BIM技術在醫(yī)藥工程設計領域遇到的挑戰(zhàn)及分析

（國藥集團重慶醫(yī)藥設計院有限公司，重慶 400042）

1 醫(yī)藥工程領域的BIM技術

建筑信息模型（BIM，Building Information Model）在國內最早被應用于建筑行業(yè)，這為后續(xù)將BIM技術應用于醫(yī)藥工程設計領域提供了契機[1]。但醫(yī)藥工程設計有別于建筑設計，醫(yī)藥工程設計師有別于BIM設計師。其中主要區(qū)別在于制藥工程類項目本身的特點。制藥工程類項目按照藥品可以分為：制劑類項目、提取類項目、原料藥項目、單抗類項目、疫苗、血液制品等，每類項目又有其復雜的工藝路線，需要多專業(yè)共同協(xié)調參與。與建筑設計相比較，制藥類項目受到更多的法規(guī)、規(guī)范、標準限制。在滿足建設單位消防報審、工程造價、招標的前提下，最大限度縮短項目設計周期。而項目最終的設計目標是保證藥品的安全、有效、可控、經濟，同時體現制藥企業(yè)的企業(yè)文化。基于以上原因，BIM技術在醫(yī)藥工程設計領域，不僅要服務于建筑設計，更要服務于制藥工程類項目設計的每一個環(huán)節(jié)。相對于傳統(tǒng)的二維設計，BIM設計給制藥工程項目提供了新的設計思路以及更多的可能性，其主要優(yōu)勢主要體現為以下幾個方面，如表1所示。

2 BIM技術面臨的挑戰(zhàn)

雖然BIM技術在制藥工程設計領域的應用已經持續(xù)了一定時間，但是現階段仍然有一些因素限制著BIM技術在制藥工程項目中的順利實現，進而導致BIM 正向設計很難走完整個設計周期[2]?，F階段BIM技術在醫(yī)藥設計類項目中應用的一般流程見圖1。其中樣板文件、建筑模型、結構模型、設備模型的建立、模型的后期處理大多數還是由設計單位的非BIM設計人員完成。設計人員主要負責設備的定位、空間的優(yōu)化、管道的繪制及標注、材料的統(tǒng)計以及對從模型導出的二維圖紙進行深化設計以滿足出圖標準。其中BIM設計的前期準備工作、后期的管道碰撞及二維出圖耗時較多。此外，交付的模型往往需要造價單位及施工單位對模型進行適當調整，才可以用于工程造價以及指導施工。

表1 BIM 相對于傳統(tǒng)二維設計在醫(yī)藥工程項目的優(yōu)勢體現Tab.1 The advantages of BIM compared with traditional twodimensional design

圖1 BIM技術在工程設計領域實施的一般流程Fig.1 The common flow chart of BIM used in pharmaceutical engineering design

本節(jié)內容從BIM技術本身的特點、BIM技術在醫(yī)藥工程設計項目中的實施流程及醫(yī)藥工程設計項目自身特點三個方面，對限制BIM技術進一步應用于醫(yī)藥工程設計項目的關鍵因素進行歸納性總結。

2.1 BIM 本身因素的制約

2.1.1 適應性

即便BIM技術在國外的建筑工程設計領域已經應用廣泛，但其經國外的建筑工程領域轉化為適合國內建筑領域的技術手段、再由國內建筑領域轉換到國內制藥工程領域，必然需要相當長一段時間，而BIM技術在制藥工程領域的順利實施卻需要深厚的理論與技術積累支持，這嚴重限制了BIM技術在醫(yī)藥領域的實現?，F階段Revit是國內外最為常見的BIM 應用軟件[3]，但事實上Revit 軟件是按照國外設計流程開發(fā)的軟件。在國外工程項目的設計周期比國內長，且在設計前期深入，所以后期工程設計更改少，而這與我國的設計流程恰好相反。在國內大型復雜項目前期設計時間長、對設計流程管理更加嚴格、后期顛覆性改動幾率小，更加適應于BIM設計。對于制藥工程領域普遍存在的中小型項目，BIM技術的應用難度較大。

2.1.2 設計成本

醫(yī)藥工程設計人員、校核人員、審核人員早已習慣多年采用的二維設計模式，對BIM設計存在一定程度的生疏感。同時因為BIM技術所依賴平臺的復雜性，需要相關人員花費更大的精力去熟悉BIM技術實現所需要的軟件以及具體的實施流程。然而近年來，設計單位醫(yī)藥工程設計項目驟增，建設單位對項目設計周期要求嚴格，設計人員設計壓力大，很難抽出時間進行自我學習?；谝陨弦蛩?，往往需要設計單位組織多次的、長周期的、專業(yè)性的BIM設計培訓[4]。同時BIM模型所包含的數據量龐大，需要及時地進行設計人員之間的信息傳遞與共享，這對計算機的硬件配置與軟件的配套提出了較高的要求。

以上存在的客觀限制因素主要可以總結為設計單位的資金成本、人力成本、設計人員的時間成本，這些在一定程度上制約了BIM技術在醫(yī)藥工程設計領域的推廣。

2.2 設計周期長

目前BIM技術在設計階段應用程度并沒有顯示出其在設計階段的效率優(yōu)勢。相比于傳統(tǒng)二維設計所依賴的天正等設計平臺，BIM設計在進行項目設計之前需要進行統(tǒng)籌嚴密的規(guī)劃、復雜的軟硬件準備以及設計人員培訓。此外還需要確定各階段BIM模型的設計深度、規(guī)定項目點位、坐標系、文件的命名、材質的命名、構建的命名、出圖樣式設置等。在出圖方面，由于依然沿用二維設計出圖標準，雖然模型可以快速生產所需要的二維圖紙，但其在設計深度與設計細節(jié)方面并不能完全滿足設計單位的出圖要求[5]。設計人員在對二維圖紙進行二次加工的過程中消耗了大量的時間成本。建設單位出于報消防、做造價以及對施工單位進行招標的考慮，其對項目的設計進度有著較高的要求。設計成品圖紙在設計進度上很難滿足建設單位的基本要求。由于設計單位設計進度與建設單位節(jié)奏的不一致，往往需要在設計的中間環(huán)節(jié)出一次二維圖紙，這樣進一步增加了設計的時間成本。

漫長的設計周期增加了設計人員的時間成本、降低了工作的積極性，同時也降低了建設單位對BIM設計的滿意度。導致在大多數情況下，醫(yī)藥工程領域的BIM設計因為進度關系很難走完正常的生命周期。

2.3 模型信息針對性不強

BIM設計其本質是利用數字化信息對一個項目的全生命周期進行模擬，期間需要各專業(yè)設計人員真正地參與到數字信息模型的建立過程中來，賦予模型建設單位、施工單位以及監(jiān)察單位所需要的信息，并保證模型所蘊含信息的多元化與專業(yè)化，使模型信息隨著項目設計進程的發(fā)展不斷更新。但在項目的實際運行過程中，建設單位、設計單位、施工單位往往是相互獨立的，三者之間經常存在信息共享不及時以及需求挖掘不到位的現象。設計單位對施工單位信息需求掌握地不夠透徹，對施工情況的考慮都是基于一般情況或者理論狀態(tài)。最終導致了在設計階段建立的一整套模型信息對施工單位來說并非都是有效信息，需要施工單位在施工前對設計單位提供的模型進行必要的調整和深化，用來模擬并指導施工。同樣，設計單位提供的模型與建設單位和監(jiān)管部門也涉及到信息提取的問題。模型包含信息的冗雜給各個參與方對模型信息進行篩選造成了一定困難[3]。

2.4 對BIM設計理解不到位

現階段大多數醫(yī)藥工程領域設計人員對BIM技術的理解還局限在“二維圖紙三維化”這一點上，將BIM設計當成了醫(yī)藥工程設計領域的一句廣告語，最終導致了為了BIM設計而進行BIM設計這種本末倒置的現象。事實上，BIM設計是設計人員進行項目的方法和手段，并不是設計最終追求的設計結果[6]。BIM設計要求設計人員在三維可視的環(huán)境下，在建筑和結構模型中添加必要的信息，去模擬真實的制藥車間，最終的設計成果還是需要用二維圖紙來表達。此外，制藥工程設計項目需要全專業(yè)參與、各種介質管道多，但是設計人員不能將管道碰撞的多少作為評判BIM設計成果的標準[7]。設計人員應在設計前規(guī)劃管道空間、設計過程中及時共享信息、優(yōu)化管道走向。而不是沿用二維設計的方法、使用三維設計的形式，在設計完成后利用碰撞檢查功能去調整檢查出來的所有管道碰撞，而是要將更多的精力放到BIM設計的前期工作。

3 應對措施

3.1 提高BIM 認可度

建設單位作為工程項目的發(fā)起人，BIM技術最終能為在項目中應用或者推廣，在很大程度上取決于建設單位對BIM技術的認可程度。而許多醫(yī)藥行業(yè)相關人員對BIM技術還很陌生，對BIM設計的理解也僅僅停留在表層。只有建設單位對BIM技術的優(yōu)勢有了充分的認知，才為BIM技術進一步服務于醫(yī)藥工程設計領域提供了可能，為BIM技術的進一步推廣提供動力。

3.2 縮短BIM設計周期

BIM設計漫長的設計周期是限制BIM設計在醫(yī)藥工程領域應用的主要原因。為了縮短設計周期：

（1）相關的軟件服務商需根據醫(yī)藥工程類項目的特點，完善現有的BIM技術所依賴的設計平臺，降低軟件的入門使用要求，使BIM設計流程的每一步簡單、易行、可操作。

（2）設計單位完善硬件配套設施，加大對設計人員的培訓力度，提高設計人員的業(yè)務水平，并給予相應政策激勵。

（3）設計前期充分了解用戶需求，建議建設單位同時參與項目設計過程中來，以便隨時了解設計進度與細節(jié)，發(fā)現問題及時解決。盡最大可能避免項目的顛覆性變更，縮短設計周期。

3.3 形成相關標準

設計單位可以根據以往經驗建立統(tǒng)一標準，在提高BIM 協(xié)同文件信息傳遞效率的同時，完善自己內部的校核、審核程序。國家相關部門研究并制定BIM設計統(tǒng)一的信息模型出圖標準及設計深度，同時將信息模型用于施工圖的外部審查，改變傳統(tǒng)的二維圖紙交付方式。

4 結束語

現如今許多高校開設了BIM相關課程，同時越來越多的設計單位與施工單位分別成立了BIM設計相關部門。隨著更多的專業(yè)人才與設計人員涌入市場，必將推動BIM技術在整個醫(yī)療設計領域的應用?，F在BIM技術正向著本土化、集成化、協(xié)同化的設計方向發(fā)展，相信其將會很快克服現有的短板，進一步提高醫(yī)藥工程設計質量，為整個醫(yī)療領域造福。