厦门地铁BIM技术在机电运维管理系统中的应用实践

在机电系统运维管理过程中，该系统主要承担的管理职能有应急管理、维修管理和资产管理三方面。

1. 应急管理

地铁突发事件，主要有火灾、爆炸、列车脱轨、设备故障、大客流、暴雨等，应急管理是对以上地铁运营突发事件进行应急处置，处理的关键是快速有效响应，关键是设置应急预案。在突发事件现场场所环境、区域部位、设备目标、人员定位、应急资源定位、操作流程和方法等，在紧急情况下都需要做出快速判断和决策。

应急处置所需的很多数据都具有空间属性。利用BIM模型的空间定位及可视化的优势，能帮助应急人员直接调用3D模型，快速熟悉现场环境和设备目标。应急人员携带蓝牙定位设备，可在复杂且黑暗的地下环境通过手持终端调用3D模型，快速自我定位，快速定位应急资源，可提高应急处理速度，保障应急人员安全。基于应急预案，根据不同人员的应急任务，基于3D模型将应急处理路线和操作指引形成不同类型的应急指导，参与处置的不同人员和抢险车辆按照3D空间导引快速到位。通过可视化模型参照准确找到设备，点击设备模型调阅最佳应急操作指导；在应急协同指挥调度中，后方指挥人员可将集成显示大屏切换为应急抢险模式，并基于3D模型形象显示事故位置、调阅摄像头、定位应急人员和车辆、定位应急物资，帮助指挥人员提高决策的及时性、准确性。

BIM模型中的空间信息也可以用于识别疏散线路和环境危险之间的隐藏关系，在制定应急预案时进行各类疏散模拟，从而降低应急决策制定的不确定性。车站防火安全区划、各层空间疏散程序与动线安排、防灾应急设备及消防设施的启用和位置管理，都可以结合BIM模型进行提升应用，用于紧急状态下向乘客公众发布形象化疏散指导。

2. 维修管理

传统方式下，运营人员根据图纸、经验、位置描述等判断设备位置。厦门地铁正式运营不满一年，面临经验不足的问题，以及运营人员存在对车站、设备、位置、功能、操作流程等不熟练的情况。如何帮助维修人员判定设备准确定位、熟悉设备情况、调阅设备资料、掌握操作流程、完成快速维修操作，对当前厦门地铁运营公司来说，是实现提高维修效率、降低运营成本的重要考虑环节。

在完成数字化竣工交付后，模型中的虚拟设备基于位置编码可实现与已有维修系统打通，并可为已有维修管理系统植入可视化设备模型索引。设备厂商在提交设备族库时附着的图纸资料和设备参数信息等可被维修人员调阅，帮助进行快速设备定位，掌握设备各类资料，降低对维修人员的操作经验要求，进而提高维修维保效率，降低运营公司的整体维保运营投入。

具体应用场景包含：

（1） 排班工单可视化

以往排班工单以纸质档或者电子档案形式（Word， Excel表格）进行排工，即使借助信息系统实现排工，也是二维文档排班，抽象、混乱，容易混淆、重复和遗漏排班。鉴于地铁站维修项目的复杂性以及可能出现人员对于现场情况不熟悉，因此需要花费时间及精力去判断和寻找维修地点及设备信息。现阶段可以将整个地铁站三维可视化模型导入到排班系统，并将三维模型与对应的排班工单任务进行关联。在现场巡检时，调出排班工单任务，即可查找相应模型，确认巡查位置、信息及工作内容。待完成相关工作内容后，拍照记录并填写相关报告，形成闭合性文档资料。

（2） 虚拟巡检

传统的巡检制度都是根据排班情况和巡检计划，安排指定员工步行或乘坐代步设备按既定路线完成逐个巡检点位打卡签到，通过人工携带巡检设备和资料赴现场查看的方式了解设备运行状况、设备工作环境等，存在员工管理困难、巡检容易遗漏设备、效率低下、安全隐患、部分覆盖或隐蔽设备无法查看、巡检资料无法实时查看等问题。利用BIM模型导入巡检管理系统，通过监控、监测设施采集的数据在模型中的展现，巡检人员在室内可以快速巡检设备运行状况，或利用移动端在现场浏览模型确定巡检位置、选择巡检设备、了解被巡检设备的属性信息、巡检记录、近期巡检计划、填报业务信息等，这样可以有效减轻巡检工作量、提升巡检效率、提高巡检质量。

（3） 最佳检修路径选择

现有的检修工单系统以任务单的形式派发任务，任务内容抽象，通过清单和文字描述时间、地点、专业、设备位置等信息。当多个任务单同时存在的情况下，员工习惯按派发时间依次检修。这种情况下，存在检修定位困难、任务获取不直观、往返跑、运行低效的情况。将检修工单系统与模型结合，员工的检修任务按车站、区域、专业等分类，针对同一车站的检修任务，实现根据模型的设备位置、路由线路自动计算最佳检修路径，员工通过三维导航在车站高效直观地开展检修，避免重复性工作。

（4） 隐蔽工程的虚拟展现

地铁车站管线复杂、空间局促，大量的机电管线和设备被隐蔽后均成为永久隐蔽工程，存在隐蔽工程巡检、维修困难的问题。对机电管线设备类隐蔽工程，可通过浏览竣工BIM模型直观查看土建结构、机电走向等原始情况，指定合理的巡查、检修计划和方案，还可在现场使用AR眼镜调阅BIM模型，显示遮蔽物背后的实际管路模型、显示改造后的最新管路模型，用于现场进一步比照实体核对改造方案和指引改造施工。

（5） 复杂设备的爆炸展开效果

地铁车站内存在大量大型复杂设备，细分到子系统后设备类别更加庞杂，检修人员存在对设备内部结构不了解的问题。当设备故障检修或需要对设备拆解时，存在响应缓慢的问题。对于精细度达到零件级别的复杂设备，可调用零件级设备模型，利用零部件“大爆炸”功能直接剖视设备内部，在维修前通过“大爆炸”模型模拟维修方案，并验证可行性。在维修现场可通过APP查看“大爆炸”模型精确定位零件情况，查看维修操作手册，提升设备维修效率与可靠性，同时“大爆炸”功能所显示的主要零部件也可对备品备件进行精细化管理。

结合BIM竣工模型应用，在三维车站环境下高亮显示单个系统路由线路，实现“自动查线”，当选定某条管道或者某个管件后，可选择展示整个管线回路路线。当需关闭某阀门时，通过算法可快速直观给出可能影响的上下游结果。当需开启某阀门时，也可通过算法给出开启后的水流影响走向。相比传统模式，BIM模型中的管线路由展示更加准确、真实、直观，也可通过故障点快速查找最近的上下游控制闸阀及影响关联闸阀，在发生故障和紧急抢险时，让现场人员能实现快速准确操作。

（6） AR远程检修协助

AR技术和AR眼镜的优势是，既能通过镜片衍射看模型，调用业务信息系统，又能透过镜片看到现场实物，实现了虚实结合，更适合车站环境下的检修业务场景。

传统的检修作业需携带较多设备和资料，对于故障掌握不清的情况下可能存在资料不足和方案失效等情况。利用AR辅助检修，现场人员使用AR眼镜进行巡检，眼镜摄像头扫描设备码、调阅模型和资料、辅助进行检修作业、完成业务填报；作业画面可实时传输回维修中心，当遇到技术困难时可以寻求总部或厂商远程帮助，远程制定检修方案、AR眼镜实时共享指导，高效解决现场突发情况，有效应对员工经验不足等问题。另外，AR远程检修协助功能具有解放现场人员双手，远程精准技术支持、全过程视频记录等优点。(www.xing528.com)

AR技术还可用在隐蔽工程巡检方面，车站模型在AR眼镜中衍射呈现，可选择关闭墙体模型，直接显示墙体背后管线和设备，实现隐蔽工程的直观显示，再通过AR眼镜手势点击选择隐蔽管线模型，可调用业务系统进行操作填报。

（7） 虚拟设备的维修履历表（维修历史数据、状态历史数据）

实物设备维修履历的填写现状是纸质或电子版的设备维修记录表单，每一个维修履历表单就是一个信息孤岛，存在调阅繁琐、查阅缓慢、信息不直观、数据不串联等诸多问题。通过将维修系统与BIM模型关联，面向数字化的设备BIM模型，针对设备的每次维修均在对应的数字化虚拟设备上创建形成检修履历表，形成一份可以被读取调用的维修历史数据库。同时，每个设备BIM模型也可以实时记录设备的历史运行状态，并形成历史状态数据库与BIM模型关联。数字化的设备维修履历表可以方便后续维修保养时调用查阅，提示使用效率的同时降低保存成本。

（8） 状态维修数据的数据分析

有别于传统的事后维修体系，预知维修体系是一种高效、低投入、低损失的维修保障体系。该体系是在设备运行中或基本不解体的情况下，针对的是利用仪器采集、处理、分析信号产生的判断信息数据、维修历史数据和状态历史数据并进行数据分析后，根据数据分析建立动态档案，进而研判产生故障的部位和原因。同时，可预测设备故障多发的部位和原因以及根据设备使用寿命而选择的设备维修方式。状态维修数据的数据分析，对预知检修的维修期提供了可靠依据，有效避免因突发故障被迫停止生产的不利状况，便于合理储备维修部件、安排维修计划，BIM技术为预知检修体系提供了可靠的基础数据和展示平台。

（9） 维修维保知识库管理

知识库系统是将厂商维保资料、历史维保处理方法等进行科学归整，形成可维护扩展的和针对维修维保的专业化信息系统。将知识库管理建设与BIM模型结合应用，能发挥BIM设备模型直观化、可操作化的优势，进一步提升知识库的操作使用效率。

设备发生故障后，维修人员可访问结合BIM技术的维修知识库系统，调阅设备的维修历史、故障代码、维修方法，从而获得参考和指导，加速故障排除。维修人员使用BIM维修系统快速找到故障设备后，可通过BIM模型点击调阅知识库，查询故障代码、检索厂商资料、调阅历史故障处理方法、显示操作指导。当大量维修历史数据积累后，针对设备故障代码、故障现象关键词等，结合大数据分析、人工智能技术应用，可实现故障处理解决的自动推理，形成人工智能的“专家维修系统”。BIM虚拟模型与“专家维修系统”的结合，能为维修人员提供一个更加直观可视化的设备维修导引，实现运营维修系统的创新。

3. 资产管理

传统的ERP或财务系统对资产进行账务管理，造成重“账”轻“实”，难以实现账实相符。厦门地铁采用信息化手段对实物资产进行管理，目标是实现“账—码—物”一致的科学管理。BIM作为可视化虚拟数字资产，能作为实物资产的虚拟物在信息化系统起到展示、定位、数据集成、业务操作的载体作用，进一步提高资产管理系统的使用效率。

在资产移交中，传统的做法通常是以清单列表的形式进行移交，包含设计施工数据、设备厂商提交图纸等资料，交接时间长，容易遗漏，数据抽象且不容易理解。在资产盘点中，作业人员根据资产清单查找实体设备需耗费较多时间，资产盘点效率不高。资产移交后，设备在维修等业务系统中的位置描述颗粒度较粗，现场查找设备仍比较耗时。

BIM作为已有数字模型资产，其绝对位置可与设备位置编码关联形成可视化空间管理，虚拟设备可与资产编码关联形成可视化资产业务流程操作，实现位置可视化的设备履历台账管理，提高资产管理模块的操作效率，进而提高运营公司的资产管理水平。

（1） 数字化资产的建立——从厂商设备族库管理到运营资产管理的流程整合。建立标准化招标采购流程，通过模板化作业要求设备厂商同意提交设备技术文档；通过设备族库平台要求厂商在线填报各类标准化设备参数，通过机电施工设备监造平台要求厂商和施工单位在建设阶段填报设备出厂、到货、安装、调试、试运行的全过程资料；通过数字化交付完成BIM设备族库与运营资产系统的位置编码关联；通过资产移交系统协助运营资产管理部门对设备资产的数字化资产盘点移交。

以上的数字化资产库的建立流程，充分结合厦门BIM实施特点，实现BIM与资产管理结合的应用创新，将建立起包括BIM参数化构件库、虚拟设备族库、供应信息库、经济指标库等在内的厦门地铁设备设施核心数据库。该核心数据库可为厦门地铁各阶段建设提供构件及设备信息，为后期整体运维提供管理基础参数，进而辅助后续物资设备采购管理、供应链管理、合约管理系统，以及EAM管理的信息化系统提升。

（2） 可视化资产盘点——实现“实物+模型+资产编码”的绑定。传统的地铁交付运维资产盘点，资产录入和现场盘点需耗费大量时间。在资产系统录入阶段，面临资产录入时间长、重复工作量大、录入易出错、设备易遗漏等难题；在现场盘点阶段，面临设施设备定位查找难、资料调阅繁杂、填报手续多、上下游工作流程接口多、与合约资产跨部门信息沟通难、信息系统接口不畅等难题。最终，表现为资产盘点移交持续周期长，且车站设施设备迟迟难以向运营部门完成资产移交，造成人员投入多、耗费精力大和投入资金多。这样对整个地铁公司来说，面临资产搞不清、弄不明、理不顺的问题，对整个厦门轨道交通集团公司的健康运行难以提供科学数据支撑。所以资产盘点交付，一直是国内各城市地铁公司的难点、痛点。

结合应用BIM技术盘点资产业务——通过设备族库管理平台、设备监造管理系统，可实现资产数据的过程提交、步步积累、逐层审核，并将整个资产盘点周期的起始点前置到建设初期，实现从“末期集中盘点移交”向“建设期常态化盘点移交”的管理模式转变，实现从“末期集中录入资产”向建设期分用户分角色的“常态化协同录入资产”的工作方式转变。这些有利于厦门地铁资产管理部门从“资料产品录入者”向“资产数据审核者”的角色转变。

（3） 资产管理系统的可视化改造——原有清单化的资产管理系统加入唯一对应的可视化资产对象模型。传统的资产管理系统是基于清单列表式的数据库系统，所有被管理的资产对象都有唯一的资产编码，以清单列表形式罗列出所有属性信息数据、链接资料信息以及外部系统超链接。对于资产管理人员来说，地铁线上大量的、不同专业、不同类型、不同功能的设施设备只是一个个标识符号和编码，只是各类庞杂的抽象数字，资产管理人员的知识面难以理解其具体形象物，对其功能作用缺乏直观了解。

在新型的精细化管理模式下，要求资产管理者不仅是资产数据的统计者，更是资产安全和完整的维护者，需要对资产的采购、建设、登记、使用、报废进行全过程管控，这就要求他们对所管理的资产设备细节有更深入和详细的了解。而现有的清单列表描述式的资产管理系统已难以满足这种管理需求，BIM技术和模型与传统资产管理系统进行整合，可帮助资产系统进行可视化改造升级，让资产管理人员快速掌握资产对象的形象表现并调阅资料了解，且能帮助他们更好地继续企业固定资产的精细化管理，帮助企业控制固定资产成本。

（4） 可视化模型界面下调阅资产管理系统的资产信息——打通BIM可视化平台与资产管理系统的数据接口。

打通BIM可视化平台与资产管理系统中的数据接口。基于BIM模型的运维管理系统集成了对设备的搜索、查阅、定位功能。通过点击BIM模型中的设备，可以查阅所有设备信息，如供应商、使用期限、联系电话、维护情况、所在位置等。该管理系统可以对设备生命周期进行管理，比如对寿命即将到期的设备及时预警和更换配件。依据BIM数据模型及电脑计算能力，通过在管理界面中搜索设备名称，或者描述字段，可以查询所有相应设备在虚拟建筑中的准确定位、规格、制造商、零件号码和其他信息，快速找到问题所在并联系制造商或安装方解决问题。

（5） 构件信息实时查询。施工阶段需把主要材料的供应商信息、设计变更单等相关资料加入到模型中，其他图片或者文件可以通过连接模式关联到具体构件中，设施设备可以注明供应商、尺寸、规格、型号、联系方式等数据信息。与之相关的设计变更单可以扫描后作为链接进行关联，在运营维护阶段这些相关资料就可以得到有效利用，例如方便查询功能，设备发生故障损坏，就可以查询到损坏设备相关厂家信息，避免浪费时间去翻阅竣工图纸、变更单等。