BIM：讓醫(yī)院建筑優(yōu)化始于設(shè)計階段

文 /陸忠 胡錢瑛 李晴 陳莉華 盛鋒 劉歡

陸忠、胡錢瑛、李晴、陳莉華、盛鋒單位為復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院劉歡單位為同濟大學(xué)

復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院以醫(yī)院基建管理部門為總協(xié)調(diào)，建筑信息模型（BIM）團隊與設(shè)計單位協(xié)同設(shè)計，以達到優(yōu)化設(shè)計方案、提升項目價值、改善建造效率的目的。

隨著城市化進程的快速推進，醫(yī)院建筑已成為不可或缺的城市元素。為了滿足不斷增長的醫(yī)療需求，形成高效、有機的整體醫(yī)療建筑，醫(yī)院建筑需要通過醫(yī)療流程，劃分出功能區(qū)域，使不同的醫(yī)療空間相互依存，通過內(nèi)部不同的流線，把相對獨立的醫(yī)療部門組合編制在一起。目前，越來越多的醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)和基建管理者都認識到前期準備工作是整個醫(yī)院建設(shè)項目成功的基礎(chǔ)。清晰的目標、科學(xué)的策劃、充分的調(diào)研和準確的決策是全過程的重點。

創(chuàng)建于1952年的復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院（以下簡稱“兒科醫(yī)院”）是集醫(yī)、教、研、防、管為一體的綜合性兒童?？漆t(yī)院，于2017年1月獲批成為國家兒童醫(yī)學(xué)中心。兒科醫(yī)院于2015年順利獲批總面積6.8萬平方米的擴建工程（住院綜合樓和教學(xué)綜合樓），為邁向亞洲一流的兒科醫(yī)學(xué)中心奠定了基礎(chǔ)。在兒科醫(yī)院擴建工程方案設(shè)計階段，以醫(yī)院基建管理部門為總協(xié)調(diào)，構(gòu)建協(xié)同設(shè)計云平臺，建筑信息模型（BIM）團隊與設(shè)計單位協(xié)同設(shè)計，以達到優(yōu)化設(shè)計方案、提升項目價值、改善建造效率的目的。

BIM技術(shù)與傳統(tǒng)方法對比

建筑信息模型（Building Information Modeling, 簡稱“BIM”）是以三維數(shù)字技術(shù)代表為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目各種相關(guān)信息“可視化”的工程數(shù)據(jù)模型，其中I（Information）是核心，M（Modeling）是載體，是對該工程項目相關(guān)信息的詳盡表達，即BIM作為以三維可視化為特征的建筑信息模型的信息集成和管理技術(shù)，其本質(zhì)在于信息，核心在于模型，應(yīng)用在于協(xié)同。BIM是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化、參數(shù)化表達，可以持續(xù)、即時地提供相關(guān)項目的各種實時數(shù)據(jù)，且完整可靠，其目的是提高建設(shè)項目的策劃、設(shè)計、施工和運維管理水平。

在醫(yī)院建設(shè)項目的方案設(shè)計階段，傳統(tǒng)的設(shè)計方式信息傳遞的主要形式為設(shè)計人員與醫(yī)院基建管理部門交流、設(shè)計人員與具體使用科室交流、醫(yī)院基建管理部門與具體使用科室交流、設(shè)計人員之間交流等各種信息傳遞主要以2D圖紙和文字形式進行。傳統(tǒng)的設(shè)計以二維的CAD圖紙用圖層、顏色、線型、屬性等抽象信息來表達（圖1），參與者之間的信息傳遞出現(xiàn)偏差在所難免，由此導(dǎo)致的“錯、漏、設(shè)計變更”會很多。采用BIM協(xié)同設(shè)計，根據(jù)醫(yī)院的要求，BIM團隊和設(shè)計團隊將設(shè)計方案不僅用二維的CAD形式展現(xiàn)，同時呈現(xiàn)3D的BIM模型，方便醫(yī)院基建管理者、使用者和各專業(yè)設(shè)計人員之間交流理解，既減少了錯誤發(fā)生的可能性，又節(jié)省了成本。

BIM協(xié)同設(shè)計應(yīng)用實踐

根據(jù)《上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指南（2015版）》中的內(nèi)容，在方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工準備、施工實施、運營階段等六個階段的BIM應(yīng)用共23項。方案設(shè)計階段，BIM應(yīng)用項目能夠在方案階段利用BIM技術(shù)進行項目可行性驗證，提供比選方案，對下一步深化工作進行推導(dǎo)和方案細化；在初步設(shè)計階段對平面、立面、剖面進行一致性檢查，生成的明細表統(tǒng)計可及時、動態(tài)地反映建筑項目的主要技術(shù)經(jīng)濟指標；在施工圖階段進行沖突檢測、三維管線綜合、豎向凈空優(yōu)化等基本應(yīng)用，完成對施工圖設(shè)計的多次優(yōu)化。BIM應(yīng)用在施工準備階段可對施工深化設(shè)計的準確性、施工方案的虛擬展示等方面起到關(guān)鍵作用，而在施工實施階段，BIM能夠達成科學(xué)有效的現(xiàn)場管理，從而完成合同規(guī)定的全部施工任務(wù)，以達到驗收、交付的條件。

圖1 傳統(tǒng)的信息與BIM信息傳遞形式對比圖

在兒科醫(yī)院擴建工程方案設(shè)計階段，建立基于BIM的項目管理平臺——廣聯(lián)達協(xié)筑，更加有利于完整、合理、及時地收集建設(shè)過程中的工程數(shù)據(jù)。廣聯(lián)達協(xié)筑是一個簡單高效的工程項目協(xié)作平臺，依托云計算及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以“文檔管理”“任務(wù)協(xié)作”“團隊溝通”為核心，通過建立虛擬的項目協(xié)作環(huán)境，連接工程項目中的人員、數(shù)據(jù)和流程，幫助工程項目團隊實現(xiàn)成員管理和信息溝通、項目圖檔的集中存儲和高效分發(fā)共享，以及各種工作任務(wù)流程（如批閱、變更、驗收檢查等）的執(zhí)行協(xié)調(diào)和跟蹤落地。項目成員可以通過電腦、手機等多種終端隨時隨地訪問項目信息和數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)跨地域項目團隊的高效協(xié)作。

協(xié)同的本質(zhì)就是打破項目相關(guān)的人、信息、流程等之間的各種壁壘和邊界，使它們?yōu)楣餐哪繕硕M行協(xié)調(diào)地運作，核心是要解決“信息孤島”問題，在項目參與方之間能夠更好地創(chuàng)建、傳遞、共享、使用和管理這些信息。項目平臺流程（圖2）以便捷化、操作性強、及時性、可拓展性以及邏輯清晰性為出發(fā)原則，強調(diào)從過程中簡化流程，從流程中提高效率。

結(jié)合《上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指南（2015版）》，兒科醫(yī)院擴建工程在方案設(shè)計階段，BIM協(xié)同設(shè)計的主要內(nèi)容為BIM技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用（含方案模型的漫游和模擬，動畫效果展示）、設(shè)計模型的性能分析、設(shè)計規(guī)范及合理性審查方案優(yōu)化；設(shè)計的空間仿真模擬及基于醫(yī)院使用的其他模擬等。

根據(jù)工程項目的進度，醫(yī)院基建管理部門要求BIM團隊和設(shè)計團隊“圖紙-模型”同步跟進模式，伴隨著圖紙更新，BIM模型及時更新，在模型更新的同時，BIM團隊會在醫(yī)院基建管理部門的指導(dǎo)下，為設(shè)計提供局部圖紙和信息數(shù)據(jù)，形成“圖紙-模型”相互依存、相互印證、共同提升的良性工作模式。擴建工程籌建辦每周召開例會，設(shè)計團隊和BIM團隊分別在兩個投影儀上同步展示工程設(shè)計進展，討論設(shè)計方案。

基于BIM輔助項目管理過程中，設(shè)置合理高效的協(xié)同工作流程是必要的（基于BIG ROOM會議模式和協(xié)作平臺的項目深化設(shè)計協(xié)同工作流程,如圖3）。在項目實施的每個階段均需要各參與方以及各專業(yè)的協(xié)同工作，同時，在項目實施過程中，為加強各工作環(huán)節(jié)的協(xié)同性，可以通過“BIG ROOM”的會議模式，幫助項目團隊實現(xiàn)圖紙、模型及合同文本等信息的收集、集中、有效的管理，以及各項目參與方之間安全高效的信息共享。

BIM的協(xié)同模擬不僅限于模擬設(shè)計出的建筑物模型，BIM可以在方案設(shè)計階段進行各類分析，基于BIM的設(shè)計效果虛擬仿真漫游，BIM團隊協(xié)助醫(yī)院基建管理部門針對一些設(shè)計構(gòu)想、設(shè)計亮點、復(fù)雜節(jié)點等通過BIM手段予以直觀表達或展現(xiàn)，以便于了解技術(shù)的可行性、建成的效果，以及便于專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)。例如，進行特殊場所疏散模擬，對疏散設(shè)計的可行性及效果進行優(yōu)化。利用專業(yè)分析軟件進行建筑性能模擬分析，對項目可視度、采光、通風(fēng)、人員疏散、結(jié)構(gòu)、節(jié)能排放進行模擬分析，盡可能優(yōu)化項目設(shè)計成果。通過分析可以及時準確地反映設(shè)計方案的可靠性和可行性，為方案的合理化設(shè)計提供準確的數(shù)據(jù)。兒科醫(yī)院車流仿真模型通過搭建仿真模型,最大程度地還原現(xiàn)階段兒科醫(yī)院車流的真實情況，從而為設(shè)計方案中設(shè)置的停車地點及車位數(shù)量是否合適提供依據(jù)，為后期決策提供參考。

BIM生成的建筑模型在精確度和詳細程度上令人驚嘆，因此，人們自然而然地期望將這些模型用于高級的可視化，基于計算機的渲染圖擴展了設(shè)計方案的視覺環(huán)境，有助于更有效地驗證和溝通。為了快速修改設(shè)計方案并評估視覺上的影響，在方案設(shè)計階段，BIM團隊拓展建模范圍，創(chuàng)建周圍建筑、草地、樹木等景觀，虛擬添加家具、花草、窗簾等細節(jié)，增加設(shè)計的真實感和生活氣息。

圖2 BIM的項目管理平臺

圖3 基于BIG ROOM會議模式和協(xié)作平臺的項目深化設(shè)計協(xié)同工作流程

BIM協(xié)同設(shè)計產(chǎn)生的效益

BIM技術(shù)解決了傳統(tǒng)的建設(shè)模式中信息浪費和冗余、不斷流失、交換效率低下、無法從全局的角度進行優(yōu)化等問題，保證了建筑信息的有效性，保證了后期的智慧運營。在管理、質(zhì)量和社會效益等方面均具有重要的價值。

在管理效益方面，通過協(xié)同系統(tǒng)，對項目進度、質(zhì)量進行統(tǒng)一管控，使得所有BIM模型文件以及相關(guān)信息、文檔報告集成在一個協(xié)同平臺之上，并部分解決了設(shè)計與施工的信息共享問題，也為后續(xù)業(yè)主的運維管理提供BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有效提高管理效率。

在質(zhì)量效益方面，通過BIM應(yīng)用，減少建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計協(xié)調(diào)不統(tǒng)一的錯誤，通過對醫(yī)院各樓層大批量潔凈區(qū)的預(yù)分區(qū)演示和多水房間的滲水情況預(yù)警，保證醫(yī)院相關(guān)特殊區(qū)域的設(shè)計質(zhì)量；同時，通過對隔離間負壓排風(fēng)系統(tǒng)、醫(yī)用房間供氧吸引等醫(yī)用氣體、病房緊急呼叫等醫(yī)院特有的特殊系統(tǒng)進行預(yù)模擬，高效保證施工組織的合理性。

在社會效益方面，通過BIM協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用，促進醫(yī)院基建管理的BIM學(xué)術(shù)和實踐交流，探索BIM技術(shù)在醫(yī)療建筑使用的新范式，探索適合醫(yī)療建筑的BIM效益評估體系，提高醫(yī)院的聲譽。

目前，我國建筑行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)的時間還不長，與國外發(fā)達國家還存在較大的差距。通過BIM協(xié)同設(shè)計在兒科醫(yī)院擴建工程的初步探索和應(yīng)用證實，BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比有著明顯的優(yōu)勢。BIM協(xié)同設(shè)計將專業(yè)、抽象的二維建筑描述通過三維模型、可視化、通俗化，使得非建筑專業(yè)的醫(yī)院管理者和基建管理人員判斷更為明確、高效，決策更為準確。

互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)正在重塑建筑業(yè)的未來。在廣泛關(guān)注和應(yīng)用BIM技術(shù)的同時，我們也要充分認識到，BIM只是一種工具，須與項目管理緊密結(jié)合才能發(fā)揮最大效益。