面向医院建筑运维的信息模型构建与思考

□ 张权 ZHANG Quan 陈戎 CHEN Rong 盛飞猛 SHENG Fei-Meng

Taking the operation and maintenance of hospital buildings as the goal, the idea of hospital building information model (BIM) was established. This paper gave the case introduction of new projects, including the reverse planning from the completion, construction to design stage, the implementation strategy of refine management in each stage. The concept of life cycle of hospital buildings was put forward, and the importance of BIM in operation and maintenance was expounded.

医院建筑的运维管理涉及医院的多个部门，由于其复杂性，医院均大力推进后勤信息化建设，包括维报修管理系统、设备巡检管理系统、建筑设备监控系统、能耗监控系统等。但这些系统的信息数据分散且不相关，缺少准确、全面的建筑本体数据支撑，数据分析能力和可视化效果较差，容易形成信息孤岛。如建筑竣工图纸等工程信息由不同科室持有，资料的版本不一影响了工程资料使用效率。建筑智能管理系统(IBMS)可实现对设备实时运行监测和能耗数据采集，但设备端口的单一与接口的封闭性影响着医院建筑运维管理效果。资产管理系统可核算资产的数量及价值，但缺乏与建筑实体或竣工资料的关联性[1]。

在政府和行业的推动下，建筑信息模型(Building Information Model，BIM)作为建筑数字化描述的标准，主要运用于医院建设和运维阶段，BIM作为运维阶段信息化建设的有效抓手，可深度实现医院建筑运维信息系统的有效整合。现有基于BIM的资产信息管理、建筑空间管理、应急疏散管理、监控点位模拟、全景相机监控等系统的应用，其价值仍有很大的提升与开发空间。由于国内现行医院建设与运营体系的割裂，实践中常常出现设计、施工和运维的BIM模型互不协调的情况，导致各阶段的BIM模型无法实现无损转换，BIM与楼宇设备自控系统(BA)、IBMS等系统无法异构集成，建筑信息全生命周期维护无法实现一体化管理。

面向运维管理的医院建筑BIM构建是解决上述问题的途径之一。其核心理念是以医院建筑运维管理为最终目标，倒推设计、建造、移交阶段应考虑的技术与管理策略，将工作分解到各相关方，形成整体运行管理机制，以唯一的BIM平台作为管理手段进行全过程的设计与管控。面向运维的医院建筑BIM构建实现工作方式上的创新，建立一个以终为始的系统性工作方法，先考虑医院运维，倒推交付、建造、设计等阶段的工作，通过BIM相关信息的共享、传递和验证运行机制，在设计、建造及运维各阶段实施精细化管理，必将实现医院建筑信息全生命周期管理[2]。

项目背景

杭州市第七人民医院浙西院区一期工程项目选址于建德市寿昌镇十八桥村，建设床位数500床，占地127亩，总建筑面积约47465m2，总投资2.7亿元(不含土地费用)，建设周期为3年。新院区的建设主体与运营主体均为杭州市第七人民医院，建设单位项目负责人为医院分管后勤与基建工作的副院长，执行部门为医院基建科。新院区从筹建初期就非常重视运维管理与建筑信息集成，从初步设计完成后就引入了BIM技术，以模型为载体，将设计、施工及运维等各方面的工作进行有机结合。见图1。

图1 杭州市第七人民医院浙西院区一期工程项目鸟瞰效果

BIM各阶段实施策略

1.项目前期

1.1 实施范围、主体与经费的保障。2017年《浙江省卫生计生委关于在大型医疗卫生建筑项目中推广应用BIM技术的通知》(浙卫发〔2017〕46号)(以下简称通知)中规定：(1)全省范围内投资概算在5000万元以上或建筑面积1万平方米以上的医院、公共卫生机构改扩建(新建)工程应当普遍应用BIM技术，上述范围新立项的工程项目应当在设计、施工、运营等全生命周期推广应用BIM技术；(2) BIM实施模式宜采用基于全生命周期BIM技术应用模式下的建设单位(业主)主导的实施模式，以利于协调各参与方在项目全生命周期内协同应用BIM技术，推进各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理；(3)业主单位及主管部门要加强与当地发展改革、建设规划及财政等有关部门的沟通协调，形成工作合力。要建立严格的审核制度，项目主管部门(项目业主)应当在年度项目投资计划和阶段推进中明确BIM技术应用要求，并落实应用实施内容。根据《通知》精神，医院在初步设计审查与概算编制阶段，确定由建设单位即医院来实施全生命周期BIM技术应用，通过与发改、财政部门深入沟通后，明确按照浙江省BIM计费标准在项目总概算中单独列支BIM咨询概算科目，并获得批复。

1.2 服务类采购优选BIM服务商。医院通过服务类政府采购公开招标的方式优选建筑信息模型技术第三方服务商，通过资信、业绩、技术团队、商务等多方面的比拼，最终由服务医院类建筑BIM运维经验丰富的第三方服务商中标，并从项目最初阶段开始介入、提供服务。

1.3 项目管理中的充分授权。为充分保障BIM服务商的管理权限，避免出现BIM模型与现场施工“两张皮”的情况，医院在项目全过程管理中给予BIM服务商充分的授权。BIM服务单位可按照招标要求最大权限地利用BIM技术进行各项管理应用，医院将BIM服务商的审批意见纳入业主方审批的前置条件之一，包括设计变更审批、工程款审批等实质性审批权限。这样的举措大大增强BIM服务商的项目管理权限，为BIM模型在设计协同阶段、施工阶段的大范围应用提供了坚实的保障。同时，为运维阶段BIM模型的无损转换提供了管理制度上的保证。

2.设计阶段

2.1 “背靠背”建模。医院委托的BIM服务商并不代表设计单位，需要进行BIM建模的应用与协同。BIM服务合同的内容包括：BIM相关信息资料的收集、整合与发布，对项目各参与方提供BIM技术支持；审查各阶段项目参与方提交的BIM资料并提出审查意见，协助建设单位进行BIM资料归档。同时，BIM服务商须按照服务合同与业主交付的计算机辅助设计(CAD)图进行BIM模型初建，与设计单位实施“背靠背”的BIM建模。双方模型建立后，再进行核对、审查及修改，最终形成完整度、精确度最高的模型母体，应用于后续的项目管理云平台。

2.2 BIM+虚拟与现实(VR)结合。虚拟仿真漫游的主要目的是利用BIM软件与VR技术模拟建筑物的三维空间，通过漫游、动态影像的形式，及时发现不易察觉的设计缺陷或问题，减少由于事先规划不全面而造成的损失。有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审，促进工程项目的规划、设计、投标、报批与管理。通过漫游功能对已建模型进行自由模拟查看，从而发现其中的问题，检验模型的宽度、净空的合理性。还可以进行测量，保存相应的视点，以备记录与查看。也可导出相应的动态影像，在动态影像中发现问题，记录问题，解决问题。

2.3 三维协同设计。以BIM为工具开展协同设计，三维可视化地实现建筑与其他专业，如结构、机电、暖通、幕墙等专业的动态调整，实现各专业BIM模型共享和协同设计，基本消除了“错、碰、漏、缺”等设计问题。

2.4 碰撞检测及三维管线综合。基于各专业模型，应用BIM三维可视化技术检查施工图设计阶段的碰撞，完成建筑项目设计图纸范围内各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作，尽可能减少碰撞，避免空间冲突，避免设计错误传递到施工阶段。同时应解决空间合理布局，如重力管线延程的合理排布，以减少水头损失。

2.5 竖向净空优化。优化机电管线排布方案，对建筑物最终的竖向设计空间进行检测分析，并给出最优的净空高度。机电净高分析通过零施工成本演练，进行项目机电管线的净高分析，提出不满足规范要求和医院需求的点，优化相应设计。

2.6 性能模拟化分析与优化。立足运维管理，实现对医院建筑的负荷和能耗进行模拟分析，以同类型同规模医院建筑平均能耗指标为基数，建立新院区建筑能耗总控目标模型，在设计过程中，通过性能化分析反复验证和优化设计成果。一方面，根据具体的设计性能分析所需的数据要求来完善BIM模型，确保BIM模型满足建筑性能分析想要的正确数据和格式，另一方面，在此基础上建立详细数据交换机制，实现动态闭环分析。性能化分析验证通过的关键指标、参数、规则、数据将汇入既有总控模型形成量化指标控制参数，优化负荷和能耗系统设计。见图2。

图2 建筑、机电模型

3.施工阶段

3.1 搭建基于BIM的项目管理云协作平台。BIM云协作平台是以信息共享、移动应用为核心，通过云技术融合轻量化BIM的“虚”与现场“实”，基于项目的协作平台解决方案。基于BIM云协作平台，通过施工阶段对BIM模型的不断修正、不断完善，项目的BIM模型可以始终与施工现场保持一致。在项目的各个阶段项目各方都可以围绕BIM云平台进行协同工作，查看最新的BIM模型，商讨解决问题，追踪施工材料和机电安装设备全过程的信息。根据实际采购情况，项目管理人员可以在云协作平台上添加模型的各项信息，在竣工阶段，项目方就可以获得一套完整的竣工模型。竣工BIM模型可以无损批量的导入到运维平台中服务于运维阶段。

BIM云协作平台对于实现建筑全寿命期管理，提高项目施工和运维阶段的科学技术水平、提高项目评定等级、推进建筑全面信息化进程，具有巨大的应用价值。BIM云协作平台采用云服务器端+客户端的模式，所有数据(轻量化的BIM模型、现场采集的数据、协同的数据等)均存储于云平台，移动端、网页端、PC电脑客户端可以根据提前设定好的权限，随时访问云服务器。同时，为广泛应用云协作管理平台，BIM服务商对各级项目部加大培训宣传的力度，并要求涉及工程管理的流程等均先通过平台沟通及审批，待线上流程通过后再进行线下的纸质审批，强制项目各参建单位习惯使用云协作管理平台进行项目管控，大大提升平台利用率与模型的更新水平。见图3。

3.2 工程量统计。施工过程中，工程量的计算是在施工图设计模型和施工图预算模型的基础上，按照同规定深化设计和工程量计算要求深化模型，进行变更工程量快速计算和计价。同时附加进度与造价管理相关信息，通过结合时间和成本信息实现施工过程造价动态成本的管理与应用、资源计划制定中相关量的精准确定、招采管理的材料与设备数量计算与统计应用、用料数量统计与管理应用，提高施工实施阶段工程量计算效率和准确性。在施工前，精确确定材料工程量，为材料的采购提供精准的计划，同时能更好地控制现场浪费情况的发生。

图3 基于BIM的项目管理云协作平台工作界面

3.3 施工方案模拟。根据施工方案构建施工过程演示模型，结合施工工艺流程，利用模型进行施工模拟与优化，选择最优施工方案，生成4D模拟演示视频并提交施工部门审核。特别是对于局部复杂的施工区域，进行BIM重点难点施工方案模拟、优化，生成方案模拟文件提交审核，并与施工部门、相关专业分包商协调施工方案。

4.竣工验收及运维阶段。将BIM模型更新到最终状态，反映最终图纸和安装情况，通过整理施工模型与竣工资料并进行现场核查，建立运维模型。同时，添加运维信息、资产编码、空间位置编码并整合插件信息，最终导入运维模型数据库与运维平台。

结论与展望

面向运维的医院建筑BIM构建是一个全过程、全员参与、全专业联动的集成过程，是一个以结果为导向，减少浪费、提高效率的信息化无损传递过程与建筑全生命周期管理过程。该方式在杭州市第七人民医院浙西院区一期工程项目中取得了很大的成效，这与建设主体的建设运行管理模式、建设者对BIM的认识、运维人员的建设参与度等有直接的联系，有一定的特殊性。

从医院后期运维角度来说，BIM对医院管理具有很大的利用价值与空间，但由于目前政策鼓励缺失，以及医院管理者认识不到位等因素，使面向运维的医院建筑BIM逆向设计架构尚未在医院建设领域广泛推广。相信在数字经济时代，BIM地应用将更广泛，数字孪生世界即将来临。