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摘 要：BIM机务设备管理系统是一款基于BIM技术实现设备管理实物三维可视、空间定位的设备管理系统，通过将设备管理（TPM全员生产维修管理、设备全寿命周期管理）活动与可视化模型进行关联，实现设备的可视化、信息化和精准化管理，有效的提升设备的管理效率。
关键词：BIM;设备管理;可视化;信息化;精准化
中图分类号：U269 文献标识码：A
0 引言
铁路公司机车、机务辅修设备数量多，分布在芝罘湾、西港两个港区，具有“点多、线长、面广”的特点，给日常设备管理带来一定难度，存在设备信息数据不完整、设备技术动态信息不能及时掌握、检修效率低、常见故障反复发生、疑难故障维修难度大等问题。随着港口规模化、现代化、信息化建设的推进，港口铁路输运对机务设备的安全运行保障提出了更高的要求，以往的设备管理模式越来越不能满足当前的铁路设备管理需求。
BIM机务设备管理系统是一款基于BIM技术实现设备管理实物三维可视、空间定位的设备管理系统，通过将设备管理活动与可视化模型进行关联，为设备管理者提供方便、可靠的设备管理、统计分析工具。其强大的功能和充足的信息和快捷、可视的查询手段，极大的便捷了用户的日常工作，让人们感受到繁杂的设备管理也可以变的轻松简单和直观。
1 技术方案
（1）BIM技术。BIM技术作为一种数字化建模技术，已经广泛用于智慧港口建设，具有参数化驱动、可视化表达等诸多优势。BIM模型标准达到了《GB/T 51301-2018 建筑信息模型设计交付标准》中的最高等级标准，其中BIM模型精细度达到了LOD4.0、模型属性信息深度达到了4级。
设备可视化模型可根据管理需求进行拆分、精细到最小维修、维护零件，可使设备从单机管理，深化到单机每个构件的管理，提升设备设施管理的精细度和精准程度。
（2）BIM轻量化技术。为降低采用BIM模型進行设备管理时对网络软硬件的高度需求，针对BIM模型进行轻量化处理，将设备BIM模型进行轻量化技术转换，实现模型与设备管理软件的融合。通过手机、平板电脑等移动端设备操作该系统，浏览模型，适合港口生产在现场环境下的应用需求。
（3）BIM模型与设备管理活动关联。设备管理的全过程可与设备的BIM模型及三维空间定位一一对应，设备的管理内容、管理过程、管理状态，以空间定位、可视化的方式展示，实现了设备管理状态的实时共享，管理过程和管理结果透明，能有效提升设备设施各管理部门之间的工作协调和信息共享，提高设备管理工作效率。
（4）设备管理技术。将TPM设备管理体系、设备全生命周期管理理念植入到产品中，保证产品符合行业先进性要求。
1）TPM理念：将TPM精益管理体系融入到维修管理、定检、润滑管理模块，实现设备管理的精益管理活动。
2）港口设备全生命周期管理：以港口的资产管理和设备管理为抓手，研究从设备采购到报废一系列设备管理活动，打通各部门之间的信息壁垒，建立港口设备全生命周期管理体系。设备设施从单机设备到具体构件，自设备投入使用到报废拆除，全生命周期的数据信息均记录在自己BIM模型的属性信息中。对这些数据信息，通过分类统计、汇总和关联分析等方法进行处理后，再以空间定位和可视化的方式展示，对设备设施管理的风险预判、管理考核和优化提升等发挥较好的辅助作用。
（5）软件开发。利用BIM三维可视化、计算机软件技术，基于B/S模式，利用java框架及其提供的各种面向对象的开发工具，建立完整性强、安全性好的数据库，开发出针对机务设备管理功能完备并易使用的设备管理系统软件及手机APP。通过手机APP、电脑端随时可以对BIM设备管理系统进行访问，并进行动态信息维护、信息浏览、知识点学习与补充等;加快设备动态信息流转速度，实现设备故障作随时随地上报、派工、销号等工作，提高设备检修工作效率。
（6）经济可行性。通过使用BIM设备管理系统不仅可以减轻管理人员和一线维修人员的工作量，使人员从大量繁琐的填表、查表、手工制表中解放出来;节省大量的人力、物力，工作效率大大提高，预计查询速度可以比原人工查询提高几倍以上，大大提高数据的准确性、精确性和可共享性，而且通过BIM三维定位模型，可以有的放矢的进行设备的精细化管理，将传统的设备管理活动向TPM管理、精益管理、智慧管理转化，实现向设备管理要产值。
（7）操作可行性。系统软件采用友好的交互界面，操作简单方便。公司的工作人员一般都要求掌握一定的计算机技术，具有一定的软硬件基础，会使用各种管理软件。只要对员工进行少量的培训，系统的功能和使用方法就基本上能够使系统顺利运行。
2 系统构架
基于BIM技术的设备管理系统主要包括两个部分：设备三维可视化模型、系统功能模块。
2.1 设备三维可视化模型
（1）模型展示。利用BIM技术实现设备管理实物三维可视、空间定位，同时可以根据每个设备的管理需求按系统、总成、构件、零件进行拆分、精细到最小维修、维护零件可视化展示，提升设备设施管理的精细度和精准程度。
（2）关联信息展示。每台设备的系统、总成、构件、零件对应编制了识别编码，用于实现管理信息与三维模型的一一对应、关联。在三维模型空间内，通过点击设备模型，快速查询设备的静态信息（厂家、规格型号、图纸等）、动态信息（历史维修、定检记录、更换记录、运行记录）、知识库（维修指导书、视频）、备件信息，实现设备台账动态管理，提高设备台账、图纸信息使用效率。
2.2 系统功能模块
（1）资产管理模块。资产管理模块功能：主要是包括资产设备的台账管理、设备的综合信息管理、特种设备专项管理;其中，设备综合信息管理记录了设备的基本信息、技术参数信息、运行记录信息（主要指机车）、主要零部件更换信息、事故记录信息、大中项修记录信息。 （2）机车运行模块。机车运行模块功能：交接班过程中进行日检交班检查记录;展示近期机车的故障维修情况、当班现场作业需注意的安全事项;实时收集机车运行时机车司机的作业工时、机车运行状态、定时巡检情况等信息;手机端、电脑端随时随地可查看机车运行实时状态、历史数据及数据分析结果。
（3）故障维修模块。故障维修模块功能：用于设备故障报修、提醒、派工、维修、验收等设备维修标准化作业流程的运转;各类设备故障原因分析、汇总，为后续故障智能分析提供信息积累;对维修人员作业工时、维修进度、维修材料消耗等数据进行收集。
（4）定保定检模块。定保定检模块功能：实现设备定保定检周期设定、预警提醒;根据定保定检标准及范围，下发定保定检作业计划，实现记名修定保定检、验收记录;对维修人员作业工时、定保进度、定保材料消耗等数据进行收集。
（5）备品备件模块。备品备件模块功能：入库备品备件，生成二维码，在仓库三维模型进行定位;出库时，用手持扫描设备扫描二维码，办理出库;维修人员在系统派工单上能够查询备品备件情况，在线进行备件领用申请，仓库端依据备件申请信息，在仓库可视化模型找到备件，办理出库。
（6）统计分析模块。统计分析模块功能：主要是将设备管理活动中录入的数据信息根据工作需求形成各类的统计分析报表，便于设备管理人员对设备的状态、故障信息、运行参数等信息进行综合分析，发现设备运行过程中存在的隐患和故障，及时发出预警信息，为管理人员的决策提供依据。
（7）知识库模块。知识库模块功能：将公司及段设备管理的规章制度、所有设备的相关图纸与说明书、技术改造方案、科技成果与论文等技术资料进行分类、整理;建立视频数据库（包含：机车检查标准化作业视频、机车维修标准化作业视频、机车故障应急处置视频、机车各系统工作原理动画视频）;建立图片资料数据库（机车监造相关图片资料、机车监修相关图片资料、设备检查隐患图片资料）等等。为职工培训、学习，提供一个开放的知识平台。
（8）系统管理模块。系统管理模块功能：设备管理系统是设备管理系统软件的维护平台，包括用户管理、角色管理、权限管理、工作流程设置、数据备份、日志管理等;新增、减少设备后，能够自主对设备台帐、运用管理、保养管理、维修管理等功能进行添加、修改。避免设备出现变化后，无法在该系统中进行管理、应用。
2.3 系统可靠性和安全性
对应用系统和数据库的设计应设计故障处理方案，以保证系统的恢复性，采用冗余技术保证数据可靠存储、系统可靠运行。对系统运行状况采用自动检测、告警、监控等方式进行实时监测。在系统适用过程中，由于硬件故障或其他原因造成的系统暂时性的中断后重新启动，能够保证系统将原有的数据快速回复，使其继续运行下去。
为确保系统的安全性，系统采取应用系统使用验证、数据库登录验证两种验证方式相结合的方法验证用户。运用日志，对进入系统的用户的操作进行记录，可以根据日志进行事后分析，从而找到事故的发生原因。
2.4 系统的开放性和可扩充性
系统在开发过程中，应充分考虑以后的可扩充性。系统应是一个开放的系统，可以简单地加入和减少系统的模块，配置系统的硬件。通过对软件的修补、替换，完成系统的升级和更新换代。
3 结束语
基于BIM技术的机务设备管理系统，大大提高数据的准确性、精确性和可共享性，可以有的放矢的进行机务设备的精细化管理，将传统的机务设备管理活动向TPM管理、精益管理、智慧管理转化，有效的提高了港口铁路输运机车动力保障。总结分析BIM技术应用在机务设备管理上的成功经验，后续计划将BIM技术应用到铁路公司工务、电务等设备设施各个方面，打造铁路公司基于BIM技术的资产健康管理平台。
参考文献：
[1]孙园园，石亞麋.基于BIM技术的建设工程全生命周期管理应用体系研究[J].建筑知识，2017（16）：108-110.
[2]弓瑞强.基于BIM的地铁工程精细化管理[D].华侨大学，2018.
[3]张春影.BIM技术在设施信息管理的应用研究[D].东北财经大学，2016.
[4]郑华海，刘匀，李元齐.BIM技术研究与应用现状[J].结构工程师，2015（4）：233-241.
关键词：BIM;设备管理;可视化;信息化;精准化
中图分类号：U269 文献标识码：A
0 引言
铁路公司机车、机务辅修设备数量多，分布在芝罘湾、西港两个港区，具有“点多、线长、面广”的特点，给日常设备管理带来一定难度，存在设备信息数据不完整、设备技术动态信息不能及时掌握、检修效率低、常见故障反复发生、疑难故障维修难度大等问题。随着港口规模化、现代化、信息化建设的推进，港口铁路输运对机务设备的安全运行保障提出了更高的要求，以往的设备管理模式越来越不能满足当前的铁路设备管理需求。
BIM机务设备管理系统是一款基于BIM技术实现设备管理实物三维可视、空间定位的设备管理系统，通过将设备管理活动与可视化模型进行关联，为设备管理者提供方便、可靠的设备管理、统计分析工具。其强大的功能和充足的信息和快捷、可视的查询手段，极大的便捷了用户的日常工作，让人们感受到繁杂的设备管理也可以变的轻松简单和直观。
1 技术方案
（1）BIM技术。BIM技术作为一种数字化建模技术，已经广泛用于智慧港口建设，具有参数化驱动、可视化表达等诸多优势。BIM模型标准达到了《GB/T 51301-2018 建筑信息模型设计交付标准》中的最高等级标准，其中BIM模型精细度达到了LOD4.0、模型属性信息深度达到了4级。
设备可视化模型可根据管理需求进行拆分、精细到最小维修、维护零件，可使设备从单机管理，深化到单机每个构件的管理，提升设备设施管理的精细度和精准程度。
（2）BIM轻量化技术。为降低采用BIM模型進行设备管理时对网络软硬件的高度需求，针对BIM模型进行轻量化处理，将设备BIM模型进行轻量化技术转换，实现模型与设备管理软件的融合。通过手机、平板电脑等移动端设备操作该系统，浏览模型，适合港口生产在现场环境下的应用需求。
（3）BIM模型与设备管理活动关联。设备管理的全过程可与设备的BIM模型及三维空间定位一一对应，设备的管理内容、管理过程、管理状态，以空间定位、可视化的方式展示，实现了设备管理状态的实时共享，管理过程和管理结果透明，能有效提升设备设施各管理部门之间的工作协调和信息共享，提高设备管理工作效率。
（4）设备管理技术。将TPM设备管理体系、设备全生命周期管理理念植入到产品中，保证产品符合行业先进性要求。
1）TPM理念：将TPM精益管理体系融入到维修管理、定检、润滑管理模块，实现设备管理的精益管理活动。
2）港口设备全生命周期管理：以港口的资产管理和设备管理为抓手，研究从设备采购到报废一系列设备管理活动，打通各部门之间的信息壁垒，建立港口设备全生命周期管理体系。设备设施从单机设备到具体构件，自设备投入使用到报废拆除，全生命周期的数据信息均记录在自己BIM模型的属性信息中。对这些数据信息，通过分类统计、汇总和关联分析等方法进行处理后，再以空间定位和可视化的方式展示，对设备设施管理的风险预判、管理考核和优化提升等发挥较好的辅助作用。
（5）软件开发。利用BIM三维可视化、计算机软件技术，基于B/S模式，利用java框架及其提供的各种面向对象的开发工具，建立完整性强、安全性好的数据库，开发出针对机务设备管理功能完备并易使用的设备管理系统软件及手机APP。通过手机APP、电脑端随时可以对BIM设备管理系统进行访问，并进行动态信息维护、信息浏览、知识点学习与补充等;加快设备动态信息流转速度，实现设备故障作随时随地上报、派工、销号等工作，提高设备检修工作效率。
（6）经济可行性。通过使用BIM设备管理系统不仅可以减轻管理人员和一线维修人员的工作量，使人员从大量繁琐的填表、查表、手工制表中解放出来;节省大量的人力、物力，工作效率大大提高，预计查询速度可以比原人工查询提高几倍以上，大大提高数据的准确性、精确性和可共享性，而且通过BIM三维定位模型，可以有的放矢的进行设备的精细化管理，将传统的设备管理活动向TPM管理、精益管理、智慧管理转化，实现向设备管理要产值。
（7）操作可行性。系统软件采用友好的交互界面，操作简单方便。公司的工作人员一般都要求掌握一定的计算机技术，具有一定的软硬件基础，会使用各种管理软件。只要对员工进行少量的培训，系统的功能和使用方法就基本上能够使系统顺利运行。
2 系统构架
基于BIM技术的设备管理系统主要包括两个部分：设备三维可视化模型、系统功能模块。
2.1 设备三维可视化模型
（1）模型展示。利用BIM技术实现设备管理实物三维可视、空间定位，同时可以根据每个设备的管理需求按系统、总成、构件、零件进行拆分、精细到最小维修、维护零件可视化展示，提升设备设施管理的精细度和精准程度。
（2）关联信息展示。每台设备的系统、总成、构件、零件对应编制了识别编码，用于实现管理信息与三维模型的一一对应、关联。在三维模型空间内，通过点击设备模型，快速查询设备的静态信息（厂家、规格型号、图纸等）、动态信息（历史维修、定检记录、更换记录、运行记录）、知识库（维修指导书、视频）、备件信息，实现设备台账动态管理，提高设备台账、图纸信息使用效率。
2.2 系统功能模块
（1）资产管理模块。资产管理模块功能：主要是包括资产设备的台账管理、设备的综合信息管理、特种设备专项管理;其中，设备综合信息管理记录了设备的基本信息、技术参数信息、运行记录信息（主要指机车）、主要零部件更换信息、事故记录信息、大中项修记录信息。 （2）机车运行模块。机车运行模块功能：交接班过程中进行日检交班检查记录;展示近期机车的故障维修情况、当班现场作业需注意的安全事项;实时收集机车运行时机车司机的作业工时、机车运行状态、定时巡检情况等信息;手机端、电脑端随时随地可查看机车运行实时状态、历史数据及数据分析结果。
（3）故障维修模块。故障维修模块功能：用于设备故障报修、提醒、派工、维修、验收等设备维修标准化作业流程的运转;各类设备故障原因分析、汇总，为后续故障智能分析提供信息积累;对维修人员作业工时、维修进度、维修材料消耗等数据进行收集。
（4）定保定检模块。定保定检模块功能：实现设备定保定检周期设定、预警提醒;根据定保定检标准及范围，下发定保定检作业计划，实现记名修定保定检、验收记录;对维修人员作业工时、定保进度、定保材料消耗等数据进行收集。
（5）备品备件模块。备品备件模块功能：入库备品备件，生成二维码，在仓库三维模型进行定位;出库时，用手持扫描设备扫描二维码，办理出库;维修人员在系统派工单上能够查询备品备件情况，在线进行备件领用申请，仓库端依据备件申请信息，在仓库可视化模型找到备件，办理出库。
（6）统计分析模块。统计分析模块功能：主要是将设备管理活动中录入的数据信息根据工作需求形成各类的统计分析报表，便于设备管理人员对设备的状态、故障信息、运行参数等信息进行综合分析，发现设备运行过程中存在的隐患和故障，及时发出预警信息，为管理人员的决策提供依据。
（7）知识库模块。知识库模块功能：将公司及段设备管理的规章制度、所有设备的相关图纸与说明书、技术改造方案、科技成果与论文等技术资料进行分类、整理;建立视频数据库（包含：机车检查标准化作业视频、机车维修标准化作业视频、机车故障应急处置视频、机车各系统工作原理动画视频）;建立图片资料数据库（机车监造相关图片资料、机车监修相关图片资料、设备检查隐患图片资料）等等。为职工培训、学习，提供一个开放的知识平台。
（8）系统管理模块。系统管理模块功能：设备管理系统是设备管理系统软件的维护平台，包括用户管理、角色管理、权限管理、工作流程设置、数据备份、日志管理等;新增、减少设备后，能够自主对设备台帐、运用管理、保养管理、维修管理等功能进行添加、修改。避免设备出现变化后，无法在该系统中进行管理、应用。
2.3 系统可靠性和安全性
对应用系统和数据库的设计应设计故障处理方案，以保证系统的恢复性，采用冗余技术保证数据可靠存储、系统可靠运行。对系统运行状况采用自动检测、告警、监控等方式进行实时监测。在系统适用过程中，由于硬件故障或其他原因造成的系统暂时性的中断后重新启动，能够保证系统将原有的数据快速回复，使其继续运行下去。
为确保系统的安全性，系统采取应用系统使用验证、数据库登录验证两种验证方式相结合的方法验证用户。运用日志，对进入系统的用户的操作进行记录，可以根据日志进行事后分析，从而找到事故的发生原因。
2.4 系统的开放性和可扩充性
系统在开发过程中，应充分考虑以后的可扩充性。系统应是一个开放的系统，可以简单地加入和减少系统的模块，配置系统的硬件。通过对软件的修补、替换，完成系统的升级和更新换代。
3 结束语
基于BIM技术的机务设备管理系统，大大提高数据的准确性、精确性和可共享性，可以有的放矢的进行机务设备的精细化管理，将传统的机务设备管理活动向TPM管理、精益管理、智慧管理转化，有效的提高了港口铁路输运机车动力保障。总结分析BIM技术应用在机务设备管理上的成功经验，后续计划将BIM技术应用到铁路公司工务、电务等设备设施各个方面，打造铁路公司基于BIM技术的资产健康管理平台。
参考文献：
[1]孙园园，石亞麋.基于BIM技术的建设工程全生命周期管理应用体系研究[J].建筑知识，2017（16）：108-110.
[2]弓瑞强.基于BIM的地铁工程精细化管理[D].华侨大学，2018.
[3]张春影.BIM技术在设施信息管理的应用研究[D].东北财经大学，2016.
[4]郑华海，刘匀，李元齐.BIM技术研究与应用现状[J].结构工程师，2015（4）：233-241.