设施管理信息化研究

陈 远 李洪欣

(郑州大学土木工程学院,河南郑州 450001)

随着信息技术(Information and Communication Technology)的发展和广泛利用,土木工程信息化战略在建筑工程领域被大范围的推广和实施。建筑行业信息化战略就是在建筑工程项目的整个生命周期中的每个阶段实现信息化,而设施管理处于整个工程项目生命周期的维护阶段,设施管理信息化也是建筑行业信息化的重要组成部分。设施管理信息化,可以促进建筑工程项目信息在生命周期各阶段的共享和充分利用,整合建筑信息管理系统,减少“信息孤岛”,实现建筑生命周期内信息共享、协同工作的目标。本文首先介绍了设施管理的概念和设施管理的范围和功能,其次分析了设施管理信息化的必要性以及信息技术在设施管理中的应用,最后阐述了设施管理信息化的研究重点和发展趋势。

1 设施管理理论背景

1.1 设施管理的概念

在讨论设施管理信息化之前,有必要对设施管理的概念、定义和发展有一个清晰的阐述。设施管理(Facilities Management)是传统物业管理的延伸与超越,是一门交叉科学,它综合了建筑科学、管理科学、行为科学、和工程技术的基本原理。从设施管理术语的出现,到设施管理从传统的物业管理范围的脱离,设施管理已经发展成为一个独立的新兴的行业,来协助私人机构、教育机构以及政府部门更有效的管理其下的物业设施和支援服务。

在设施管理发展的各个阶段,设施管理的概念并没有统一的定义。在设施管理理论发展的初级阶段,设施管理只考虑建筑、家具和设备等“硬件”;随着理论研究的深入,设施管理概念又包括人、生成过程、环境、健康和安全等“软件”;近些年来,许多专家和学者又将设施管理的范围延伸到设计、建造、运营等设施生命周期的层次上。另外,各国设施管理协会也根据自身情况定义了设施管理的概念。例如,国际设施管理协会定义,设施管理是指以保持业务空间高品质的生活环境进行有效的规划、整理和维护管理的工作,将人们的工作场所和工作任务有机的结合起来。英国设施管理协会认为设施管理就像对待核心业务一样,对房地产和业务支撑服务进行专业化管理,所有活动都以客户核心业务的需求和要求为基础。而香港设施管理协会认为设施管理是一个组织将其人力、运作及资产整合,去完成其策略性目标的过程。

1.2 设施管理的功能及意义

设施管理的范围非常广泛,涉及人类有效的生活环境,通常被归纳为三种类型:城市公用设施(医院、学校、体育场馆、机场、车站等),工业设施 (工厂、工业园区、科技园区、保税区等),商业设施(写字楼、商场、酒店等)。根据国际设施管理协会的定义,设施管理主要包括九大功能:长期设施管理计划(战略、策略性计划),短期设施管理计划(日常执行性计划),设施融资分析及财务管理,不动产处置及管理,内部空间规划、空间标准及空间管理,新建或改建项目的建筑规划和设计,新建或改建项目的建设工作,设施的日常运行和维护,通讯、安保等支持服务。根据这九大功能,设施管理可以更进一步分解成较具体的功能,如图1所示[1]。通过设施管理的实施,企业、公司和政府部门等可以在降低设施运行成本、保持高品质业务空间的同时,整合所有的设施相关的业务活动,以支持机构发展战略和核心业务,从而达到提高机构的经济效益和核心竞争力。设施管理的意义可以归纳为下面几点:

图1 设施管理的具体功能与范围

◦ 提供和保持高品质业务空间。通过制定设施管理计划,利用先进技术,创造安全、环保和健康的业务空间,满足设施使用者对于高品质空间的需求,使其能在舒适的空间中进行工作。

◦ 整合和管理组织内部所有设施相关的业务。设施管理的范围涵盖了机构内所有相关的业务,其主要目的是为设施使用者提供一切相关服务,支持其进行核心工作业务。

◦ 降低设施全寿命周期运行成本。设施管理通过预测设施资金需求计划,合理配置有限的费用,发挥最大的效益。

◦ 支持机构的发展战略和核心业务。近些年来,设施管理者越来越多的参与到机构的战略决策制定过程中,为机构的战略发展提供设施管理方面的决策,同时根据机构的战略决策,来制定相应的设施管理计划,为机构的战略发展和核心业务提供支持。

2 信息技术在设施管理中的应用

2.1 设施管理信息化的必要性

近几年来,随着计算机及信息技术的发展,各个国家各行业的信息化水平进入了新的里程。建筑行业作为国民经济的支柱产业也需要拓展和深化信息技术在本行业中的应用。建筑行业信息化战略就是在建筑工程项目的整个生命周期中,实现信息采集与存储的自动化,信息格式的规范化,信息交换的网络化,信息利用的科学化和信息管理的系统化。其中建筑工程项目的整个生命周期包括需求分析、招投标、勘测、设计、施工和维护等阶段,而设施管理处于整个工程项目生命周期的维护阶段,设施管理信息化也是建筑行业信息化的重要组成部分。设施管理信息化,可以促进建筑工程项目信息在生命周期各阶段的共享和充分利用,在设计和施工阶段产生的工程项目信息可以非常方便地应用到设施管理阶段,从而使建筑物的空间管理、运营管理、物业管理、维护规划等可以充分利用设计和施工资料、检测数据,进行定性或定量的分析,制定出合理的设施管理计划,最后达到整合建筑信息管理系统,减少“信息孤岛”,实现建筑生命周期内信息共享、协同工作的目的。

从具体的设施管理范围和功能来分析,只有广泛而深入地应用信息技术,才能够将所有的设施管理工作、设施管理部门整合起来,设施管理者才能够共享和掌握机构内的数据信息,高效快速地管理和控制机构内部的设施,支持自身的业务活动。在设施管理领域应用信息技术可以:

◦ 更有效地提高设施管理效率。

◦ 通过降低建筑维护的费用来使投资最大化。

◦ 通过有效的空间管理来节约开支。

◦ 通过对设施进行全生命周期(LCC)经济评价,最大程度获得最优全寿命周期费用。

◦ 改善安全和环境规划能力,降低突发事件所造成的风险。

◦ 以及帮助设施管理者对于设施管理的需求做出前瞻性的判断,提高设施管理的决策能力。

2.2 计算机辅助设施管理系统(CAFM)

计算机辅助设施管理系统(Computer Aided Facilities Management)是指利用信息技术,包括数据库、CAD、图像信息系统(GIS)、计算机网络等,来管理和支持设施管理任务。计算机辅助设施管理系统可以帮助设施管理者在尽可能降低费用的情况下,确保所有机构设施可以被充分利用,并且为建筑生命周期的每一阶段提供帮助。设施管理已经被应用到非常广泛的行业中,例如政府机构、教育、医疗、商业和工业等,计算机辅助设施管理系统可以通过合并与分析各行业所特有的数据,来改善在这些行业中所实行的设施管理业务。

现在市场上已有多种功能齐全,能够应用到各种行业的设施管理软件,总体来说,这些软件包括下面一些功能:

◦ 热线服务功能。大多数设施管理公司是通过调度中心来协调设施管理工作,尤其是设施维修工作。当设施使用者发现某个设施需要修理的时候,首先通过电话、传真或电子邮件联系调度中心,调度中心将利用设施管理系统来注册和记录相关的维修信息,并通知维修人员到达指定的地方对报修的设施进行修理。对于每一次的维修,需要记录的信息包括设施损坏具体信息、维修地点、维修内容、维修人员、维修结果等。设施管理系统可以有效管理所有的维修记录,并且能够追踪每一次的维修任务。

◦ 资产管理功能。在这里资产主要指一个机构的设备、仪器、家具等资产。通常一个机构拥有成千上万的仪器设备等,例如计算机、打印机、复印件、家具等,而对于这些设备信息的记录和更新便成为非常繁重的工作。利用计算机辅助设施管理系统以及所整合的其它信息技术(例如 RFID和条形码技术),可以非常方便的记录机构内所有资产的信息,增加资产管理的效率,改进资产信息记录的准确性,以及节约资产信息查找的成本。

◦ 空间管理功能。建筑空间是一个机构最主要的资产,只有解决如何使用空间及谁能使用特定空间等这些基本问题,一个机构的建筑空间才能够充分有效的得到利用。设施管理系统的空间管理功能能够整合空间信息数据库和相应的建筑CAD图纸,可以收集和记录每一部分的建筑空间信息,跟踪建筑空间的使用情况,提供空间预订功能,提供空间管理计划,预测将来空间的使用情况,为设施管理者提供决策支持。图2显示的是 CAFMexplorer系统的空间管理功能。

◦ 设施维护管理功能。设施维护包括有计划的维护行为和突发的维护行为。有计划地维护行为是按照制定的计划进行维护,目的是增加设施的使用期限,避免设施出现故障。而突发的维护行为是由于设施的突然损坏或突然出现故障而需要立即进行修理的情况,通常突发的维护行为都是通过设施管理系统的热线服务功能,由调度中心来进行管理。设施维护管理系统的主要作用是帮助设施管理者对维护行为制定详细的计划,规划和安排每月或每年的设施管理任务,例如设备维护、安全健康监控、合同更新、担保条约的更新等。

◦ 其它功能。计算机辅助设施管理系统所能提供的其它功能包括:房地产管理,房屋租赁管理,总体规划管理,能耗管理等。

图2 CAFM exp lorer空间管理系统

2.3 射频识别技术(RFID)在设施管理中的应用

射频识别技术(RFID)俗称电子标签,是一种非接触性的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干涉,可以识别运动的物体并能同时识别多个目标。基本的 RFID系统由三部分组成:

◦ 标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;

◦ 阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

◦ 天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。

射频识别技术的工作原理是:标签在阅读器通过天线发出的射频信号范围内的时候,接收阅读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。根据射频识别技术的特点,它已经被应用到许多行业,例如超市、物流、铁路运输等,而在设施管理领域,由于设施管理的范围非常广,需要收集和分析的各种信息非常繁琐,因此在设施管理领域大规模的应用射频识别技术,可以使设施管理自动化,提高管理效率,增强信息流动的速度。具体来说,RFID可以应用在设施管理的几个方面[2]:

◦ 门禁安全系统。通过佩戴带有 RFID标签的身份牌,可以控制相应的员工或雇员进入特定的建筑设施,从而对整个机构设施的进出进行安全控制。另外,RFID身份牌还可以被应用在公共设施中,完成对设施内部的员工或其它人员进行精确定位,例如在机场对于尚未登机的旅客进行精确定位,在大型商业中心对走失儿童的定位等。

◦ 智能货架系统。大型的连锁零售商为了跟踪货物从储运中心到连锁超市的运输分发过程,为了减少物流环节货物的丢失,通常在货物包装上安装 RFID电子标签,从而增加货物的跟踪能力,增强了整个供应链的管理能力。

◦ 设施维护系统。对于一个大的机构来说,例如医院和学校等,通常有许多设备需要定期的进行维护、安全检查、功能检测和运行状况记录等。通过对这些设备安装可读写的 RFID电子标签,这些设备的相关信息,包括安装时间、安装地点、安全要求、使用说明、使用记录等,都可以保持到 RFID电子标签中,而对于这些设备每一次的维护记录和使用记录等,也可以写入到 RFID标签中。最后,所有 RFID标签中的信息都可以通过阅读器读取,并传送至信息系统终端进行数据的分析,进而对机构所有设备的安全情况进行统一管理。

2.4 无线传感器技术在设施管理中的应用

无线传感器技术是集信息采集、信息传输、信息处理与一体的综合智能信息技术,它综合了微机电系统、传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息能够通过无线网络传输的用户终端,从而实现远程监控、数据自动收集、数据自动分析等功能。目前常用的传感器包括:照明传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器及红外线传感器等。

在建筑工程和设施管理领域,无线传感器技术通常被用来自动收集大量的数据信息,并通过无线网络传输到系统终端进行分析,帮助管理人员做出判断或者根据所设条件进行自动控制。例如建筑节能控制系统[3],通过照明、温度、湿度等传感器,来获得建筑物内环境的各种参数,经过系统终端分析以后,再对建筑物内的各种耗能设备(照明、空调、采暖等)进行控制,从而对整个建筑耗能进行优化,降低设备运行能耗。

3 设施管理信息化的发展趋势及研究重点

3.1 基于建筑业国际工业标准(IFC)的设施管理数字标准(Facilities Management Classes)

在建筑工程领域,信息技术已经被广泛的应用到工程项目生命周期的每一阶段,大量的建筑信息都是由计算机应用软件所创建,而在设计和施工阶段所创建的建筑信息(例如建筑表现图、结构图、施工图、设备安装信息等)对于维护阶段的设施管理行为将会是非常有用。通过实现设施管理阶段与设计和施工阶段的信息共享和交换,能够提高计算机辅助设施管理软件获取建筑信息的效率,提高各种计算机应用软件的信息分享和整合能力。而实现建筑信息全生命周期共享的方法之一便是应用建筑业国际工业标准(Industry Foundation Classes,IFC),作为应用软件之间信息格式的基础。IFC是由国际协同工作联盟(International Alliance for Interoperability,IAI)发布的作为建筑行业的数据交换标准,它提供了建筑工程实施过程所处理的各种信息描述和定义的规范。例如,基于 IFC标准和建筑设备集成的智能物业管理系统[4],实现了物业管理阶段与设计施工阶段的信息交换。而设施管理数字标准(FMC)是应用在设施管理应用软件,描述和定义设施管理信息的数据规范。它是在 IFC的基础上,去掉了多余数据结构,扩展了支持设施管理功能的数据信息,实现从 IFC数据标准到FMC数据标准的转换,从而更好地支持设施管理软件之间,以及设施管理软件同其它应用软件之间的数据分享和交流[5]。

3.2 智能建筑

智能建筑是近几年发展起来的一个新的概念,它是指利用系统集成方法,将智能型计算机、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合,所获得的投资合理、适合信息社会需要,并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。随着智能建筑的大规模建造,将能够实现设施管理数据的自动收集和自动分析,对建筑物内部设备的自动控制,建筑物内部环境的自动调节,整合设施管理系统,提高设施管理效率,支持机构发展的战略核心任务。

4 结论

设施管理处于工程项目生命周期的维护阶段,是一个独立的新兴的行业,它的主要作用是提供和保持机构内部高品质业务空间,整合和管理组织内部所有设施相关的业务,降低设施全寿命周期运行成本,支持机构的发展战略和核心业务。通过在设施管理领域应用计算机辅助设施管理系统,RFID技术和无线感应器技术等信息技术,可以有效地提高设施管理效率,降低建筑耗能费用,有效管理建筑空间,改善安全和环境规划能力,提高设施管理者的决策能力。设施管理信息化的研究趋势和重点包括基于 FMC的系统整合以及智能建筑。

[1]Quah,L.K.Proceedings of CIBW 70 Symposium on Management,Maintenance and Modernisation of Building Facilities-The Way Ahead into the millennium[P],pp:18-20,November 1998,Sinagapore,McGraw Hill.

[2]Wing,R.RFID Applications in Construction and Facilities Management[J].In formation Technology in Construction,2006,11,711-721

[3]Beutel,J.,Kasten,O.,Mattern,F.,Romer,K.,Siegemund,F.Thiele,L.,Prototyping Wireless Sensor Network Applications with BTnodes[P],1stEuropean Workshop on Wireless Sensor Networks(EWSN),LNCS No.2920,Springert-Verlag,Berlin,Jannuary,pp.323-338.

[4]张建平,郭杰,王盛卫,徐正元,基于 IFC标准和建筑设备集成的智能物业管理系统[J],清华大学学报(自然科学版),2008,48(6),pp.940-942

[5]Kevin,Y.,Thomas,F.,Francois,G.,A Development Framework for Data Models for Computer-integrated Facilities Management[J],Automation in Construction,2000,9,pp.145-167