基于產業特性的生物醫藥園區空間適配研究

文／王 璐 華南理工大學建筑學院亞熱帶建筑科學國家重點實驗室 副教授

杜尉鵬 華南理工大學建筑學院 碩士研究生

引言

近年來，在國家“十三五”戰略性新興產業發展規劃的指導下，作為實現高新技術戰略發展的空間載體，高新技術產業園區正在飛速發展。生物產業作為我國八大戰略性新興產業之一，目前的產業園區發展較為成熟，在全國已經形成了環渤海、長三角、珠三角三大生物醫藥產業集群[1]。“截至2018 年6 月，全國共有國家級、省級及以下各類生物醫藥園區600 余個”[2]。然而，與生物醫藥園區的發展迅速的現狀相互矛盾的是，由于對生物醫藥產業的特性需求、復雜工藝、污染性風險等方面的重視和落實不足，園區在產業組合、環保設施預留、特性空間設計等方面難以提供匹配度高的空間，導致許多生物醫藥園區建成后面臨一系列問題，包括：企業入駐前需要第三方公司針對產業特性對新建成的空間進行二次改造，室外環保設施用地預留不足而導致廢物廢水長期無處堆放，產業鏈的關聯性考慮不足而導致產業發展中存在空間受限等等。

因此，厘清生物醫藥園區的產業組合、工藝特性、環評要求及其空間特性需求，在建設過程中有針對性地進行設計指引，為生物醫藥產業的進一步發展提供空間適配的物質載體非常必要和迫切。

1 生物醫藥產業的特性及現狀問題

1.1 產業鏈關聯性強

生物醫藥園區對整體產業鏈關聯的要求較高。生物醫藥園區作為專業性較強的園區，按照其入駐企業的發展階段一般可分為孵化型、加速型、產業型和綜合型園區四種類型。孵化型、加速型的園區屬于產業鏈前端的園區[3]，以滿足研發和初試的功能為主，這類園區如果選址建在已經具有一定產業基礎的區域，則對園區的研發成果轉化和投產都非常有利，將促進產業快速發展；而產業型、綜合型園區則屬于產業鏈后端的園區，以量產為主，或兼顧研發功能，這類園區如果選址建在具有研發優勢的區域，則能更大地發揮園區的規模效應（圖1）。可見，關注周邊區域的產業發展階段，進行園區的選址和定位，從而形成產業鏈關聯度高的園區，對于生物醫藥產業而言尤為重要。以成都三醫創新中心為例，園區位于成都醫學城B 區，周邊聚集了康復醫療機構、醫院以及研究院，為園區成為西南地區最大的第三方檢驗檢測中心構建了完整的上下游產業鏈。因此，從選址到園區對應的產業階段的空間形態，以及與周邊產業帶的關聯度，都極大地決定了生物醫藥園區建成后發展的潛力。

圖1 生物醫藥園區的分類圖示（圖片來源：作者自繪）

1.2 工藝流程復雜

生物醫藥產業可細分為生物藥品制品制造、化學藥品與原料藥制造、現代中藥與民族藥制造、生物醫藥關鍵裝備與原輔料制造以及生物醫藥相關服務五個行業[4]。不同的細分產業有不同的工藝流程，工藝流程的標準是GMP①（GOOD MANUFACTURING PRACTICE）要求的一個重要的指標，不能隨意更改，目的是確保其能夠始終如一地生產出符合預定用途和質量標準的產品。世界衛生組織將GMP 確定為指導食物、藥品、醫療產品生產和質量管理的法規，要求企業從原料、人員、設施設備、生產過程、包裝運輸、質量控制等方面按國家有關法規達到衛生質量要求，形成一套可操作的作業規范，及時發現生產過程中存在的問題并加以改善。簡要的說，GMP 要求生產企業應具備良好的生產設備、合理的生產過程、完善的質量管理和嚴格的檢測系統，確保最終產品質量（包括食品安全衛生）符合法規要求。這就意味著，園區需要提供合理的、能適應不同工藝流程的物質空間。例如：醫療器械生產區因其組裝設備及產品尺寸較大，對于生產車間的凈高有一定要求（層高多為4.5 ～6.0m），對貨運出入口是否能夠直接連接至建筑也有要求，這些空間適配問題都與工藝流程緊密關聯，有的園區正是由于前期設計對這類問題重視不夠，導致無法吸引到對空間有特性需求的企業。

1.3 具有污染性風險

與其他新興戰略產業尤其不同的是，生物醫藥產業還具有產污節點多、污染因子多、污染防治措施工藝復雜且投資大等特點。作為孵化、研發、生產過程都存在一定污染風險的產業，生物醫藥園區的建設需要經過環境影響評價的考核和嚴格監控，不僅產業的類型受到控制，而且園區的三廢處理都必須進行嚴格管制。雖然政府對于生物醫藥行業的廢氣、廢水②、廢液③的排放控制、檢測和監控要求有明確的規定，但實際上對生物性廢物的處置與管理并不到位，現有的園區普遍存在不同程度的懈怠現象[5]。廢液難以或者根本不能直接采用常規的污水處理工藝降解其污染物，企業需委托有相關資質的第三方回收處理，然而具有這種專業的公司數量極少，處置能力、范圍有限，極易造成處置廢物的堆積問題。在目前調研的案例中，普遍存在廢液處理量供不應求的問題，滯留在園區的大量廢液成為極大的安全隱患。

因此，如何通過預留的設備系統加強處理和監管能力是關鍵問題。另一方面開展廢棄物分類，按“醫療廢物分類”的相關標準提供空間進行分類收集、分類回收，對于加強生物醫藥行業固體廢物分類管理、節約處置的社會成本和經濟成本、提高生物醫藥固體廢物的處置有效性與安全性將有很大的實際意義。

2 產業維度的空間適配要求

2.1 產業組合與兼容

現有的產業園區規劃一般分為產業規劃、園區總體規劃、園區控制性詳細規劃和園區修建性詳細規劃四個層次[6]，其中產業規劃作為園區建設的核心內容，指導著后續三個物質空間的規劃層次。生物醫藥產業涵蓋的細分行業較多，園區在進行產業規劃時最亟須解決的核心問題是：如何選擇主導產業，適宜與其他何種產業進行組合。

選擇主導產業及進行產業組合，涉及三個關鍵因素：（1）園區用地的性質；（2）園區的階段類型；（3）產業兼容性。園區用地的性質直接影響主導產業的類型和發展階段，科研或工業用地可以建設孵化型和加速型的園區，但產業型或綜合型的園區的用地屬性則必須為工業用地，才允許建設廠房。

通過對已建成的園區案例進行調研和分析，生物醫藥園區常見的產業組合類型可總結為以下三類，其相應的產業組合原則與對應的園區階段類型如下表所示（表1）。

表1 園區主導產業常見組合類型與組合原則（表格來源：作者自繪）

2.2 產業鏈前端的開放式園區

產業組合類型1 的園區，即生物制藥、化學制藥、中藥制藥等研發過程相近的產業組合形成的產業園，其定位偏向產業鏈前端，獨立開放單元的規模不大，企業入駐規模也常有限制，多見于開放式的產業新城中。其規劃設計常采用網格式布局，每個開放單元的功能相對復合，單元與單元之間能夠產生與城市空間相互融合的公共空間（圖2）。

圖2 產業鏈前端的開放式園區（圖片來源：作者自繪）

以廣州國際生物島標準產業單元三期為例，其占地約4.1hm2，總建筑面積約8.3 萬m2，被劃分成四個相互獨立的組團（圖3），包括：三個標準的研發生產組團、一個綜合配套服務組團。每個研發生產組團都具有辦公、研發、GMP 標準生產廠房三項主要功能和其他輔助功能，并集中在單棟組團建筑中，不僅能夠滿足企業運營的功能空間需求，而且能夠實現企業的高效集約運作和交流。園區可根據規模和需求，將標準組團分租給不同的企業獨立經營或合并經營，綜合配套服務系統也可以實現多方共用。這類園區對于產業鏈前端的企業尤為合適，為中小規模的企業以及相互組合提供了靈活的空間架構，也提高了園區運營管理的靈活性。

圖3 廣州國際生物島標準產業單元三期（圖片來源：作者根據百度地圖改繪）

2.3 產業鏈后端的封閉式園區

產業組合類型2 的園區，即醫療器械、第三方檢驗檢測、醫療服務等無污染或少污染產業組合形成的產業園，其定位偏向產業鏈后端，這類園區內部的企業之間產業關聯度高，多為封閉式園區，規劃布局通常采用封閉圍合式，從而形成高效率、高質量的園區內部環境（圖4）。

圖4 產業鏈后端的封閉式園區（圖片來源：作者自繪）

以珠海康德萊國際醫療產業園為例，園區占地約6.95hm2，總建筑面積約12 萬m2，以醫療器械產業為主導產業，同時也發展醫療康養、生物技術、基礎醫療耗材產業。該園區的產業組合優勢明顯，醫療器械產業的產品，可以直接用于同一園區內醫療服務、生物技術的研發試驗、基礎醫療耗材的生產等環節，大大增強了各產業鏈環節之間的合作效率，減少了時間和交通成本（圖5）。這類園區布局的關鍵在于保證主導產業各功能區的緊密聯系，在保證建設規模不變的前提下，創造效率最高的產業聯系和最優的園區空間。

圖5 珠海康德萊國際醫療產業園（圖片來源：作者根據百度地圖改繪）

2.4 全產業鏈的綜合性園區

產業組合類型3 的園區，即制藥、醫療器械、保健食品、醫療美容等生產環節比重較大的產業為主導的綜合性園區，通常形成綜合服務、孵化研發中試、生產物流等不同的功能分區（圖6）。這類園區的建設規模較大，能提供較完整的產業鏈，同時滿足孵化、研發、中試、量產等各環節的空間需求。

圖6 全產業鏈的綜合性園區（圖片來源：作者自繪）

以珠海國際健康港為例，園區占地約16.7hm2，建筑面積約26.9 萬m2，涉及保健品、化妝品、生物醫藥、醫療器械等多個產業領域，包含研發、生產、物流等各個環節。園區由生物孵化研發區、生物制造生產區、醫藥物流區、生活配套區、政務服務平臺區五個功能區組成（圖7）。其中生物孵化研發區和生物制造生產區是園區的核心功能，分別由兩棟研發車間、一棟中試車間、一棟孵化車間和7 棟GMP 標準廠房組成。這類園區建設規模較大，各功能區更容易形成良好的產業關聯，此外還能提供更豐富的公共活動場地和綠色生態環境。

圖7 珠海國際健康港（圖片來源：作者根據園區宣傳冊、內部資料改繪）

3 工藝維度的空間適配要求

生物醫藥園區的空間適配，不僅與企業規模和產業屬性有關，更與工藝流程緊密相關。生物醫藥園區的孵化樓、研發樓和中試車間，對空間的特性需求尤為突出，適應產業工藝的規整平面、適應產業組合的模塊化設計都是空間適配的典型設計策略。

3.1 適應產業工藝的規整平面

生物醫藥園區的孵化樓、研發樓、中試車間三類核心建筑的功能性要求極為重要，研發工藝、生產工藝等因素對于平面功能布局有決定性的影響。采用長條形、L 形、回字形等規整的平面形式，能較好地適應實驗儀器、生產設備等大型設備的布置要求[7]。以珠海國際健康港的研發車間為例，由于該車間的生產設備所占空間較大，因此平面布局需要為生產區預留完整的大空間以便進行設備操作（圖8）。預留的生產區布置于核心筒兩側的通長空間，其他輔助功能則結合核心筒進行布置，從而形成回字形的交通組織流線。這樣的規整平面，不僅能形成緊湊的布局和流線、面積使用率高，更重要的是為大型生產設備的布置和操作提供了足夠的彈性空間，為適應各種產業工藝提供可能的適配空間。

圖8 珠海國際健康港研發車間標準層平面圖（圖片來源：作者根據園區宣傳冊、內部資料改繪）

3.2 適應組合需求的模塊設計

由于生物醫藥產業的組合和兼容需求特性明顯，對空間適配的可變性和靈活性要求較高，因此針對研發、生產等空間的模塊化設計非常必要。以廣州國際生物島標準產業單元三期為例，在無法預先明確使用者的情況下，該園區采用“標準模塊”的概念進行空間設計，通過對企業的工作模式及家具的標準尺寸、工作空間的人體尺度要求以及標準模塊必須配備的設備三個關鍵因素進行研究，從而確定標準模塊空間的尺寸，進一步確定單元空間的尺寸，再通過線性空間組織各單元空間。開間為9m 的標準模塊，其空間大小可以滿足一個小企業辦公或中試實驗的需求，以此為基礎可以演變為適應不同尺度需求的辦公模塊、實驗室模塊、交通模塊等標準模塊。任意數量的標準模塊再進行組合，可以形成二模塊單元、四模塊單元，標準層模塊、標準棟模塊單元[8]（圖9）。這樣的多模塊組合，在園區的不同企業入駐以及需要擴充發展時，都能夠提供多樣化的空間選擇，其空間的適應性極強。

圖9 廣州國際生物島標準產業單元三期模塊組合（圖片來源：參考文獻[8]）

4 環評維度的空間適配要求

針對生物醫藥園區具有污染風險的產業特性，園區的環評適配性應該從選址、場地預留、設備預設三個方面進行各層級的需求回應，并實施全過程的監督管理，才能確保各項污染防治措施落實到位。

4.1 場地的合理選址

生物醫藥園區因具有污染風險和環保要求，在選址時有嚴格的防護間距的要求，必須與居住區、學校保持300 ～500m 的防護距離。生物醫藥園區與其他類型的新興產業之間通常不具備兼容性，因此生物醫藥園區多以相對獨立的專業化園區為主，用地也需要達到一定的規模。例如廣州國際生物島，選址建設在城市中較為獨立的官洲島上，既與中心城區保持相對合適的安全防護距離，又為園區提供了足夠的發展用地，也為后續發展提供了足夠的產業鏈對接的適配空間。

4.2 設施用地的預留

生物醫藥園區中需要配套的環保設施及其用地是園區規劃的重點和難點。作為園區污染治理能力的主要體現，環保設施是園區環境影響評價的重要考核對象。環保設施及其用地預留空間不足，將直接影響企業的污染物處理能力、限制企業規模的擴充，也會給園區帶來極大的管理困難。

廢水處理站是生物醫藥園區內常見的一種集中處理站，分為地上、半地下、地下三種模式。雖然半地下或地下處理站對園區環境更友好，但在已建成的園區案例中，仍多以地上處理站為主，易維護、建設成本低是主要原因。在前期策劃階段，園區就應針對進駐企業性質和實驗規模進行專項研究，評估處理站的規模，為預留用地的面積規模提供依據。

由于污染程度更重的廢液和廢物需要等待第三方專業公司的定時處理，因此，園區預留一定的室外用地臨時儲存和堆放這些危險品是非常重要的需求，然而在規劃設計中常常被忽視。為了應對這一問題，園區除了應盡早與專業公司落實可處理的量之外，在用地允許的情況下，還可通過修建單層的危險化學品倉庫解決一部分廢液的存儲問題，在園區規劃時應為其預留獨立用地，并根據產業類別、企業數量和規模對其建設規模進行預判。

4.3 環保設備的預設

生物醫藥園區的環保需求在建筑設計層面也體現出特殊的適配要求，必須預設、預留各類特殊設備，其中既包括污物電梯、排污管井等基本設備的分設，也包括風機、廢氣處理設備等與生物醫藥產業相關的專業排污設備。在實際建設中，由于對產業特性不了解，未進行設計和預留，導致后期改造加裝從而帶來安全隱患，影響園區整體環境的現象比比皆是。

生物醫藥園區的廢水排放是環保管理中的難題，也是第三方公司對空間進行改裝的重點之一。要有效控制廢水的排放和處理，就需要提供實時監控的條件，以便園區掌握每家企業的廢水排放情況，出現污染超標問題時才能有效溯源，找出責任方。因此，在園區的建筑設計階段提前預估企業的數量，為每家企業預留預設獨立到戶的廢水處理管道設置點，實現一對一的監控，是非常必要的設計要點（圖10）。

圖10 建筑平面的最小出租單元劃分與對應的排污管道預留（圖片來源：作者自繪）

廢氣的處理設備和風機的預設是建筑設計應當納入的另一個重要部分。應充分考慮和預留通風管道的走向槽，并做好走向槽的隱蔽工程，還需要預留廢氣處理設備和風機的放置空間，提前統籌預設，將有利于為不同企業進行合理的設備分區。

結語

總之，深入地對生物醫藥產業特性進行研究，了解其產業的關聯性、工藝流程的復雜性和污染的風險性，才能有針對性地為這一特殊類型的產業園區提供足夠靈活、科學的適配空間，為生物醫藥園區的設計、建設和運營提供真正實用的參照和指引，從而為生物醫藥產業的科技研發和產業發展提供重要的空間載體，為推動生物醫藥產業的進一步飛速發展貢獻力量。

注釋：

①GMP認證[EB/OL].百度百科.https://baike.baidu.com/item/.

②廢水：泛指輕度污染的水，可通過工業廢水處理技術處理后排放。

③廢液：指生物醫藥研發生產特別是化學工藝中產生的污染物濃度遠超過廢水的液態物質。廢液的處理技術包括廢液焚燒、有機廢液處理等。