BIM技术在医院物流管线综合全生命周期管理的应用

崔亦君

（1.山东建筑大学管理工程学院，山东 济南 250101；2.淄博职业学院，山东 淄博 255300）

0 引言

近年来，BIM 技术作为一种新的技术手段，与建筑业信息化管理结合的愈发紧密，现被广泛应用在建筑工程项目的各个阶段。随着工程项目的实践应用的持续深入，建筑全生命周期管理模式在工程项目信息化管理地高效性已被越来越多的项目所采用，现已经逐渐成为建筑工程信息化管理领域的一个发展方向。近年来，调查研究发现，BIM 技术与全生命周期管理结合越发紧密，两者的互相补充不仅实现了优化设计方案、提高施工效率、降低工程成本的目的，而且还实现了建筑管理参与方信息的共享共用。这种建筑信息的交互与集成不仅实现了建筑项目的应用价值和建筑行业的绿色发展，还为后续医院的精细化和信息化管理提供了有力保障[1]。

1 背景与意义

一方面，医院的信息化管理和建设是建筑业信息化的重要组成部分。

医院项目作为建筑业国民公共项目的重要组成部分，其建设的信息化水平影响着建筑业信息化发展的程度，也影响着医院整体诊疗服务等级。医院信息化管理是指运用信息技术、网络通信技术、信息集成技术、信息处理技术和信息安全技术等，优化提升医院建筑项目的设计、组织施工和后期运维管理一种有效方式，不仅能提升项目参建各方的经营管理水平和核心竞争力，还能实现医院的前期建设和后期运维管理的有效衔接，对于医院信息化管理具有现实的研究意义。

另一方面，基于BIM 技术的全生命周期管理模式能有效提升工作效率和质量。

在传统的工程项目管理模式中，以业主方为核心驱动力的模式占比较大，其存在的问题也比较凸显，主要原因存在于各参建方的利益最大化和“零和博弈”的想法，导致工程项目决策管理的目标值、基准点的偏差，从而造成各参建方投入人力和时间成本的增加。BIM 技术的加入可以有效减少会议的数量、简化冗杂的管理组织架构，从而提升工作效率和质量。

2 BIM 技术与全生命周期管理

2.1 BIM 技术

BIM 是一种利用数字化技术应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑构建的数据化、信息化模型整合，在项目设计、施工和运行维护的全生命周期过程中进行共享和传递，借助建筑工程信息的信息化模型使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计人员以及包括施工、运营在内的各方建设主体提供协作共用的信息化平台，在提高工程质量、节约成本和缩短工期方面发挥及其重要的作用。

2.2 全生命周期管理中的BIM 技术

从全生命周期管理内涵中可知，其集成了人、系统、组织、业务结构等方面，通过合作、互利共赢的思想，使参建各方在各个阶段达到信息共享共用，促进工程建设一体化，最大程度地减少返工、降低成本以及缩短工期，达到最优项目目标。而BIM 技术模型作为项目信息化集成的载体，可以在项目设计阶段进行管线的排布与优化，便于选取最优的设计方案；在施工阶段精确地定位管线排布施工点，减少返工降低成本；在运维阶段利用BIM 进行物流小车的定位和设备管线的运营维护。

2.2.1 全员协同参与，信息交互畅通

传统管理模式下，项目参建方受制于组织机构的限制等原因，容易导致沟通不畅、信息闭塞，而在全生命周期管理模式下，参建各方可以以BIM 平台为数据信息中心，打破信息壁垒，共享项目数据，使数据交互更加便捷，并有利于形成达成统一的目标，合理分配工作任务，提高工作效率。

2.2.2 早期介入，节省工期

全生命周期管理相对于传统的项目管理，建设项目各方就尽早地参与到项目中，在设计深化阶段，各参与方可以集思广益，运用各专业的知识和经验共同解决现存的问题，有利于避免后期问题的推诿和扯皮。

2.2.3 提高质量，控制成本

BIM+全生命周期管理模式能够促使参建各方能全程参与到项目的建设中。在设计阶段，参建各方深度交流，集思广益，共同决策，提高设计质量；在施工阶段进行施工模拟，通过施工质量和技术监控提高施工质量[2]。建设项目在运用全生命周期管理模式下，通过全过程模块化监控，优化项目施工工艺等方式，可以有效减少人工成本支出，降低运维阶段设备、管线的维护费用，从而实现成本的高质量把控。

3 应用案例分析

3.1 案例背景

某三级甲等医院建筑设计规模为总床位数2000个，总建设用地面积203338m2，总建筑面积339060m2，建筑内容包括科研行政楼、门诊医技楼、康复中心、体检中心、静配中心、病房楼、肿瘤中心、全科医生临床培养基地、地下车库、设备间及其他附属用房等。

3.2 工程特点

医院建筑作为大型综合建筑的一个重要组成部分，其管线布置十分复杂，医院物流传输系统的管线作为其中的重要一部分，管线排布不仅需要考虑自身利用的合理性和高效性，还需要与强弱电、给排水、空调通风、医疗气体、消防排烟等40 多种管线达到配合使用的目的，所以科学合理地布置这些管线是医院建筑项目的重中之重。

3.3 设计阶段的应用

医院物流管线综合管理在设计阶段，首先要明确BIM 设计方案的可行性，可以为后续施工全过程起到指导性作用。CAD 二维图纸设计与BIM 设计形式不同，BIM 设计集成大量数据以三维乃至四维的方式进行展示，弥补了二维图纸的劣势，通过BIM 模型，能直观地呈现医院物流管线的全方位状态，同时将物流管线和其他机电管线的综合排布展示在构建的模型中。根据场地实际情况，该项目的三维BIM 模型尽可能呈现物流管线和配套科室的构筑特征，划分不同的工作区域逐个进行建模，如医技门诊楼、静配中心、住院部、各专业科室等，大部分结构可利用鲁班软件进行搭建，再通过实际尺寸对所选构架进行参数完善，形成完整的三维场地模型[3]。

3.4 施工阶段的应用

基于三维模型，利用BIM 可视化和虚拟漫游进行设计合理性分析，模拟管线走向和施工预留洞口位置，真实的反应医院整体运作过程中出现的问题，辅助设计人员对物流管线进行优化，确保物流传输系统实用性和高效性[4]。

3.4.1 管线碰撞方面

以该项目儿童病房一层设计的三维管线为例，相比传统的CAD 二维图纸，三维信息系统具有更高的辨识度，各专业管线的位置更易于查找。同时，三维信息可明确区分物流管线与其他机电管线的位置区别，在模型中点击各种不同位置的管线，可进一步了解各种管线的详细参数，如管线的类型、型号以及安装各拐点高度等，使施工方能够快速理解设计意图，有效避免管线碰撞的发生。

3.4.2 施工进度管理方面

管线综合施工涉及的专业多、施工过程复杂、施工周期长、影响范围广，容易导致施工变更、进度缓慢、成本增加、质量不佳等。因此，将BIM 技术应用到进度管理中，可以确保项目负责人能够准确掌握日常施工进度，及时合理地完善和布置施工任务，促进项目工程的顺利快速完成。（图1 施工进度流程对比）

3.4.3 数据信息交互方面

此项目BIM 技术的移动端的管理平台，实现了参建各方的数据集成和交互，使设计、业主、监理、施工方能同时掌握现场施工信息，准确及时地处理施工现场发生的问题。现场施工管理人员能实时获取当前施工项目部分的工程进展情况，方便指导现场施工。并对于发现的施工问题拍照上传，共享到数据平台，提高了整改效率，并实现了现场的精细化管理。业主方能随时查看工程进度，及时督促施工方调整施工进度，实现合理的进度管控。各参建方针对平台的共享信息实现跟踪管理，有效分析出质量、安全问题的多发部位，促使资源最优化。

3.5 运维阶段的应用

医院建筑智慧运维管理是通过BIM 技术将项目前期静态异构构建和海量动态数据信息进行有效的整合，构建出项目运维大数据，能实时反映建筑运行的状态，实现医院建筑的主动式集成化数据信息运维管理。其主要内容包括设备监测、物流小车定位跟踪、报修维护、安全防控、建筑能耗监测等，能有效提升医院运维管理的质量和效率，为现代化医疗保驾护航，将助力智慧城市和智慧医院的建设，让城市生活更加美好。

3.5.1 异构信息集成与存储

通过调查数据显示，传统工程项目的数据集成与存储不高的问题主要由前期项目的数据接口与后期运维系统的不匹配造成的。该项目在前期就已经与系统提供方达成了一致协议，通过BIM 平台进行了全程异构信息的监测、采集、转化、传输和显示，实现了监测对象与BA(BA 指楼宇设备自控系统)中获取的监测数据的高度匹配。目前医院资产管理系统、视频监控系统、能耗分项计量、报修服务系统、医疗气体监控等运维信息系统均与BIM 进行了深度融合，并采用分布式存储技术实现建筑全生命周期数据的高度集成与存储，方便了后期的实时调取。

3.5.2 建筑可视化运维管理技术

工程建造结束并不意味着BIM 技术的应用结束，运维管理是在工程竣工的基础上，对施工阶段的BIM模型进行进一步的优化完善，使整个项目的构建精度更高，通过集成电子信息档案、管线构建监测检测、用户人员管理等模块，将三维可视化模型与实时运维数据动态整合，实现高度真实的运营管理体验，提高运维管理和应急决策效率。

第一，构建模型提取。在运营模块里，可以通过提取构建模型的方式实现对管网三维模型进行轻量化展示，保证管理人员随时查看管线的走向及管件基本信息参数。

第二，监测检测。基于摄像头、RFID 无线射频等监测检测传感器收集物流小车、管线、水火灾情等数据，结合BIM 运营模型及时监测、统计、分析，使运营管理单位及时做出调度与决策，如图2 所示。

图2 物流系统实时监测平台

第三，用户管理。为项目参建各方提供参建人员账号，导入项目数据，以便为后续运维管理人员提供详细数据，用户管理模块提供项目参建人员的账户注册、登录及密码修改等。

4 BIM 技术在全生命周期管理中的效益分析

一是信息集成。集成个人、组织、流程、知识、技术、经验等，通过各参建方早期介入，在初期可将各自的知识、技术、经验充分共享，从而一方面减少错误发生概率，另一方面提高建设的整体执行效率。

二是协同合作。各参建方是一个利益整体，项目前期各参建方就已组建了信任协作、数据共享、利益分配明晰的组织架构和管理体系，实现了各方的协同配合，共同完成项目整体目标制定，使各参建方利益趋于一致，进而降低项目建设风险。

三是精益建造。通过各参建方风险共担、利益共享，形成激励奖惩机制，如采取发现问题加分、解决问题加分、隐瞒问题扣分、不及时解决问题扣分等考核办法，使各参建方利益完全与工程项目的整体目标相关联，最大程度地减少返工和浪费、降低造价、缩短工期，达到最优整体目标[5]。

5 结语

BIM 技术可以全方位地应用在项目设计、施工、运维等工程的每一个环节，构建基于BIM 技术的全生命周期管理模式，可以有效地统筹协调零散的参建方，提高参建方的沟通效率，保证了工程项目的质量，并实现了信息的共享共用和风险分担。通过此项目的应用，该项目优化了工期，控制了成本，实现了离散管理向同一模式管控的转变，并为后期项目增值创造了空间。