基于BIM技術的機務設備管理系統

于萬春

摘 要：BIM機務設備管理系統是一款基于BIM技術實現設備管理實物三維可視、空間定位的設備管理系統，通過將設備管理（TPM全員生產維修管理、設備全壽命周期管理）活動與可視化模型進行關聯，實現設備的可視化、信息化和精準化管理，有效的提升設備的管理效率。

關鍵詞：BIM;設備管理;可視化;信息化;精準化

中圖分類號：U269 文獻標識碼：A

0 引言

鐵路公司機車、機務輔修設備數量多，分布在芝罘灣、西港兩個港區，具有“點多、線長、面廣”的特點，給日常設備管理帶來一定難度，存在設備信息數據不完整、設備技術動態信息不能及時掌握、檢修效率低、常見故障反復發生、疑難故障維修難度大等問題。隨著港口規模化、現代化、信息化建設的推進，港口鐵路輸運對機務設備的安全運行保障提出了更高的要求，以往的設備管理模式越來越不能滿足當前的鐵路設備管理需求。

BIM機務設備管理系統是一款基于BIM技術實現設備管理實物三維可視、空間定位的設備管理系統，通過將設備管理活動與可視化模型進行關聯，為設備管理者提供方便、可靠的設備管理、統計分析工具。其強大的功能和充足的信息和快捷、可視的查詢手段，極大的便捷了用戶的日常工作，讓人們感受到繁雜的設備管理也可以變的輕松簡單和直觀。

1 技術方案

（1）BIM技術。BIM技術作為一種數字化建模技術，已經廣泛用于智慧港口建設，具有參數化驅動、可視化表達等諸多優勢。BIM模型標準達到了《GB/T 51301-2018 建筑信息模型設計交付標準》中的最高等級標準，其中BIM模型精細度達到了LOD4.0、模型屬性信息深度達到了4級。

設備可視化模型可根據管理需求進行拆分、精細到最小維修、維護零件，可使設備從單機管理，深化到單機每個構件的管理，提升設備設施管理的精細度和精準程度。

（2）BIM輕量化技術。為降低采用BIM模型進行設備管理時對網絡軟硬件的高度需求，針對BIM模型進行輕量化處理，將設備BIM模型進行輕量化技術轉換，實現模型與設備管理軟件的融合。通過手機、平板電腦等移動端設備操作該系統，瀏覽模型，適合港口生產在現場環境下的應用需求。

（3）BIM模型與設備管理活動關聯。設備管理的全過程可與設備的BIM模型及三維空間定位一一對應，設備的管理內容、管理過程、管理狀態，以空間定位、可視化的方式展示，實現了設備管理狀態的實時共享，管理過程和管理結果透明，能有效提升設備設施各管理部門之間的工作協調和信息共享，提高設備管理工作效率。

（4）設備管理技術。將TPM設備管理體系、設備全生命周期管理理念植入到產品中，保證產品符合行業先進性要求。

1）TPM理念：將TPM精益管理體系融入到維修管理、定檢、潤滑管理模塊，實現設備管理的精益管理活動。

2）港口設備全生命周期管理：以港口的資產管理和設備管理為抓手，研究從設備采購到報廢一系列設備管理活動，打通各部門之間的信息壁壘，建立港口設備全生命周期管理體系。設備設施從單機設備到具體構件，自設備投入使用到報廢拆除，全生命周期的數據信息均記錄在自己BIM模型的屬性信息中。對這些數據信息，通過分類統計、匯總和關聯分析等方法進行處理后，再以空間定位和可視化的方式展示，對設備設施管理的風險預判、管理考核和優化提升等發揮較好的輔助作用。

（5）軟件開發。利用BIM三維可視化、計算機軟件技術，基于B/S模式，利用java框架及其提供的各種面向對象的開發工具，建立完整性強、安全性好的數據庫，開發出針對機務設備管理功能完備并易使用的設備管理系統軟件及手機APP。通過手機APP、電腦端隨時可以對BIM設備管理系統進行訪問，并進行動態信息維護、信息瀏覽、知識點學習與補充等;加快設備動態信息流轉速度，實現設備故障作隨時隨地上報、派工、銷號等工作，提高設備檢修工作效率。

（6）經濟可行性。通過使用BIM設備管理系統不僅可以減輕管理人員和一線維修人員的工作量，使人員從大量繁瑣的填表、查表、手工制表中解放出來;節省大量的人力、物力，工作效率大大提高，預計查詢速度可以比原人工查詢提高幾倍以上，大大提高數據的準確性、精確性和可共享性，而且通過BIM三維定位模型，可以有的放矢的進行設備的精細化管理，將傳統的設備管理活動向TPM管理、精益管理、智慧管理轉化，實現向設備管理要產值。

（7）操作可行性。系統軟件采用友好的交互界面，操作簡單方便。公司的工作人員一般都要求掌握一定的計算機技術，具有一定的軟硬件基礎，會使用各種管理軟件。只要對員工進行少量的培訓，系統的功能和使用方法就基本上能夠使系統順利運行。

2 系統構架

基于BIM技術的設備管理系統主要包括兩個部分：設備三維可視化模型、系統功能模塊。

2.1 設備三維可視化模型

（1）模型展示。利用BIM技術實現設備管理實物三維可視、空間定位，同時可以根據每個設備的管理需求按系統、總成、構件、零件進行拆分、精細到最小維修、維護零件可視化展示，提升設備設施管理的精細度和精準程度。

（2）關聯信息展示。每臺設備的系統、總成、構件、零件對應編制了識別編碼，用于實現管理信息與三維模型的一一對應、關聯。在三維模型空間內，通過點擊設備模型，快速查詢設備的靜態信息（廠家、規格型號、圖紙等）、動態信息（歷史維修、定檢記錄、更換記錄、運行記錄）、知識庫（維修指導書、視頻）、備件信息，實現設備臺賬動態管理，提高設備臺賬、圖紙信息使用效率。

2.2 系統功能模塊

（1）資產管理模塊。資產管理模塊功能：主要是包括資產設備的臺賬管理、設備的綜合信息管理、特種設備專項管理;其中，設備綜合信息管理記錄了設備的基本信息、技術參數信息、運行記錄信息（主要指機車）、主要零部件更換信息、事故記錄信息、大中項修記錄信息。

（2）機車運行模塊。機車運行模塊功能：交接班過程中進行日檢交班檢查記錄;展示近期機車的故障維修情況、當班現場作業需注意的安全事項;實時收集機車運行時機車司機的作業工時、機車運行狀態、定時巡檢情況等信息;手機端、電腦端隨時隨地可查看機車運行實時狀態、歷史數據及數據分析結果。

（3）故障維修模塊。故障維修模塊功能：用于設備故障報修、提醒、派工、維修、驗收等設備維修標準化作業流程的運轉;各類設備故障原因分析、匯總，為后續故障智能分析提供信息積累;對維修人員作業工時、維修進度、維修材料消耗等數據進行收集。

（4）定保定檢模塊。定保定檢模塊功能：實現設備定保定檢周期設定、預警提醒;根據定保定檢標準及范圍，下發定保定檢作業計劃，實現記名修定保定檢、驗收記錄;對維修人員作業工時、定保進度、定保材料消耗等數據進行收集。

（5）備品備件模塊。備品備件模塊功能：入庫備品備件，生成二維碼，在倉庫三維模型進行定位;出庫時，用手持掃描設備掃描二維碼，辦理出庫;維修人員在系統派工單上能夠查詢備品備件情況，在線進行備件領用申請，倉庫端依據備件申請信息，在倉庫可視化模型找到備件，辦理出庫。

（6）統計分析模塊。統計分析模塊功能：主要是將設備管理活動中錄入的數據信息根據工作需求形成各類的統計分析報表，便于設備管理人員對設備的狀態、故障信息、運行參數等信息進行綜合分析，發現設備運行過程中存在的隱患和故障，及時發出預警信息，為管理人員的決策提供依據。

（7）知識庫模塊。知識庫模塊功能：將公司及段設備管理的規章制度、所有設備的相關圖紙與說明書、技術改造方案、科技成果與論文等技術資料進行分類、整理;建立視頻數據庫（包含：機車檢查標準化作業視頻、機車維修標準化作業視頻、機車故障應急處置視頻、機車各系統工作原理動畫視頻）;建立圖片資料數據庫（機車監造相關圖片資料、機車監修相關圖片資料、設備檢查隱患圖片資料）等等。為職工培訓、學習，提供一個開放的知識平臺。

（8）系統管理模塊。系統管理模塊功能：設備管理系統是設備管理系統軟件的維護平臺，包括用戶管理、角色管理、權限管理、工作流程設置、數據備份、日志管理等;新增、減少設備后，能夠自主對設備臺帳、運用管理、保養管理、維修管理等功能進行添加、修改。避免設備出現變化后，無法在該系統中進行管理、應用。

2.3 系統可靠性和安全性

對應用系統和數據庫的設計應設計故障處理方案，以保證系統的恢復性，采用冗余技術保證數據可靠存儲、系統可靠運行。對系統運行狀況采用自動檢測、告警、監控等方式進行實時監測。在系統適用過程中，由于硬件故障或其他原因造成的系統暫時性的中斷后重新啟動，能夠保證系統將原有的數據快速回復，使其繼續運行下去。

為確保系統的安全性，系統采取應用系統使用驗證、數據庫登錄驗證兩種驗證方式相結合的方法驗證用戶。運用日志，對進入系統的用戶的操作進行記錄，可以根據日志進行事后分析，從而找到事故的發生原因。

2.4 系統的開放性和可擴充性

系統在開發過程中，應充分考慮以后的可擴充性。系統應是一個開放的系統，可以簡單地加入和減少系統的模塊，配置系統的硬件。通過對軟件的修補、替換，完成系統的升級和更新換代。

3 結束語

基于BIM技術的機務設備管理系統，大大提高數據的準確性、精確性和可共享性，可以有的放矢的進行機務設備的精細化管理，將傳統的機務設備管理活動向TPM管理、精益管理、智慧管理轉化，有效的提高了港口鐵路輸運機車動力保障。總結分析BIM技術應用在機務設備管理上的成功經驗，后續計劃將BIM技術應用到鐵路公司工務、電務等設備設施各個方面，打造鐵路公司基于BIM技術的資產健康管理平臺。

參考文獻：

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