規(guī)要求，要定期和不定期進(jìn)行評(píng)估檢測(cè)，在這個(gè)工作程序中，要儲(chǔ)存和甄別有效的防火系統(tǒng)的全部信息，若僅依靠人工進(jìn)行消防設(shè)備檢修，容易發(fā)生漏檢漏測(cè)，可能就會(huì)造成消防系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，從而會(huì)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)造成巨大損失。利用自動(dòng)化系統(tǒng)提高了報(bào)修的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了管理效率[6]。

3 研究目的與研究方法

從人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，信息化在消防設(shè)施運(yùn)維管理中占有的地位將越來越重要。鑒于BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)和醫(yī)療建筑消防安全管理使用中的缺陷，本文綜合應(yīng)用 BIM 的理論、方法，探討 BIM技術(shù)在醫(yī)療建筑消防設(shè)施運(yùn)維模型構(gòu)建中的應(yīng)用，將BIM 技術(shù)研究、專家調(diào)研和文獻(xiàn)檢索分析等研究方法應(yīng)用于本項(xiàng)目，初步搭建一種基于BIM的醫(yī)院建筑消防安全運(yùn)維管理理論架構(gòu)。

4 建筑消防設(shè)施運(yùn)維策劃及模型構(gòu)建

4.1 歷年模型研究成果

通過對(duì)近年期刊文獻(xiàn)檢索，可看出國(guó)內(nèi)一些研究者也提出了基于BIM的建筑消防應(yīng)用模型。其中，馬建龍[7]通過引入建筑信息模型和二維碼技術(shù)，研究開發(fā)基于 BIM 的消防設(shè)備智能管理系統(tǒng)，并運(yùn)用智能移動(dòng)設(shè)備輔助建筑物運(yùn)維期的維護(hù)維修管理；陳遠(yuǎn)等[8]研究了基于 BIM 的建筑消防安全管理的應(yīng)用框架，包含基于 BIM 的建筑消防設(shè)計(jì)子模型、基于 BIM 的消防預(yù)案管理子模型和基于 BIM 的智能消防系統(tǒng)子模型；黃林青等[9]先把建筑物的消防信息進(jìn)行采集，其次明確BIM模型中相關(guān)的ID，再把建筑物的結(jié)構(gòu)、空間及消防設(shè)施設(shè)備等信息傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的ID，然后將信息進(jìn)行存儲(chǔ)，最終建立模型和實(shí)體建筑物的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；張勇[10]研究構(gòu)建 BIM 信息化5個(gè)子模型，在建筑管理的各階段加以應(yīng)用。這些理論研究為BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑消防設(shè)施運(yùn)維模型構(gòu)建中的應(yīng)用起到了很好的引領(lǐng)、啟發(fā)和借鑒作用。

4.2 做好運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)和BIM模型對(duì)接

實(shí)施單位既要有高水平的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、建模技術(shù)、軟件技術(shù)，還必須要深入項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，收集第一手翔實(shí)、可靠、全面的資料，從數(shù)據(jù)信息來源上保證運(yùn)維模型的可靠性和準(zhǔn)確性。在具體工作中，總結(jié)出BIM模型與運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)接方案(圖1)：

圖1 BIM模型與運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)接方案

4.2.1 整理竣工資料

應(yīng)用BIM技術(shù)的建筑大多具有復(fù)雜性，項(xiàng)目面積大，需要將消防竣工資料分門別類進(jìn)行整理，在需要進(jìn)行項(xiàng)目整體分析時(shí)，以鏈接文件的形式進(jìn)行展示，主要分為場(chǎng)地環(huán)境、建筑分層、設(shè)備機(jī)房、消防水路管線、消防電路管線等6大類別，把上述類別內(nèi)容作為建立模型的數(shù)據(jù)來源。項(xiàng)目其他的竣工資料，比如項(xiàng)目聯(lián)系單、項(xiàng)目變更單、調(diào)試記錄、質(zhì)量控制記錄、監(jiān)理記錄等，同步歸納整理。

4.2.2 現(xiàn)場(chǎng)核查

現(xiàn)場(chǎng)核查前，要制定現(xiàn)場(chǎng)踏勘核查方案，內(nèi)容應(yīng)包括：核查區(qū)域范圍、核查路線、核查人員安排、核查儀器儀表。現(xiàn)場(chǎng)核查工作的成果以CAD圖紙、照片、視頻、清單表格等數(shù)據(jù)資料進(jìn)行保存?，F(xiàn)場(chǎng)核查數(shù)據(jù)作為建模人員的信息源，優(yōu)先級(jí)將依次高于項(xiàng)目變更單、竣工圖紙、施工圖紙。

4.2.3 建立模型

建模人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)核查資料，參照項(xiàng)目其他文檔進(jìn)行建模。有關(guān)人員在醫(yī)療建筑消防設(shè)施的運(yùn)行期間會(huì)對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行日常巡查、維護(hù)、檢修，也不斷對(duì)導(dǎo)入 BIM 模型中的信息更新完善，可以把此時(shí)BIM模型看成大型數(shù)據(jù)庫，既能夠?qū)?shù)據(jù)庫中的信息賦予建筑的傳感器、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等智能消防系統(tǒng)，又承載著消防設(shè)備的全部信息，形成中央處理器CPU(圖2)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，CPU將從 BIM模型中自動(dòng)抓取消防設(shè)施有關(guān)的信息，隨即應(yīng)急快速啟動(dòng)相關(guān)自動(dòng)控制報(bào)警系統(tǒng)、滅火設(shè)備等，提高消防系統(tǒng)的防火滅火能力。

圖2 BIM信息采集形成的CPU運(yùn)行控制功能

4.2.4 添加信息

實(shí)施人員將以模型構(gòu)件作為信息添加的最小粒度，在運(yùn)維模型中添加設(shè)備屬性、維護(hù)保養(yǎng)、產(chǎn)品說明、使用手冊(cè)等信息，并為構(gòu)件添加空間編碼信息。利用BIM技術(shù)平臺(tái)，將建筑信息、消防設(shè)備信息進(jìn)行可視化表達(dá)，用不同的顏色、不同的方案直觀展示出設(shè)備的運(yùn)維狀態(tài)、設(shè)備處置決策，克服了維修保養(yǎng)設(shè)備時(shí)因信息不全、圖形復(fù)雜等原因而無法達(dá)到設(shè)備維護(hù)的及時(shí)性與完好性的缺點(diǎn)，提高了維護(hù)效率，降低了總體維護(hù)成本。

4.2.5 導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫

在該步驟建立的運(yùn)維模型數(shù)據(jù)庫，將在項(xiàng)目運(yùn)維階段發(fā)揮關(guān)鍵作用。該數(shù)據(jù)庫作為運(yùn)維軟件調(diào)用的核心數(shù)據(jù)庫，為運(yùn)維軟件提供最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)源。在基于BIM的運(yùn)維平臺(tái)與其他建筑信息化系統(tǒng)對(duì)接時(shí)，該數(shù)據(jù)庫也可以作為底層數(shù)據(jù)庫，為其他系統(tǒng)建立模型數(shù)據(jù)索引。

4.2.6 導(dǎo)入運(yùn)維平臺(tái)

根據(jù)項(xiàng)目選用運(yùn)維平臺(tái)的不同，運(yùn)維模型導(dǎo)入平臺(tái)的方式可能有所差異。大多數(shù)情況下，都選用數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入方式。模型導(dǎo)入后，運(yùn)維平臺(tái)在服務(wù)器端請(qǐng)求讀取模型文件，在三維圖形界面加載渲染模型。需要調(diào)用模型文本信息、參數(shù)信息時(shí)，運(yùn)維平臺(tái)在各功能模塊的表單頁面、屬性頁面服務(wù)端讀取數(shù)據(jù)庫信息。

4.2.7 運(yùn)維階段模型變更處理流程

在實(shí)際運(yùn)維階段，醫(yī)療建筑因功能變化和業(yè)務(wù)需要，局部區(qū)域常有工程改造項(xiàng)目。建筑防火分區(qū)、設(shè)備設(shè)施變更后，運(yùn)維模型也需要同步進(jìn)行修正。以某一設(shè)備為例，該設(shè)備在運(yùn)維平臺(tái)中具有多條運(yùn)維工單、多條巡檢記錄，這些工單和記錄形成了設(shè)備的維修保養(yǎng)歷史記錄。在工程改造項(xiàng)目中，該設(shè)備的位置發(fā)生了變化，管線連接的方式發(fā)生了變化，但設(shè)備主體不變，在此情況下，修改的是位置信息、幾何信息，即套用構(gòu)件原有的運(yùn)維數(shù)據(jù)，僅更新構(gòu)件的模型幾何信息、位置信息，保持模型與軟件始終保持對(duì)應(yīng)。

5 結(jié)束語

醫(yī)院運(yùn)維階段管理實(shí)行專業(yè)化和信息化是現(xiàn)代化醫(yī)院改革和發(fā)展的必然趨勢(shì),BIM技術(shù)的最大價(jià)值就是全生命期的信息傳遞與共享[11]。BIM技術(shù)在消防設(shè)施運(yùn)維階段的應(yīng)用可以對(duì)維修保養(yǎng)進(jìn)行精細(xì)化和前瞻性管理,髙效率的運(yùn)維響應(yīng)可以使醫(yī)療建筑消防設(shè)施達(dá)到更好的安全運(yùn)行效果。