基于 BIM 信息化模型的“智慧后勤”——华山医院老院区后勤信息化管理中心的改造更新实践

沈全斌，姚晶珊（复旦大学附属华山医院， 上海 200000）

在第 75 届联合国大会期间，我国宣布我国二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和。2022年3月11日，住房和城乡建部发布《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，其中提到 2025年城镇新建建筑要全面建成绿色建筑，并完成既有建筑节能改造面积 3.5亿 m2以上。在“双碳”达标的政策大背景下，提升医院后勤管理的数字化、智慧化、精细化水平，打造“智慧后勤”成为建设“绿色医院”“智慧医院”的关键一环。

1 打造“智慧后勤”

医院公用设施设备分布形式多样，管网错综复杂，与医院运维管理息息相关，其信息化是“智慧后勤” 的重要组成部分。长期以来，上海市华山医院后勤运营“以安全运营为中心，以提高服务质量水平和运行效率（节支节能）为基本点”，既强调节能技术又注重精细化管理，力求提高建筑能源利用效率，控制建筑能耗和碳排放增长。“十三五”期间，华山医院已完成公用设施设备主要系统的初步信息化建设，建设三大类超过 12 个独立后勤信息化系统，打造了一张华山“动力网”。然而，医院整体信息化工作水平不高，数据的有效筛选、有效利用、可视化程度作为后续工作的重点，有待进一步提升和解决。2020年，在原有的后勤信息系统基础上，华山医院老院区开始打造基于建筑 BIM 模型的医院后勤信息化管理中心。

2 现存的问题和挑战

作为百年老院，华山医院运行年代久远，各建筑、系统、设施设备信息化建设与发展不平衡、不充分，信息孤岛问题日益突出，成为稳定提供高品质后勤保障服务的一大阻碍。问题主要包括：医院消防、安防、视频、能耗、自控等运行系统种类繁多、自成体系、不能相互关联，降低了医院的管理效率；医院后勤运营仍旧大量使用纸质或二维图纸，系统管理能力落后，查找故障时间长，响应效率低；数据采集和使用还处于初级阶段，没有真正实现有效闭环管理和辅助决策。

新冠疫情全球大流行也对医院后勤部门提供长时间、高强度、零容错的后勤安全保障提出了巨大挑战。如医用气体系统、净化通风系统等对正负压设计的要求，尤其是疫情防控带来的空调系统设计和建筑的功能性改变，致使公用设施设备的管理工作在技术层面的专业性、变化性、适用性（“平战结合”）要求提升；由于医院设施系统的分布相互连通，关系紧密，公用设施设备的管理工作细节多、关联性强，在安全性、稳定性、低容错率、符合性等方面有着更高要求。

3 BIM 技术在医院建筑中的应用

因医院建筑功能复杂，大部分医院的 BIM 技术应用仅限于新建楼宇的设计阶段。近年来，已有少数医院项目将 BIM 技术在设计、施工、运维阶段统一贯彻实施：在项目全生命周期中，各方可利用 BINM 技术增强沟通、共享数据、紧密合作，利用可视化的管理，减少设计误差，提高施工质量和效率；同时可利用模型进行模拟建设，评估增强修缮方案的可行性，减少管线碰撞等安全风险。但在医院既有建筑运维阶段中，对 BIM 技术的应用几乎还是空白。华山医院老院区后勤信息中心改造项目概况及对比如表 1 所示。

表1 华山医院老院区后勤信息中心改造项目概况及对比

4 基于 BIM 模型的新平台搭建

目前华山医院老院区在建的 BIM 模型智慧化系统主要针对医院门急诊楼和住院楼进行改造建设，目标为：实现建筑内部水、电、气、空调等管网情况的可视化显示，核实全院地下及楼层管线的埋深、材质、形状、走向，优化目前管线资源的统筹利用与科学布局，解决漏点无法判断的痛点和难点，为将来改造建设提供有效辅助，并对模型轻量化处理，可网页实时打开观看。

4.1 建设方针

以工作流为基础。将设施设备基础信息、运行台账、维保记录、核心指标参数等全生命周期信息，统一汇总进 3D 数字化档案库中；实现不同专业领域、不同负责区域运维人员的信息完美传递；对可能发生的灾害进行预防和主动干预；完善并丰富资产与设施设备的运行管理手段，改“人治”为“数治” 。

以 BIM 模型为载体。实现同一系统、不同设备之间从属关系的信息关联；实现设施设备运行状态与其空间位置的信息融合，帮助运维人员快速精准定位；建立医院化整为零、网格化管理的基础条件；实现医院各部门数据共享，可在同一载体上进行协同工作。

围绕运维实际需要。采用物联网、异构系统集成、流媒体数据传输、二维码及现场图像识别、AR 视觉增强等一系列新技术应用，全方位保障医院设施设备安全稳定运行；有利于不同专业运维人员的协同合作和权责划分；降低运维人员专业门槛及学习时间成本、聚焦于精细化管理，全面提高后勤保障服务质量和管理水平。

4.2 基于 BIM 模型对既有监控系统进行轻量化处理

在完成 BIM 模型建设的基础上，对配电、特种设备、能源使用监控、空调自控、台账、机房监控等既有监控系统进行轻量化处理，便于网络的便捷性。内容具体包含五个方面：实现各专业现有系统的全面整合，做到维保事项可视、可控、可追溯，形成事情预防、事中监督、事后评估的全过程管理；实现信息群岛，对采集数据进行分类筛选并利用，真正实现大数据的“一站式”管理；增强可视化程度，界面的交流和沟通更好；当发生突发事件时，可快速调取相关参数信息，并提高应对及保障水平；与 AR 等新技术相结合，实现巡查中的数据信息获取，同时辅以培训手段，提高工作人员的实操能力。全院建筑的 BIM 模型如图 1 所示。

图1 全院建筑的 BIM 模型

4.3 建设过程

（1）阶段 1：基础数据收集。2020年8—9月，对院区既有建筑的基础数据进行了汇总，先后收集各专业纸质图纸 757 张，调研排摸设施设备和计量器具并列出清单，多方协同核对图纸与现场数据匹配度，对图纸进行扫描、转化成 CAD 电子档案。

（2）阶段 2：现场勘测及图纸深化。2020年10—11月，在现有数据基础上，对现场进行了实地勘测和重新测绘。针对过程中发现的图纸偏差较大、部分区域勘察困难等情况，院内及时召开协调会议，确认由医院物业人员协同帮助完成后续勘察及校验工作。

（3）阶段 3：BIM建模及模型校核。2020年12月，结合前期图纸和现场勘测数据，开展了 Autodesk revit 建模、楼层设备管路加载、碰撞测试和反复校准、图像显示效果渲染等工作。期间共重新绘制并留档图纸 268 张，楼层建模共 35 层，涉及建筑面积 56031 m2，BIM 构建达 66780 个，修复碰撞模型 1045 处。通过模型校核，对原有的后勤信息管理系统进行了模型精细化、轻量化和信息化处理。

（4）阶段 4：重点楼层 AR 技术试点。2021年1月，在 RVT 模型上对 1 号楼 6 层进行深化及 AR 建模，并将 AR 模型与现场实景进行数字化孪生，校核 AR 模型与现场实景的定位偏差。目前阶段已完成 1 号楼 6 层各区域的实景定位，并加载 BIM 模型，实现了该楼层AR技术的初步应用。

5 能效评估和交互应用

以建筑能耗监管系统为例，改造更新后的信息管理平台可显示电、水、燃气、冷热量、蒸汽等不同能源在不同分布区域的能耗使用情况，对全院能耗情况进行实时监控。具体功能包括：远程读表、能耗报警，特殊、重点区域监控与提醒；定期出具能源报告，进行大数据分析；结合楼宇、科室监控与对比，实行绩效考核；优化高能耗空调等设施设备运行方案，为高效运行提供指导等。

（1）交互应用案例 1：发现深层故障，排除安全风险。某夜，锅炉值班人员（分控）通过锅炉监控系统发现烟气余热回收装置温度异常，同时监控中心（总控）通知，电力监测模块监测到循环水泵发生故障，已停止运行并告警。在锅炉监控系统与电力监控系统的联合作用下，值班人员及时发现故障原因并加以处置，否则回收装置长时间超温超压运行可能会有爆炸风险。

（2）交互应用案例 2：定位故障源头，缩短维修时间。维修人员通过接报中心接到空调有问题的报修，空调监测系统发现制冷剂压力报警，监控中心发现冷却水泵剩余电流变大报警。经检查水泵绕组绝缘破损，导致线圈故障，造成冷却水压力低。在传统的巡查方式下，维修人员难以通过独立平台寻找真正故障源。通过多平台联动，维修人员可在最短时间内找到问题原因，提升服务满意度。

（3）交互应用案例 3：及时发现问题，节省真金白银。百年老院的地下管网漏水很难及时发觉，即使一级或者二级水表计量发现异常，也无法判断是内部还是外部渗漏；采用新系统之后可通过多平台交互确定具体楼宇，再通过听漏进行具体漏点判断，从而缩短时间、止漏止损。2020年8月，医院后勤运维人员发现水表曲线异常，经分析定位是 6 号楼管网异常，结合 6 号楼附近的听漏辅助判断，最终确定是地下管网漏水，及时进行了修复。

有赖于此次更新改造，华山医院 2021年后勤运维获得了良好的综合效益：以 2020年为基准年估算，在用能设备和门急诊量不断增加的情况下，平均年节约能源 387 t 标准煤，平均每年节水 28765 t，平均节能率达到 4.6%，平均节水率达到 3.5%（由于疫情影响，本次效益计算选取的时间已去除由于疫情导致的医院闭环管理时间）。

6 结语

华山医院老院区后勤信息化管理系统的改造更新，是上海市医疗领域首个采用既有建筑反向测绘建立 BIM 模型的运维应用项目，在此过程中华山医院首次探索了多个独立平台信息整合以及视觉增强技术试点，为大批医院既有建筑探索后勤智慧化管理积累了宝贵经验。

未来，华山医院后勤管理将全面推进 BIM 创新应用，书写数字化医院建设新篇章。贯彻落实数据融合、打通并建立一站式综合服务平台，积极应用 5G+、wifi6、AR 视觉增强等新兴技术，持续提高后勤信息化、数字化、智慧化水平，并纳入安防、消防、餐饮等更多功能，实现多平台数据融合共享，努力打造真正的“智慧后勤”，实现人、财、物精细化管理水平业内领先。