医院是复杂的公共建筑,发挥 BIM 在运维管理中的应用价值对提高医院管理和服务水平具有重要现实意义。文章基于CiteSpace 总结了 BIM 技术在设施运维管理和医院设施管理中的应用,并分析了BIM 在医院设施运维管理中应用的主要方向。
一、研究方法
( 一 )数据来源
为选取有代表性的国际前沿文献,借鉴建设管理领域研究综述的基本思路,本文选取 Web of science(WOS)核心数据库和 Scopus 数据库为文献检索库,对工程领域相关论文开展了两轮检索(时间跨度为 2000 年 1 月至 2022 年 8 月)。第一轮检索中,以“BIM”“facility management”“operation and maintenance”等作为关键词,初步了解 BIM 在设施运维管理中应用的基本现状;第二轮检索在关键词中加入了“healthcare OR hospital”,使检索的文献聚焦至医院领域。后续对检索文献进行筛选,包括剔除作者、摘要等信息不完整的文献,删除两个数据库中的重复文献,从而建立有效文献库。此外,为对比国内外前沿文献的研究现状,在中国知网数据库中,以“BIM”“运维管理”“医院”作为关键词,剔除以平台及技术建设为主题的文献及重复文献后,得到有效文献库(截至 2023 年 1 月)(图 1)。
图 1 文献筛选过程
( 二 )分析方法
为了客观反映 BIM 技术在运维管理或者医院管理中应用的研究脉络,本文采取文献计量和质性分析相结合的研究方法,具体包括两个方面:第一,基于 CiteSpace 工具对检索的关键文献进行关键词聚类分析,定量分析 BIM 在设施运维管理中应用的研究热点;第二,基于内容分析,对 BIM 在医院设施运维管理中应用的相关文献进行主题归类,对比国内外研究现状,并探讨未来研究方向。
二、研究结果
( 一 )设施运维管理中的 BIM 应用情况
1. 发文数量及期刊分析
首先,文献数量是反映主题演进的重要客观指标。关于 BIM 在设施运维管理中应用的文献数量如图 2 所示。研究发现,第一篇文章出现于 2004 年,说明该时段BIM在运维管理中的应用开始受到关注,并成为新兴研究方向。根据折线走势, BIM 在设施运维管理中应用的研究可分为三个阶段:第一阶段为萌芽阶段(2004―2011 年),发文数量缓慢增长;第二阶段为渐进发展阶段(2012―2020 年),发文数量呈现指数级增长,迅速受到广泛关注;第三阶段为稳定发展阶段(2020 年至今),发文数量略微降低,呈现稳定波动趋势。这一发展趋势与已有研究中总结的 BIM 技术发展趋势一致。
图 2 文献数量时间分布图
其次,进一步对期刊进行统计分析。403 篇有效文献发表于 115 本期刊,相对分散,但是部分文献的发表也存在相对集中的情况。发表文章数量最多的期刊为 Automation In Construction,发表了全部论文的 17.87%,发文数量为排名第二的 Facilities 的三倍,这两本期刊在 BIM 运维管理领域文章发表方面占据主导地位。此外,发文量较多的期刊还包括Journal of Building Engineering、Journal of Construction Engineering and Management、Journal of Computing in Civil Engineering、Advanced Engineering Informatics 等多个水平高、影响因子较高的期刊,间接说明 BIM 在运维管理中的应用逐步成为建筑管理与建设信息化管理领域的高水平期刊的重点关注方向。
2. 研究内容分析
CiteSpace 软件作为文献计量分析的专业应用软件,可以定量分析文献的关键词、引用文献,从而推演文献的研究脉络。为反映 BIM 在运维管理中应用的研究脉络,利用 CiteSpace 软件对检索的文献开展关键词聚类分析。分析结果详见图 3,文献关键词除了“设施管理”等词汇,还包含“信息需求”“信息链接”“数字孪生”“工业基础类(IFC)标准”等多个聚类主题。通过合并相近主题, BIM 在运维管理中应用的主要研究方向集中在以下几方面。
图 3 关键词聚类图谱
(1) BIM 的基础功能――信息管理
群组 #1 为信息需求,群组 #10 为信息链接,群组 #3为工业基础类(IFC)标准,群组 #5 为自动生成,均反映出 BIM 的信息管理功能为实现项目运维管理提供了重要支撑。BIM 技术作为建筑行业中具有里程碑意义的技术,被认为是实现工程建造、运营精细化和信息化管理的重要工具和手段 。根据对文献的进一步分析,IFC 标准作为 BIM 技术应用最广泛的数据交付标准,对促进建筑行业的数据信息共享与传递,从而促进项目全生命周期内的多专业协作提供了重要基础条件。
BIM 在运维管理阶段应用的作用主要表现在:以工作协调平台 / 信息管控平台等角色改变运维阶段相关参与方的合作方式、增加数据交互。
(2) BIM 融合的新技术――数字孪生
群 组 #2 为 数 字 孪 生。数 字 孪生的概念起源于美国国家航空航天局,指通过数字化方式来定义事物、在数字虚拟空间中构建用于描述其全生命周期信息的数字模型的行为,是利用数字技术对物理实体的特征、行为、形成过程和性能等进行描述和建模的过程和方法。BIM 与数字孪生的结合表明设施运维管理已经逐步进入数字化时代,通过融合数字世界与物理世界,使设施运维管理迈向更高层级 。
(3) BIM 应用发展的趋势――以使用者为中心
群组 #8 为使用者感知。使用后评估(POE)结果显示,大多数建筑并未达到用户的期望 。而设施运维管理强调的“以人为本”的思想已经在 BIM 技术应用中得到重视。BIM在 POE 研究中扮演的角色,是将相关研究导向从业主或设计导向转变为建筑使用者导向,实际操作过程中更加强调运维阶段使用者的健康与舒适。
( 二 )医院设施运维管理中的 BIM 应用情况
1. 发文数量及期刊分析
根据 WOS 及 Scopus 数据库中的外文文献检索结果,当检索的文献进一步聚焦到医院管理领域,文献数量大幅减少,仅有 18 篇。其中第一篇文章出现于 2011 年,后续几年每年发文 1~2 篇,2020年发表的文献最多(4 篇)。与 BIM 在设施运维管理中应用的文献情况相比,医院管理领域的文献数量相对较少,更具研究潜力。18 篇文献分布于 11个期刊中,依旧比较分散。其中,8 篇文献发表于Facilities 和 Automation In Construction,这两者仍然是发文数量最多的期刊。
相比之下,国内研究虽然起步较晚,但截至目前已经形成了较为丰富的研究成果,相关文献达 24 篇。第一篇文章于 2016 年发表在《中国医院建筑与装备》,该期刊发表文章数量最多,占全部论文的25%,发文数量为排名第二的《建筑施工》的两倍。24 篇文献分布于 15 个期刊中,同样依旧比较分散,平均每年发文2~4篇,2020年发表的文献最多(5篇)。
2. 研究内容分析
国内文献扎根实践,从多家医院的建设经验出发,对 BIM 在医院运维管理中的应用进行了研究。其中项兴彬等将 BIM 运维的主要功能分为空间管理、资产管理、机电设备管理、安防管理、安全管理、能耗管理、应急管理和维修维保管理,系统性地概括了 BIM 在国内医院运维管理中的应用现状。花园园等将 BIM 在运维管理中的主要功能分为设施管理、能源管理、安全与应急管理、空间管理、资产管理五类。
国外文献中,尽管缺乏系统总结 BIM 在医院设施运维管理中应用的大量文献,但是 BIM 在一般设施运维管理中应用的综述论文可以为医院领域的相关研究提供借鉴。如 Gao X 等根据研究主题,将 177 篇关键文献分为维护管理、能源管理、应急管理、变更与搬迁管理、安全管理及通用管理六类。
根据统计分析,当前 BIM 在医院设施运维管理中的应用研究,维护管理、安全与应急管理、空间管理相对较多,变更与搬迁管理、资产管理这两个主题的研究较少。此外,BIM 在能源管理中具有重要价值,余芳强阐述了BIM技术可以实现医院水、电、煤等能耗的可视化管理,达到节约能耗的目的,辅助绿色医院的建设 ,但在国外医院设施管理中尚未有详细的研究。
三、研究方向展望
研究表明, BIM 在医院设施运维管理中的应用研究尚处于初期阶段,理论研究和实践应用具有较大潜力。
( 一 )能耗优化是 BIM 在医院运维管理中的重要应用方向
能源管理是 BIM 在设施运维管理中应用时最受关注的功能之一 。能源系统是医院正常运转的基础,同时,医院建筑是能耗较大的公共建筑。在“碳达峰、碳中和”目标以及公立医院绩效考核的要求下,控制能耗已成为对我国公立医院的硬性要求。当前,已有越来越多的医院基于 BIM 等技术构建能源管理平台,对各种能耗进行分区分类计量、实时监测、统计分析,及时发现能耗异常,不断挖掘节能潜力。
( 二 )通过智能化技术的集成,提升 BIM 的应用价值
BIM 模型可作为建筑物理信息的承载平台。大数据运维管理、建筑使用人群行为预测、建筑环境信息实时获取与分析等建筑智能技术为 BIM 技术的功能拓展提供了重要支撑。通过相关技术的融合,建立医院运维管理的数字孪生系统,可为医院的智能运维提供更为强大的信息平台。
( 三 )强化 BIM 技术的实用性是实现良好人机交互的重要基础
BIM 在设施运维管理中的应用呈现出以使用者为中心的趋势。良好的人机交互是实现“以使用者为中心”这一目标的重要条件。在强化 BIM 在不同软件、系统之间的互操作性的同时,应建立统一、完善的 BIM 应用指南,从顶层管理机制明确 BIM使用要求,增强 BIM 模型应用的深度和精度。
本文内容来自:
郦敏浩,刘妍,朱永松,等.BIM 在医院设施运维管理中的应用研究综述[J].中国医院建筑与装备,2024,25(9):52-56.
作者单位:
郦敏浩 朱永松
同济大学附属第十人民医院
刘妍李永奎
同济大学经济与管理学院
刘明强
上海申康医院发展中心
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