基于BIM 技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法

孫志民 曹 亮 張文英 譚志杰

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步使醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)化工作不斷加強(qiáng)，各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸離散化。因其缺少整體規(guī)劃導(dǎo)致的無(wú)序發(fā)展，不僅影響醫(yī)院醫(yī)療效率，也使醫(yī)院的效用不能最大化發(fā)揮。為防止因醫(yī)院建筑無(wú)規(guī)劃問(wèn)題出現(xiàn)交叉感染，以整合醫(yī)院各功能性建筑為目標(biāo)，將不同性質(zhì)的空間和醫(yī)療設(shè)備規(guī)劃成有序整體，成為醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)必須考慮的重要環(huán)節(jié)。醫(yī)療大樓具有自身專(zhuān)門(mén)功能、復(fù)雜功能于一身，它與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，科技教育和醫(yī)療的發(fā)展相關(guān)。隨著醫(yī)療技術(shù)與人類(lèi)需求不斷發(fā)展，原有傳統(tǒng)模式醫(yī)療建筑逐漸落后甚至被淘汰，設(shè)計(jì)新的醫(yī)院建筑及現(xiàn)代醫(yī)院概念引入，顯得迫在眉睫[1]。

1 醫(yī)院建筑裝飾裝修工程的管理方法

1.1 制訂醫(yī)院建筑裝修工程管理標(biāo)準(zhǔn)

工程管理標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程，主要是通過(guò)方法的分析，將映照了對(duì)于工程管理的不同標(biāo)準(zhǔn)綜合在一起，并且對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一定的分析評(píng)判。所以，工程管理的標(biāo)準(zhǔn)必須能夠反映出本文所研究醫(yī)院建筑的特點(diǎn)及現(xiàn)狀。本文的研究結(jié)合工程管理的特點(diǎn)以及發(fā)展要求，在充分考慮了發(fā)展水平和管理現(xiàn)代化常用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，按照一定的建筑要求進(jìn)行了分析評(píng)判，通過(guò)對(duì)管理標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)方面的分析，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判的體系，分成了具有代表性的13 項(xiàng)工程管理標(biāo)準(zhǔn)，所建立標(biāo)準(zhǔn)體系共有3 個(gè)層次和4 個(gè)分類(lèi)，具體如表1 所示。

表1 工程管理標(biāo)準(zhǔn)體系

對(duì)裝修工程各方面標(biāo)準(zhǔn)評(píng)判，參照已有研究成果確定醫(yī)院建筑的通用標(biāo)準(zhǔn)和醫(yī)院建筑的現(xiàn)狀值，取得二者相較下的比值，即達(dá)標(biāo)率，將各標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重加權(quán)計(jì)算，即可得到工程管理的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，如下式：

式中：P為綜合指數(shù)，其數(shù)值結(jié)果大小為標(biāo)準(zhǔn)具有的規(guī)范程度的高低，結(jié)果越大則規(guī)范程度越高；ω、γk分別為分類(lèi)層和標(biāo)準(zhǔn)層各標(biāo)的權(quán)重；Eik為標(biāo)準(zhǔn)層各標(biāo)準(zhǔn)的合格值。權(quán)重科學(xué)性和合理性直接影響到工程管理標(biāo)準(zhǔn)制訂，為提高標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性并降低標(biāo)準(zhǔn)制訂的主觀偏好對(duì)結(jié)果的影響，集中分析法、嫡值法及層次分析法能避免上述問(wèn)題。

1.2 計(jì)算裝飾裝修所需工程量

本文選用基于IFC 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，醫(yī)院建筑裝飾裝修工程存在著能完全與基于IFC 標(biāo)準(zhǔn)的工程分解結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目，也可包含在IFC 標(biāo)準(zhǔn)中分解結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目[2]，比如醫(yī)院建筑裝飾裝修的嵌縫、打膠等項(xiàng)目。還有一些項(xiàng)目于兩者間不能相互對(duì)應(yīng)，這種項(xiàng)目基于IFC 標(biāo)準(zhǔn)的工程分解結(jié)構(gòu)中難以對(duì)應(yīng)。

完全保留有相同分解結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，并進(jìn)行相應(yīng)命名，然后按現(xiàn)行計(jì)量規(guī)范項(xiàng)目清單統(tǒng)一命名。對(duì)采用組合式分解結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目，可按IFC 標(biāo)準(zhǔn)將其納入分解結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)中。這部分工程根據(jù)相應(yīng)的包含關(guān)系劃分為上一級(jí)。最后對(duì)于無(wú)對(duì)應(yīng)分解結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目，進(jìn)行大分類(lèi)下的處理。

將本文所建立的工程量分解結(jié)構(gòu)劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)。本文以構(gòu)件為基本計(jì)量單元，在構(gòu)建新的工程量結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅考慮醫(yī)院建筑本身綜合屬性，結(jié)合IFC 特點(diǎn)，將兩者優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)。對(duì)工程量的層層分級(jí)，可保證項(xiàng)目最后的設(shè)置工程與建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，有利于后續(xù)醫(yī)院建筑的裝飾裝修[3]。

在不同結(jié)構(gòu)中，對(duì)構(gòu)件的設(shè)計(jì)也有差異，而三級(jí)結(jié)構(gòu)可將混凝土柱劃分為矩形柱等柱形結(jié)構(gòu)，而對(duì)于土墻的劃分，也可分磚墻等通用型墻體。因IFC 本身所具有的特殊性，也將以上用到構(gòu)件，按照工程量所需要的格式進(jìn)行編碼排列，然后根據(jù)后續(xù)工程所需量進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，這樣根據(jù)不同環(huán)節(jié)的分別計(jì)算是為在之后工程中設(shè)計(jì)變動(dòng)更改方便。

1.3 建設(shè)基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目管理模型

在上述工程量和醫(yī)院所具有的工程管理基礎(chǔ)上，制訂BIM 技術(shù)的建模范圍。模型所需的主要內(nèi)容和建模范圍，如表2 所示。

表2 模型數(shù)據(jù)建設(shè)范圍

基于BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理，要做到技術(shù)中的數(shù)據(jù)管理和方案優(yōu)化，在方案獲得優(yōu)化的同時(shí)，也要保持對(duì)工程周期的控制，并且降低一定的建筑成本投入，成本投入不意味著質(zhì)量的降低，且最重要的是保障項(xiàng)目工程的完成。除了BIM中的混凝土與鋼筋模型的設(shè)計(jì)外，還要基于三維模型進(jìn)行參數(shù)化建立。參數(shù)化設(shè)計(jì)是指運(yùn)用BIM 技術(shù)，在構(gòu)件中按照一定的幾何邏輯關(guān)系，建立相應(yīng)立體模型。且在保有自身模型所需屬性的同時(shí)，也能保證模型建立過(guò)程的邏輯性。通過(guò)將要素歸類(lèi)并將變量換算改變函數(shù)中的變量，做到對(duì)結(jié)果改變，而不同算法的改變，也能得到這種效果，構(gòu)建模型算式如下：

式中：F={f1，f2，…fn}為不同參數(shù)所代表參數(shù)方程，D、X均為F變量，即上述中要進(jìn)行換算變量，而D={d1，d2，…dn}為模型的建立過(guò)程中所要遵守的邏輯程序，即模型空間幾何尺寸間的約束條件[4]。

本文的設(shè)計(jì)方法為豐富工程的自動(dòng)化計(jì)算能力，對(duì)建立的BIM 進(jìn)行模型細(xì)化。在BIM 中的模型尺寸標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的說(shuō)明，都需要逐個(gè)標(biāo)注，存在繁瑣性。且對(duì)于模型中的軸網(wǎng)和門(mén)窗等詳細(xì)設(shè)置，存在更多的重復(fù)性。模型中對(duì)于圖元的標(biāo)記和說(shuō)明可做到批量生成，但這種批量?jī)H限于同屬性下的定義，不同的門(mén)窗賦值問(wèn)題，仍舊需逐個(gè)解決。結(jié)合Dynamo 軟件，對(duì)門(mén)窗和軸網(wǎng)等模型構(gòu)建可做到整體性操作處理。

本文用Dynamo 軟件，對(duì)模型中構(gòu)件整體性操作的流程如下：在軸網(wǎng)的尺寸標(biāo)記中，先提取出軸網(wǎng)本身所具備的基線(xiàn)，大多數(shù)軸網(wǎng)的基線(xiàn)比較規(guī)則，所以可以在矩形軸網(wǎng)下直接標(biāo)注。而標(biāo)準(zhǔn)病房中的軸網(wǎng)，則有多處扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，這種屬性上的不同之處就是要進(jìn)行格外處理，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)病房中的軸網(wǎng)進(jìn)行提前分組，然后在扭轉(zhuǎn)處繪制出基準(zhǔn)線(xiàn)的參考線(xiàn)，就可生成尺寸標(biāo)注。而對(duì)門(mén)窗標(biāo)注的批量處理時(shí)，提取所有門(mén)窗本身所占據(jù)的主題墻體，根據(jù)相同屬性對(duì)門(mén)窗進(jìn)行分組，對(duì)同組中的門(mén)窗構(gòu)件所存在墻面進(jìn)行基準(zhǔn)線(xiàn)的定位，并將墻體基線(xiàn)的向量的正反2 個(gè)方向添加門(mén)窗鏡面，生成2 個(gè)對(duì)應(yīng)端點(diǎn)。在模型建立的平面圖中，對(duì)大量門(mén)窗構(gòu)件，忽略詳細(xì)尺寸的標(biāo)注，這個(gè)工程放到節(jié)點(diǎn)詳圖中。在BIM 中，對(duì)房間面積的繪制，將房?jī)?nèi)其他信息一同輸入到平面視圖內(nèi)，同一房間中門(mén)窗構(gòu)件，可按照上述分組步驟進(jìn)行詳略得當(dāng)?shù)哪Ｐ蜆?biāo)注與說(shuō)明，不僅節(jié)約標(biāo)注所需要花費(fèi)的時(shí)間，也可使模型呈現(xiàn)出簡(jiǎn)潔性。初步完成工程模型大致構(gòu)建。

1.4 計(jì)劃管理工程動(dòng)態(tài)

本文施工模擬方法，是可視化模擬技術(shù)的呈現(xiàn)。這種技術(shù)將傳統(tǒng)工程中所使用的介質(zhì)與改變路徑轉(zhuǎn)而通過(guò)三維的技術(shù)呈現(xiàn)出來(lái)。這種三維視圖，更利于直觀分析工程中工序過(guò)程和工序中難點(diǎn)問(wèn)題。不僅做到對(duì)工程預(yù)演，也能將工程各階段安排的內(nèi)容清晰地展現(xiàn)出來(lái)，使工作人員在理解交底內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提高施工效率，加快工程進(jìn)度。

可視化模擬對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)可能存在的危險(xiǎn)及隱患做到提前排查，通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)的空余位置，完成對(duì)材料擺放情況的預(yù)想，同時(shí)設(shè)計(jì)適合大型機(jī)械與工程所需設(shè)備停放的地點(diǎn)，不僅能做到地面管理、工程設(shè)置的管道走向等臨時(shí)工作，也能通過(guò)可視化模擬進(jìn)行安排。對(duì)于進(jìn)度計(jì)劃實(shí)現(xiàn)，應(yīng)選用Luban iworks 軟件，軟件可將工程計(jì)劃工期、工期安排等對(duì)于進(jìn)度的計(jì)劃進(jìn)行整體輸入，軟件可根據(jù)信息生成工期的進(jìn)度圖。隨著工程推進(jìn)，工程的完成度可按照時(shí)間顯示，并能做到隨著實(shí)際工程實(shí)時(shí)更新［5］。

1.5 實(shí)現(xiàn)醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理

BIM 技術(shù)的仿真模擬系統(tǒng)，可做到對(duì)建筑模型的全方位動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，將工程任務(wù)數(shù)據(jù)上傳處理，在BIM 的建模過(guò)程，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)改善模型缺陷，優(yōu)化模型及工程涉及范圍。對(duì)模型的構(gòu)建，應(yīng)符合醫(yī)院建筑裝修工程管理的制訂標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程量計(jì)算要基于各層級(jí)結(jié)構(gòu)分解，做好整體工程動(dòng)態(tài)規(guī)劃，基于BIM技術(shù)進(jìn)行工程質(zhì)量、造價(jià)、安全管理，并在BIM 模型運(yùn)用維護(hù)部分建立，將物體的三維空間利用軟件模擬出來(lái)，通過(guò)不同方式將模型的本身屬性體現(xiàn)出來(lái)，提供身臨其境的視覺(jué)觀感和空間感受，以工程提供施工圖紙為基礎(chǔ)，創(chuàng)建出工程全范圍的仿真程序，為醫(yī)院提供三維可視化展示，為建筑總體布置和構(gòu)建設(shè)計(jì)及細(xì)節(jié)處理提供全方位展現(xiàn)。

2 實(shí)驗(yàn)與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)基于BIM 技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法的優(yōu)越性，故將本文方法與其他工程管理方法作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，有關(guān)醫(yī)院的建筑建模中，碰撞點(diǎn)的分析能夠體現(xiàn)出工程的優(yōu)越性，同一參數(shù)環(huán)境中，分析出碰撞點(diǎn)越多，越能避免實(shí)際工程落實(shí)時(shí)問(wèn)題。所以本文以各方法模型中在同一模擬環(huán)境中，不同模型參數(shù)分析碰撞點(diǎn)為對(duì)比依據(jù)。為使實(shí)驗(yàn)表達(dá)具有簡(jiǎn)明性，設(shè)置本文設(shè)計(jì)基于BIM 技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法為實(shí)驗(yàn)組Ⅰ，設(shè)置基于FM 技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法為對(duì)照組Ⅰ，基于三維數(shù)字化技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法為對(duì)照組Ⅱ，實(shí)際碰撞點(diǎn)個(gè)數(shù)為參照組Ⅰ。

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表3。表3 的碰撞點(diǎn)為實(shí)際碰撞點(diǎn)的個(gè)數(shù)，作為實(shí)驗(yàn)中參照組數(shù)據(jù)。

表3 各方法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

基于不同技術(shù)下的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1 各方法在不同工程中的碰撞點(diǎn)分析結(jié)果（來(lái)源：作者自繪）

圖1 實(shí)驗(yàn)組的方法能夠在工程2和工程6 中完全分析出碰撞點(diǎn)，與實(shí)際的碰撞點(diǎn)數(shù)目一致，而在工程1、3、4、5 中則與實(shí)際情況有稍許誤差，作為兩組對(duì)照方法，則與實(shí)際情況出現(xiàn)出入，所以可證明本文設(shè)計(jì)基于BIM技術(shù)的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法優(yōu)越性和適用性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文研究基于BIM 技術(shù)下的醫(yī)院建筑裝飾裝修工程管理方法，雖然研究結(jié)果取得一定成果說(shuō)明，但是本文研究仍存在一定不足，首先是對(duì)于BIM 模型中的細(xì)化方式?jīng)]有做到詳盡的說(shuō)明，管理工程中動(dòng)態(tài)算法沒(méi)有列出，這些問(wèn)題將在之后的研究中逐步改善。