BIM技術(shù)在醫(yī)院工程的全過程應(yīng)用研究
——以某老年醫(yī)院項目為例

張艷芳

（廣州市重點公共建設(shè)項目管理中心 廣州 510006）

0 引言

隨著技術(shù)發(fā)展與時代進步，我國整體居住環(huán)境得到不斷提升，對醫(yī)院等基礎(chǔ)設(shè)施類建筑的需求也不斷提高?，F(xiàn)代化醫(yī)院建筑功能復(fù)雜，集問診、住院、手術(shù)、科研、療養(yǎng)等多方位一體。項目涉及醫(yī)療專業(yè)系統(tǒng)多，在設(shè)計、建造以及運維階段都有不同層面的要求。傳統(tǒng)基于二維圖紙的技術(shù)配合與管理手段已很難滿足當下醫(yī)院工程建設(shè)及運維的高標準要求［1］。在如此背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）發(fā)揮其高度的信息集成能力、模型信息關(guān)聯(lián)能力以及先進的數(shù)字智能化管理手段，為項目各參與方提供了一個協(xié)同工作和信息共享的高效管理平臺。

1 項目概況

某項目為老年醫(yī)院項目工程，位于廣東省廣州市白云區(qū)，總建筑面積133 456 m2，地下3層，地上15層，建筑高度72.9 m。醫(yī)院一期設(shè)計建設(shè)床位500 床，門診、醫(yī)技、后勤按1 000 床配置，同時包括醫(yī)院科研教學(xué)和行政部分，如圖1所示。

圖1 項目效果Fig.1 The Rendering of Project

醫(yī)院將定位為高標準打造老年人全生命周期醫(yī)養(yǎng)結(jié)合服務(wù)中心，老年醫(yī)學(xué)?？迫瞬排囵B(yǎng)中心、老年醫(yī)學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新中心，建成國內(nèi)一流、引領(lǐng)粵港澳大灣區(qū)的高水平具有老年醫(yī)學(xué)特色的三級綜合醫(yī)院。作為廣州市發(fā)改委2022年市重點建設(shè)項目，項目一期工程被列入14個重點醫(yī)療項目之一。

2 項目全過程應(yīng)用BIM的必要性

2.1 項目單階段BIM應(yīng)用模式的局限性

近年來BIM 技術(shù)在我國各類工程建設(shè)中得到了廣泛的使用［2］，但是大部分工程BIM 應(yīng)用只停留在單階段。對于醫(yī)院工程建設(shè)而言，全過程管理需要做好各個階段BIM 模型的無縫搭接。由于各階段模型的建模標準、精度要求以及目標不一，導(dǎo)致BIM 模型重復(fù)建模，形成信息孤島，造成人力成本資源浪費，BIM技術(shù)的信息傳遞、協(xié)同價值未得到發(fā)揮。同時醫(yī)院工程區(qū)別于一般建筑，除常規(guī)土建、機電專業(yè)設(shè)計之外，還需要進行不同的醫(yī)療專項設(shè)計。如果無法從全局的角度進行項目全過程管理，將導(dǎo)致各方各階段缺乏有效溝通，形成碎片化與離散化信息。針對目前大量醫(yī)院類建設(shè)項目BIM應(yīng)用常常無序化、低效化以及各自為政的亂象，全過程應(yīng)用BIM模式越發(fā)凸顯重要［3］。

2.2 提升建筑質(zhì)量與品質(zhì)

在項目前期決策階段，利用BIM 模型的可視化、參數(shù)化等特點，可在前期方案設(shè)計提供了有效的溝通手段，為建筑設(shè)計品質(zhì)提升預(yù)留了空間［4］。在施工圖設(shè)計階段，利用BIM 進行多專業(yè)協(xié)同正向設(shè)計，充分發(fā)揮三維設(shè)計以適應(yīng)復(fù)雜功能系統(tǒng)［5］。同時在建設(shè)過程中收集各類動態(tài)信息，對項目實施和管控，包括但不限于項目變更、算量統(tǒng)計、工期管理等信息，為項目實施順利推進提供了有效保障。最后在項目運維階段，可實現(xiàn)在BIM 模型的基礎(chǔ)上加入物業(yè)管理、安防監(jiān)控等附加應(yīng)用，滿足了數(shù)字化交付的要求。利用BIM“一模到底”的信息連貫性與集成性，使得建筑過程中產(chǎn)生的所有信息具備可追溯、可拓展、可留痕的優(yōu)點，實現(xiàn)項目在設(shè)計建造過程的準確性，從而提高建筑質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 項目全過程應(yīng)用BIM示意圖Fig.2 Whole Process BIM Application Diagram

2.3 政策主導(dǎo)

為了推進BIM 技術(shù)的全面應(yīng)用，我國各地均推出政策支撐，賦能醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市智慧化發(fā)展。2017 年7 月浙江省發(fā)布《關(guān)于在大型醫(yī)療衛(wèi)生建筑項目中推廣應(yīng)用BIM 技術(shù)的通知》，要求在浙江省的大型醫(yī)療衛(wèi)生建筑項目全生命周期內(nèi)推廣應(yīng)用BIM 技術(shù)。2021 年12 月深圳市政府發(fā)布《關(guān)于印發(fā)加快推進建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用的實施意見（試行）的通知》），要求新建政府投資和國有資金投資建設(shè)項目全面實施BIM 技術(shù)應(yīng)用。同時政策明確了發(fā)改批復(fù)項目投資列入BIM 專項費用，規(guī)定建設(shè)單位主導(dǎo)BIM 技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)共享，為項目全過程應(yīng)用BIM提供重要指導(dǎo)方針。

3 BIM技術(shù)在項目各階段具體應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用

3.1.1 正向設(shè)計

近幾年正向設(shè)計逐漸被業(yè)界推崇。BIM 正向設(shè)計是指應(yīng)用BIM 技術(shù)基于BIM 模型進行設(shè)計，并據(jù)此形成設(shè)計成果文檔的設(shè)計模式［6］。在項目方案階段，利用BIM 模型可視化的特點（見圖3），可以直觀快速和建設(shè)方進行設(shè)計意圖上的交流，降低各方溝通成本。不僅如此，從建筑方案推敲、初步設(shè)計到施工圖設(shè)計階段，對各個建筑構(gòu)件平面定位、尺寸以及平立剖和三維查看，均可直接在BIM 模型進行。設(shè)計師在建筑設(shè)計過程中，將相關(guān)建筑信息如構(gòu)件名稱、幾何信息、材質(zhì)、系統(tǒng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)荷載等輸入在模型中，將有序地傳遞到后續(xù)階段沿用［7］。此外，本項目全專業(yè)圖紙均由BIM 模型直接導(dǎo)出，借助三維模型切換視圖的便捷性，給設(shè)計師節(jié)省了大量的制圖時間。正向設(shè)計BIM 模型也可以迅速導(dǎo)出工程量清單、物料表?？杉汕鍐闻c國家定額計價等成本數(shù)據(jù)統(tǒng)計，方便各方實時了解造價成本。

圖3 方案設(shè)計階段BIM模型Fig.3 BIM Model at Schematic Design Stage

3.1.2 碰撞檢查與管線綜合

針對醫(yī)院項目設(shè)計中室內(nèi)凈高不足問題，常常是由于各種專業(yè)設(shè)備管線問題。因為醫(yī)療工藝要求繁雜，布局混亂經(jīng)常發(fā)生交叉碰撞［8-9］。通過BIM 模型三維建模，可以利用各專業(yè)模型合模進行碰撞檢查，排查碰撞位置并進行合理的管線綜合調(diào)整（見圖4），保證機電管線排布的合理性。常用的管線綜合包括機電設(shè)備與結(jié)構(gòu)預(yù)留相應(yīng)孔洞和預(yù)埋件、復(fù)雜節(jié)點和專業(yè)工程交叉復(fù)核、機房綜合管道等應(yīng)用。

圖4 管線綜合布置Fig.4 Comprehensive Pipeline Layout

3.1.3 醫(yī)院專項設(shè)計

借助BIM 模型集成性的優(yōu)勢，對各專項模型進行多專業(yè)校對，實現(xiàn)多方協(xié)作。借助BIM豐富的數(shù)據(jù)族庫以及參數(shù)設(shè)計，對醫(yī)院智能化系統(tǒng)、醫(yī)療安全防護系統(tǒng)、醫(yī)療防疫防射線防磁防毒、醫(yī)療凈化系統(tǒng)、軌道物流等系統(tǒng)專項進行優(yōu)化設(shè)計。在項目前期就利用三維可視化模擬大型設(shè)備裝運路線，預(yù)留吊裝入口，避免施工后續(xù)返工。同時針對不同醫(yī)療系統(tǒng)預(yù)留智能化專業(yè)協(xié)議接口，以便搭接各類醫(yī)療系統(tǒng)。由于本項目主要使用對象為老年人，對建筑物采光、舒適度等要求較高。通過BIM模型導(dǎo)入Dali軟件對建筑物各處進行空間采光模擬，分析建筑物的采光情況并給出不合理需要優(yōu)化的地方，大大地提高了項目設(shè)計質(zhì)量。

3.2 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

在工程項目施工階段，利用BIM 5D 平臺技術(shù)（見圖5），即在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上加入時間進度、成本兩個維度，進一步封裝成五維信息載體［10］，對項目進行多方維度管控。通過BIM 進行施工工序模擬，如對于醫(yī)療特殊設(shè)備、外立面金屬板等大型構(gòu)件吊裝運輸工序模擬［11］，重難點施工節(jié)點進行BIM 動畫展示，或利用輕量化三維模型進行三維交底，有助于讓施工隊第一時間理解方案。同時利用BIM 施工管理平臺檢查施工過程中每一個工作流潛在的問題。利用數(shù)據(jù)采集工具，將實際施工現(xiàn)場與BIM 模型進行比對，生成模型和施工不一致的檢查報告，可快速排查潛在施工錯誤的地方。同時可以將BIM 技術(shù)結(jié)合工廠預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)，大大提高了構(gòu)件的生產(chǎn)效率與施工質(zhì)量，為項目降本增效。

圖5 BIM 5D平臺示意圖Fig.5 BIM 5D Platform Diagram

3.3 BIM技術(shù)在運維階段的應(yīng)用

運營和維護階段是一個工程項目的全生命周期最長的部分。如何利用BIM 模型對醫(yī)院工程項目的運維階段進行科學(xué)地管理，是醫(yī)院工程邁向數(shù)字化、綠色建筑的關(guān)鍵步驟。由于醫(yī)院智能化、運營管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)繁雜。傳統(tǒng)的樓宇管理系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)代化醫(yī)院的需求［12］?；谠O(shè)計階段、施工階段不斷補充的信息模型，運營方可以結(jié)合原有的樓宇自控系統(tǒng)和BIM 模型進行結(jié)合。利用BIM 可視化的優(yōu)點，基于BIM 將建筑模型和醫(yī)院運維信息合并開發(fā)大數(shù)據(jù)運維平臺，形成建筑全生命期管理；基于BIM 實現(xiàn)空間管理、資產(chǎn)管理、能耗管理、視頻安防管理，實現(xiàn)可視化、集成化運維管理，提升醫(yī)院建筑運維管理水平［13］；借助人工智能的智慧運維管理模式，為醫(yī)院管理者和使用者提供了實時、全面的數(shù)據(jù)資料，節(jié)約了人力運維成本，讓醫(yī)院可以投用更多資源為患者服務(wù)。

4 結(jié)論

全過程應(yīng)用BIM 已成為醫(yī)院建設(shè)領(lǐng)域推動智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要方式。從長遠來看，隨著市場日趨成熟，全過程BIM 應(yīng)用是符合現(xiàn)代化醫(yī)院建筑設(shè)計的有效工具，為建設(shè)方、設(shè)計方、施工方以及運營維護方提供了從方案階段到運維階段的全過程精細管理，極大地提升了各階段管理效率和工程質(zhì)量，大幅度地降低了各方溝通成本、建設(shè)時長與造價，為項目全生命周期提供了巨大的經(jīng)濟效益，為日后同類醫(yī)院建筑BIM技術(shù)應(yīng)用提供了參考。