BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究

魏園園

2020年初，新冠肺炎疫情的出現(xiàn)，改變了我們的生活，也極大地考驗(yàn)了全球所有國家醫(yī)療系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和運(yùn)轉(zhuǎn)能力，公共醫(yī)療體系建設(shè)成為全國上下高度關(guān)注的議題。“加強(qiáng)公共衛(wèi)生體系建設(shè)、提高基本醫(yī)療服務(wù)水平”被寫入了2020年政府工作報(bào)告，智慧醫(yī)院、數(shù)字醫(yī)院的建設(shè)將成為下一階段工作重點(diǎn)。

BIM 作為一種全新的理念和技術(shù)，其在經(jīng)濟(jì)性和有效性兩方面已突顯優(yōu)勢(shì)，并已受到普遍的關(guān)注。BIM 作為一種突破性技術(shù)，可有效應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期的項(xiàng)目規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計(jì)、施工模擬、成本控制、進(jìn)度控制等方面。同時(shí)，可完整留存建筑物設(shè)備、材料、管線信息，增強(qiáng)后期設(shè)施運(yùn)行管理、維護(hù)的針對(duì)性，提高建設(shè)項(xiàng)目全壽命期精細(xì)化的管理水平。在醫(yī)院建設(shè)和運(yùn)維中進(jìn)行應(yīng)用，可以集成各種信息，讓有關(guān)科室的信息能夠?qū)崿F(xiàn)共享，提升患者就診的效率，減少成本，提升醫(yī)院服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：BIM? 建筑信息模型? 醫(yī)院? ?設(shè)計(jì)階段? 運(yùn)維管理

1研究意義

從全國醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)看，以信息化技術(shù)發(fā)展為引領(lǐng)，全面推進(jìn)信息化、數(shù)字化、智慧化醫(yī)院運(yùn)維管理體系構(gòu)建，在醫(yī)院建設(shè)和運(yùn)營管理改革中的作用日益凸顯，是醫(yī)院運(yùn)營管理的核心競(jìng)爭(zhēng)力，更是一項(xiàng)事關(guān)醫(yī)院全局和戰(zhàn)略的重要工作。

BIM 在國外的研究應(yīng)用已經(jīng)從設(shè)計(jì)施工階段深入到了運(yùn)維管理中，并主要集中在由設(shè)計(jì)和施工信息模型中提取運(yùn)維管理所需的各種空間信息和設(shè)備信息。國內(nèi)的研究還是處于起步階段，已有的文獻(xiàn)資料中缺乏對(duì)基于BIM三維建筑智能化運(yùn)維平臺(tái)的BIM設(shè)計(jì)模型的設(shè)計(jì)需求細(xì)則的研究，因此，加快對(duì)基于BIM三維運(yùn)維平臺(tái)應(yīng)用中設(shè)計(jì)階段BIM模型的設(shè)計(jì)需求細(xì)則的研究將具有十分重要的意義。

2BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM運(yùn)維管理平臺(tái)的搭建以BIM模型為主要數(shù)據(jù)來源，使用BIM運(yùn)維平臺(tái)對(duì)醫(yī)院建筑進(jìn)行運(yùn)營維護(hù)，需要從醫(yī)院的建筑全生命周期的初始階段——也就是設(shè)計(jì)階段就考慮將未來的運(yùn)維管理需求融入其中，合理布局、合理規(guī)劃醫(yī)療路線、合理布置數(shù)據(jù)傳感器等內(nèi)容，才能在運(yùn)維管理階段避免因運(yùn)維工作的需求去進(jìn)行拆改、升級(jí)改造等。

2.1 BIM三維模型管理

基于BIM模型的運(yùn)維管理平臺(tái)，其核心就是三維模型。使用基于BIM的運(yùn)維管理平臺(tái)進(jìn)行醫(yī)院建筑的運(yùn)維管理工作，前提是需要建立BIM三維模型。BIM模型包括三維幾何模型和模型構(gòu)件上附帶的建設(shè)工程屬性信息。不但包含醫(yī)院建筑的設(shè)計(jì)信息，并將設(shè)備設(shè)施采購、安裝、驗(yàn)收、后期維護(hù)等信息也更新到BIM模型中，形成最終的竣工驗(yàn)收BIM模型。業(yè)主拿到竣工模型后，需根據(jù)運(yùn)維需要進(jìn)行進(jìn)一步深化，將運(yùn)維管理信息輸入到模型中，并根據(jù)未來的使用需求，進(jìn)行用戶權(quán)限等級(jí)劃分、模型與建筑實(shí)體中信息采集模塊的對(duì)接等工作，將BIM三維模型與運(yùn)維平臺(tái)管理軟件相對(duì)接，才行形成最終的BIM運(yùn)維平臺(tái)。

2.2 空間管理

空間管理是基于BIM技術(shù)的運(yùn)維管理平臺(tái)的最重要的功能之一，是體現(xiàn)BIM三維模型價(jià)值最大的功能模塊?；贐IM模型可以空間為基礎(chǔ)，在運(yùn)維平臺(tái)上對(duì)建筑里面的空間進(jìn)行統(tǒng)一管理?？臻g數(shù)據(jù)也可以為后續(xù)的醫(yī)院改造、擴(kuò)建提供信息支撐。

在設(shè)計(jì)過程中，可以在BIM軟件中對(duì)于建筑模型中的空間給予基礎(chǔ)信息定義：根據(jù)建筑布局，對(duì)醫(yī)院建筑內(nèi)各區(qū)域用途進(jìn)行區(qū)分，如門診區(qū)、住院區(qū)、急診區(qū)、醫(yī)技區(qū)、辦公區(qū)、會(huì)議區(qū)等。通過空間層級(jí)結(jié)構(gòu)維護(hù)直觀了解建筑、樓層、房間基礎(chǔ)信息，使用信息，空間占用，以及內(nèi)部設(shè)備情況。

2.3 資產(chǎn)管理

在傳統(tǒng)的醫(yī)院中，醫(yī)院資產(chǎn)經(jīng)過長年累月的使用和搬遷，已很難形成完整的、易于查詢的統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫，且查詢起來卻不直觀、便捷。

BIM模型中包括很多的建筑信息，這些信息可以通過對(duì)模型和數(shù)據(jù)的處理后導(dǎo)入到BIM運(yùn)維管理平臺(tái)中，能夠有效的節(jié)省系統(tǒng)初始化在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備上的資源投入，為平臺(tái)帶來基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用以后期的資產(chǎn)維護(hù)。并且將建筑信息模型和RFID 資產(chǎn)管理標(biāo)芯片結(jié)合起來，還可以在資產(chǎn)管理系統(tǒng)中對(duì)具體資產(chǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，掌握有關(guān)闡述信息能夠快速的進(jìn)行查詢。

基于BIM的資產(chǎn)管理模塊要求在提交運(yùn)維模型時(shí)需提交與建筑物及建筑物內(nèi)構(gòu)件、資產(chǎn)相一致的BIM三維模型，既包括三維幾何模型，也包括模型所附屬的信息，在設(shè)計(jì)過程中需將資產(chǎn)模塊的BIM構(gòu)件建立在模型中，隨著施工采購、安裝、驗(yàn)收不斷更新模型信息，最終形成運(yùn)維模型中的資產(chǎn)管理所需的構(gòu)件深度。

2.4 設(shè)備管理

通過BIM信息模型，可將設(shè)備更準(zhǔn)確地與醫(yī)院空間關(guān)聯(lián)起來，并在醫(yī)院運(yùn)維平臺(tái)上儲(chǔ)存維護(hù)設(shè)備參數(shù)信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬實(shí)體與文本參數(shù)的整合統(tǒng)一，保證設(shè)備資產(chǎn)管理的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。

機(jī)電設(shè)備在初設(shè)階段基本上就可以根據(jù)建筑設(shè)計(jì)方案確定出大概的機(jī)電系統(tǒng)形式、機(jī)組選項(xiàng)對(duì)比分析、大型設(shè)備的臺(tái)數(shù)和主要設(shè)計(jì)參數(shù)等。在后期施工圖設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)師需要利用BIM三維設(shè)計(jì)手段對(duì)醫(yī)院的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，包括設(shè)備的安裝形式、管線的排布方案、閥門附件的安裝方式、支吊架的布置原則等。

2.5 能耗管理

利用BIM可視化運(yùn)維管理平臺(tái)與醫(yī)院建筑能耗數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立能耗管理模塊，可為醫(yī)院管理者在實(shí)際運(yùn)營過程中的管理和決策提供真實(shí)、有效的數(shù)據(jù)支持。

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，分項(xiàng)用能需按照《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》和《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)導(dǎo)則》的定義，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行分類。另外需提前與業(yè)主方充分溝通后期運(yùn)維管理時(shí)分級(jí)計(jì)算能耗的管理精度等級(jí)，在進(jìn)行計(jì)量模塊設(shè)計(jì)時(shí)需考慮遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，該模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應(yīng)采用開放源代碼，能夠與BIM運(yùn)維平臺(tái)的數(shù)據(jù)收集模塊相對(duì)接。

2.6 環(huán)境監(jiān)測(cè)

醫(yī)療空間環(huán)境在質(zhì)量與醫(yī)療效果息息相關(guān)，在現(xiàn)代化綜合醫(yī)院設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于重要的醫(yī)療空間，如手術(shù)室、化驗(yàn)室、傳染病房等非常重要。環(huán)境監(jiān)測(cè)管理模塊主要包括：空氣質(zhì)量、溫度、濕度、壓力等。

在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師需根據(jù)不同的醫(yī)療空間環(huán)境等級(jí)要求，設(shè)置環(huán)境自動(dòng)化監(jiān)測(cè)智能模塊，包括前端傳感器（溫度傳感器，濕度傳感器，CO2傳感器）;DDC控制器;網(wǎng)絡(luò)控制器等。手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室和重要的機(jī)電站房做局部等電位聯(lián)結(jié);淋浴間、有洗浴功能的衛(wèi)生間做局部等電位聯(lián)結(jié)。除手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室的IT 系統(tǒng)插座外，220V 插座配線回路的出線開關(guān)均設(shè)漏電開關(guān)保護(hù)，漏電動(dòng)作電流為30mA，動(dòng)作時(shí)間≤0.1s。

3總結(jié)和展望

本文通過對(duì)BIM技術(shù)在醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，總結(jié)和闡述了在設(shè)計(jì)階段對(duì)醫(yī)院建筑BIM應(yīng)用提出的設(shè)計(jì)需求。在設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)師應(yīng)充分考慮未來業(yè)主使用BIM智能化、數(shù)字化運(yùn)維平臺(tái)的可能性和真實(shí)需求點(diǎn)，將業(yè)主的需求前置到醫(yī)院設(shè)計(jì)過程中，避免竣工階段造成一些設(shè)計(jì)變更和拆改，同時(shí)避免對(duì)BIM模型進(jìn)行大批量的修改工作。本文的研究成果將對(duì)未來數(shù)字化醫(yī)院的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程具有一定的借鑒意義。

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