基于BIM技术的医院智慧管理运营平台建设

文/邓福生 黄兆佳 何国滔 张鹏

佛山市妇幼保健院

医院后勤管理痛点分析

建筑结构复杂，房间变动频繁，空间利用率有待优化

医院作为大型公共建筑，楼宇布局复杂，建筑面积庞大，业务用房类型繁多。随着医院发展以及业务量增加，以及上级医政部门的新规新政策的实施，导致科室业务用房变动频繁，以往采用查看图纸以及房间报表，外加现场查勘的方式进行房屋空间的资源调配，工作量大且效率低下，并且房屋空间的调配方案是否最优无法验证，导致医院房屋资产利用率未能最优化。

基础设备设施繁多，隐蔽管线复杂，安全保障有难度

医院基础设备设施类型众多，包括变配电、给排水、暖通空调、医用气体等，分散在医院不同楼层的机房及设备间，管理难度大。同时，强电、弱电、给排水、暖通、气体、轨道物流等各种设备管线作为隐蔽工程，在楼宇中纵横交错，隐患排查难度大，故障处理效率不高。设备设施与管线的专业性以及复杂性，导致日常运维工作难度大，设备运行保障存在安全风险。

后勤设备设施专用信息系统割裂，设备监控分散，不利于统一管理

医院前期建设的智能化系统如BA系统、照明系统、物流监控系统、视频监控系统等，对于单业务的监控管理有一定帮助，但各系统间独立割裂，未形成统一管理界面，同时业务间未形成联动管理，导致告警分散，故障响应时间长，排障效率低。例如物流设备监控系统告警，需切换到视频监控系统中查看对应现场情况，告警处置耗时耗力。

如何利用先进的信息应用技术构建医院智慧管理运营体系，盘活医院人员、设备、空间、系统等要素资源，实现业务间的融合贯通，最大化挖掘运营数据价值，是医院后勤数字化转型升级的迫切需求，也是实现医院精细化管理和高质量发展的关键。

基于BIM技术的智慧管理运营平台建设

BIM全称为建筑信息模型(Building Information Modeling)，是一种应用于工程设计、建设、运维等建筑全生命周期管理的三维可视化工具，通过仿真模拟打造基于物理世界的数字孪生体，对物理空间进行展示以及故障诊断、运行及状态预测、行为决策，从而实现了赛博空间与物理空间二者的交互映射1。

如果说数字孪生是数字化转型的最高境界2，那么BIM数字孪生技术与医院精细化管理的融合创新，则是目前医院智慧管理运营的终极形态。通过BIM技术在虚拟空间中构建全院高精度的数字孪生基座，基于数字孪生基座无限的可拓展性，将房屋空间管理、安全告警、设备设施与管线运维等全院所有基于物理位置的活动与业务，在统一平台上通过三维可视化方式管理运营，实现高效、精准、直观的精细化管理。

1. BIM平台整体架构设计

医院BIM智慧管理运营平台的技术复杂度与跨专业综合性较强，着眼医院长远发展进行顶层规划设计，平台设计既要满足现阶段管理需求，同时需具备先进性、延展性、兼容性，预留合理的接口，满足更多新业务的无缝接入。

图1 BIM平台架构图

数据物联层主要是系统数据的初始采集。BIM平台需要收集医院后勤领域为主的人员、空间、设备、费用、事件等各类数据3，对接各系统数据，完成集成的数据基础与数据编码体系。数据的存储形式也由不同的技术所实现，数据类型包括BIM的建筑设备管道模型数据，GIS的地理信息数据，设备设施运维手册，各类设备物联网数据（BA系统、电能管理系统、医用气体等）等。

连接转换层主要是通过各种技术和知识库对初始采集数据做清洗转换处理。按照统一编码的原则进行归纳、排列和组合，建立后勤领域为主的医院智慧运维数据模型，通过模型将各类数据汇聚拉通形成合力，充分挖掘数据潜在价值3，支撑上层应用和数据分析。

管理运营中心主要是基于三维可视化平台，建立监控指挥中心、空间运营中心和综合运维三大模块。依赖于数据层提供的基础能力，完成各模块之间的互通和联动。运维人员通过这三大模块完成每日工作流程，对各个子模块进行运维管理，并为上层决策层提供必要的数据。

2. BIM全专业数据建模

根据医院建筑建设阶段完成的竣工CAD图纸资料，结合现场勘查与核对，完成全院的BIM数据建设工作，包括建筑结构、暖通空调、给排水、电气、医疗气体等专业的BIM数据，以满足房屋空间管理、安全告警可视化管理、设备设施和管线全生命周期管理的数据需求。

根据CAD图纸，现场对建筑进行复核，目的是为BIM数据重建做好图纸数据准确的基础，对与图纸与实际明显不符的情况进行现场拍照并作相应的图纸标记和描述，完成现场复核工作底稿。

根据CAD图纸，以及现勘后的图纸数据，对建筑楼体进行建筑结构、墙体、门窗、楼板等BIM数据重建，要求与实际一致的尺寸及定位信息。

根据收集整理和复核过的图纸，对建筑外观进行场景搭建，并根据建筑实际外观采集到的照片数据，通过材质的提取和贴图的制作，进行三维建筑模型数据的构建，包括建筑的大门、台阶、外窗、墙体、楼顶、楼顶的机房建筑、楼顶的装饰结构等模型的制作。对医院地面地形以及地面上的建筑外观、道路、绿化、小品、院区围墙、医院大门等进行三维模型数据的构建，三维场景效果参照现场环境。

以暖通空调专业为例，对暖通空调系统管道和设备进行BIM数据重建，包括建筑楼层内的暖通空调系统管道和设备，以及配套机房管道和设备的BIM数据重建。

设备数据BIM重建包括建筑楼层内及制冷机房、冷却塔补水机房、新风机房、空调机房、净化机房等机房的水泵、水箱、风盘、风机、冷却塔、新风机组、空调机组等设备的BIM重建，也包括设备的技术参数、生产厂家、出厂编号、生产日期、位置信息、所属系统、使用年限等信息的重建。

管道包括新风系统、排风系统、洁净空调系统、补风系统、回风系统、冷媒系统、空调冷水系统、空调热水系统、空调冷热水系统、冷凝水系统、冷却水系统等子系统的管道管件（包含管道材质以及尺寸信息）、配套阀门仪表、风口和其它末端设施的BIM重建。

3. BIM与智能化系统对接集成

为了提高医院建筑运维综合管理的效率和安全保障服务能力，降低机电设备运维成本，发挥建筑体在告警事件时快速响应和处理能力，保障设备运行安全，将BA系统、智能照明系统、医用气体系统、洁净空调系统等系统集成，通过Modbus TCP/RTU、OPC、WebService等接口方式进行对接，实现多个子系统集中在BIM平台进行统一管理。

4. BIM可视化管理功能建设

管理驾驶舱面向决策层管理人员，整合实时安全监控与告警、设备设施运行监测、能源消耗等医院运维的各个业务，建立跨专业、跨部门、跨系统的全院运营管理关键数据指标体系，将医院综合安全生产监控、医院运行大数据、医院运维作业工作流与BIM数字孪生技术完美整合，为管理人员提供一个整合全院后勤运维各项重点统计数据和实时动态数据的综合指挥监控界面。

平台对全院建筑外观、道路铺装、景观绿化进行真实还原。对全院房间可按科室和用途进行展示，楼层部门分布直观，可灵活筛选部门或房间用途，查看对应房间分布，房屋面积等数据。所查看的房屋信息可直接导出，满足后勤、基建、财务等多个部门对于房屋数据的需求。

对医院经常变化的空间属性进行动态管理，任何空间信息的变更，都可在平台中进行编辑变更，包括对空间的编号、名称、所属部门、用途、人员信息、电话、资产信息、备注等信息。房管部门人员可应用空间管理工具维护房屋资产的信息，保障数据的准确性和一致性。

每个房屋空间所发生过的所有事件，包括安全报警、工单报修、巡检保养、施工改造等信息，可全部集成到该空间中，实现了房屋的全生命周期管理，可作为房屋维护的重要数据参照，同时也是精细化的体现。

BIM平台可对科室部门分布面积实现清晰准确的统计管理，各科室基于面积分摊的成本计算，包括能耗成本、空间成本、保洁成本等，均可与BIM平台的面积数据进行关联，保障成本计算准确科学。

通过BIM平台查看设备，可实现以下的可视化效果：

可选择根据设备的功能为展示方式，以显示区分不同设备的展示效果；

可选择设备的真实材质展示方式，以反映设备的真实效果；

可选择半透明展示方式，以不干扰对主要关注对象查看的同时，也能显示出周边设备的类型、体积、位置、构造等；

可选择着色显示方式，以反应设备的启停状态、报警状况、能耗数据大小等。

集成管理设备的基本台账信息，包括设备的类型、所属系统、子系统、安装位置、厂家、编码、出厂参数、维保单位、联系电话、使用年限、安装日期、备注等信息。这些信息作为运维的基础信息用于每台设备的基本信息档案留存，以及日常对台账的统计、设备维保服务期截止日告警管理等。

设备安全监控管理，集成多专业告警信息，包括暖通空调、变配电、给排水、医疗气体、电梯等类型，实现设备的远程集中监控。运行异常的设备自动产生告警，监测到异常会自动产生报警，重要的报警信息能够在系统明显的位置报警，并主动以弹框的形式呈现。以暖通空调系统为例，实时监测暖通空调系统运行状况，统计当前监测的设备数、停运设备数以及报警的设备数，可分类查看每类监测对象的启停信息和报警信息，并可集中查看监测数据。可查看每台设备的实时运行数据，如压力、温度、液位等数据。异常运行状况，自动生成报警，定位报警设备，可对报警进行处置并可发送工单，闭环管理。暖通空调系统的设备运行，可通过管道的连接，直观反映系统运行原理。设备运行流向通过流体动画的形式直观展示。系统、子系统、单个设备的运行流向，均可单选或组合查看。

设备的检修报修、巡检、保养以工单的形式形成闭环质控，异常作业突出显示，有效保障设备日常维护的效率，将设备运行隐患降到最低，有助于延长设备的使用年限，并将每次运维信息精细化记录存档。

基于一站式工单管理的功能，进行设备故障维修管理。建立检修及维护标准库，包括检修技术标准、作业标准、巡检标准、维护保养标准、安全标准等；实现院区设备故障和缺陷的发现、处理、反馈等全过程检修和维护的管理，进行检修和维护成本统计，以及与手机移动端的互动接单、结单、反馈、评价等管理。

对设备的全部信息进行集成式查看，调取设备全生命周期集成记录，根据业务需求进行关联。可查看与这个设备相关的全部信息，包括设备的清单，图档资料、说明书、维修手册、保养手册、报警记录、维修记录、巡检记录、保养记录等。

设备和管线建立三维可视化连接，能够直观查看设备与管线之间的连接关系和运行走向。通过三维流体动画，清晰反映设备运行原理。设备的运行流向能够按照机房、系统、子系统等层级进行筛选显示。

每个阀门的控制区域，能够在可视化的三维空间中进行高亮突出显示。通过连接管道的位置和房间的位置进行空间上的对比和数据的换算，并通过BIM系统智能计算管道流经的房间，最终确定阀门的影响范围。通过对流向数据和阀门数据的综合分析，查找阀门和楼层总阀门。

结论与展望

基于BIM平台的管理模式，颠覆了传统的后勤管理模式，从“二维页面监控”迈进了“三维模型运营”的管理新时代，在房屋资产管理与调配、设备设施安全监测与告警快速处置，隐蔽管网管线故障排查等方面实现了精细化、智能化、科学化的管理。

基于BIM平台的无限拓展性，医院将持续完善，逐步将能耗管理、安防管理、消防管理、医疗设备管理、机房环境管理等内容融入平台，建立保障医院综合管理运营的智能化体系，持续助力医院高质量发展。同时，医院在BIM平台的整体设计，建设路径、功能实现等方面的经验，期通过此文能对其他同行起到抛砖引玉的作用，推动医疗行业智慧管理运营水平的整体提升。同时，BIM的技术场景应用远不止于此，还需要更多同行共同参与以及研究，才能不断推动BIM技术在医院管理更深层次、更广范围的应用。