BIM：讓醫院建筑優化始于設計階段

文 /陸忠 胡錢瑛 李晴 陳莉華 盛鋒 劉歡

陸忠、胡錢瑛、李晴、陳莉華、盛鋒單位為復旦大學附屬兒科醫院劉歡單位為同濟大學

復旦大學附屬兒科醫院以醫院基建管理部門為總協調，建筑信息模型（BIM）團隊與設計單位協同設計，以達到優化設計方案、提升項目價值、改善建造效率的目的。

隨著城市化進程的快速推進，醫院建筑已成為不可或缺的城市元素。為了滿足不斷增長的醫療需求，形成高效、有機的整體醫療建筑，醫院建筑需要通過醫療流程，劃分出功能區域，使不同的醫療空間相互依存，通過內部不同的流線，把相對獨立的醫療部門組合編制在一起。目前，越來越多的醫院領導和基建管理者都認識到前期準備工作是整個醫院建設項目成功的基礎。清晰的目標、科學的策劃、充分的調研和準確的決策是全過程的重點。

創建于1952年的復旦大學附屬兒科醫院（以下簡稱“兒科醫院”）是集醫、教、研、防、管為一體的綜合性兒童專科醫院，于2017年1月獲批成為國家兒童醫學中心。兒科醫院于2015年順利獲批總面積6.8萬平方米的擴建工程（住院綜合樓和教學綜合樓），為邁向亞洲一流的兒科醫學中心奠定了基礎。在兒科醫院擴建工程方案設計階段，以醫院基建管理部門為總協調，構建協同設計云平臺，建筑信息模型（BIM）團隊與設計單位協同設計，以達到優化設計方案、提升項目價值、改善建造效率的目的。

BIM技術與傳統方法對比

建筑信息模型（Building Information Modeling, 簡稱“BIM”）是以三維數字技術代表為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息“可視化”的工程數據模型，其中I（Information）是核心，M（Modeling）是載體，是對該工程項目相關信息的詳盡表達，即BIM作為以三維可視化為特征的建筑信息模型的信息集成和管理技術，其本質在于信息，核心在于模型，應用在于協同。BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化、參數化表達，可以持續、即時地提供相關項目的各種實時數據，且完整可靠，其目的是提高建設項目的策劃、設計、施工和運維管理水平。

在醫院建設項目的方案設計階段，傳統的設計方式信息傳遞的主要形式為設計人員與醫院基建管理部門交流、設計人員與具體使用科室交流、醫院基建管理部門與具體使用科室交流、設計人員之間交流等各種信息傳遞主要以2D圖紙和文字形式進行。傳統的設計以二維的CAD圖紙用圖層、顏色、線型、屬性等抽象信息來表達（圖1），參與者之間的信息傳遞出現偏差在所難免，由此導致的“錯、漏、設計變更”會很多。采用BIM協同設計，根據醫院的要求，BIM團隊和設計團隊將設計方案不僅用二維的CAD形式展現，同時呈現3D的BIM模型，方便醫院基建管理者、使用者和各專業設計人員之間交流理解，既減少了錯誤發生的可能性，又節省了成本。

BIM協同設計應用實踐

根據《上海市建筑信息模型技術應用指南（2015版）》中的內容，在方案設計、初步設計、施工圖設計、施工準備、施工實施、運營階段等六個階段的BIM應用共23項。方案設計階段，BIM應用項目能夠在方案階段利用BIM技術進行項目可行性驗證，提供比選方案，對下一步深化工作進行推導和方案細化；在初步設計階段對平面、立面、剖面進行一致性檢查，生成的明細表統計可及時、動態地反映建筑項目的主要技術經濟指標；在施工圖階段進行沖突檢測、三維管線綜合、豎向凈空優化等基本應用，完成對施工圖設計的多次優化。BIM應用在施工準備階段可對施工深化設計的準確性、施工方案的虛擬展示等方面起到關鍵作用，而在施工實施階段，BIM能夠達成科學有效的現場管理，從而完成合同規定的全部施工任務，以達到驗收、交付的條件。

圖1 傳統的信息與BIM信息傳遞形式對比圖

在兒科醫院擴建工程方案設計階段，建立基于BIM的項目管理平臺——廣聯達協筑，更加有利于完整、合理、及時地收集建設過程中的工程數據。廣聯達協筑是一個簡單高效的工程項目協作平臺，依托云計算及互聯網技術，以“文檔管理”“任務協作”“團隊溝通”為核心，通過建立虛擬的項目協作環境，連接工程項目中的人員、數據和流程，幫助工程項目團隊實現成員管理和信息溝通、項目圖檔的集中存儲和高效分發共享，以及各種工作任務流程（如批閱、變更、驗收檢查等）的執行協調和跟蹤落地。項目成員可以通過電腦、手機等多種終端隨時隨地訪問項目信息和數據，從而實現跨地域項目團隊的高效協作。

協同的本質就是打破項目相關的人、信息、流程等之間的各種壁壘和邊界，使它們為共同的目標而進行協調地運作，核心是要解決“信息孤島”問題，在項目參與方之間能夠更好地創建、傳遞、共享、使用和管理這些信息。項目平臺流程（圖2）以便捷化、操作性強、及時性、可拓展性以及邏輯清晰性為出發原則，強調從過程中簡化流程，從流程中提高效率。

結合《上海市建筑信息模型技術應用指南（2015版）》，兒科醫院擴建工程在方案設計階段，BIM協同設計的主要內容為BIM技術的基礎應用（含方案模型的漫游和模擬，動畫效果展示）、設計模型的性能分析、設計規范及合理性審查方案優化；設計的空間仿真模擬及基于醫院使用的其他模擬等。

根據工程項目的進度，醫院基建管理部門要求BIM團隊和設計團隊“圖紙-模型”同步跟進模式，伴隨著圖紙更新，BIM模型及時更新，在模型更新的同時，BIM團隊會在醫院基建管理部門的指導下，為設計提供局部圖紙和信息數據，形成“圖紙-模型”相互依存、相互印證、共同提升的良性工作模式。擴建工程籌建辦每周召開例會，設計團隊和BIM團隊分別在兩個投影儀上同步展示工程設計進展，討論設計方案。

基于BIM輔助項目管理過程中，設置合理高效的協同工作流程是必要的（基于BIG ROOM會議模式和協作平臺的項目深化設計協同工作流程,如圖3）。在項目實施的每個階段均需要各參與方以及各專業的協同工作，同時，在項目實施過程中，為加強各工作環節的協同性，可以通過“BIG ROOM”的會議模式，幫助項目團隊實現圖紙、模型及合同文本等信息的收集、集中、有效的管理，以及各項目參與方之間安全高效的信息共享。

BIM的協同模擬不僅限于模擬設計出的建筑物模型，BIM可以在方案設計階段進行各類分析，基于BIM的設計效果虛擬仿真漫游，BIM團隊協助醫院基建管理部門針對一些設計構想、設計亮點、復雜節點等通過BIM手段予以直觀表達或展現，以便于了解技術的可行性、建成的效果，以及便于專業之間的溝通協調。例如，進行特殊場所疏散模擬，對疏散設計的可行性及效果進行優化。利用專業分析軟件進行建筑性能模擬分析，對項目可視度、采光、通風、人員疏散、結構、節能排放進行模擬分析，盡可能優化項目設計成果。通過分析可以及時準確地反映設計方案的可靠性和可行性，為方案的合理化設計提供準確的數據。兒科醫院車流仿真模型通過搭建仿真模型,最大程度地還原現階段兒科醫院車流的真實情況，從而為設計方案中設置的停車地點及車位數量是否合適提供依據，為后期決策提供參考。

BIM生成的建筑模型在精確度和詳細程度上令人驚嘆，因此，人們自然而然地期望將這些模型用于高級的可視化，基于計算機的渲染圖擴展了設計方案的視覺環境，有助于更有效地驗證和溝通。為了快速修改設計方案并評估視覺上的影響，在方案設計階段，BIM團隊拓展建模范圍，創建周圍建筑、草地、樹木等景觀，虛擬添加家具、花草、窗簾等細節，增加設計的真實感和生活氣息。

圖2 BIM的項目管理平臺

圖3 基于BIG ROOM會議模式和協作平臺的項目深化設計協同工作流程

BIM協同設計產生的效益

BIM技術解決了傳統的建設模式中信息浪費和冗余、不斷流失、交換效率低下、無法從全局的角度進行優化等問題，保證了建筑信息的有效性，保證了后期的智慧運營。在管理、質量和社會效益等方面均具有重要的價值。

在管理效益方面，通過協同系統，對項目進度、質量進行統一管控，使得所有BIM模型文件以及相關信息、文檔報告集成在一個協同平臺之上，并部分解決了設計與施工的信息共享問題，也為后續業主的運維管理提供BIM基礎數據，有效提高管理效率。

在質量效益方面，通過BIM應用，減少建筑、結構專業設計協調不統一的錯誤，通過對醫院各樓層大批量潔凈區的預分區演示和多水房間的滲水情況預警，保證醫院相關特殊區域的設計質量；同時，通過對隔離間負壓排風系統、醫用房間供氧吸引等醫用氣體、病房緊急呼叫等醫院特有的特殊系統進行預模擬，高效保證施工組織的合理性。

在社會效益方面，通過BIM協同設計的應用，促進醫院基建管理的BIM學術和實踐交流，探索BIM技術在醫療建筑使用的新范式，探索適合醫療建筑的BIM效益評估體系，提高醫院的聲譽。

目前，我國建筑行業應用BIM技術的時間還不長，與國外發達國家還存在較大的差距。通過BIM協同設計在兒科醫院擴建工程的初步探索和應用證實，BIM技術與傳統的設計方法相比有著明顯的優勢。BIM協同設計將專業、抽象的二維建筑描述通過三維模型、可視化、通俗化，使得非建筑專業的醫院管理者和基建管理人員判斷更為明確、高效，決策更為準確。

互聯網和信息技術正在重塑建筑業的未來。在廣泛關注和應用BIM技術的同時，我們也要充分認識到，BIM只是一種工具，須與項目管理緊密結合才能發揮最大效益。