基于BIM的醫(yī)療建筑智慧運維管理系統(tǒng)建設(shè)

葉 嵩 李 林 張 權(quán) 熊 建 陳孝文

中建八局第三建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210046

1 項目背景

南京南部新城醫(yī)療中心作為現(xiàn)階段國內(nèi)一次建成單體建筑面積最大的連體綜合三甲中醫(yī)院，是南京市委、市政府重點建設(shè)和群眾反響巨大的民生項目，其建成對城區(qū)醫(yī)療資源空間布局的優(yōu)化具有巨大作用，且為新型醫(yī)療服務(wù)體系的建設(shè)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。但在現(xiàn)代化智慧醫(yī)療國際示范項目快速打造及智慧醫(yī)療快速發(fā)展的背后，南部新城醫(yī)療中心在運維階段存在較多困難[1]：

1）醫(yī)院管理部門包含總務(wù)科、保衛(wèi)科、醫(yī)療設(shè)備科、物管科、醫(yī)療氣體科、信息科等眾多部門，且各部門體系較為獨立，難以形成信息的有效傳遞與交流。

2）醫(yī)院設(shè)備種類多、數(shù)量大、信息分散、記錄不完整，相關(guān)人員難以充分了解各設(shè)備詳細信息，使設(shè)備維修、維護難。

3）設(shè)備維護標準及維護分級制度缺失，難以快捷有序地維護設(shè)備。

4）設(shè)備維護信息、保養(yǎng)記錄等統(tǒng)計及查看較為困難，難以對設(shè)備故障進行預(yù)測、分析，難以有效避免故障的發(fā)生及消除潛在故障。

5）設(shè)備維護人員職責分工不明確，工作內(nèi)容難以量化，績效考核困難。

聚焦企業(yè)發(fā)展方向與項目運維管理難題，項目部以醫(yī)療中心運維應(yīng)用為基點，從全局出發(fā)綜合分析，融合設(shè)計、施工各階段內(nèi)容，打造一套精度為LOD500的智慧醫(yī)療運維管理系統(tǒng)，以提高運維管理的質(zhì)量、節(jié)約成本，為智慧醫(yī)療的實現(xiàn)奠定物質(zhì)及技術(shù)基礎(chǔ)，支撐南京南部新城醫(yī)療衛(wèi)生配套設(shè)施建設(shè)。

2 基于BIM的醫(yī)療建筑運維系統(tǒng)設(shè)計理念

醫(yī)院后勤“重管理、輕服務(wù)”的傳統(tǒng)運維管理模式，更著重于后勤資源的管理和配置，往往忽略了為醫(yī)患提供優(yōu)質(zhì)的后勤服務(wù)，從而造成管理過程中的“信息孤島”，導(dǎo)致管理阻礙多、溝通效率低下，難以提供高效、必要的后勤保障服務(wù)[2]。

醫(yī)療中心傳統(tǒng)的運維管理模式主要采用于人工＋電子表格的管理方式，其工作紛繁蕪雜、效率低下，難以為決策分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。項目部以醫(yī)療中心調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行服務(wù)需求的劃分，并以“簡單、快捷、高效”的系統(tǒng)使用要求為原則進行系統(tǒng)功能模塊設(shè)計，保證樓宇運維管理有效進行，為智慧醫(yī)療的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

項目部從南部新城醫(yī)療中心辦公管理應(yīng)用需求出發(fā)，以先進性、經(jīng)濟性、可靠性、合理性、易維護性等為原則，采用集中式部署方式，并結(jié)合可視化技術(shù)、跨平臺技術(shù)、面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）、服務(wù)器虛擬化技術(shù)、完善的后備服務(wù)機制，搭建集信息集成化、管理動態(tài)化、辦公移動化、安全預(yù)警化、技術(shù)一體化、運營智能化等于一體的運維管理系統(tǒng)。從而打通醫(yī)院所有后勤業(yè)務(wù)，匯集各部門設(shè)備及人員信息，建立可視化、信息化、智能化、標準化的創(chuàng)新管理模式，實現(xiàn)智能化決策代替人工決策、自動預(yù)警代替人工巡邏，使管理人員能夠直觀、有效地進行服務(wù)管理[3]。

3 支撐運維系統(tǒng)的BIM構(gòu)成技術(shù)

針對施工數(shù)據(jù)與運維系統(tǒng)割裂的問題，在BIM技術(shù)的支持下對施工各專業(yè)BIM模型進行二次加工，使竣工模型與UNITY3D運維系統(tǒng)對接，打造更加精細化的孿生模型。

以細部節(jié)點采用實測實量、地下室部分采用三維激光掃描、地上可見部分采用無人機掃描的方式，對整個項目進行精細化核查修改，并使用3DS Max對其進行優(yōu)化。將優(yōu)化后的孿生模型整體導(dǎo)入UNITY3D模型系統(tǒng)，使不同構(gòu)件模型信息、ID與UNITY3D模型中設(shè)備構(gòu)件信息和ID一一對應(yīng)，同時將傳感器等工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置也接入UNITY3D模型中，從而滿足智慧醫(yī)療樓宇數(shù)字化運維系統(tǒng)的使用要求[4]。

智慧醫(yī)療樓宇數(shù)字化運維系統(tǒng)在運行過程中，外部信息的載入量遠大于竣工模型所攜帶的數(shù)據(jù)信息。為保證系統(tǒng)高效運行，需對竣工模型進行輕量化處理。運維模型剔除了竣工模型中的墻體力學(xué)參數(shù)、鋼筋參數(shù)、預(yù)制件參數(shù)等非變動性結(jié)構(gòu)信息，并針對設(shè)計、施工等缺漏信息梳理檢查后進行補缺修正以及接入智能化點位；同時對模型進行渲染及處理，實現(xiàn)智慧醫(yī)療樓宇的虛擬仿真建設(shè)。

4 基于BIM的醫(yī)療建筑智慧運維管理系統(tǒng)

為提升醫(yī)院的后勤服務(wù)質(zhì)量，運維管理平臺打通了醫(yī)院所有的后勤業(yè)務(wù)，使醫(yī)院的安防安保、運行管理和日常管理等各類信息匯集在同一個屏幕上，極大地提升了后勤保障的效率與質(zhì)量。

通過可視化、跨平臺、SOA架構(gòu)、服務(wù)器虛擬化等技術(shù)，實現(xiàn)了運維系統(tǒng)的信息集成化、管理動態(tài)化、辦公移動化、安全預(yù)警化和技術(shù)一體化，以智能化決策代替人工決策，以自動預(yù)警代替人工巡邏，使管理人員能夠直觀、有效地進行服務(wù)管理[5]。

4.1 環(huán)境品質(zhì)管理

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)將實時采集的溫度、濕度、二氧化碳濃度、空氣潔凈度等環(huán)境參數(shù)值進行圖像化，并輔以折線圖形式于建筑三維空間模型中顯示被檢測區(qū)域的環(huán)境變化狀況，并依據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行設(shè)備運行狀態(tài)調(diào)整，從而使環(huán)境舒適度達到最佳。

4.2 安防安保管理

安保管理系統(tǒng)以人臉識別、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代化智能設(shè)備，實現(xiàn)視頻監(jiān)控、門禁管理、周界警報、電子巡更等功能，協(xié)助管理人員對醫(yī)療樓宇內(nèi)安全問題進行管理。

系統(tǒng)通過門禁、監(jiān)控等設(shè)備對樓宇內(nèi)人員實時跟蹤，并通過人臉識別及數(shù)據(jù)比對，及時發(fā)現(xiàn)危險人員并發(fā)出警報，同時強制打斷其對有關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)的操作，保證樓宇安全。

4.3 設(shè)備設(shè)施管理

設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)基于醫(yī)療建筑各構(gòu)件BIM模型，集新風、照明、給排水、供配電、電梯、鍋爐、水控系統(tǒng)等設(shè)備于一體，從而有效進行集中的管理與維護。管理人員能夠通過系統(tǒng)對建筑各設(shè)施運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)控與跟蹤，并及時收到設(shè)備參數(shù)信息、基于BIM模型的設(shè)備定位信息，以及系統(tǒng)對設(shè)備故障所做出的診斷。

同時，為保證設(shè)備在發(fā)生故障時得到及時維修，系統(tǒng)設(shè)計了備品備件管理庫及維修維保系統(tǒng)。管理人員根據(jù)系統(tǒng)反饋的信息，并結(jié)合備品備件庫中備件的參數(shù)、數(shù)量、存放地點等管理信息，進行維修管理及維保計劃的制定。

4.4 消防保障管理

消防管理系統(tǒng)與醫(yī)療建筑的消防系統(tǒng)對接，并對消防報警信息、消防器材狀態(tài)信息等進行實時跟蹤與監(jiān)控，為醫(yī)療樓宇及相關(guān)人員提供安全的工作環(huán)境。

同時，系統(tǒng)與其他模塊進行有效聯(lián)動，從而實現(xiàn)自動消防巡檢、消防定位引導(dǎo)、火災(zāi)報警等智能管理功能，并配合管理人員定期進行應(yīng)急管理及消防演練，保證系統(tǒng)的正常運行。

4.5 能源消耗管理

能源消耗管理系統(tǒng)是對醫(yī)療建筑用電、熱水、冷水、冷熱量等耗能設(shè)備的耗能數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，并通過能耗對比、節(jié)能診斷、節(jié)能改造、定額管理、分戶管理等功能實現(xiàn)醫(yī)療樓宇的能耗精細化管理，從而達到降低能源消耗量、提高能源利用率、健康環(huán)保的管理目標。

4.6 報警管理

報警管理系統(tǒng)是針對突發(fā)事件設(shè)計的運維管理模塊，整合了醫(yī)療建筑環(huán)境異常、能耗超標、設(shè)備故障等報警信息，根據(jù)事故嚴重等級進行分級并于BIM模型中標記，從而使管理人員能夠有依據(jù)地進行應(yīng)急處理，保障醫(yī)療建筑內(nèi)的安全。

4.7 資產(chǎn)管理

資產(chǎn)管理系統(tǒng)是對醫(yī)療建筑內(nèi)所有固定資產(chǎn)進行整合及日常管理，通過設(shè)計申請、審核、入庫、資產(chǎn)變更、資產(chǎn)出售等模塊對資產(chǎn)進行閉環(huán)管理，方便管理人員對固定資產(chǎn)使用狀況進行統(tǒng)計查詢及對資產(chǎn)事務(wù)進行處理，使醫(yī)療建筑實現(xiàn)公開、透明、系統(tǒng)的資產(chǎn)管理模式。

4.8 人員管理

醫(yī)療建筑管理人員類別多、數(shù)量龐大，使用傳統(tǒng)的手工記錄作業(yè)模式在效率低下的同時往往會伴隨因粗心而造成的管理紕漏，難以保證智慧醫(yī)療的有效運行。

人員管理系統(tǒng)通過將人員信息、排班信息等進行歸檔，設(shè)計檢索迅速、查找方便的操作界面，降低醫(yī)療建筑運維管理的人員成本，方便員工信息的維護、更新和查詢，增加數(shù)據(jù)的可靠性，幫助醫(yī)療中心實現(xiàn)科學(xué)化和正規(guī)化的管理。

4.9 停車管理

停車管理系統(tǒng)是通過車位管理、檔案管理、統(tǒng)計分析等對樓宇內(nèi)停車場及其車位進行集中管控，在實時掌握場內(nèi)停放車輛數(shù)及空余車位數(shù)的同時，能夠為客戶提供車位檢測、停車引導(dǎo)、反向?qū)ぼ嚨裙δ?，提高客戶滿意度。

5 運維系統(tǒng)信息集成保障技術(shù)

數(shù)據(jù)是醫(yī)院管理平臺研發(fā)及運行的基礎(chǔ)，只有構(gòu)建安全可靠的數(shù)據(jù)收集、傳輸、備份和恢復(fù)環(huán)境，才能為醫(yī)療中心提供安全可靠的信息服務(wù)，保障用戶的數(shù)據(jù)安全。

針對醫(yī)療樓宇產(chǎn)生龐大數(shù)據(jù)導(dǎo)致的管理難、檢索慢、效率低、共享難等問題，項目在運維管理系統(tǒng)中單獨設(shè)計了文檔管理模塊，能夠有效地收集、處理及分類文檔，保證設(shè)備、人員、車輛、會議、合同等資料的有效管理。

同時，根據(jù)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的傳輸涉及的不同網(wǎng)段、系統(tǒng)、區(qū)域之間的采集與傳輸，系統(tǒng)強化了底層協(xié)議的使用層次、完善子網(wǎng)系統(tǒng)、提升監(jiān)控功能、細化程序操作，采用對稱加密、公鑰加密、身份認證等加密方式保證傳輸數(shù)據(jù)的完整性、保密性，同時建立穩(wěn)固的數(shù)據(jù)傳輸通道，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c穩(wěn)定。

數(shù)據(jù)故障方面，數(shù)據(jù)的備份及恢復(fù)能夠使系統(tǒng)在出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常、運行故障等狀況時，公司可以及時收到預(yù)警并對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行調(diào)整，同時將所有數(shù)據(jù)以正常狀態(tài)完整、快速、簡捷、可靠地呈現(xiàn)出來，進而確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行[6-8]。

6 結(jié)語

在應(yīng)用實踐過程中，項目部在南京南部新城醫(yī)療中心成功構(gòu)建了基于BIM的醫(yī)療建筑智慧運維管理系統(tǒng)，將后勤保障被動式的服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃邮椒?wù)，形成了科學(xué)、專業(yè)、標準、合理、經(jīng)濟的統(tǒng)一運維管理模式，為醫(yī)療中心的設(shè)備管理、維護維保、資產(chǎn)管理、安全管理等工作提供了可靠的信息及技術(shù)支撐，有效地提高了醫(yī)院運維管理效率，降低了人力管理成本。