俞 杰
[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司,上海 200092]
現(xiàn)代化醫(yī)療建筑正常運(yùn)營(yíng)需要眾多系統(tǒng)的保障,變配電設(shè)備、應(yīng)急發(fā)電設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、建筑設(shè)備監(jiān)控設(shè)備、安全防范設(shè)備、消防設(shè)備等系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)乎臨床一線醫(yī)護(hù)、病員的工作與治療。同時(shí)龐大的系統(tǒng)給運(yùn)維管理提出更高要求。
醫(yī)療建筑運(yùn)維管理主要目標(biāo)是:保障各類(lèi)設(shè)備安全運(yùn)行、保障人員管理制度的有效落實(shí),快速有效處理突發(fā)事件、提高工作效率、節(jié)能減排。建立智能化運(yùn)維管理平臺(tái)——搭建智能化頂層平臺(tái)架構(gòu),是實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)的重要工具,也是智慧醫(yī)療不可缺少的一部分[1-4]。
目前,智能運(yùn)維管理平臺(tái)主要包含基于IBMS技術(shù)的管理平臺(tái)、基于三維可視化技術(shù)的管理平臺(tái)、基于BIM可視化技術(shù)的管理平臺(tái)。其中基于BIM可視化技術(shù)的管理平臺(tái)近幾年已逐步開(kāi)始在項(xiàng)目上運(yùn)用,同時(shí)也是未來(lái)平臺(tái)發(fā)展的方向。
基于BIM可視化技術(shù)運(yùn)維管理平臺(tái),首先需要梳理建筑數(shù)據(jù)與設(shè)備數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,以完成各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)備與模型構(gòu)件間的“對(duì)話”。
建筑數(shù)據(jù)以構(gòu)件為最小單位,每個(gè)構(gòu)件有唯一的ID,這個(gè)ID描述構(gòu)件的屬性數(shù)據(jù)和空間關(guān)系,定義了構(gòu)件在模型中的精確位置,即空間編碼;設(shè)備數(shù)據(jù)以IBMS和IOT為數(shù)據(jù)源,每個(gè)設(shè)備有唯一的ID,即設(shè)備編碼,平臺(tái)以設(shè)備編碼識(shí)別設(shè)備屬性并鏈接外部數(shù)據(jù)源,歸類(lèi)設(shè)備所屬專(zhuān)業(yè)子系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互綜合分析。
總體的編碼規(guī)則以建筑全生命周期為主導(dǎo)對(duì)象,充分利用設(shè)計(jì)施工階段的資源,結(jié)合運(yùn)維階段需求,以2017年國(guó)家頒布的GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》編碼規(guī)則為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展。
平臺(tái)開(kāi)發(fā)中設(shè)計(jì)的編碼具體如下:
(1)空間編碼??臻g編碼由4個(gè)字段構(gòu)成,包括園區(qū)-樓號(hào)-樓層號(hào)-序號(hào)不超過(guò)14位的編碼,空間編碼結(jié)構(gòu)及各字段的定義如下:園區(qū),以不超過(guò)4位字母組成,標(biāo)識(shí)醫(yī)院名稱(chēng);樓號(hào),以不超過(guò)3位數(shù)字或字母組成,標(biāo)識(shí)醫(yī)院內(nèi)的各棟建筑名稱(chēng);樓層號(hào),以不超過(guò)3位數(shù)字和字母組成,標(biāo)識(shí)各樓層信息,夾層以M表示,例如1樓夾層L1M,人防屋頂以RF或WD表示;序號(hào),以不超過(guò)4位數(shù)字組成,有房間編號(hào)的以房間編號(hào)命名,無(wú)房間編號(hào)以建模軸網(wǎng)方向順序編號(hào)。
空間編碼示意如表1所示。
表1 空間編碼示意
(2)設(shè)備編碼。設(shè)備編碼由GB/T 51269—2017中的附錄表A.0.10編碼結(jié)構(gòu)和編碼擴(kuò)展字段兩部分組成,包含了設(shè)備規(guī)格屬性和空間屬性。國(guó)標(biāo)中的編碼結(jié)構(gòu)定義了設(shè)備所屬的系統(tǒng)(暖通空調(diào)、給排水、電氣等)、設(shè)備(水泵、閥門(mén)、攝像頭、接觸器等),便于在平臺(tái)中進(jìn)行歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互。擴(kuò)展編碼定義每個(gè)設(shè)備的唯一編號(hào),實(shí)現(xiàn)單個(gè)設(shè)備編號(hào)不重復(fù),作為身份識(shí)別唯一ID。
設(shè)備編碼組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 設(shè)備編碼組成結(jié)構(gòu)
GB/T 51269—2017中的附錄表A.0.10如圖2所示。
圖2 GBT 51269—2017中的附錄表A.0.10
設(shè)備編碼示意如圖3所示。
圖3 設(shè)備編碼示意
攝像機(jī)構(gòu)件屬性框、設(shè)備編碼和空間編碼的位置如圖4所示。
圖4 攝像機(jī)構(gòu)件屬性框、設(shè)備編碼和空間編碼的位置
智能運(yùn)維管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)BIM可視化模型與各個(gè)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互,采集的數(shù)據(jù)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、人工智能等手段建立設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)體系,實(shí)現(xiàn)輔助指導(dǎo)運(yùn)維的作用。
獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)中都有自動(dòng)報(bào)警的功能,通常自動(dòng)報(bào)警會(huì)設(shè)置報(bào)警閾值,用于保障事故發(fā)生時(shí),在監(jiān)控中心可以及時(shí)獲知并及時(shí)進(jìn)行故障處理,縮短故障影響時(shí)間和范圍。但僅采用閾值報(bào)警和事后(故障后)處理的維護(hù)方式,無(wú)法滿足最大化保障醫(yī)院設(shè)備的運(yùn)行安全。
預(yù)防性維護(hù)是可以有計(jì)劃進(jìn)行維修保養(yǎng),減少設(shè)備的故障頻率,最大化實(shí)現(xiàn)保障設(shè)備運(yùn)行安全的方式。因此要有數(shù)據(jù)支持可以提供預(yù)防性維護(hù)建議,即平臺(tái)的預(yù)警功能。首先確定某類(lèi)設(shè)備的健康評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo),根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)確定每個(gè)指標(biāo)的初始權(quán)重值(系數(shù)),并在運(yùn)行數(shù)據(jù)不斷積累過(guò)程中對(duì)權(quán)重值進(jìn)行修正,評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài),根據(jù)評(píng)估結(jié)果有計(jì)劃的運(yùn)維。
設(shè)備健康評(píng)估等級(jí)劃分如表2所示,每個(gè)健康等級(jí)設(shè)計(jì)隸屬函數(shù),是由算法在平臺(tái)中進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)計(jì)算得出結(jié)果。
表2 設(shè)備健康評(píng)估等級(jí)劃分
例如,平臺(tái)對(duì)配電開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行其健康評(píng)估,首先確定健康評(píng)價(jià)指標(biāo)包括溫度、局部放電、電流、環(huán)境溫度、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、維保記錄6個(gè)指標(biāo),并對(duì)每個(gè)指標(biāo)的預(yù)警判斷邏輯進(jìn)行梳理,以確定其權(quán)重。健康評(píng)價(jià)指標(biāo)如表3所示。
表3 健康評(píng)價(jià)指標(biāo)
很多項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)維中,設(shè)備設(shè)施管理與人工流程管理之間沒(méi)有形成通道,造成閉環(huán)管理的缺失。通過(guò)智能運(yùn)維管理平臺(tái)建立預(yù)防性維護(hù)體系,實(shí)現(xiàn)報(bào)警的準(zhǔn)確性,通過(guò)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)的工單流程管理,建立人員與設(shè)備信息通道的閉環(huán)。
工單流程分為兩大類(lèi),第一類(lèi)由人工主動(dòng)發(fā)起工單進(jìn)行執(zhí)行記錄;第二類(lèi)是通過(guò)平臺(tái)自動(dòng)分析觸發(fā)工單,工單根據(jù)報(bào)警的類(lèi)型、緊急程度、所屬班組、排班情況進(jìn)行派發(fā)。
平臺(tái)建立設(shè)備與人員的信息通道后,可完成從事前監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警到事中報(bào)警確認(rèn)、定位排查、事后的回溯分析,生成記錄后作為監(jiān)測(cè)報(bào)警的歷史參考數(shù)據(jù)。平臺(tái)完成閉環(huán)管理的流程圖如圖5所示。
圖5 平臺(tái)完成閉環(huán)管理的流程圖
醫(yī)院的各類(lèi)信息化、智能化系統(tǒng)繁多,基于業(yè)務(wù)的需求,經(jīng)常在多個(gè)系統(tǒng)之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互,需要建立不同系統(tǒng)間的交互渠道,形成蜘蛛網(wǎng)式的交互模式。這一模式的缺陷主要如下:接口繁雜,對(duì)接開(kāi)發(fā)量較大;系統(tǒng)間重復(fù)冗余,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)越多,故障率越高,增加故障查找的難度;新建接口費(fèi)用。維護(hù)成本較高。
為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)交互過(guò)程,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享服務(wù),平臺(tái)需要建立數(shù)字化底板。數(shù)字化底板主要解決以下問(wèn)題[5-8]。
(1)接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,任何應(yīng)用需要調(diào)取數(shù)據(jù)僅需從數(shù)字底板獲取。
(2)結(jié)構(gòu)編碼統(tǒng)一,編碼結(jié)構(gòu)在數(shù)字底板這層設(shè)定統(tǒng)一規(guī)則。
(3)資源分配統(tǒng)一,集合多系統(tǒng)資源,由數(shù)字底板統(tǒng)一分配。
(4)用戶門(mén)戶統(tǒng)一,一次登陸平臺(tái)即可聯(lián)通其他系統(tǒng),無(wú)需重復(fù)登陸。
(5)監(jiān)控體系統(tǒng)一,監(jiān)管內(nèi)容從多系統(tǒng)提取,統(tǒng)一監(jiān)管。
(6)權(quán)限管理統(tǒng)一,多系統(tǒng)入口在數(shù)字底板處進(jìn)行權(quán)限管理。
數(shù)字底板解決的關(guān)鍵問(wèn)題如圖6所示。
圖6 數(shù)字底板解決的關(guān)鍵問(wèn)題
該平臺(tái)中數(shù)字底板協(xié)助醫(yī)院在設(shè)施、安防、資產(chǎn)、能耗、運(yùn)維、消防等后勤管理的多個(gè)細(xì)分垂直領(lǐng)域,打通信息孤島,提升工作效率,助力醫(yī)院完善管理體系,提高服務(wù)水平。數(shù)字底板對(duì)未來(lái)信息化的持續(xù)發(fā)展具備無(wú)限擴(kuò)展和兼容性。
智能運(yùn)維管理平臺(tái)是面向醫(yī)療建筑后勤業(yè)務(wù)的一站式服務(wù)體系,平臺(tái)主要功能如下[9-11]:
(1)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系,包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管線綜合、空間、能源等形成一個(gè)平臺(tái)入口,綜合管理,統(tǒng)籌把握。
(2)打通設(shè)備與工作業(yè)務(wù)流程,形成閉環(huán)管理,讓各業(yè)務(wù)有機(jī)集成,呈現(xiàn)場(chǎng)景化,提高響應(yīng)速度。
(3)提供面向人、財(cái)、物、安全、服務(wù)、品質(zhì)等多維度指標(biāo)的業(yè)務(wù)管理框架,包括基礎(chǔ)運(yùn)營(yíng)保障類(lèi)、服務(wù)監(jiān)管考核類(lèi)、物業(yè)運(yùn)營(yíng)管理類(lèi),并且功能模塊可不斷擴(kuò)展。
(4)平臺(tái)提供多樣化的展示、操作,包括BIM可視化、IOC大屏、移動(dòng)端應(yīng)用辦公、微信公眾號(hào)等,方便全面、快速了解醫(yī)院后勤的運(yùn)行情況。
參考國(guó)家衛(wèi)健委《全國(guó)醫(yī)院信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范(試行)》、上海申康發(fā)展中心《上海市級(jí)醫(yī)院智慧后勤管理系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)維指南》,根據(jù)對(duì)三甲醫(yī)院在運(yùn)維管理、信息平臺(tái)基礎(chǔ)、平臺(tái)服務(wù)集成、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面的信息化要求和發(fā)展趨勢(shì),對(duì)平臺(tái)總體架構(gòu)進(jìn)行了規(guī)劃。
采用信息化的標(biāo)準(zhǔn)七層邏輯架構(gòu)方式,從下至上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層、數(shù)據(jù)中臺(tái)、基本模塊、門(mén)戶、用戶層。平臺(tái)整體架構(gòu)如圖7所示。
圖7 平臺(tái)整體架構(gòu)
物理層主要是基礎(chǔ)設(shè)施,指各個(gè)終端硬件設(shè)備,主要包括攝像機(jī)、門(mén)禁、閘機(jī)、消防設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、電梯、儲(chǔ)氧罐、水浸、液位等各種傳感器設(shè)備。
醫(yī)院圍繞各中心建立多個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)間數(shù)據(jù)相互傳遞,如后勤中心包括樓控管理、設(shè)施管理、能源管理、運(yùn)維服務(wù)等,這些系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)將作為醫(yī)院智能化運(yùn)維管理平臺(tái)的信息化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)安全,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、5G、遠(yuǎn)程協(xié)作網(wǎng)組成醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)。
數(shù)據(jù)層主要包括操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)集成管理、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)集市以及醫(yī)院后勤知識(shí)庫(kù)。
操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用于存放從醫(yī)院各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)抽取的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),從而降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)的查詢(xún)壓力;數(shù)據(jù)集成管理通過(guò)數(shù)據(jù)清洗,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供與業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接的數(shù)據(jù)服務(wù);數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)主要為醫(yī)院統(tǒng)計(jì)分析提供數(shù)據(jù)支撐基礎(chǔ);數(shù)據(jù)集市從醫(yī)院的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)抽取更專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù),通過(guò)多維度的分析應(yīng)用,提供各個(gè)維度的主題應(yīng)用;知識(shí)庫(kù)為醫(yī)護(hù)后勤人員提供操作的正確指導(dǎo)以及積累出預(yù)測(cè)告警的準(zhǔn)確推送。
數(shù)據(jù)層運(yùn)用數(shù)字底板,統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn),打通原有多系統(tǒng)間信息割裂孤島情況,進(jìn)行數(shù)據(jù)共享服務(wù),基于BIM技術(shù),構(gòu)建空間和位置信息的時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái),為各應(yīng)用服務(wù)提供三維可視化數(shù)字底板共享服務(wù)。
應(yīng)用層是智能運(yùn)維管理平臺(tái)的主題應(yīng)用,包括項(xiàng)目總覽、駕駛艙、運(yùn)行管理、安全管理、能耗管理、基礎(chǔ)運(yùn)維、服務(wù)監(jiān)管、空間管理服務(wù)。在相應(yīng)的模塊下根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景,配備貼合場(chǎng)景的二級(jí)功能,如安全管理中,在基于視頻攝像頭+AI智能圖像分析而生成的智慧安防應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)包括人員軌跡跟蹤、禁入?yún)^(qū)域入侵報(bào)警定位、重點(diǎn)崗位離崗檢測(cè)通知等場(chǎng)景應(yīng)用。
門(mén)戶層是人機(jī)交互的入口,提供多種展示方式,包括IOC大屏、Web端、移動(dòng)端,也可與醫(yī)院現(xiàn)有的門(mén)戶網(wǎng)站進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)登錄。
通過(guò)權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)不同角色用戶的登錄使用,分配每類(lèi)人員可訪問(wèn)的數(shù)據(jù)權(quán)限、頁(yè)面權(quán)限等。
平臺(tái)功能主要包括綜合態(tài)勢(shì)分析、能源綜合管理、安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)、業(yè)務(wù)流程監(jiān)管、BIM可視化應(yīng)用及移動(dòng)辦公應(yīng)用。
(1)綜合態(tài)勢(shì)分析。在平臺(tái)首頁(yè)顯示院區(qū)的綜合態(tài)勢(shì)分析表盤(pán),展示關(guān)鍵核心指標(biāo):安全態(tài)勢(shì)、能耗運(yùn)營(yíng)、設(shè)施態(tài)勢(shì)、工單態(tài)勢(shì)、環(huán)境數(shù)據(jù)模塊。
(2)能源綜合管理。運(yùn)維管理人員需要通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面隨時(shí)關(guān)注能效相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能源使用的相關(guān)指標(biāo),隨時(shí)監(jiān)控能源系統(tǒng)發(fā)生的故障、事件和告警,以便及時(shí)處置。能源綜合管理的主要功能包括能耗計(jì)量、能耗分析評(píng)估、能源折算、能耗報(bào)警。
(3)安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)。用電安全監(jiān)測(cè)包括數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、電能治理分析診斷、報(bào)警詳情查看。設(shè)備安全監(jiān)測(cè)包括暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、醫(yī)療氣體系統(tǒng)。公共安全系統(tǒng)包括消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
(4)業(yè)務(wù)流程監(jiān)管?;A(chǔ)運(yùn)營(yíng)保障包括維修工單、巡檢管理、保養(yǎng)管理、設(shè)備管理。服務(wù)監(jiān)管考核包括工程倉(cāng)庫(kù)、訂餐管理、醫(yī)廢管理、運(yùn)送管理、被服管理、成本管理、車(chē)輛管理、服務(wù)品質(zhì)管理。物業(yè)運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)包括會(huì)議室預(yù)約、停車(chē)管理。
(5)BIM可視化應(yīng)用。BIM可視化應(yīng)用是利用BIM可視化模型的特性賦予相關(guān)屬性,從而進(jìn)行直觀的空間可視化管理及管網(wǎng)可視化管理。
① 空間可視化管理。基于BIM三維可視化對(duì)空間進(jìn)行在線查詢(xún)、劃分與管理,精準(zhǔn)化管理每個(gè)房間,計(jì)算每個(gè)房間的數(shù)據(jù)(面積、使用單位/部門(mén)、裝修/維修記錄)空間人員分布熱力圖:基于視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)實(shí)時(shí)分析提供樓層空間人員密度熱力圖分析,并可配置人員密度報(bào)警閾值,自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。
② 管網(wǎng)可視化管理。管網(wǎng)可視化以管線系統(tǒng)(包括暖通、給排水、電氣、智能化、醫(yī)療氣體等)及與之相關(guān)聯(lián)的設(shè)備設(shè)施及作用區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)建立一套完整的醫(yī)院管網(wǎng)運(yùn)維可視化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)管線的故障排查、維修保養(yǎng)、改造等與管線生命周期相關(guān)的所有信息可視化。
(6)移動(dòng)辦公應(yīng)用。移動(dòng)APP應(yīng)用功能旨在滿足醫(yī)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和運(yùn)維人員的移動(dòng)化辦公需求,提升工作效率。主要功能如下:維修工單的查閱,維修工單的創(chuàng)建,維修工單執(zhí)行信息,巡檢任務(wù)執(zhí)行,設(shè)備管理,實(shí)時(shí)監(jiān)控。
BIM可視化技術(shù)已成熟運(yùn)用于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工階段,但是在運(yùn)維、管理階段的運(yùn)用仍不成熟。從設(shè)計(jì)角度,對(duì)基于BIM可視化技術(shù)智能運(yùn)維管理平臺(tái)進(jìn)行研究,建立具有規(guī)范化、統(tǒng)籌化、開(kāi)放性、模塊化、可視化的頂層平臺(tái)架構(gòu),協(xié)助院方作輔助決策,從而提高后勤服務(wù)在醫(yī)院整體運(yùn)行中的滿意度,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)為建設(shè)服務(wù)、設(shè)計(jì)為運(yùn)維服務(wù)。