基于BIM技术的后勤运维管理

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《全国医院后勤优秀论文奖》参评论文

单位:上海市第一人民医院

作者:孙闻博  戴鹏雄  吴锦华



【摘要】医院建筑全生命周期的BIM模型,将BIM技术应用于医院建筑运维管理,实现了建筑运维管理的三维可视、信息集成和设备集中管控,提升了运维管理的信息化、可视化和智能化水平,使医院建筑安全、舒适和经济地服务于患者,为医院建筑的高效管理提供了有效手段,同时也为医院后勤管理节约了巨大成本。


【关键词】医院  运维  BIM  智能化  数字化



项目背景


BIM 理念于 2002 年由 Autodesk 公司提出,该技术充分整合并利用建筑工程项目全生命周期所涉及到的信息,缩短了建筑工程所需时间、节约资源成本,帮助所有工程参与者提高了决策效率和设计质量,不仅是三维几何形状信息,还包含大量的非几何形状信息,如建筑构件的材料、重量、价格和进度等等。信息的有效利用是 BIM 给建筑业带来的主要价值之一。


21世纪,BIM研究和应用得到突破性进展;随着计算机软硬件水平的迅速发展,全球三大建筑软件开发商,都推出了自己的BIM软件。


1、BIM技术的特点


(1)模拟性:3D画面的模拟;能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟;4D(发展时间上)的模拟;5D(造价控制上)的模拟;对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟等。


(2)协调性:解决各专业间信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突,预留的洞口没留或尺寸不对等情况;使用有效BIM协调流程进行协调综合,减少不合理变更方案或问题变更方案。


(3)优化性:利用模型提供的各种信息来优化,如几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息,给复杂程度高的建筑优化。


(4)可视化:模型三维的立体实物图形可视;项目设计、建造、运营等整个建设过程可视;方便进行更好的沟通、讨论与决策。


2、采用BIM技术的后勤运维需求


(1)三维可视化管理需求


将为第一人民医院建立建筑及周边范围全三维立体空间工作场景,变两维抽象思考为三维直观思考,提高关注度和减轻工作强度的同时,提高日常工作效率。用户通过在三维场景中进行自由交互浏览、能够可视化地显示当前界面区域中所有BIM模型、元素的状态和信息。同时,提供接入系统的三维可视化管理,能够显示出这些系统的逻辑、空间关系,辅助管理决策。


(2)精细化运维管理需求


以BIM模型为基础,建立5D数据库(3D+时间+信息维度),包含了所有设施设备的名称、型号、空间位置、规格、材料、图纸、安装、质保、维修记录、厂家等详细信息,可通过查看设备部署,浏览、查询设备等方式快速定位并查看相关设备的详细信息,并可将关联设备的信息按要求一并提供。譬如空调设备的内机部署情况、外机部署情况;摄像头在站区部署情况;某类增压泵、蝶阀的部署情况等。在观察部署时可随时点击某设备查看需要的信息,尤其在设备出现故障时,可快速定位并查看相关设备维修详细信息,历史维修记录等,并制定解决方案。还可设计定期设备维修保养计划并及时提醒。


(3)一体化智能管理需求


将原有的基于报表或者二维的异构系统、BA集成到统一的三维空间管理平台上,可提高信息系统集成共享能力,方便日常使用。譬如:将原有的基于BA的自动化监控信息进行集成,可三维展示所监测到的实时数据,对各个系统在三维可视化界面中进行控制。还可集成安防视屏监控系统、报警系统管理、巡更管理等。


(4)全生命周期管理需求 


将设计阶段资料、施工阶段、运维阶段的数据集成到系统基于BIM的5D数据库中,并与BIM模型中相关设施、设备等对象进行关联,大大方便了后期管理、信息和数据的共享。



项目内容与实践


1、建设内容 


上海市第一人民医院基于BIM的后勤运维管理系统,建设内容包括:医院运维管理系统服务中心;医院及周边环境、设施的三维可视化浏览;BIM构件信息查询;视频监控系统管理;报警系统管理;电子巡更系统管理;空调新风监控系统管理;冷热源系统管理;给排水系统管理;送排风系统管理;照明系统管理;电梯系统管理;变配电系统管理;能耗监测系统管理;水淹监测系统管理;医用气体监测系统管理;设计、施工、运维等全生命周期的资料管理;系统的硬件与网络环境建设与部署;与专业软件数据接口对接、共享;项目基础数据和业务数据建设。 


2、系统设计


以面向服务(SOA)的设计为理念,以基于三维地理空间信息平台的技术架构为核心,对系统的总体架构进行设计。系统采用B/S和C/S相互兼容模式设计,同时采用通用、成熟的产品和中间件技术,尽量减少系统的维护工作和维护的难度。系统总体采用四层架构,由数据采集层、核心数据层、系统平台层、综合应用层以及表现层等组成。


数据采集层:主要包括人工录入和数据采集系统集成,包含了地理空间信息、BIM模型与属性信息、重点区域三维建模、建筑图纸整理等;


核心数据层:5D(3D模型+1D时间+1D内容)数据库设计,采用时间和空间组合的方式实现项目全程所有数据信息按时间(包括了版本信息)管理,针对接入系统的不同,抽象设计外接系统和动态数据的存储方式,并为其赋予空间、时间属性;


系统平台层:包含了空间数据构建引擎、数据空间化引擎、空间数据网络服务引擎、三维可视化引擎;


综合应用层:在数据采集、5D数据库、系统平台与二次开发接口的支持下,根据项目需要定制的各项功能。


3、主要功能


呼叫服务中心:服务中心是“第一人民医院基于BIM的运维管理系统”的服务窗口,考虑到使用的便捷、灵活和适用范围等因素,将服务中心按基于Web的应用设计,用户可以通过该窗口从计算机桌面提交服务请求,制定年度维护和维修计划。医院后勤保障部门涉及到安保、设备维修、IT管理、停车、保洁、基建、餐饮、园区绿化等部门,一般情况下,每个部门有对外的服务窗口和服务电话,但是对于医护人员或者病人,遇到问题却不知道如何求助,导致用户满意度低和服务效率低下。呼叫服务中心的目的是建立一个统一的服务窗口、统一的服务电话,所有与后勤部门咨询服务,都通过呼叫中心进行统一接单、统一派发,然后由他统一监管和用户回访,以保证后勤服务工作高效执行,提高用户满意度。


三维浏览:第一人民医院基于BIM的后勤运维管理系统是基于3DGIS导入建筑各专业BIM模型,将三维BIM模型和空间地理位置无缝和属性信息无损集成,实现了从室外到室内、从地上到地下的浏览。管理者通过鼠标中键可以从任意角度和高度对项目周边道路管线、建筑环境、站内布置、设施设备等,流畅的进行三维地形、三维模型、管线和设施设备的浏览和漫游。系统支持三维浏览功能。管理者可以从空中俯瞰整个区域,做到将项目的周边环境、建筑情况、道路情况等一目了然。也可以以第一人称的视角在建筑物模型中漫游。管理者可以通过三维漫游的方式进入室内或地下,对室内和地下管线、设备进行浏览,也可以选择“露顶模式”,隐藏土建结构,对显示的管线进行浏览。


构件关联信息查询:基于BIM的设施管理过程中,支持选中BIM构件(假定为故障构件),能够快速定位/查询与该构件直接连接的上下游构件信息,以及在逻辑上的关节点构件(如开关、控制阀门等),称之为:BIM构件关联技术。该技术包含了将BIM构件按应用系统(如照明系统、电梯系统等)重新组织,以及创建BIM构件重组后的拓扑关系等。在BIM构件关联技术的支撑下,有利于快速、高效的确定故障影响范围、排除设施(备)故障,以及支持备品质量、数量、采购预算、成本分析等应用。



结语


BIM是建筑领域的信息化革命,它改变了建筑行业的生产和管理方式。随着医院建筑功能多样化、现代化,医院建设和运营管理技术要求不断提升,全数字化的设计、施工和运维管理都需要借助BIM实现,而运维阶段是整个建筑生命周期最重要的阶段,借助IT领域新技术的迅猛发展,基于BIM的运维管理系统可以在医院管理工作中发挥更大的作用。



参考文献:

[1] 刘林,齐振华.基于BIM的大型建筑物业管理平台应用[J].建筑经济,2015(5):79.

[2] 过俊,张颖.基于BIM的建筑空间与设备运维管理系统研究[J].土木建筑工程信息技术,2013(3):5.

[3] 谢伟华.基于BIM的医院建筑设计实践[J].四川建筑科学研究,2014(10):272.



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