Оптимизация управления инфраструктурой медицинской организации благодаря использованию openBIM

Для реализации строительного проекта системы здравоохранения в городе Тёнсберг, Норвегия проектная команда взяла на вооружение как хорошо знакомые, так и совсем новые цифровые инструменты и методологии ради качественного улучшения результатов на этапах проектирования, строительства и эксплуатации; использование отраслевых базовых классов для обмена BIM-данными на проекте стало обязательным условием.   

Задачи проекта  

В соответствии с требованиями заказчика, качество строительства и функциональность больницы в Тёнсберге не могли уступать аналогичным показателям для сходных медицинских объектов, при этом команде необходимо было добиться снижения затрат на существенные 10% по сравнению с предшествующим проектом, завершенным в 2005 году. Кроме того, объект должен полностью передаваться в систему документации управления инфраструктурой организации openBIM и получить высокую оценку (Very Good) экологической эффективности по результатам сертификации BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method).     

OpenBIM и программное обеспечение в проекте

Благодаря широкому применению открытых стандартов проектной команде удалось внедрить программное решение для управления инфраструктурой организации (facility management, FM). Оно было разработано на базе openBIM, а именно IFC 4.0, и представляло собой совокупность мастер-данных BIM в виде электронного строительного журнала для систем здания, а также содержало информацию о продуктах и активах, релевантную для всего жизненного цикла объекта и необходимую специалистам по эксплуатации. Для идентификации продуктов были выбраны: норвежская классификационная система TFM, а также GTIN / SGTIN и GLN, предложенные международной организацией GS1. Кроме того, был внедрён новый эффективный метод, позволяющий доставлять FM-информацию на базе openBIM путем автоматического извлечения соответствующих данных и документации из цепочки поставок подрядчиков и внешних баз данных продуктов (CoBuilder).

Используемые открытые форматы:  
IFC4.0, BCF, mvdXML, COBie, MVD, ifcXML.  

Программные продукты: 

bsDD, EDMmodelServer (включая EDMweb, EDMissueDB, EDMcatalog, EBIMconnect) - от Jotne EPM Technology AS, Solibri Model Checker, BIM Collab, ArchiCAD, Revit Structures, MagiCad, Tekla Structures, Novapoint, dRofus,  CoBuilder, Map Portal от Норвежского Картографического управления (Statens Kartverk), база данных GLN от GS1 Norway.

Проектная команда первой начала использование SGTIN (Serialized Global Trade Item Number) - сериализованного глобального номера товарной продукции – для идентификации активов, а именно для радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification, RFID) и двумерного матричного штрихкода Data Matrix. Совместно с GS1 Norway и Управлением общественного строительства Норвегии Statsbygg было подготовлено англо-норвежское руководство по использованию SGTIN в качестве универсального идентификатора на всех этапах: от производства продукта до завершения его жизненного цикла. Внутри международной организации стандартизации учёта и штрихового кодирования GS1 руководство было переведено на несколько языков, включая севернокитайский, и, согласно данным GS1 Norway, подготовленный перевод уже используется на нескольких крупных проектах.  

Используемое проектной командой решение для управления инфраструктурой имеет встроенное сканирование радиочастотной идентификации (RFID), что позволяет сканировать RFID активов и получать SGTIN-номер, в результате чего для специалистов по эксплуатации открывается доступ ко всем необходимым FM-данным. Для проекта в Тёнсберге запрашивались GTIN (Global Trade Item Number) всех поставляемых товарных единиц, однако, строительная отрасль оказалась не готова к таким изменениям особенно в отношении санитарных, трубопроводных и вентиляционных систем, поэтому для соответствующих продуктов команда вынуждена была использовать отличные идентификации, в ожидании включения их в GTIN / SGTIN.  

Идентификация IFC-объектов посредством GTIN позволяет автоматизировать сбор FM-данных, а это большой прорыв для отрасли в целом. Весь рабочий процесс уже отлажен, дело за проектировщиками, которым предстоит помечать объекты согласно GTIN по мере работы над проектом, а также за получением внешних баз данных товарных единиц, содержащих GTIN и необходимую FM-информацию.  

Подробное описание проекта  

Проект в Тёнсберге (Tønsberg project) представляет собой заключительный этап в реализации плана развития муниципальной больницы Вестфолла, работы в рамках которого начались в 1990-м году и включали демонтаж существующих построек и строительство новых зданий. При этом больница должна была принимать пациентов в прежнем режиме, что сильно осложняло задачу: подобный последовательный строительный процесс сложнее и дороже возведения объекта с нуля.

Проект разделен на две основные части: 1) отделение психиатрии (2 здания) и 2) соматическое отделение, которое строится в два этапа, поскольку часть старого психиатрического корпуса располагается на территории нового здания соматического отделения. Амбициозность проекта требовала обновлённого подхода к рабочему процессу, и заказчик отдал предпочтение новой модели, успевшей доказать свою эффективность на сложных больничных проектах в разных странах мира. Так в больнице в Тёнсберге в Норвегии впервые был применён метод интегрированной реализации проекта (Integrated Project Delivery, IPD). Данная модель сотрудничества предполагает вовлечение строительных подрядчиков на самых ранних этапах, а успех реализуемого проекта является определяющим фактором выполнения задач каждой из вовлечённых команд. Все участники проекта оказываются в одной лодке: они разделяют риски, заслуги, а также ответственность за ошибки и упущения на этапе проектирования и строительства, таким образом, их цели совпадают с задачами заказчика. Полученный опыт с интеграцией IPD-модели проектная команда расценила как положительный. 
 
Для успешного применения концепции openBIM при проектировании заказчик инвестировал в инфраструктуру виртуальных рабочих столов (Virtual Desktop Infrastructure, VDI). VDI-платформа предоставила всем вовлечённым в проект проектировщикам доступ к необходимым инструментам, обеспечив эффективное взаимодействие специалистов из разных компаний. В распоряжении команды проекта оказалась интегрированная платформа, позволяющая оптимизировать часть BIM-процессов. По требованию заказчика был разработан план реализации BIM-проекта (BIM Execution Plan, BEP), опирающийся на запросы коммерческого предложения (Request for Quotation, RfQ). Строительная площадка расположилась всего в 8 метрах от здания больницы, функционирующей в полную силу, что, однако, не помешало успешному развитию проекта благодаря отлаженной коммуникации, взаимопониманию и гибкости с обеих сторон.   

Подробное описание openBIM в проекте 

По условиям соглашения о BIM-сервере между региональным органом Sykehusbygg HF (Норвежское агентство по строительству больниц) и компанией Jotne EPM Technology AS проект в Тёнсберге должен иметь информационную систему управления BIM-объектами, опирающуюся на openBIM. Целью команды стало внедрение информационной системы управления, внутри которой BIM-объекты окажутся непосредственно связаны с данными об объектах и строительных системах, в основу решения будут положены структура и спецификации openBIM IFC4, и на их основе будет создан электронный строительный журнал.

Процесс сбора информации для управления инфраструктурой организации оставался проблемой для многих строительных проектов в Норвегии на протяжении длительного времени. Проектная команда в Тёнсберге стремилась рационализировать и, насколько это возможно, автоматизировать данный процесс за счёт цифровизации. Для этого его участники сосредоточились на использовании GTIN, однако, несмотря на успешное применение глобальных номеров на BIM-сервере, строительная отрасль оказалась не готова к таким изменениям, что проявилось, например, в недостатке GTIN для различных дисциплин, кроме того, оцифрованная информация о свойствах оказалась недоступной во внешних базах данных.  
 
Работу по преодолению выявленных сложностей и автоматизации сбора FM-данных в Норвегии возглавил buildingSMART Norway, а настоящий проект позволил собрать обратную связь, предложив шаблоны данных о товаре в поддержку данной инициативы.  
 
Поскольку ранее управление больницы в Вестфолле уже запрашивало и получало COBie-данные (Construction Operations Building Information Exchange data) по обслуживанию и эксплуатации сооружений в рамках openBIM-проектов, импорт COBie-формата также был отражен в контракте с Jotne. Процесс по налаживанию импорта и экспорта Excel-файлов тянулся со второго квартала 2020 года, однако, он до сих пор не финализирован, отсутствие спешки объясняется тем, что речь идет об уже сданных объектах.

На начальных этапах проекта необходимо было принять решение об идентификации объектов таким образом, чтобы они верно распознавались проектировщиками, строителями и службами больницы. Предпочтение было отдано норвежской системе TFM, широко используемой внутри страны. Внутри норвежской системы идентификации строительных конструкций каждый объект получает свой набор свойств (PSet) с отдельными свойствами, разделёнными на три основные группы: локация, система и компонент. Разрабатывать новое технологическое решение параллельно со строительными работами было непросто, однако, имело свои плюсы. С одной стороны, приходилось перетягивать ресурсы от строительного процесса, но с другой – команда немедленно получала обратную связь о том, что оказывается функциональным, а что можно улучшить. Тем не менее, из-за ограниченности ресурсов на стороне компании Jotne весь процесс потребовал немного больше времени, чем было запланировано.  
Модель данных на BIM-сервере использует IFC 4.0 исключительно для мастер-данных BIM, а Словарь данных buildingSMART (buildingSMART Data Dicionary, bSDD) - для справочной информации. Данные о компании, проекте и документации были смоделированы как IFC-расширения, то есть, могли быть экспортированы в виде IFC-файла или через открытый API. Основная цель заключалась в создании открытого хранилища для всей информации, необходимой на протяжении жизненного цикла здания, за счёт объединения данных из различных BIM-инструментов как в IFC 2x3 (поскольку не было готовых сертифицированных приложений), так и в IFC 4.0 (ASCII и XML)-форматах. Система обеспечивает управление изменениями при таком объединении, она гарантирует, что данные, используемые или необходимые для снабжения или управления объектом, не перезаписываются. Диапазон BIM-данных включает типы и примеры пространства и систем с компонентами и специальными решениями. Решения могут быть индивидуальными, являться торговыми продуктами или представлять собой микс первого и второго. BIM-данные поддерживают различные классификационные системы, они используются и как мастер-данные «TFM * master», применяемые в качестве уникального идентификатора обслуживаемой системы продуктов большинством владельцев зданий в Норвегии. Данные о компании, проекте, перечне работ и документации смоделированы в виде IFC-расширений, поскольку имеющиеся версии не являются исчерпывающими, их недостаточно и нет сертифицированных приложений.   
 
В предложенном в Тёнсберге настраиваемом и автоматизированном решении доступны импорт, валидация и объединение информационных моделей из разных источников с привязкой к серверной модели. Оно поддерживает определяемые пользователем наборы правил, заданные в mvdXML или ISO 10303-14 Express-X. 

Результаты проекта и преимущества от использования openBIM 

Использование openBIM позволило проектной команде:  

• Разработать и внедрить мастер-данные BIM с использованием IFC 4.0 для всего проекта и структуры больницы, чтобы гарантировать успешную сдачу объекта, сопровождаемую передачей исчерпывающей информации и права собственности на неё, а также долговечность данных. Этого удалось достичь благодаря подготовке каталога требований и систем наряду с базой данных реестра продуктов и активов.  
• Смоделировать расположение, системы и компоненты, отражающие здание и функции систем, необходимые для понимания замысла проектировщика и требований проекта. Для всех элементов, нуждающихся в обслуживании, использовалась норвежская система идентификации TFM, привязанная к IFC 4.0. 
• Смоделировать решения, являющиеся товарными продуктами или собранные из них с опорой на GTIN и SGTIN для шифрования типа продукции и её единиц согласно единой международной базе товаров GS1. Определить продукты, классификацию, атрибуты и документацию согласно словарю данных buildingSMART на базе IFC 4.0. 
• Смоделировать уникальные коды расположения, используя GLN (Global Location Number) или SGLN (Serialized Global Location Number), разработанные GS1.  
• Представить процесс управления инфраструктурами организации, работая напрямую с мастер-данными IFC 4.0 и многочисленными классификационными системами, включая норвежскую TFM. 
• Наладить процессы управления территорией в соответствии с Норвежским Стандартом 3940 для расчёта площадей и объёмов застройки.   
• Передавать информацию о товарных единицах из цепочки поставок от главного подрядчика (Skanska) и субподрядчиков во внешнюю базу данных (CoBuilder), таким образом информация о поставленных продуктах могла автоматически извлекаться из CoBuilder BIM-сервером Jotne и сохраняться в виде коммерческой базы данных продуктов на BIM-сервере в каталоге Jotne.  
• Добиться непосредственной работы подрядчиков и поставщиков с каталогом, в который они загружали документацию и информацию о продукте, привязывая её к BIM-объекту.  
• Сделать информацию доступной на мобильных устройствах (iPad Mini), чтобы её легко находить. Она даёт операторам прямой доступ к документации по управлению объектами и к данным в системе.  
• Радикально изменить подход к сдаче объекта в эксплуатацию. 
• Сделать информацию, касающуюся управления объектом доступной для специалистов, обслуживающих здание больницы, это стало возможным благодаря openBIM. Из соображений безопасности для доступа к приложению используется двухфакторная аутентификация.  
  

Проект значительно выиграл за счёт использования открытых стандартов, начиная с этапа проектирования, и в 2017 году стал лауреатом buildingSMART International Awards в категории Design. Применение концепции openBIM позволило, в том числе, значительно упростить процесс передачи объекта. На данный момент уже сдана первая часть проекта – корпуса психиатрического отделения, и продолжается работа над второй (отделение соматики). Поскольку большая часть работы по выбору и соединению объектов openBIM с коммерческими и торговыми продуктами была выполнена на первом этапе, то не должно возникнуть проблем и со сдачей в эксплуатацию здания отделения соматики, так как команда сможет повторно использовать связи между типом объектов и базой данных в каталоге до тех пор, пока проектировщики и подрядчики пользуются теми же продуктами и кодами компонентов TFM. 

Реальное преимущество от использования открытых стандартов не ограничивается эффективным процессом передачи объекта, гораздо важнее, что больничные службы смогут использовать предложенное решение в повседневной работе. Оно уже было протестировано службой электроснабжения больницы, специалисты остались довольны, в том числе, и увеличением скорости работы. Инструмент позволит гораздо быстрее находить нужную информацию и экономить большое количество времени по сравнению с использованием традиционного подхода до тех пор, пока модель обновляется как As-Built, а не сохраняется в виде As-Designed. Например, если техническому специалисту ранее требовалось от 0,5 до 3 часов для поиска необходимых данных в ситуации планового или экстренного технического обслуживания, то с новым информационным openBIM-инструментом затрачиваемое на поиск информации время сокращается до 5-15 минут. 
Также сокращается время, затрачиваемое на предварительные работы с подрядчиком и мастерами: упрощается отображение соответствующей области, имеющихся проблем, систем или объектов. Потенциальная экономия времени будет зависеть от конкретного случая и может составлять несколько часов.  

При перестраивании или изменении самого объекта информационное оpenBIM-решение сможет легко отразить сложность работ и обеспечить лучшее понимание последствий для служб больницы. Это позволит сократить временные затраты на этапе планирования и заложит более совершенную основу для принятия решений о целесообразности изменений. 
 
Разработанный инструмент является инновационным, он позволяет хранить всю информацию для управления объектами, касающуюся зданий, систем, продуктов и активов в IFC-формате внутри базы данных наряду с документацией, PDF-файлами и другими форматами, обеспечивая быстрый доступ к ней для строителей и специалистов по эксплуатации.  

Заключение 

В своей работе проектная команда сделала ставку на метод интегрированной реализации проекта (IPD). Согласно требованиями заказчика данные для управления инфраструктурой передаются в формате IFC-файлов. Текущее сокращение затрат близко к 10% по сравнению с проектом, завершенным в 2005 году, что значительно ниже расходов на аналогичные проекты в сфере здравоохранения. На сегодняшний день работы ведутся согласно графику и в рамках заложенного бюджета. Сданные в эксплуатацию в 2019 году корпуса психиатрического отделения получили высокую оценку (Very Good) экологической эффективности зданий по результатам сертификации BREEAM, и есть все основания ожидать таких же результатов и от второй части проекта.