BIM技術在醫院工程中的實際應用

游藝林+賈俊+王艷

摘要： 近年來隨著BIM技術的推廣，顛覆了建筑行業各個領域，在原始數字化建模基礎上構建面向工程全生命周期的信息模型，實現了數據的集成和共享。它不僅提高了建筑業的生產效率，而且為項目的后期運營維護提供了強有力的數據基礎。本文以江蘇省婦幼保健院項目為例，著重分析了BIM在施工成本控制和醫院管理平臺中的優勢。探索了BIM技術在工程管理中的實際應用價值。

Abstract： In recent years， with the popularization of BIM technology， which constructs an information model for the whole life cycle of the project on the base of the original digital modeling and realizes the integration and sharing of data， the construction industry has been subverted in various fields. It not only improves the production efficiency of the construction industry， but also provides a strong data base for the later operation and maintenance of the project.In example of Jiangsu Maternal and child Health Care Hospital project， this essay concentrates on analyzing the advantage of BIM software utilization in construction cost control and hospital management platform. In the meanwhile， the practical application value of BIM technology is explored in construction management.

關鍵詞： BIM技術；全生命周期；工程管理；集成應用

Key words： BIM；whole life cycle；engineering management；integrated application

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0154-04

0 引言

隨著信息化的快速發展，二維的建筑表達不能滿足建筑業發展需求，BIM技術以它的三維可視化、模擬性等優勢受到了建筑業的青睞。《中國建筑施工行業信息化發展報告（2016年）互聯網應用與發展》中指出：利用BIM、物聯網、云計算、移動互聯網等技術和智能設備，為項目建造過程中商務、技術、生產三條管線提供各種準確可靠的數據，提高各方協同的效率和質量，保證施工質量和安全管理，降低建造成本，提高項目管理的精益化水平[1]。為此，省婦幼項目決定運用BIM技術。

1 工程概況

1.1 項目簡介

江蘇省婦幼保健院擴建住院綜合樓總建筑面積約為62216m2，其中主體結構形式是框架核心筒結構，裙樓是框架結構。主樓高18層，地下2層，其中地上建筑面積約為50182m2，地下建筑面積約6155m2，項目建設周期2年，總投資約4.2億元。建成后的醫院臨床、保健、康復等各個科室的硬件及衛生條件、服務環境都將明顯改善。效果圖如圖1所示。

1.2 工程特點以及難點

該項目地點位于南京市河西區，該工程南側為門診部，東側為龍江泵站，北側為南京市變電所。土質屬于淤泥質，開挖基坑前最重要的準備工作就是地基加固。施工區域狹小，并且該項目周邊的地下管道布置復雜。精裝修深化設計工作量大，參與施工得專業工種多，施工工期緊、進度管控難度大。

2 BIM組織與應用環境

2.1 數字化應用目標

該項目BIM工作目標是：更好地控制進度、造價，更好地協調管理、更好地運維管理。BIM應用工作都將圍繞目標展開，比如模型演示、3D協調、施工深化設計（土建、機電、精裝、鋼結構、幕墻）、施工方案探討、4D模擬、工程量統計等。

2.2 團隊組織

為了充分展示BIM的優勢，本項目專門成立了BIM討論組，定期召開例會，配合其他部門高效完成任務。確定BIM咨詢公司完成施工前技術交底、施工模擬、碰撞檢查和深化設計工作，總承包輔助鋼結構、幕墻的深化設計工作。

3 BIM應用

3.1 BIM建模

根據業主要求，結合設計單位提供專業圖紙，建立基坑支護、建筑、結構、暖通、幕墻等BIM模型。其中，土建模型由Revit軟件建立，由于樓層多，采取分樓層建模，后期查看利用鏈接方式合并。Revit MEP建立機電模型和設備層的深化設計，其中含有管道綜合和預留孔洞。（見圖2）

3.2 BIM應用情況

3.2.1 光導照明模擬

本工程為江蘇省婦幼保健醫院工程，為了響應政府節能減排、綠色環保的政策，該項目預建成綠色建筑，考慮到建筑外形、結構、使用場所及采光效果，地下室設計光導照明系統數量為60只。光導照明系統在自身節能減排的同時，擴大對周遍企業的低碳綠色的示范效應。它的工作原理是將室外的自然光線透過采光器，經由特殊制作的光導管傳輸至室內漫射裝置，把引入的自然光均勻高效地照射到室內[2]。通過BIM模擬軟件對安裝效果以及照明度進行了模擬和可行性論證。

3.2.2 施工成本控制

施工階段的成本占造價的80%以上，控制該階段的成本是提高效率以及盈利的關鍵。傳統施工成本控制的存在眾多問題，與國外成本管理水平相差甚遠。比如分析維度單一、成本核算時效性差、忽略事前成本控制。應用BIM技術能快速出量，制定合理資源計劃，使各方全面協同工作，降低成本。

①施工前期階段。施工前期階段的工作事項包括招投標、簽訂合同、優化施工組織設計、編寫施工成本預算等。在招投標中，業主發售招標文件的同時，將BIM模型和軟件出量清單作為附件交給投標方[3]。投標方根據模型核核算工程量，并按照差額百分比排序，既能實現不平衡報價，又能預測成本，增加了中標的幾率。另外BIM輔助圖紙會審，對管線布置和凈高檢查起著關鍵作用，很大一部分節約了成本。匯總如表1。

②施工階段。BIM在施工階段進行成本管控應用廣泛，如資源實時獲取、成本數據搜集、多維多算對比、材料控制、工程進度款快速結算等。以此工程為例，建立成本BIM模型后能夠統計每個工序和區域內所需要的資源消耗量，相關人員核對數據，下達限額領料單，有效控制材料用量。對動態成本進行跟蹤，及時獲取人材機的計劃、模板攤銷、工程變更、各時間段計劃預算和實際成本的三算對比等一系列的動態數據[4]。另外對實現安全文明施工，創建綠色工地具有重大意義。

③施工竣工階段。竣工階段的成本控制是確定項目總成本的核心環節，也與甲乙兩方之間的經濟利益掛鉤。此階段的任務有竣工驗收、資料匯總分析、編寫竣工結算等。BIM模型已是一個集合了項目過程中已完成工程量、施工進度和預算成本、工程變更等信息的模型。業主和施工單位核對工程量時，只要根據需求查看模型獲取相關信息。

3.2.3 基于BIM的信息管理平臺

BIM在工程運維階段作用是整合和共享整個項目的不同參與方和不同階段的信息。BIM能整合從規劃設計、施工階段的全過程的信息[5]，此時只需要一個管理平臺，進行后期的運維管理。本醫院的管理平臺框架如圖4。該管理平臺正在開發當中，如應用到實際當中，則可以實現數據集成管理、醫療設備和場景的三維展示、管網故障定位、能耗分析及控制、突發事件預警等。

①平臺結構框架。

數據共享層：BIM數據與IFC數據的交換接口，實現數據的集成共享。

功能層：其作用是根據不同類型用戶，采用不同的管理系統，如空間管理、資產管理、能耗控制、安全疏散等。對醫院來說，資產管理是一大難題，有了BIM，固定資產可以根據視覺管理的位置，隨時訪問設備制造商，使用說明以及使用期限等信息。

應用層：提供在空間管理、資產管理、能耗管理、安全疏散管理等模塊的具體應用，是系統直接面向客戶的應用部分。

②基于IFC標準的信息集成。

BIM集成了各類專業軟件的信息，此刻首要問題，就是解決軟件之間的鏈接。整個過程中，只使用同一個BIM模型，模型在不同階段會被載入不同的軟件當中，以相同的標準，通過相應的數據接口接收模型信息，實現不同專業以及不同格式數據間的共享。

該管理平臺實現共享是通過建立基于IFC標準的數據庫來實現。在IFC標準的數據集成平臺中，IFC信息通過文件解析器進行讀取，與兼容IFC標準的相關軟件進行數據交互，實現信息的導入和導出。對于不支持標準的數據，通過數據轉換接口，實現數據的轉變[6]。

③基于BIM管理平臺的實現。

通過研發軟件和平臺接口，遵循可靠性、標準性、開放性、安全性等原則對BIM軟件Navisworks進行二次開發。考慮到平臺系統以后的維護工作量、擴展性特點，建議采用Microsoft.NET開發技術進行開發。數據來源可以與其他技術相結合。比如：BIM結合傳感器技術，將醫院視頻監控設施與BIM模型子系統結合，通過操作實現建筑物的時時監控，隨時調出建筑物相應位置的信息和視頻圖像，處理緊急情況。又比如BIM與二維碼技術結合，實現對醫療設備和物業保修信息錄入和管理。

3.2.4 應急疏散模擬

醫院是人員密集的公共場所，突發狀態應對不及時，輕則造成經濟損失，重則造成人員傷亡，疏散模擬是安全管理中不可缺的環節。

本文工程就火災報警進行了逃生疏散模擬。其步驟是將簡化的模型導入疏散模擬軟件中，設置人數以及多條逃生路線，進行疏散演示并輸出最佳逃生路徑。目標設定是NICU值班護士10名，值班醫生4名，分別都在各自辦公室。火災發生時，醫護人員必須先抵達NICU病房攜帶患者，然后從中間樓梯通道疏散到安全地帶。綠色區域是NICU，藍色區域是值班室，紫色是疏散路線。此逃生路線是模擬多種方案的最佳路線。

4 應用效果

BIM在江蘇省婦幼保健院項目中，在改善管理、技術推廣與升級以及經濟效益等方面取得了很好的成績。具體的表現在以下幾個方面：

①技術推廣。根據醫院工程的特殊性，充分利用到了BIM技術的可視化，尤其將重點放在了醫療病房，保障了醫院工程復雜的節點安裝，使得大型醫療設備的安裝與建設都得以順利進行與推進。

②成本控制。項目的首要任務是成本的管理與控制，在設計階段，發現重大碰撞問題多達200多個，有效降低成本約100萬元。具體的如表2。通過細微精細化管理，響應政府節材節能號召。也為其他醫院項目應用BIM樹立了典型標桿。

③建立族庫。BIM項目組在BIM申請以及運作過程中，根據需要和族庫的管理規定，在電氣開發，醫療設備等專業族文件超過200個，初步形成了一個項目族庫文件。

為以后類似的項目提供了參考依據。

5 總結

5.1 創新點

①利用BIM進行施工階段動態成本控制。快速精確的工程量統計節約了時間成本，可視化模擬和碰撞檢查減少了變更成本，并總結了重點碰撞點的成本效益，為項目帶來了巨大的經濟效益。

②根據BIM信息集成的特點，建立了基于BIM的管理平臺框架體系，通過建立IFC標準的數據庫來實現數據集成共享。為后期運維階段實現提供了新思路。

5.2 經驗教訓

①目前，國內缺乏系統性﹑行業性的技術標準，同時BIM的軟件單一，依賴于國外的軟件，本土化程度不高，無法解決所有問題。各方的管理目標和利益不同，以至于BIM技術推廣速度緩慢。設計院推行BIM力度不夠，不愿放棄傳統的工作模式，而且軟硬件的購買及人才培訓等方面提高了其運營成本。

②對于醫院工程來說，醫院功能科室、專業施工隊伍（或設備廠家）較多，需求多且較特殊，建設過程中多次變更；圖紙多次變更不利于BIM更好地發揮建設作用。

參考文獻：

[1]孫璟璐.中國建筑施工行業信息化發展報告（2016）互聯網應用與發展盛大發布[J].中國建設信息化，2016.

[2]胡玉潔.太陽能光導采光技術在建筑中的應用[J].建筑與環境2014，8（5）.

[3]楊一凡.基于BIM的工程項目成本控制分析[D]大連：大連理工大學，2014：37-38.

[4]吳蜀閩.施工成本管控中信息化軟件系統的運用[J].建筑與裝飾，2012（2）.

[5]李明瑞.基于BIM技術的建筑工程項目集成管理模式研究[D].南京：南京林業大學2015.

[6]張建平，張洋，張新.基于IFC的BIM及其數據集成平臺研究[J].中國土木工程學會，2008.