基于 BIM 信息化模型的“智慧后勤”
——華山醫院老院區后勤信息化管理中心的改造更新實踐

沈全斌，姚晶珊（復旦大學附屬華山醫院， 上海 200000）

在第 75 屆聯合國大會期間，我國宣布我國二氧化碳排放力爭于 2030年前達到峰值，努力爭取 2060年前實現碳中和。2022年3月11日，住房和城鄉建部發布《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》，其中提到 2025年城鎮新建建筑要全面建成綠色建筑，并完成既有建筑節能改造面積 3.5億 m2以上。在“雙碳”達標的政策大背景下，提升醫院后勤管理的數字化、智慧化、精細化水平，打造“智慧后勤”成為建設“綠色醫院”“智慧醫院”的關鍵一環。

1 打造“智慧后勤”

醫院公用設施設備分布形式多樣，管網錯綜復雜，與醫院運維管理息息相關，其信息化是“智慧后勤” 的重要組成部分。長期以來，上海市華山醫院后勤運營“以安全運營為中心，以提高服務質量水平和運行效率（節支節能）為基本點”，既強調節能技術又注重精細化管理，力求提高建筑能源利用效率，控制建筑能耗和碳排放增長?！笆濉逼陂g，華山醫院已完成公用設施設備主要系統的初步信息化建設，建設三大類超過 12 個獨立后勤信息化系統，打造了一張華山“動力網”。然而，醫院整體信息化工作水平不高，數據的有效篩選、有效利用、可視化程度作為后續工作的重點，有待進一步提升和解決。2020年，在原有的后勤信息系統基礎上，華山醫院老院區開始打造基于建筑 BIM 模型的醫院后勤信息化管理中心。

2 現存的問題和挑戰

作為百年老院，華山醫院運行年代久遠，各建筑、系統、設施設備信息化建設與發展不平衡、不充分，信息孤島問題日益突出，成為穩定提供高品質后勤保障服務的一大阻礙。問題主要包括：醫院消防、安防、視頻、能耗、自控等運行系統種類繁多、自成體系、不能相互關聯，降低了醫院的管理效率；醫院后勤運營仍舊大量使用紙質或二維圖紙，系統管理能力落后，查找故障時間長，響應效率低；數據采集和使用還處于初級階段，沒有真正實現有效閉環管理和輔助決策。

新冠疫情全球大流行也對醫院后勤部門提供長時間、高強度、零容錯的后勤安全保障提出了巨大挑戰。如醫用氣體系統、凈化通風系統等對正負壓設計的要求，尤其是疫情防控帶來的空調系統設計和建筑的功能性改變，致使公用設施設備的管理工作在技術層面的專業性、變化性、適用性（“平戰結合”）要求提升；由于醫院設施系統的分布相互連通，關系緊密，公用設施設備的管理工作細節多、關聯性強，在安全性、穩定性、低容錯率、符合性等方面有著更高要求。

3 BIM 技術在醫院建筑中的應用

因醫院建筑功能復雜，大部分醫院的 BIM 技術應用僅限于新建樓宇的設計階段。近年來，已有少數醫院項目將 BIM 技術在設計、施工、運維階段統一貫徹實施：在項目全生命周期中，各方可利用 BINM 技術增強溝通、共享數據、緊密合作，利用可視化的管理，減少設計誤差，提高施工質量和效率；同時可利用模型進行模擬建設，評估增強修繕方案的可行性，減少管線碰撞等安全風險。但在醫院既有建筑運維階段中，對 BIM 技術的應用幾乎還是空白。華山醫院老院區后勤信息中心改造項目概況及對比如表 1 所示。

表1 華山醫院老院區后勤信息中心改造項目概況及對比

4 基于 BIM 模型的新平臺搭建

目前華山醫院老院區在建的 BIM 模型智慧化系統主要針對醫院門急診樓和住院樓進行改造建設，目標為：實現建筑內部水、電、氣、空調等管網情況的可視化顯示，核實全院地下及樓層管線的埋深、材質、形狀、走向，優化目前管線資源的統籌利用與科學布局，解決漏點無法判斷的痛點和難點，為將來改造建設提供有效輔助，并對模型輕量化處理，可網頁實時打開觀看。

4.1 建設方針

以工作流為基礎。將設施設備基礎信息、運行臺賬、維保記錄、核心指標參數等全生命周期信息，統一匯總進 3D 數字化檔案庫中；實現不同專業領域、不同負責區域運維人員的信息完美傳遞；對可能發生的災害進行預防和主動干預；完善并豐富資產與設施設備的運行管理手段，改“人治”為“數治” 。

以 BIM 模型為載體。實現同一系統、不同設備之間從屬關系的信息關聯；實現設施設備運行狀態與其空間位置的信息融合，幫助運維人員快速精準定位；建立醫院化整為零、網格化管理的基礎條件；實現醫院各部門數據共享，可在同一載體上進行協同工作。

圍繞運維實際需要。采用物聯網、異構系統集成、流媒體數據傳輸、二維碼及現場圖像識別、AR 視覺增強等一系列新技術應用，全方位保障醫院設施設備安全穩定運行；有利于不同專業運維人員的協同合作和權責劃分；降低運維人員專業門檻及學習時間成本、聚焦于精細化管理，全面提高后勤保障服務質量和管理水平。

4.2 基于 BIM 模型對既有監控系統進行輕量化處理

在完成 BIM 模型建設的基礎上，對配電、特種設備、能源使用監控、空調自控、臺賬、機房監控等既有監控系統進行輕量化處理，便于網絡的便捷性。內容具體包含五個方面：實現各專業現有系統的全面整合，做到維保事項可視、可控、可追溯，形成事情預防、事中監督、事后評估的全過程管理；實現信息群島，對采集數據進行分類篩選并利用，真正實現大數據的“一站式”管理；增強可視化程度，界面的交流和溝通更好；當發生突發事件時，可快速調取相關參數信息，并提高應對及保障水平；與 AR 等新技術相結合，實現巡查中的數據信息獲取，同時輔以培訓手段，提高工作人員的實操能力。全院建筑的 BIM 模型如圖 1 所示。

圖1 全院建筑的 BIM 模型

4.3 建設過程

（1）階段 1：基礎數據收集。2020年8—9月，對院區既有建筑的基礎數據進行了匯總，先后收集各專業紙質圖紙 757 張，調研排摸設施設備和計量器具并列出清單，多方協同核對圖紙與現場數據匹配度，對圖紙進行掃描、轉化成 CAD 電子檔案。

（2）階段 2：現場勘測及圖紙深化。2020年10—11月，在現有數據基礎上，對現場進行了實地勘測和重新測繪。針對過程中發現的圖紙偏差較大、部分區域勘察困難等情況，院內及時召開協調會議，確認由醫院物業人員協同幫助完成后續勘察及校驗工作。

（3）階段 3：BIM建模及模型校核。2020年12月，結合前期圖紙和現場勘測數據，開展了 Autodesk revit 建模、樓層設備管路加載、碰撞測試和反復校準、圖像顯示效果渲染等工作。期間共重新繪制并留檔圖紙 268 張，樓層建模共 35 層，涉及建筑面積 56031 m2，BIM 構建達 66780 個，修復碰撞模型 1045 處。通過模型校核，對原有的后勤信息管理系統進行了模型精細化、輕量化和信息化處理。

（4）階段 4：重點樓層 AR 技術試點。2021年1月，在 RVT 模型上對 1 號樓 6 層進行深化及 AR 建模，并將 AR 模型與現場實景進行數字化孿生，校核 AR 模型與現場實景的定位偏差。目前階段已完成 1 號樓 6 層各區域的實景定位，并加載 BIM 模型，實現了該樓層AR技術的初步應用。

5 能效評估和交互應用

以建筑能耗監管系統為例，改造更新后的信息管理平臺可顯示電、水、燃氣、冷熱量、蒸汽等不同能源在不同分布區域的能耗使用情況，對全院能耗情況進行實時監控。具體功能包括：遠程讀表、能耗報警，特殊、重點區域監控與提醒；定期出具能源報告，進行大數據分析；結合樓宇、科室監控與對比，實行績效考核；優化高能耗空調等設施設備運行方案，為高效運行提供指導等。

（1）交互應用案例 1：發現深層故障，排除安全風險。某夜，鍋爐值班人員（分控）通過鍋爐監控系統發現煙氣余熱回收裝置溫度異常，同時監控中心（總控）通知，電力監測模塊監測到循環水泵發生故障，已停止運行并告警。在鍋爐監控系統與電力監控系統的聯合作用下，值班人員及時發現故障原因并加以處置，否則回收裝置長時間超溫超壓運行可能會有爆炸風險。

（2）交互應用案例 2：定位故障源頭，縮短維修時間。維修人員通過接報中心接到空調有問題的報修，空調監測系統發現制冷劑壓力報警，監控中心發現冷卻水泵剩余電流變大報警。經檢查水泵繞組絕緣破損，導致線圈故障，造成冷卻水壓力低。在傳統的巡查方式下，維修人員難以通過獨立平臺尋找真正故障源。通過多平臺聯動，維修人員可在最短時間內找到問題原因，提升服務滿意度。

（3）交互應用案例 3：及時發現問題，節省真金白銀。百年老院的地下管網漏水很難及時發覺，即使一級或者二級水表計量發現異常，也無法判斷是內部還是外部滲漏；采用新系統之后可通過多平臺交互確定具體樓宇，再通過聽漏進行具體漏點判斷，從而縮短時間、止漏止損。2020年8月，醫院后勤運維人員發現水表曲線異常，經分析定位是 6 號樓管網異常，結合 6 號樓附近的聽漏輔助判斷，最終確定是地下管網漏水，及時進行了修復。

有賴于此次更新改造，華山醫院 2021年后勤運維獲得了良好的綜合效益：以 2020年為基準年估算，在用能設備和門急診量不斷增加的情況下，平均年節約能源 387 t 標準煤，平均每年節水 28765 t，平均節能率達到 4.6%，平均節水率達到 3.5%（由于疫情影響，本次效益計算選取的時間已去除由于疫情導致的醫院閉環管理時間）。

6 結語

華山醫院老院區后勤信息化管理系統的改造更新，是上海市醫療領域首個采用既有建筑反向測繪建立 BIM 模型的運維應用項目，在此過程中華山醫院首次探索了多個獨立平臺信息整合以及視覺增強技術試點，為大批醫院既有建筑探索后勤智慧化管理積累了寶貴經驗。

未來，華山醫院后勤管理將全面推進 BIM 創新應用，書寫數字化醫院建設新篇章。貫徹落實數據融合、打通并建立一站式綜合服務平臺，積極應用 5G+、wifi6、AR 視覺增強等新興技術，持續提高后勤信息化、數字化、智慧化水平，并納入安防、消防、餐飲等更多功能，實現多平臺數據融合共享，努力打造真正的“智慧后勤”，實現人、財、物精細化管理水平業內領先。