設施管理信息化研究

陳 遠 李洪欣

(鄭州大學土木工程學院,河南鄭州 450001)

隨著信息技術(Information and Communication Technology)的發展和廣泛利用,土木工程信息化戰略在建筑工程領域被大范圍的推廣和實施。建筑行業信息化戰略就是在建筑工程項目的整個生命周期中的每個階段實現信息化,而設施管理處于整個工程項目生命周期的維護階段,設施管理信息化也是建筑行業信息化的重要組成部分。設施管理信息化,可以促進建筑工程項目信息在生命周期各階段的共享和充分利用,整合建筑信息管理系統,減少“信息孤島”,實現建筑生命周期內信息共享、協同工作的目標。本文首先介紹了設施管理的概念和設施管理的范圍和功能,其次分析了設施管理信息化的必要性以及信息技術在設施管理中的應用,最后闡述了設施管理信息化的研究重點和發展趨勢。

1 設施管理理論背景

1.1 設施管理的概念

在討論設施管理信息化之前,有必要對設施管理的概念、定義和發展有一個清晰的闡述。設施管理(Facilities Management)是傳統物業管理的延伸與超越,是一門交叉科學,它綜合了建筑科學、管理科學、行為科學、和工程技術的基本原理。從設施管理術語的出現,到設施管理從傳統的物業管理范圍的脫離,設施管理已經發展成為一個獨立的新興的行業,來協助私人機構、教育機構以及政府部門更有效的管理其下的物業設施和支援服務。

在設施管理發展的各個階段,設施管理的概念并沒有統一的定義。在設施管理理論發展的初級階段,設施管理只考慮建筑、家具和設備等“硬件”;隨著理論研究的深入,設施管理概念又包括人、生成過程、環境、健康和安全等“軟件”;近些年來,許多專家和學者又將設施管理的范圍延伸到設計、建造、運營等設施生命周期的層次上。另外,各國設施管理協會也根據自身情況定義了設施管理的概念。例如,國際設施管理協會定義,設施管理是指以保持業務空間高品質的生活環境進行有效的規劃、整理和維護管理的工作,將人們的工作場所和工作任務有機的結合起來。英國設施管理協會認為設施管理就像對待核心業務一樣,對房地產和業務支撐服務進行專業化管理,所有活動都以客戶核心業務的需求和要求為基礎。而香港設施管理協會認為設施管理是一個組織將其人力、運作及資產整合,去完成其策略性目標的過程。

1.2 設施管理的功能及意義

設施管理的范圍非常廣泛,涉及人類有效的生活環境,通常被歸納為三種類型:城市公用設施(醫院、學校、體育場館、機場、車站等),工業設施 (工廠、工業園區、科技園區、保稅區等),商業設施(寫字樓、商場、酒店等)。根據國際設施管理協會的定義,設施管理主要包括九大功能:長期設施管理計劃(戰略、策略性計劃),短期設施管理計劃(日常執行性計劃),設施融資分析及財務管理,不動產處置及管理,內部空間規劃、空間標準及空間管理,新建或改建項目的建筑規劃和設計,新建或改建項目的建設工作,設施的日常運行和維護,通訊、安保等支持服務。根據這九大功能,設施管理可以更進一步分解成較具體的功能,如圖1所示[1]。通過設施管理的實施,企業、公司和政府部門等可以在降低設施運行成本、保持高品質業務空間的同時,整合所有的設施相關的業務活動,以支持機構發展戰略和核心業務,從而達到提高機構的經濟效益和核心競爭力。設施管理的意義可以歸納為下面幾點:

圖1 設施管理的具體功能與范圍

? 提供和保持高品質業務空間。通過制定設施管理計劃,利用先進技術,創造安全、環保和健康的業務空間,滿足設施使用者對于高品質空間的需求,使其能在舒適的空間中進行工作。

? 整合和管理組織內部所有設施相關的業務。設施管理的范圍涵蓋了機構內所有相關的業務,其主要目的是為設施使用者提供一切相關服務,支持其進行核心工作業務。

? 降低設施全壽命周期運行成本。設施管理通過預測設施資金需求計劃,合理配置有限的費用,發揮最大的效益。

? 支持機構的發展戰略和核心業務。近些年來,設施管理者越來越多的參與到機構的戰略決策制定過程中,為機構的戰略發展提供設施管理方面的決策,同時根據機構的戰略決策,來制定相應的設施管理計劃,為機構的戰略發展和核心業務提供支持。

2 信息技術在設施管理中的應用

2.1 設施管理信息化的必要性

近幾年來,隨著計算機及信息技術的發展,各個國家各行業的信息化水平進入了新的里程。建筑行業作為國民經濟的支柱產業也需要拓展和深化信息技術在本行業中的應用。建筑行業信息化戰略就是在建筑工程項目的整個生命周期中,實現信息采集與存儲的自動化,信息格式的規范化,信息交換的網絡化,信息利用的科學化和信息管理的系統化。其中建筑工程項目的整個生命周期包括需求分析、招投標、勘測、設計、施工和維護等階段,而設施管理處于整個工程項目生命周期的維護階段,設施管理信息化也是建筑行業信息化的重要組成部分。設施管理信息化,可以促進建筑工程項目信息在生命周期各階段的共享和充分利用,在設計和施工階段產生的工程項目信息可以非常方便地應用到設施管理階段,從而使建筑物的空間管理、運營管理、物業管理、維護規劃等可以充分利用設計和施工資料、檢測數據,進行定性或定量的分析,制定出合理的設施管理計劃,最后達到整合建筑信息管理系統,減少“信息孤島”,實現建筑生命周期內信息共享、協同工作的目的。

從具體的設施管理范圍和功能來分析,只有廣泛而深入地應用信息技術,才能夠將所有的設施管理工作、設施管理部門整合起來,設施管理者才能夠共享和掌握機構內的數據信息,高效快速地管理和控制機構內部的設施,支持自身的業務活動。在設施管理領域應用信息技術可以:

? 更有效地提高設施管理效率。

? 通過降低建筑維護的費用來使投資最大化。

? 通過有效的空間管理來節約開支。

? 通過對設施進行全生命周期(LCC)經濟評價,最大程度獲得最優全壽命周期費用。

? 改善安全和環境規劃能力,降低突發事件所造成的風險。

? 以及幫助設施管理者對于設施管理的需求做出前瞻性的判斷,提高設施管理的決策能力。

2.2 計算機輔助設施管理系統(CAFM)

計算機輔助設施管理系統(Computer Aided Facilities Management)是指利用信息技術,包括數據庫、CAD、圖像信息系統(GIS)、計算機網絡等,來管理和支持設施管理任務。計算機輔助設施管理系統可以幫助設施管理者在盡可能降低費用的情況下,確保所有機構設施可以被充分利用,并且為建筑生命周期的每一階段提供幫助。設施管理已經被應用到非常廣泛的行業中,例如政府機構、教育、醫療、商業和工業等,計算機輔助設施管理系統可以通過合并與分析各行業所特有的數據,來改善在這些行業中所實行的設施管理業務。

現在市場上已有多種功能齊全,能夠應用到各種行業的設施管理軟件,總體來說,這些軟件包括下面一些功能:

? 熱線服務功能。大多數設施管理公司是通過調度中心來協調設施管理工作,尤其是設施維修工作。當設施使用者發現某個設施需要修理的時候,首先通過電話、傳真或電子郵件聯系調度中心,調度中心將利用設施管理系統來注冊和記錄相關的維修信息,并通知維修人員到達指定的地方對報修的設施進行修理。對于每一次的維修,需要記錄的信息包括設施損壞具體信息、維修地點、維修內容、維修人員、維修結果等。設施管理系統可以有效管理所有的維修記錄,并且能夠追蹤每一次的維修任務。

? 資產管理功能。在這里資產主要指一個機構的設備、儀器、家具等資產。通常一個機構擁有成千上萬的儀器設備等,例如計算機、打印機、復印件、家具等,而對于這些設備信息的記錄和更新便成為非常繁重的工作。利用計算機輔助設施管理系統以及所整合的其它信息技術(例如 RFID和條形碼技術),可以非常方便的記錄機構內所有資產的信息,增加資產管理的效率,改進資產信息記錄的準確性,以及節約資產信息查找的成本。

? 空間管理功能。建筑空間是一個機構最主要的資產,只有解決如何使用空間及誰能使用特定空間等這些基本問題,一個機構的建筑空間才能夠充分有效的得到利用。設施管理系統的空間管理功能能夠整合空間信息數據庫和相應的建筑CAD圖紙,可以收集和記錄每一部分的建筑空間信息,跟蹤建筑空間的使用情況,提供空間預訂功能,提供空間管理計劃,預測將來空間的使用情況,為設施管理者提供決策支持。圖2顯示的是 CAFMexplorer系統的空間管理功能。

? 設施維護管理功能。設施維護包括有計劃的維護行為和突發的維護行為。有計劃地維護行為是按照制定的計劃進行維護,目的是增加設施的使用期限,避免設施出現故障。而突發的維護行為是由于設施的突然損壞或突然出現故障而需要立即進行修理的情況,通常突發的維護行為都是通過設施管理系統的熱線服務功能,由調度中心來進行管理。設施維護管理系統的主要作用是幫助設施管理者對維護行為制定詳細的計劃,規劃和安排每月或每年的設施管理任務,例如設備維護、安全健康監控、合同更新、擔保條約的更新等。

? 其它功能。計算機輔助設施管理系統所能提供的其它功能包括:房地產管理,房屋租賃管理,總體規劃管理,能耗管理等。

圖2 CAFM exp lorer空間管理系統

2.3 射頻識別技術(RFID)在設施管理中的應用

射頻識別技術(RFID)俗稱電子標簽,是一種非接觸性的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無需人工干涉,可以識別運動的物體并能同時識別多個目標。基本的 RFID系統由三部分組成:

? 標簽(Tag):由耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象;

? 閱讀器(Reader):讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備,可設計為手持式或固定式;

? 天線(Antenna):在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

射頻識別技術的工作原理是:標簽在閱讀器通過天線發出的射頻信號范圍內的時候,接收閱讀器發出的射頻信號,憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(Passive Tag,無源標簽或被動標簽),或者主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標簽或主動標簽);閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。根據射頻識別技術的特點,它已經被應用到許多行業,例如超市、物流、鐵路運輸等,而在設施管理領域,由于設施管理的范圍非常廣,需要收集和分析的各種信息非常繁瑣,因此在設施管理領域大規模的應用射頻識別技術,可以使設施管理自動化,提高管理效率,增強信息流動的速度。具體來說,RFID可以應用在設施管理的幾個方面[2]:

? 門禁安全系統。通過佩戴帶有 RFID標簽的身份牌,可以控制相應的員工或雇員進入特定的建筑設施,從而對整個機構設施的進出進行安全控制。另外,RFID身份牌還可以被應用在公共設施中,完成對設施內部的員工或其它人員進行精確定位,例如在機場對于尚未登機的旅客進行精確定位,在大型商業中心對走失兒童的定位等。

? 智能貨架系統。大型的連鎖零售商為了跟蹤貨物從儲運中心到連鎖超市的運輸分發過程,為了減少物流環節貨物的丟失,通常在貨物包裝上安裝 RFID電子標簽,從而增加貨物的跟蹤能力,增強了整個供應鏈的管理能力。

? 設施維護系統。對于一個大的機構來說,例如醫院和學校等,通常有許多設備需要定期的進行維護、安全檢查、功能檢測和運行狀況記錄等。通過對這些設備安裝可讀寫的 RFID電子標簽,這些設備的相關信息,包括安裝時間、安裝地點、安全要求、使用說明、使用記錄等,都可以保持到 RFID電子標簽中,而對于這些設備每一次的維護記錄和使用記錄等,也可以寫入到 RFID標簽中。最后,所有 RFID標簽中的信息都可以通過閱讀器讀取,并傳送至信息系統終端進行數據的分析,進而對機構所有設備的安全情況進行統一管理。

2.4 無線傳感器技術在設施管理中的應用

無線傳感器技術是集信息采集、信息傳輸、信息處理與一體的綜合智能信息技術,它綜合了微機電系統、傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息,這些信息能夠通過無線網絡傳輸的用戶終端,從而實現遠程監控、數據自動收集、數據自動分析等功能。目前常用的傳感器包括:照明傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器及紅外線傳感器等。

在建筑工程和設施管理領域,無線傳感器技術通常被用來自動收集大量的數據信息,并通過無線網絡傳輸到系統終端進行分析,幫助管理人員做出判斷或者根據所設條件進行自動控制。例如建筑節能控制系統[3],通過照明、溫度、濕度等傳感器,來獲得建筑物內環境的各種參數,經過系統終端分析以后,再對建筑物內的各種耗能設備(照明、空調、采暖等)進行控制,從而對整個建筑耗能進行優化,降低設備運行能耗。

3 設施管理信息化的發展趨勢及研究重點

3.1 基于建筑業國際工業標準(IFC)的設施管理數字標準(Facilities Management Classes)

在建筑工程領域,信息技術已經被廣泛的應用到工程項目生命周期的每一階段,大量的建筑信息都是由計算機應用軟件所創建,而在設計和施工階段所創建的建筑信息(例如建筑表現圖、結構圖、施工圖、設備安裝信息等)對于維護階段的設施管理行為將會是非常有用。通過實現設施管理階段與設計和施工階段的信息共享和交換,能夠提高計算機輔助設施管理軟件獲取建筑信息的效率,提高各種計算機應用軟件的信息分享和整合能力。而實現建筑信息全生命周期共享的方法之一便是應用建筑業國際工業標準(Industry Foundation Classes,IFC),作為應用軟件之間信息格式的基礎。IFC是由國際協同工作聯盟(International Alliance for Interoperability,IAI)發布的作為建筑行業的數據交換標準,它提供了建筑工程實施過程所處理的各種信息描述和定義的規范。例如,基于 IFC標準和建筑設備集成的智能物業管理系統[4],實現了物業管理階段與設計施工階段的信息交換。而設施管理數字標準(FMC)是應用在設施管理應用軟件,描述和定義設施管理信息的數據規范。它是在 IFC的基礎上,去掉了多余數據結構,擴展了支持設施管理功能的數據信息,實現從 IFC數據標準到FMC數據標準的轉換,從而更好地支持設施管理軟件之間,以及設施管理軟件同其它應用軟件之間的數據分享和交流[5]。

3.2 智能建筑

智能建筑是近幾年發展起來的一個新的概念,它是指利用系統集成方法,將智能型計算機、通信技術、信息技術與建筑藝術有機結合,通過對設備的自動監控,對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優化組合,所獲得的投資合理、適合信息社會需要,并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。隨著智能建筑的大規模建造,將能夠實現設施管理數據的自動收集和自動分析,對建筑物內部設備的自動控制,建筑物內部環境的自動調節,整合設施管理系統,提高設施管理效率,支持機構發展的戰略核心任務。

4 結論

設施管理處于工程項目生命周期的維護階段,是一個獨立的新興的行業,它的主要作用是提供和保持機構內部高品質業務空間,整合和管理組織內部所有設施相關的業務,降低設施全壽命周期運行成本,支持機構的發展戰略和核心業務。通過在設施管理領域應用計算機輔助設施管理系統,RFID技術和無線感應器技術等信息技術,可以有效地提高設施管理效率,降低建筑耗能費用,有效管理建筑空間,改善安全和環境規劃能力,提高設施管理者的決策能力。設施管理信息化的研究趨勢和重點包括基于 FMC的系統整合以及智能建筑。

[1]Quah,L.K.Proceedings of CIBW 70 Symposium on Management,Maintenance and Modernisation of Building Facilities-The Way Ahead into the millennium[P],pp:18-20,November 1998,Sinagapore,McGraw Hill.

[2]Wing,R.RFID Applications in Construction and Facilities Management[J].In formation Technology in Construction,2006,11,711-721

[3]Beutel,J.,Kasten,O.,Mattern,F.,Romer,K.,Siegemund,F.Thiele,L.,Prototyping Wireless Sensor Network Applications with BTnodes[P],1stEuropean Workshop on Wireless Sensor Networks(EWSN),LNCS No.2920,Springert-Verlag,Berlin,Jannuary,pp.323-338.

[4]張建平,郭杰,王盛衛,徐正元,基于 IFC標準和建筑設備集成的智能物業管理系統[J],清華大學學報(自然科學版),2008,48(6),pp.940-942

[5]Kevin,Y.,Thomas,F.,Francois,G.,A Development Framework for Data Models for Computer-integrated Facilities Management[J],Automation in Construction,2000,9,pp.145-167