浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院建筑信息模型(BIM)技術(shù)運(yùn)維應(yīng)用研究

王建民，周海強(qiáng)，于 飛，邵明亮

(1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 杭州 310012;2.杭州彼盟建筑科技管理有限公司,浙江 杭州 310006;3.浙江大學(xué)附屬第四醫(yī)院,浙江 義烏 322000)

工程建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期包括決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維和報(bào)廢回收階段,其中運(yùn)營(yíng)維護(hù)約占建筑物全壽命周期90%以上。醫(yī)院建筑功能復(fù)雜、專業(yè)設(shè)備較多,并且對(duì)設(shè)施的完好性要求較高,一旦出現(xiàn)故障需立即消除,否則極易造成醫(yī)療事故。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并高效解決問題,做到既經(jīng)濟(jì)又安全是醫(yī)院管理者極其頭疼的問題。以往的運(yùn)維主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)故障、維修或改造,不僅對(duì)人員要求高，而且發(fā)現(xiàn)解決故障不一定及時(shí)。隨著BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑全壽命周期的應(yīng)用,突破了這個(gè)瓶頸,能很好地解決這個(gè)問題。BIM技術(shù)不僅適用于醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工階段，也有利于使用階段,它使建筑設(shè)施數(shù)字化、空間化、可視化,為醫(yī)院建筑運(yùn)維帶來革命性變化,達(dá)到項(xiàng)目?jī)r(jià)值最大化目的。下面以新建浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院為例進(jìn)行闡述。

1 項(xiàng)目概況

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院按照綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè),占地12.62 ha(189.3畝),一期建筑面積12.3萬m2,其中有10萬m2醫(yī)療大樓,8 500 m2感染樓,5 200 m2后勤綜合樓,床位共920張。包括給排水工程、采暖通風(fēng)工程、消防工程、醫(yī)用污水廢水處理工程、凈化工程、醫(yī)用物流工程、醫(yī)用氣體工程、EPS工程及弱電工程(如排隊(duì)叫號(hào)系統(tǒng)、病房呼叫系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng))等九大系統(tǒng)的醫(yī)院設(shè)備設(shè)施。工程于2009開工建設(shè),在項(xiàng)目建設(shè)后期引入建筑信息模型(BIM)技術(shù),建立了基于BIM技術(shù)的醫(yī)院建筑運(yùn)維管理系統(tǒng),從2013投入使用至今,取得了良好的效果,系統(tǒng)登錄界面見圖1。

圖1 系統(tǒng)登錄界面

2 BIM運(yùn)維管理系統(tǒng)主要功能的確定

基于BIM技術(shù)的可視化運(yùn)維管理系統(tǒng)軟件主要包含九大功能模塊,分別為PC端三維瀏覽、資產(chǎn)管理、空間管理、能源管理、安全管理、應(yīng)急管理、工程改造管理、地下管線管理、資料管理等功能；還包含三個(gè)設(shè)備運(yùn)維操控平臺(tái),分別為控制中心服務(wù)平臺(tái)、移動(dòng)APP平臺(tái)、微信報(bào)修平臺(tái)。根據(jù)院方需求及費(fèi)用成本結(jié)合項(xiàng)目建筑特點(diǎn)、醫(yī)療設(shè)備配置、醫(yī)院組織管理模式、下一步發(fā)展規(guī)劃等,確定基于BIM運(yùn)維管理系統(tǒng)包括三維瀏覽、資產(chǎn)管理、空間管理、安全管理、應(yīng)急管理和地下管線管理六大功能模塊及控制中心服務(wù)平臺(tái)。

2.1 三維瀏覽

通過三維瀏覽可視化模塊,可以對(duì)建筑物進(jìn)行整體的瀏覽,查看建筑的場(chǎng)地模型,也可以任意地分層瀏覽某一個(gè)樓層的模型或單獨(dú)地顯示某一系統(tǒng)。軟件是基于BIM和GIS技術(shù)開發(fā)的,可以導(dǎo)入任何地形數(shù)據(jù)和地形貼圖,支持多個(gè)院區(qū)同時(shí)進(jìn)行三維瀏覽。整個(gè)模塊支持多數(shù)據(jù)的融合,支持自定義興趣點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了真實(shí)場(chǎng)景還原,三維瀏覽界面見圖2。

圖2 三維瀏覽界面

2.2 資產(chǎn)管理

2.2.1 資產(chǎn)查看

通過瀏覽BIM模型,查看建筑設(shè)備設(shè)施的各項(xiàng)信息,如生產(chǎn)廠家、型號(hào)、規(guī)格、價(jià)格、安裝部位等；可以通過篩選功能單獨(dú)查看同一類的資產(chǎn),如水泵、配電箱、風(fēng)機(jī)盤管等；可以通過透明化處理功能形象地觀察隱藏在吊頂內(nèi)、隔墻(飾面板)內(nèi)、地板下的管線及設(shè)備。系統(tǒng)支持用戶在表單頁面選擇某一資產(chǎn)時(shí),BIM模型頁面的資產(chǎn)也同時(shí)高亮顯示,數(shù)據(jù)表與BIM模型互相關(guān)聯(lián)。

2.2.2 資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)設(shè)定好的設(shè)備編碼體系,建立設(shè)備臺(tái)賬信息庫,用戶可以獲取不同維度的統(tǒng)計(jì)資產(chǎn)信息,包括供應(yīng)商、技術(shù)規(guī)格說明、空間位置、成本、質(zhì)保期、維護(hù)維修記錄等。對(duì)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)分類并進(jìn)行全生命周期管理,從安裝、使用到處置,相關(guān)信息狀態(tài)等數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)計(jì),提供各類分析報(bào)表。表1為本項(xiàng)目中,根據(jù)模型統(tǒng)計(jì)的某一類別的資產(chǎn)數(shù)量。

表1 資產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表

2.3 空間管理

用戶可以通過空間管理模塊掌握院區(qū)空間資源及使用狀況。根據(jù)院區(qū)、樓號(hào)、科室類型等區(qū)域、功能，查詢?cè)摽剖宜幬恢?、占用空間及醫(yī)療、診治設(shè)施布置,利用BIM模型和圖形引擎的技術(shù)優(yōu)勢(shì),自動(dòng)生成空間、區(qū)域的面積信息；通過三維模型可視化功能實(shí)現(xiàn)建筑空間最優(yōu)化布置、合理使用；通過坐標(biāo)查詢功能查看該空間建筑或構(gòu)件的經(jīng)緯度信息和高程信息。

2.4 安全管理

通過安全管理模塊可以在BIM模型中查看院區(qū)所有攝像頭的點(diǎn)位、監(jiān)控范圍,避免攝像頭監(jiān)控的盲區(qū)。與監(jiān)控系統(tǒng)通過二次開發(fā)的模式對(duì)接完成后,可以在運(yùn)維系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查看監(jiān)控畫面,控制攝像頭角度。

2.5 應(yīng)急管理

2.5.1 消防聯(lián)動(dòng)控制

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時(shí),通過運(yùn)維應(yīng)急管理模塊,能調(diào)動(dòng)所集成的所有子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,包括設(shè)備監(jiān)控、電力監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控，以及消防系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控，等等。當(dāng)某一火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)發(fā)生報(bào)警時(shí),系統(tǒng)工作站首先將監(jiān)控畫面自動(dòng)定位至報(bào)警點(diǎn),并以對(duì)話框形式彈出火災(zāi)報(bào)警信息,同時(shí)聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控子系統(tǒng),自動(dòng)切換報(bào)警點(diǎn)附近視頻圖像,為快速滅火應(yīng)急救援提供決策。

2.5.2 消防演練模擬

通過三維空間信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、模擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成技術(shù),模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí),工作人員有效滅火措施及人員快速疏散通道的最佳選擇。達(dá)到培訓(xùn)員工,提高演練效率,提高員工快速響應(yīng)和人員可靠性逃生的目的,以最大程度地減少事故造成的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失,并且能快速恢復(fù)醫(yī)院的正常工作。

2.6 地下管線管理

利用3D GIS與BIM無縫與信息無損集成的技術(shù),可以直觀地顯示地下管線的空間層次和位置,以仿真方式形象地展現(xiàn)地下管線的埋深、材質(zhì)、形狀、走向以及管井結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境。系統(tǒng)提供多種查看方式,可以將樓板、地面等進(jìn)行半透明處理。用戶可以進(jìn)行隱蔽工程管線的瀏覽和屬性查詢,可以對(duì)管網(wǎng)的任意節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行坐標(biāo)信息標(biāo)注,可以對(duì)指定區(qū)域內(nèi)的管線類別、管線長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并出具報(bào)表。

3 BIM運(yùn)維系統(tǒng)的建立

3.1 建立BIM數(shù)據(jù)模型

建模時(shí)首先要確定系統(tǒng)功能需求,其次要對(duì)設(shè)備設(shè)施和空間位置進(jìn)行編碼,第三就是信息采集、整理,最后利用Revit等軟件根據(jù)醫(yī)院的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)圖紙按照實(shí)際比例建立三維模型,之后將預(yù)先建立好的醫(yī)院醫(yī)療族庫載入其中。建模時(shí)應(yīng)充分考慮除建筑、結(jié)構(gòu)、裝飾、管道管線外醫(yī)院專項(xiàng)、專有工程設(shè)備及管線的相關(guān)內(nèi)容,將上述內(nèi)容納入重點(diǎn)建模范圍,如醫(yī)院機(jī)房、醫(yī)用凈化系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、醫(yī)用物流系統(tǒng)、醫(yī)用污水處理系統(tǒng)、醫(yī)院智能化等系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)建模,確保項(xiàng)目模型的完整度和準(zhǔn)確度。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)核查精準(zhǔn)定位

為確保模型及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,不能完全依賴建筑設(shè)計(jì)圖紙或竣工圖紙建立模型,還需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管線位置等信息的核實(shí),因?yàn)樵趯?shí)際工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于變更、疏忽等導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物與設(shè)計(jì)不一致。在浙醫(yī)四院項(xiàng)目實(shí)施中,投入較多現(xiàn)場(chǎng)核查人員,在建模前搜集項(xiàng)目資料,以圖紙記錄、拍照、錄像的方式記錄建筑最準(zhǔn)確的狀態(tài)。對(duì)于既有建筑,可以采用RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù),通過無線射頻的方法,進(jìn)行非接觸式讀取包含設(shè)備構(gòu)件位置等信息的電子標(biāo)簽,采集數(shù)據(jù),在三維虛擬建筑中體現(xiàn),以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備構(gòu)件的跟蹤管理。

3.3 資產(chǎn)錄入

本項(xiàng)目中,為實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的有序管理,在建模過程中使用BIM參數(shù)化編程語言Dynamo,編寫了添加資產(chǎn)信息編碼的程序。使用該程序,可以批量自動(dòng)添加設(shè)備編碼、位置編碼、品牌型號(hào)信息等,讓BIM模型與資產(chǎn)管理工作真正結(jié)合,為BIM模型在運(yùn)維領(lǐng)域落地鋪平道路。

4 BIM運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)施效果

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院BIM運(yùn)維系統(tǒng)投入使用后,取得了較好的效果,體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 資產(chǎn)管理模塊的應(yīng)用

4.1.1 資產(chǎn)管理更輕松

醫(yī)院使用BIM運(yùn)維系統(tǒng),可以準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出所有建筑設(shè)備、醫(yī)用設(shè)備的資產(chǎn)臺(tái)賬,相比傳統(tǒng)資產(chǎn)管理軟件,這份資產(chǎn)臺(tái)賬中還包含了每個(gè)設(shè)備準(zhǔn)確的空間位置、使用狀態(tài),從而為后勤維修維護(hù)提供了極大的方便。通過建立BIM模型數(shù)據(jù)代替了大量信息的人工錄入和查找,更加輕松地完成了后勤管理系統(tǒng)中派發(fā)的任務(wù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)醫(yī)院后勤管理各個(gè)環(huán)節(jié)全覆蓋。

4.1.2 運(yùn)維管理更高效

為適配醫(yī)院運(yùn)維管理需求,醫(yī)院建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)中囊括了多個(gè)醫(yī)療專項(xiàng)系統(tǒng)的BIM模型,包括醫(yī)用氣體系統(tǒng)、小車物流系統(tǒng)、醫(yī)用污水處理系統(tǒng)、醫(yī)用純水系統(tǒng)、醫(yī)院智能化系統(tǒng)等。通過資產(chǎn)管理(設(shè)備管理)模塊,管理人員可以快速找出故障設(shè)備、故障管線的位置,方便及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng)。浙江大學(xué)附屬第四醫(yī)院在運(yùn)維系統(tǒng)投入使用一個(gè)月時(shí)間內(nèi),管理人員利用BIM系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地找出了5處故障點(diǎn),包括宿舍樓供水PPR主管的埋地位置,醫(yī)療大樓空調(diào)水管的閥門位置,6F東病區(qū)中心供氧系統(tǒng)安全閥門位置等。該模塊特別適用于建筑規(guī)模宏大、構(gòu)造復(fù)雜、設(shè)備功能多且完好率要求高的項(xiàng)目。該模塊的應(yīng)用不僅有助于運(yùn)維管理人員的培訓(xùn),有助于提高運(yùn)維工作效率,也有助于企業(yè)減少勞動(dòng)用工,更為醫(yī)院設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。

4.2 空間管理模塊的應(yīng)用

為醫(yī)院改造變更決策提供先進(jìn)手段。在BIM運(yùn)維系統(tǒng)搭建完畢后,實(shí)施人員逐一樓層添加了浙醫(yī)四院的空間管理信息。借助基于現(xiàn)場(chǎng)核查所建立的醫(yī)院真實(shí)BIM模型,系統(tǒng)使用人員可以統(tǒng)計(jì)出某一類型空間面積占總空間面積的比例,優(yōu)化醫(yī)院空間分配。用戶在空間管理模塊中可以快速找出閑置空間,優(yōu)化醫(yī)療空間布局。在空間調(diào)整時(shí),后勤部門也可以在系統(tǒng)中提前查看該空間相關(guān)隱蔽工程情況,為設(shè)備及管線布置提供決策依據(jù)。浙醫(yī)四院投入使用后,因?yàn)樵\治功能調(diào)整,需要新增某門診科室及治療室,醫(yī)院管理人員通過輸入關(guān)鍵參數(shù)在空間管理模塊快速地找到閑置而有效的空間,并通過三維瀏覽形象地展現(xiàn)出來,經(jīng)濟(jì)高效地進(jìn)行了改造。

4.3 應(yīng)急管理模塊的應(yīng)用

消防演習(xí)事半功倍。醫(yī)院建筑內(nèi)人員眾多,流動(dòng)性大,消防安全不容忽視。應(yīng)急管理模塊根據(jù)醫(yī)院提供的病區(qū)消防演習(xí)文字模板,設(shè)計(jì)了多個(gè)區(qū)域的應(yīng)急疏散模型模擬案例,用戶可以在BIM運(yùn)維系統(tǒng)中進(jìn)行觀看。模擬案例包含了疏散人員的撤離路線、滅火組的救援路線以及消火栓和防火門的啟閉動(dòng)作,以動(dòng)畫的形式模擬關(guān)鍵人員在該消防演習(xí)中角色。醫(yī)院投入使用后,院方采用先組織相關(guān)人員觀看模擬案例,再組織實(shí)地演習(xí),有效提高了人員應(yīng)急疏散的熟練程度,節(jié)約了反復(fù)練習(xí)的時(shí)間,提高了演練的可靠性,同時(shí)也減少了對(duì)正常工作的影響。

5 結(jié) 語

通過BIM技術(shù)在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院建筑運(yùn)維中的應(yīng)用實(shí)踐,我們體會(huì)到以下幾點(diǎn)：1)BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑運(yùn)維管理中的應(yīng)用是可行的；2)基于BIM技術(shù)的醫(yī)院建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)能發(fā)揮積極的作用；3)針對(duì)醫(yī)院新建建筑BIM技術(shù)的應(yīng)用宜在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段就開始介入；4)BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑運(yùn)維中的應(yīng)用應(yīng)結(jié)合其他信息技術(shù)共同完成；5)BIM運(yùn)維功能模塊的選擇應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)、管理模式、下一步發(fā)展規(guī)劃及成本來確定；6)BIM運(yùn)維系統(tǒng)各項(xiàng)功能管理模塊還有進(jìn)一步改進(jìn)、完善空間。

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)醫(yī)院后勤運(yùn)維管理模式,醫(yī)院建筑所有空間、設(shè)備、管線都可以是信息化儲(chǔ)存、可視化管理、動(dòng)畫漫游式展示。醫(yī)院建筑采納的信息是參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、可共享、分層次。用電子信息數(shù)據(jù)代替人腦記憶、圖紙管理和現(xiàn)場(chǎng)查看,使得醫(yī)院后勤運(yùn)維管理朝著智能化過渡,大大降低了傳統(tǒng)管理模式帶來的時(shí)間和成本的浪費(fèi),極大地提高了運(yùn)維管理效率。