BIM技術在醫院物流管線綜合全生命周期管理的應用

崔亦君

（1.山東建筑大學管理工程學院，山東 濟南 250101；2.淄博職業學院，山東 淄博 255300）

0 引言

近年來，BIM 技術作為一種新的技術手段，與建筑業信息化管理結合的愈發緊密，現被廣泛應用在建筑工程項目的各個階段。隨著工程項目的實踐應用的持續深入，建筑全生命周期管理模式在工程項目信息化管理地高效性已被越來越多的項目所采用，現已經逐漸成為建筑工程信息化管理領域的一個發展方向。近年來，調查研究發現，BIM 技術與全生命周期管理結合越發緊密，兩者的互相補充不僅實現了優化設計方案、提高施工效率、降低工程成本的目的，而且還實現了建筑管理參與方信息的共享共用。這種建筑信息的交互與集成不僅實現了建筑項目的應用價值和建筑行業的綠色發展，還為后續醫院的精細化和信息化管理提供了有力保障[1]。

1 背景與意義

一方面，醫院的信息化管理和建設是建筑業信息化的重要組成部分。

醫院項目作為建筑業國民公共項目的重要組成部分，其建設的信息化水平影響著建筑業信息化發展的程度，也影響著醫院整體診療服務等級。醫院信息化管理是指運用信息技術、網絡通信技術、信息集成技術、信息處理技術和信息安全技術等，優化提升醫院建筑項目的設計、組織施工和后期運維管理一種有效方式，不僅能提升項目參建各方的經營管理水平和核心競爭力，還能實現醫院的前期建設和后期運維管理的有效銜接，對于醫院信息化管理具有現實的研究意義。

另一方面，基于BIM 技術的全生命周期管理模式能有效提升工作效率和質量。

在傳統的工程項目管理模式中，以業主方為核心驅動力的模式占比較大，其存在的問題也比較凸顯，主要原因存在于各參建方的利益最大化和“零和博弈”的想法，導致工程項目決策管理的目標值、基準點的偏差，從而造成各參建方投入人力和時間成本的增加。BIM 技術的加入可以有效減少會議的數量、簡化冗雜的管理組織架構，從而提升工作效率和質量。

2 BIM 技術與全生命周期管理

2.1 BIM 技術

BIM 是一種利用數字化技術應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，通過對建筑構建的數據化、信息化模型整合，在項目設計、施工和運行維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，借助建筑工程信息的信息化模型使工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，為設計人員以及包括施工、運營在內的各方建設主體提供協作共用的信息化平臺，在提高工程質量、節約成本和縮短工期方面發揮及其重要的作用。

2.2 全生命周期管理中的BIM 技術

從全生命周期管理內涵中可知，其集成了人、系統、組織、業務結構等方面，通過合作、互利共贏的思想，使參建各方在各個階段達到信息共享共用，促進工程建設一體化，最大程度地減少返工、降低成本以及縮短工期，達到最優項目目標。而BIM 技術模型作為項目信息化集成的載體，可以在項目設計階段進行管線的排布與優化，便于選取最優的設計方案；在施工階段精確地定位管線排布施工點，減少返工降低成本；在運維階段利用BIM 進行物流小車的定位和設備管線的運營維護。

2.2.1 全員協同參與，信息交互暢通

傳統管理模式下，項目參建方受制于組織機構的限制等原因，容易導致溝通不暢、信息閉塞，而在全生命周期管理模式下，參建各方可以以BIM 平臺為數據信息中心，打破信息壁壘，共享項目數據，使數據交互更加便捷，并有利于形成達成統一的目標，合理分配工作任務，提高工作效率。

2.2.2 早期介入，節省工期

全生命周期管理相對于傳統的項目管理，建設項目各方就盡早地參與到項目中，在設計深化階段，各參與方可以集思廣益，運用各專業的知識和經驗共同解決現存的問題，有利于避免后期問題的推諉和扯皮。

2.2.3 提高質量，控制成本

BIM+全生命周期管理模式能夠促使參建各方能全程參與到項目的建設中。在設計階段，參建各方深度交流，集思廣益，共同決策，提高設計質量；在施工階段進行施工模擬，通過施工質量和技術監控提高施工質量[2]。建設項目在運用全生命周期管理模式下，通過全過程模塊化監控，優化項目施工工藝等方式，可以有效減少人工成本支出，降低運維階段設備、管線的維護費用，從而實現成本的高質量把控。

3 應用案例分析

3.1 案例背景

某三級甲等醫院建筑設計規模為總床位數2000個，總建設用地面積203338m2，總建筑面積339060m2，建筑內容包括科研行政樓、門診醫技樓、康復中心、體檢中心、靜配中心、病房樓、腫瘤中心、全科醫生臨床培養基地、地下車庫、設備間及其他附屬用房等。

3.2 工程特點

醫院建筑作為大型綜合建筑的一個重要組成部分，其管線布置十分復雜，醫院物流傳輸系統的管線作為其中的重要一部分，管線排布不僅需要考慮自身利用的合理性和高效性，還需要與強弱電、給排水、空調通風、醫療氣體、消防排煙等40 多種管線達到配合使用的目的，所以科學合理地布置這些管線是醫院建筑項目的重中之重。

3.3 設計階段的應用

醫院物流管線綜合管理在設計階段，首先要明確BIM 設計方案的可行性，可以為后續施工全過程起到指導性作用。CAD 二維圖紙設計與BIM 設計形式不同，BIM 設計集成大量數據以三維乃至四維的方式進行展示，彌補了二維圖紙的劣勢，通過BIM 模型，能直觀地呈現醫院物流管線的全方位狀態，同時將物流管線和其他機電管線的綜合排布展示在構建的模型中。根據場地實際情況，該項目的三維BIM 模型盡可能呈現物流管線和配套科室的構筑特征，劃分不同的工作區域逐個進行建模，如醫技門診樓、靜配中心、住院部、各專業科室等，大部分結構可利用魯班軟件進行搭建，再通過實際尺寸對所選構架進行參數完善，形成完整的三維場地模型[3]。

3.4 施工階段的應用

基于三維模型，利用BIM 可視化和虛擬漫游進行設計合理性分析，模擬管線走向和施工預留洞口位置，真實的反應醫院整體運作過程中出現的問題，輔助設計人員對物流管線進行優化，確保物流傳輸系統實用性和高效性[4]。

3.4.1 管線碰撞方面

以該項目兒童病房一層設計的三維管線為例，相比傳統的CAD 二維圖紙，三維信息系統具有更高的辨識度，各專業管線的位置更易于查找。同時，三維信息可明確區分物流管線與其他機電管線的位置區別，在模型中點擊各種不同位置的管線，可進一步了解各種管線的詳細參數，如管線的類型、型號以及安裝各拐點高度等，使施工方能夠快速理解設計意圖，有效避免管線碰撞的發生。

3.4.2 施工進度管理方面

管線綜合施工涉及的專業多、施工過程復雜、施工周期長、影響范圍廣，容易導致施工變更、進度緩慢、成本增加、質量不佳等。因此，將BIM 技術應用到進度管理中，可以確保項目負責人能夠準確掌握日常施工進度，及時合理地完善和布置施工任務，促進項目工程的順利快速完成。（圖1 施工進度流程對比）

3.4.3 數據信息交互方面

此項目BIM 技術的移動端的管理平臺，實現了參建各方的數據集成和交互，使設計、業主、監理、施工方能同時掌握現場施工信息，準確及時地處理施工現場發生的問題。現場施工管理人員能實時獲取當前施工項目部分的工程進展情況，方便指導現場施工。并對于發現的施工問題拍照上傳，共享到數據平臺，提高了整改效率，并實現了現場的精細化管理。業主方能隨時查看工程進度，及時督促施工方調整施工進度，實現合理的進度管控。各參建方針對平臺的共享信息實現跟蹤管理，有效分析出質量、安全問題的多發部位，促使資源最優化。

3.5 運維階段的應用

醫院建筑智慧運維管理是通過BIM 技術將項目前期靜態異構構建和海量動態數據信息進行有效的整合，構建出項目運維大數據，能實時反映建筑運行的狀態，實現醫院建筑的主動式集成化數據信息運維管理。其主要內容包括設備監測、物流小車定位跟蹤、報修維護、安全防控、建筑能耗監測等，能有效提升醫院運維管理的質量和效率，為現代化醫療保駕護航，將助力智慧城市和智慧醫院的建設，讓城市生活更加美好。

3.5.1 異構信息集成與存儲

通過調查數據顯示，傳統工程項目的數據集成與存儲不高的問題主要由前期項目的數據接口與后期運維系統的不匹配造成的。該項目在前期就已經與系統提供方達成了一致協議，通過BIM 平臺進行了全程異構信息的監測、采集、轉化、傳輸和顯示，實現了監測對象與BA(BA 指樓宇設備自控系統)中獲取的監測數據的高度匹配。目前醫院資產管理系統、視頻監控系統、能耗分項計量、報修服務系統、醫療氣體監控等運維信息系統均與BIM 進行了深度融合，并采用分布式存儲技術實現建筑全生命周期數據的高度集成與存儲，方便了后期的實時調取。

3.5.2 建筑可視化運維管理技術

工程建造結束并不意味著BIM 技術的應用結束，運維管理是在工程竣工的基礎上，對施工階段的BIM模型進行進一步的優化完善，使整個項目的構建精度更高，通過集成電子信息檔案、管線構建監測檢測、用戶人員管理等模塊，將三維可視化模型與實時運維數據動態整合，實現高度真實的運營管理體驗，提高運維管理和應急決策效率。

第一，構建模型提取。在運營模塊里，可以通過提取構建模型的方式實現對管網三維模型進行輕量化展示，保證管理人員隨時查看管線的走向及管件基本信息參數。

第二，監測檢測。基于攝像頭、RFID 無線射頻等監測檢測傳感器收集物流小車、管線、水火災情等數據，結合BIM 運營模型及時監測、統計、分析，使運營管理單位及時做出調度與決策，如圖2 所示。

圖2 物流系統實時監測平臺

第三，用戶管理。為項目參建各方提供參建人員賬號，導入項目數據，以便為后續運維管理人員提供詳細數據，用戶管理模塊提供項目參建人員的賬戶注冊、登錄及密碼修改等。

4 BIM 技術在全生命周期管理中的效益分析

一是信息集成。集成個人、組織、流程、知識、技術、經驗等，通過各參建方早期介入，在初期可將各自的知識、技術、經驗充分共享，從而一方面減少錯誤發生概率，另一方面提高建設的整體執行效率。

二是協同合作。各參建方是一個利益整體，項目前期各參建方就已組建了信任協作、數據共享、利益分配明晰的組織架構和管理體系，實現了各方的協同配合，共同完成項目整體目標制定，使各參建方利益趨于一致，進而降低項目建設風險。

三是精益建造。通過各參建方風險共擔、利益共享，形成激勵獎懲機制，如采取發現問題加分、解決問題加分、隱瞞問題扣分、不及時解決問題扣分等考核辦法，使各參建方利益完全與工程項目的整體目標相關聯，最大程度地減少返工和浪費、降低造價、縮短工期，達到最優整體目標[5]。

5 結語

BIM 技術可以全方位地應用在項目設計、施工、運維等工程的每一個環節，構建基于BIM 技術的全生命周期管理模式，可以有效地統籌協調零散的參建方，提高參建方的溝通效率，保證了工程項目的質量，并實現了信息的共享共用和風險分擔。通過此項目的應用，該項目優化了工期，控制了成本，實現了離散管理向同一模式管控的轉變，并為后期項目增值創造了空間。