BIM技術(shù)在某醫(yī)院中的應(yīng)用研究

游藝林+賈俊+王艷

摘要：近年來隨著BIM技術(shù)的推廣，顛覆了建筑行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，在原始數(shù)字化建?；A(chǔ)上構(gòu)建面向工程全生命周期的信息模型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集成和共享。它不僅提高了建筑業(yè)的生產(chǎn)效率，而且為項(xiàng)目的后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文以江蘇省某醫(yī)院為案例，著重分析了BIM在施工成本控制和醫(yī)院管理平臺(tái)中的優(yōu)勢(shì)。探索了BIM技術(shù)在工程管理中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

Abstract： In recent years， with the popularization of BIM technology， which constructs an information model for the whole life cycle of the project on the base of the original digital modeling and realizes the integration and sharing of data， the construction industry has been subverted in various fields. It not only improves the production efficiency of the construction industry， but also provides a strong data base for the later operation and maintenance of the project. In example of the Hospital in Nanjing， this essay concentrates on analyzing the advantage of BIM software utilization in construction cost control and hospital management platform. In the meanwhile， the practical application value of BIM technology is explored in construction management.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；全生命周期；工程管理；集成應(yīng)用

Key words：BIM；life cycle；engineering management；integrated application

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）01-0015-03

0 引言

隨著信息化的快速發(fā)展，二維的建筑表達(dá)不能滿足建筑業(yè)發(fā)展需求，BIM技術(shù)以它的三維可視化、模擬性等優(yōu)勢(shì)受到了建筑業(yè)的青睞。《中國(guó)建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告（2016年）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展》中指出：利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和智能設(shè)備，為項(xiàng)目建造過程中商務(wù)、技術(shù)、生產(chǎn)三條管線提供各種準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，提高各方協(xié)同的效率和質(zhì)量，保證施工質(zhì)量和安全管理，降低建造成本，提高項(xiàng)目管理的精益化水平[1]。為此，本項(xiàng)目決定運(yùn)用BIM技術(shù)。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

江蘇省某醫(yī)院工程整體用地近似長(zhǎng)方形，建筑總面積大約50000m2。其中地上建筑面積約為40000m2，地下建筑面積約10000m2。主樓高20層，屬于鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，西側(cè)的裙樓則是框架剪力墻結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目建設(shè)周期900天。建成后將是綠化率超過35%，融合醫(yī)療、教學(xué)預(yù)防一體的綜合醫(yī)院，環(huán)境衛(wèi)生條件以及硬件設(shè)施都將得到明顯的改善。

1.2 工程特點(diǎn)以及難點(diǎn)

該項(xiàng)目位于市區(qū)中心地段，地形復(fù)雜并且該工程附近有住宅小區(qū)，地下管道密集。施工區(qū)域場(chǎng)地狹小，合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)至關(guān)重要。參與施工的專業(yè)工種多，施工過程中的交叉不可避免，相互之間的協(xié)作配合難度大。另外，業(yè)主對(duì)于BIM技術(shù)應(yīng)用要求高。項(xiàng)目擬申請(qǐng)綠色建筑二星級(jí)標(biāo)識(shí)。

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM目標(biāo)

為了更好地控制項(xiàng)目的進(jìn)度、成本以及質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)全面的協(xié)調(diào)管理，同時(shí)也為了高效率的后期運(yùn)維管理，BIM相關(guān)的工作都將圍繞以上展開，比如構(gòu)建施工運(yùn)維信息化平臺(tái)，方便查詢模型信息；形成4D-BIM，模擬施工進(jìn)度以及對(duì)施工方案的優(yōu)化調(diào)整；實(shí)現(xiàn)工程量的實(shí)時(shí)計(jì)算，節(jié)約投資成本等。

2.2 團(tuán)隊(duì)組織

為了充分發(fā)揮BIM的優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目部專門成立了BIM討論組。定期召開工程例會(huì)，劃定責(zé)任范圍，配合其他部門高效完成工作任務(wù)。投資方合理選擇BIM公司，提出BIM計(jì)劃和要求，運(yùn)用BIM模型實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的全面管理。BIM咨詢公司的工作任務(wù)是完成建模、施工進(jìn)度模擬、碰撞檢查和深化設(shè)計(jì)等。施工承包方輔助鋼結(jié)構(gòu)、幕墻的深化設(shè)計(jì)工作，完善BIM模型。

3 BIM應(yīng)用

3.1 BIM建模

根據(jù)業(yè)主要求并且結(jié)合專業(yè)圖紙，建立基坑支護(hù)、土建、結(jié)構(gòu)、幕墻、室外景觀等BIM 3D模型。其中，土建模型由Revit軟件建立，由于樓層比較多，我們將采取分樓層建模，后期查看利用鏈接方式合并。Revit MEP建立機(jī)電模型和設(shè)備層的深化設(shè)計(jì)，其中含有管道綜合和預(yù)留孔洞。施工進(jìn)度模擬和場(chǎng)地的三維布置將采用Navisworks軟件分析。土建模型如圖1。

3.2 BIM應(yīng)用情況

3.2.1 鋼筋節(jié)點(diǎn)優(yōu)化

本項(xiàng)目西側(cè)裙樓屬于框架剪力墻構(gòu)造，在底部剪力墻邊緣設(shè)置了6根型鋼混凝土柱。范圍是-2層到4層。按照施工方案要求在鋼梁上穿孔，方便箍筋穿過。但是這個(gè)方案存在開孔較多而導(dǎo)致薄弱點(diǎn)，施工難度大，成本高。因此采用了BIM技術(shù)對(duì)鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工模擬，并優(yōu)化方案。模擬后發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)方案可以解決問題：一是用鋼條代替箍筋，二是增加工字鋼連接板，采用焊接方式連接。兩種方案都滿足結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，并且減少了鋼筋綁扎的難度。其優(yōu)化如圖2、圖3所示。endprint

3.2.2 施工成本控制

施工階段的成本占造價(jià)的80%以上，控制該階段的成本是提高效率以及盈利的關(guān)鍵。傳統(tǒng)施工成本控制的存在眾多問題，與國(guó)外成本管理水平相差甚遠(yuǎn)。比如分析維度單一、成本核算時(shí)效性差、忽略事前成本控制。應(yīng)用BIM技術(shù)能快速出量，制定合理資源計(jì)劃，使各方全面協(xié)同工作，降低成本。

①施工前期階段。施工前期階段的工作事項(xiàng)包括招投標(biāo)、簽訂合同、優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)、編寫施工成本預(yù)算等。在招投標(biāo)中，業(yè)主發(fā)售招標(biāo)文件的同時(shí)，將BIM模型和軟件出量清單作為附件交給投標(biāo)方[2]。投標(biāo)方根據(jù)模型核算工程量，并按照差額百分比排序，既能實(shí)現(xiàn)不平衡報(bào)價(jià)，又能預(yù)測(cè)成本，增加了中標(biāo)的幾率。另外BIM輔助圖紙會(huì)審，對(duì)管線布置和凈高檢查起著關(guān)鍵作用，很大一部分節(jié)約了成本。匯總?cè)绫?。

②施工階段。BIM在施工階段進(jìn)行成本管控應(yīng)用廣泛，如資源實(shí)時(shí)獲取、成本數(shù)據(jù)搜集、多維多算對(duì)比、材料控制、工程進(jìn)度款快速結(jié)算等。以此工程為例，建立成本BIM模型后能夠統(tǒng)計(jì)每個(gè)工序和區(qū)域內(nèi)所需要的資源消耗量，相關(guān)人員核對(duì)數(shù)據(jù)，下達(dá)限額領(lǐng)料單，有效控制材料用量。對(duì)動(dòng)態(tài)成本進(jìn)行跟蹤，及時(shí)獲取人材機(jī)的計(jì)劃、模板攤銷、工程變更、各時(shí)間段計(jì)劃預(yù)算和實(shí)際成本的三算對(duì)比等一系列的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)[3]。另外對(duì)實(shí)現(xiàn)安全文明施工，創(chuàng)建綠色工地具有重大意義。

③施工竣工階段?？⒐るA段的成本控制是確定項(xiàng)目總成本的核心環(huán)節(jié)，也與甲乙兩方之間的經(jīng)濟(jì)利益掛鉤。此階段的任務(wù)有竣工驗(yàn)收、資料匯總分析、編寫竣工結(jié)算等。BIM模型已是一個(gè)集合了項(xiàng)目過程中已完成工程量、施工進(jìn)度和預(yù)算成本、工程變更等信息的模型。業(yè)主和施工單位核對(duì)工程量時(shí)，只要根據(jù)需求查看模型獲取相關(guān)信息。

3.2.3 基于BIM的信息管理平臺(tái)

BIM在工程運(yùn)維階段作用是整合和共享整個(gè)項(xiàng)目的不同參與方和不同階段的信息。BIM能整合從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工階段的全過程的信息[4]，此時(shí)只需要一個(gè)管理平臺(tái)，進(jìn)行后期的運(yùn)維管理。該醫(yī)院的管理平臺(tái)框架如圖3。該管理平臺(tái)正在開發(fā)當(dāng)中，如應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，則可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成管理﹑醫(yī)療設(shè)備和場(chǎng)景的三維展示、管網(wǎng)故障定位、能耗分析及控制、突發(fā)事件預(yù)警等。

①平臺(tái)結(jié)構(gòu)框架。數(shù)據(jù)共享層：BIM數(shù)據(jù)與IFC數(shù)據(jù)的交換接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成共享。

功能層：其作用是根據(jù)不同類型用戶，采用不同的管理系統(tǒng)，如空間管理、資產(chǎn)管理、能耗控制、安全疏散等。對(duì)醫(yī)院來說，資產(chǎn)管理是一大難題，有了BIM，固定資產(chǎn)可以根據(jù)視覺管理的位置，隨時(shí)訪問設(shè)備制造商，使用說明以及使用期限等信息。

應(yīng)用層：提供空間管理、資料管理、能耗管理等模塊的具體應(yīng)用，是系統(tǒng)直接面向客戶的應(yīng)用部分。

②基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的信息集成。

BIM集成了各類專業(yè)軟件的信息，此刻首要問題，就是解決軟件之間的鏈接。整個(gè)過程中，只使用同一個(gè)BIM模型，模型在不同階段會(huì)被載入不同的軟件當(dāng)中，以相同的標(biāo)準(zhǔn)，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口接收模型信息，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)以及不同格式數(shù)據(jù)間的共享。

該管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源共享是建立基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在IFC數(shù)據(jù)集成平臺(tái)中，IFC信息通過文件解讀器讀取數(shù)據(jù)，與兼容IFC標(biāo)準(zhǔn)的軟件進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)信息的導(dǎo)入和導(dǎo)出。對(duì)于不支持標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變[5]。

③基于BIM管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。

通過研發(fā)軟件和平臺(tái)接口，遵循可靠性、標(biāo)準(zhǔn)性、開放性、安全性等原則對(duì)BIM軟件Navisworks進(jìn)行二次開發(fā)?？紤]到平臺(tái)系統(tǒng)以后的維護(hù)工作量、擴(kuò)展性特點(diǎn)，建議采用Microsoft.NET開發(fā)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)來源可以與其他技術(shù)相結(jié)合。比如：BIM結(jié)合傳感器技術(shù)，將醫(yī)院視頻監(jiān)控設(shè)施與BIM模型子系統(tǒng)結(jié)合，通過操作實(shí)現(xiàn)建筑物的時(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)調(diào)出建筑物相應(yīng)位置的信息和視頻圖像，處理緊急情況。

3.2.4 逃生疏散模擬

醫(yī)院是人員密集的公共場(chǎng)所，突發(fā)狀態(tài)如果應(yīng)對(duì)不及時(shí)，輕則造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成人員傷亡，疏散模擬是安全管理中不可缺的環(huán)節(jié)。

本文工程就火災(zāi)報(bào)警進(jìn)行了逃生疏散模擬。采用的模擬軟件是Pathfinder。其步驟是利用CAD作為橋梁，將Revit模型簡(jiǎn)化后導(dǎo)入到軟件中，設(shè)置不同人數(shù)以及多條逃生路線，進(jìn)行疏散演示并輸出最佳逃生路徑。最終得到兩個(gè)最佳逃生路線：一是當(dāng)醫(yī)護(hù)人員小于20人以下，醫(yī)護(hù)人員先抵達(dá)病房攜帶患者，然后從大廳中間的樓梯通道疏散到安全地帶。二是當(dāng)醫(yī)護(hù)人員大于20人，一半的人從中間樓梯逃生，另一半人從大廳兩側(cè)的樓梯逃生。

4 應(yīng)用效果

將BIM應(yīng)用于項(xiàng)目中，對(duì)于改善管理、技術(shù)推廣與升級(jí)以及經(jīng)濟(jì)效益等方面取得了很好的成績(jī)。具體的表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①技術(shù)推廣。根據(jù)醫(yī)院工程的特殊性和復(fù)雜性，充分利用到了BIM技術(shù)的可視化。將工作重點(diǎn)放在醫(yī)療病房，保障了醫(yī)院工程復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)安裝，使得大型醫(yī)療設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)與安裝都得以順利進(jìn)行與推進(jìn)。②成本控制。項(xiàng)目的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)成本管理與控制。在設(shè)計(jì)階段，通過碰撞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)重大問題多達(dá)200多個(gè)，有效降低成本約100萬元。具體的如表3。通過細(xì)微精細(xì)化管理，響應(yīng)政府節(jié)材節(jié)能號(hào)召。也為其他醫(yī)院項(xiàng)目應(yīng)用BIM樹立了典型標(biāo)桿。③建立族庫(kù)。BIM項(xiàng)目組在BIM申請(qǐng)以及運(yùn)作過程中，根據(jù)需要和族庫(kù)的管理規(guī)定，在電氣開發(fā)，醫(yī)療設(shè)備等專業(yè)族文件超過200個(gè)，初步形成了一個(gè)項(xiàng)目族庫(kù)文件，為以后類似的項(xiàng)目提供了參考依據(jù)。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

①利用BIM進(jìn)行施工階段動(dòng)態(tài)成本控制?？焖倬_的工程量統(tǒng)計(jì)節(jié)約了時(shí)間成本，可視化模擬和碰撞檢查減少了變更成本，并總結(jié)了重點(diǎn)碰撞點(diǎn)的成本效益，為項(xiàng)目帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。②根據(jù)BIM信息集成的特點(diǎn)，建立了基于BIM的管理平臺(tái)框架體系，通過建立IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成共享。為后期運(yùn)維階段實(shí)現(xiàn)提供了新思路。

5.2 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

①目前，國(guó)內(nèi)缺乏系統(tǒng)性﹑行業(yè)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)BIM的軟件單一，依賴于國(guó)外的軟件，本土化程度不高，無法解決所有問題。各方的管理目標(biāo)和利益不同，以至于BIM技術(shù)推廣速度緩慢。設(shè)計(jì)院推行BIM力度不夠，不愿放棄傳統(tǒng)的工作模式，而且軟硬件的購(gòu)買及人才培訓(xùn)等方面提高了其運(yùn)營(yíng)成本。②對(duì)于醫(yī)院工程來說，醫(yī)院功能科室、專業(yè)施工隊(duì)伍（或設(shè)備廠家）較多，需求多且較特殊，建設(shè)過程中多次變更；圖紙多次變更不利于BIM更好地發(fā)揮建設(shè)作用。

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