BIM在医院建设和运营中的作用及实施.docx

在医院建设和运营中的作用及实施摘要信息具有可追溯性共享性透明性的特点贯穿于工程整个生命周期使之成为智能化制造建设和数字化医院管理的平台目前国内一些医疗建筑已将应用于工程建设和日常运营管理本文详细介绍在医疗建筑全生命周期中的应用资料图随着信息技术的发展数字化信息早已融入大众生活的方方面面在影视传媒工业制造网络通信等领域带来的变革尤为明显与此同时技术正逐步渗入到整个工程建设行业和数字化运营管理领域未来影响行业发展的最重要的一项数字化技术将是什么是即建筑信息模型它是利用三维数字技术创建的工程数据模型并利用该模型集成建筑工程项目各种相关信息来提高工程项目设计建造运营的效率的技术核心是在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型同时利用数字化技术为这个模型提供完整的与实际情况一致的建筑工程信息库该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息专业信息及状态信息而且还包含了非构件对象例如空间运动行为的状态信息借助这个富含建筑工程信息的三维模型可以大大提高建筑工程信息的集成化程度这就为建筑工程项目的相关利益方都提供了一个工程信息交互和共享的平台这些信息能够帮助建筑工程项目的相关利益方增加效率降低成本提高质量结合更多的相关数字化技术模型中包含的工程信息还可以被用于模拟建筑物在真实世界中的状态和变化使得在建筑物建成之前项目的相关利益方就能对整个工程项目的成败做出最完整的分析和评估的特征三维可视化可视化即所见所得的形式对于建筑行业来说可视化三维平面的作用是非常大的例如经常拿到的施工图纸各个构件的信息在图纸上是采用线条绘制表达的其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象而当前建筑形式各异造型复杂这种平面的图纸呈现出诸多的局限性所以提供了可视化的思路让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们面前当然目前也有许多设计单位会做各种效果图这种效果图是分包给专业的效果图制作团队通过识读设计制作出的线条式信息制作出来的并不是通过构件的信息自动生成的缺少了同构件之间的互动性和反馈性而提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视这种可视化的结果不仅可以用于效果图的展示及报表的生成更重要的是项目的设计建造运营过程中的沟通讨论决策都在可视化的状态下进行模拟性在设计阶段可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验例如节能模拟紧急疏散模拟日照模拟热能传导模拟等在医院建筑策划和设计中可以利用对医院的物流系统二级医疗系统流程进行模拟以求最优化的功能布局在招投标和施工阶段可以进行模拟三维模型加项目的发展时间也就是根据施工的组织设计模拟实际施工从而确定合理的施工方案来指导施工同时还可以进行模拟基于模型的造价控制从而实现成本控制后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等信息集中与优化事实上整个设计施工运营的过程就是一个海量信息集中并不断优化的过程在的基础上可以做更好的集中更好的优化没有准确的信息做不出合理的优化结果模型提供了建筑物的实际存在的信息包括几何信息物理信息规则信息还提供了建筑物变化以后的实际存在现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能建筑全生命周期中的应用从建筑的全生命周期来看的应用对于提高建筑行业规划设计施工运营的科学技术水平促进建筑业全面信息化和现代化具有巨大的应用价值和广阔的应用前景随着在中国被逐渐认识与应用特别在国内工程建造行业高速发展的背景下已在国内一些大型工程项目中得到积极应用涌现出很多成功案例充分展现了在建筑工程行业的应用价值在国内的部分医院工程已经开始采纳将其运用于工程建设和日常运营管理的信息具有可追溯性共享性透明性的特点贯穿于工程整个生命周期使之成为智能化制造建设和数字化医院管理的平台根据项目建设进度建立和维护模型实质是使用平台汇总项目团队所有的项目信息消除项目中的信息孤岛并且将得到的信息结合三维模型进行整理和储存以备项目全过程中各相关利益方随时共享由于的用途决定了模型细节的精度同时目前仅靠一个工具并不能完成所有的工作所以目前业内主要采用分布式模型的方法建立符合工程项目现有条件和使用用途的模型根据需要这些模型可能包括设计模型施工模型进度模型成本模型制造模型操作模型等这种分布式模型往往由相关的设计单位施工单位或者运营单位根据各自工作范围单独建立最后通过统一的标准合成这将增加对建模标准版本管理数据安全的管理难度所以有时候业主也会委托独立的服务商统一规划维护和管理整个工程项目的应用以确保模型信息的准确性时效性和安全性在医疗建设项目策划与设计中的运用场地与交通组织分析得出最佳方案在医院建筑工程中场地的选择和布置对医院的后期运行起到至关重要的作用场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素确定建筑物的空间方位确定建筑物的外观建立建筑物与周围景观的联系过程在规划阶段场地的地貌植被气候条件都是影响设计决策的重要因素因此需要通过场地分析来对景观规划环境现状施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析例如利用模拟医院交通流线和出入口布置分析以求最佳方案传统的场地分析存在诸如定量分析不足主观因素过重无法处理大量数据信息等弊端尤其是一些山坡地河道低洼地通过结合地理信息系统简称对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模通过及软件的强大功能迅速得出令人信服的分析结果如土方平衡量排水泄洪方案等帮助项目在规划阶段评估指定场地的使用条件和特点从而做出新建项目最理想的场地位置交通流线组织关系建筑主体布局等关键决策模拟空间发展做关键性规划在医院建筑策划时我们总希望在用地与建筑空间留有发展余地用于满足日后发展或功能转变之需策划是在总体规划目标确定后根据定量得出设计依据的过程相对于根据经验确定设计内容及依据设计任务书的传统方法医疗建筑策划利用对建设目标所处社会环境及相关因素包括对城市化进程人口图谱疾病谱和当地医疗资源及分布等进行逻辑数理分析研究项目任务书对设计的合理导向制定和论证建筑设计依据科学地确定设计的内容并寻找达到这一目标的科学方法在这一过程中主要是以实态调查为基础以数据分析为手段对目标进行研究能够帮助项目团队在建筑规划阶段通过对空间进行分析来理解复杂空间的标准和法规从而节省时间为团队提供更多增值活动的可能特别在客户讨论需求选择以及分析最佳方案时借助及相关分析数据可以做出关键性的决定在建筑策划阶段还会帮助建筑师随时查看初步设计是否符合业主的要求是否满足建筑策划阶段得到的设计依据通过连贯的信息传递或追溯大大减少设计阶段因不合理设计造成修改的巨大浪费评估设计方案获得较高的互动效应在方案论证阶段项目投资方可以使用来评估设计方案的布局照明安全声学色彩及是否符合相关规范甚至可以做到利用建筑外观部分的细节来迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题以某医院某科室门诊区域的设计为例我们可以利用去模拟测算以判别门诊设计的合理性该科室日常常规参数如下常规门诊量人最高峰人峰值门诊时段平均人分钟平均就诊时间分钟患者可容忍等候时间老人分钟中青年分钟通过对上述数据进行模拟动态测试可以对设计方案进行论证具体内容包括人群是否始终或长时间处于聚集状态从而判断整个科室诊室区域面积是否足够什么时间就诊人群开始聚集聚集在何处以此判断整个诊室区域面积诊室数量和候诊空间的比例是否合理根据诊量高峰与低谷的比例调整部分专科门诊的开放时间如某些慢性专科门诊高峰时段不开门而在低谷时段开放根据对患者就诊路径就诊时间等候时间规律的判别考虑在诊室区域植入相关医技治疗功能在这个案例中通过平台的运用可以优化诊室设计方案使之更高效舒适方便达到诊室设计效果最佳状态方案论证阶段还可以借助方便地低成本地提供不同的解决方案以供项目投资方进行选择通过数据对比和模拟分析找出不同解决方案的优缺点帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间对设计师来说通过来评估所设计的空间可以获得较高的互动效应以便从使用者和业主那里获得积极的反馈设计的实时修改往往基于最终用户的反馈在平台下项目各方关注的焦点问题比较容易直观地展现并迅速达成共识相应地决策所需的时间会比以往减少可视化设计真正的三维方式来完成建筑设计建筑师在与医生沟通的过程中往往会出现医生无法判别使用面积是否足够的问题这些三维可视化设计手段的出现有力地弥补了业主对传统建筑图纸识别能力缺乏造成的和设计师之间的交流鸿沟但由于这些软件设计理念和功能上的局限使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲还是用于阶段性的效果图展现与真正的设计方案之间均存在相当大的差距对于设计师而言除了用于前期推敲和阶段展现大量的设计工作还是要基于传统平台来完成但由于平台的功能局限使得设计师不得不放弃三维空间的思考方式退而求其次地使用平立剖三视图的方式表达和展现自己的设计成果这种由于工具原因造成的信息割裂在遇到项目复杂工期紧的情况下非常容易出错的出现使设计师真正回归到了三维的世界使用三维的思考方式来完成建筑设计同时也使业主真正摆脱了技术壁垒的限制随时了解自己的投资与回报多专业协同设计从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期协同设计是一种新兴的建筑设计方式它可以使分布在不同地理位置的不同专业的设计人员通过网络协同展开设计工作协同设计是在建筑业环境发生深刻变化建筑的传统设计方式必须得到改变的背景下出现的也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物现有的协同设计主要是基于平台这种基于二维的协同设计并不能充分实现专业间的设计信息交流这是因为的通用文件格式仅仅是对图形的描述无法加载附加信息并且由于平台局限专业间的数据不具有关联性导致计算机图形技术和专业设计内容未能很好融合的出现使协同已经不再是简单的文件参照技术为协同设计提供底层支撑大幅提升协同设计的技术含量协同设计不再是单纯意义上的设计交流组织及管理手段它与融合成为设计手段本身的一部分借助于的技术优势协同的范畴也从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期需要规划设计施工运营等各方的集体参与因此具备了更广泛的意义从而带来综合效益的大幅提升建筑性能化分析可自动完成利用计算机进行建筑物理性能化分析国外的研究开始于世纪年代甚至更早早已形成较为成熟的理论并已开发出丰富的工具软件但是在时代无论什么样的分析软件都必须通过手工的方式输入相关数据才能开展分析计算而操作和使用这些软件不仅需要由专业技术人员经过培训才能完成同时由于设计方案的调整造成原本就耗时耗力的数据录入工作需要经常性的重复录入或者校核导致包括建筑能量分析在内的建筑物理性能化分析通常被安排在设计的最终阶段使得建筑性能化分析趋于象征性最终导致了建筑师在进行方案设计时无法非常方便地对设计方案进行定性与定量的性能化计算分析或者建筑设计与性能化分析计算之间发生严重脱节的现象利用技术建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量的设计信息包括几何信息材料性能构件属性等只要将模型导入相关的性能化分析软件就可以得到相应的分析结果原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程如今可以自动完成这大大降低了性能化分析的周期提高了设计质量同时也使设计公司能够向业主提供更专业的技能和服务在医院工程建设中的运用工程量快速统计可用于成本估算是一个富含工程信息的数据库可以真实地提供造价管理需要的工程量信息借助这些信息计算机可以快速对各种构件进行统计分析从而大大减少根据图纸或者文件统计工程量带来的繁琐人工操作和潜在错误同时能够非常容易地实现工程量信息与设计方案保持完全一致在这一领域的成功应用给工程项目的造价管理带来质的飞跃通过获得的准确的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算在业主预算范围内探索不同的设计方案或者对不同设计方案的建造成本进行比较进行施工开始前的工程量预算以及施工完成后的工程量决算管线综合及时排除施工中的碰撞冲突在时代设计院主要由建筑或者机电专业牵头将所有图纸打印成硫酸图然后各专业将图纸叠在一起进行管线综合由于二维图纸的信息缺失以及缺失直观的交流平台导致管线综合成为建筑施工前最让业主不放心的最后一公里利用技术通过搭建建筑结构机电等专业的模型设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率这不仅能够及时排除项目施工环节中可能遇到的碰撞冲突显著减少由此产生的变更申请单而且大大提高了施工现场的生产效率降低由于施工协调造成的成本增长和工期延误施工模拟直观精确地反映整个施工过程通过与施工进度计划相链接将空间信息与时间信息整合在一个可视的模型中可以直观精确地反映整个建筑的施工过程施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划精确掌握施工进度优化使用施工资源以及科学地进行场地布置对整个工程的施工进度资源和质量进行统一管理和控制以缩短工期降低成本提高质量此外可以协助评标专家从模型中很快地了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法施工安排是否均衡总体计划是否基本合理等从而对投标单位的施工经验和实力做出有效评估施工组织模拟按月日时进行施工安装方案的分析优化通过可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟按月日时进行施工安装方案的分析优化对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析以提高计划可行性也可以利用技术结合施工组织计划进行预演以提高复杂建筑体系的可造性例如施工模板玻璃装配锚固等借助对施工组织的模拟项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序并清晰把握在安装过程中的难点和要点施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善以提高施工效率和施工方案的安全性数字化构件加工自动完成建筑物构件的预制将模型与数字化建造系结合可实现建筑施工流程的自动化尽管建筑不能像汽车一样在加工好整体后发送给业主但建筑中的许多构件的确可以异地加工然后运到建筑施工现场装配到建筑中例如门窗预制混凝土结构和钢结构等构件通过数字化建造可以自动完成建筑物构件的预制这些通过工厂精密机械技术制造出来的构件不仅降低了建造误差并且大幅度提高构件制造的生产率使得整个建筑建造的工期得以缩短并且容易掌控模型直接用于制造环节还可以在制造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环即在建筑设计流程中提前考虑尽可能多地实现数字化建造同样与参与竞标的制造商共享构件模型也有助于缩短招标周期便于制造商根据设计要求的构件用量编制更为统一的投标书同时标准化构件之间的协调也有助于减少现场发生的问题降低不断上升的建造安装成本材料跟踪与互补在出现以前建筑行业往往借助较为成熟的物流行业的管理经验及技术方案如无线射频识别电子标签通过可以把建筑物内各个设备构件贴上标签以实现对这些物体的跟踪管理但本身无法进一步获取物体更详细的信息如生产日期生产厂家构件尺寸等而模型恰好详细记录了建筑物及构件和设备的所有信息此外模型作为一个建筑物的多维度数据库并不擅长记录各种构件的状态信息而基于技术的物流管理信息系统对物体的过程信息都有非常好的数据库记录和管理功能这样与正好具有了互补性来解决建筑行业由日益增长的物流跟踪带来的管理压力施工现场配合为各方提供交流的沟通平台可成为施工现场各方交流的沟通平台这一平台不仅史无前例地集成了建筑物的完整信息同时还提供了一个三维的交流环境这大大提高了传统模式下项目各方人员在现场从图纸堆中找到有效信息进行交流的沟通效率通过在施工现场搭建基于模型的交流平台可以让项目各方人员方便地通过模型协调项目方案增加项目的可造性及时排除矛盾显著地减少由此产生的变更由于模型直观的表现力也为机构和专业人员之间的交流减少了语言交流障碍这些都有助于缩短施工时间降低由于设计协调造成的成本增长譬如业主需求变化提高施工现场生产效率竣工模型交付为业主提供完整的建筑物全局信息建筑作为一个系统当完成建造过程准备投入使用时首先需要对建筑进行必要的测试和调整以确保它可以按照当初的设计来运营在项目完成后的移交环节物业管理部门需要得到的不只是常规的设计图纸竣工图纸还需要正确反映真实的设备材料安装使用情况常用件易损件等与运营维护相关的文档和资料可实际上这些有用的信息都被淹没在不同种类的纸质文档中了而纸质的图纸是具有不可延续性和不可追溯性的这不仅造成项目移交过程中可能出现的问题隐患更重要的是需要物业管理部门在日后的运营过程中从头开始摸索建筑设备和设施的特性和工况模型能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供平台通过模型与施工过程的记录信息相关联甚至能够实现包括隐蔽工程图像资料在内的全生命周期建筑信息集成不仅为后续的物业管理带来便利并且可以在未来进行翻新改造扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息减少交付时间降低风险在医院运行管理中的应用不是一个简单的医院建筑数字模式它更是一个数字化的信息平台例如在医院日常运营中监控系统可以自动发现某个水泵控制阀门出现故障查阅在库存记录中已无该阀门配件于是提出采购申请财务审核主管领导审批采购安装维修清单设备信息重新录入最后重新进入设备运营监测整个过程涵盖了楼宇自动化系统物业管理系统财务系统资源管理系统系统等等而这一切都是建立在的基础上的将原有离散的控制系统执行系统和决策系统整合在的平台上运营信息集成在建筑物使用寿命期间建筑物结构设施如墙楼板屋顶等和设备设施如机械电气管道等都需要不断得到维护一个成功的维护方案将提高建筑物性能降低能耗和修理费用进而降低总体维护成本模型结合运维管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势合理制定维护计划分配专人专项维护工作以降低建筑物使用过程中突发状况的维修风险的次数对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录以便对设备的适用状态提前做出判断此外在三维的环境下维护人员对于设备的位置十分清楚大大提高了维护效率设施及资产管理当前企业对资产的管理已经逐步从传统的纸质方式中脱离一套有序的资产管理系统将有效地提升建筑资产或设施的管理水平但是由于建筑行业和设施管理行业的割裂使得这些资产信息需要在运营阶段依赖大量的人工操作来录入资产管理系统这不仅需要更多的系统数据准备时间而且很容易出现数据录入错误中包含的大量建筑信息能够顺利导入现有的资产管理系统这对于资产管理而言大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入此外由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置通过结合的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然实现精确定位快速查询辅助能源管理建筑系统分析是对照着设计规定来衡量建筑物性能的过程其中包括机械系统如何操作建筑物能耗分析内外部气流模拟照明分析人流分析等涉及建筑物性能的评估模型结合专业的建筑物系统分析软件避免了重复建立分析模型不仅可以验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造而且可以通过模拟更换整栋建筑所使用的材料设备创建假设的解决方案来显示建筑物性能更好或更差的状态通过这些分析模拟最终确定修改系统参数甚至系统改造计划以提高整个建筑的性能空间管理空间管理是业主为节省空间成本有效利用空间为最终用户提供良好工作生活环境并促进人员的沟通与协调而对建筑空间所作的管理空间管理最重要的是进行空间控制做到经济而有效地利用空间不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源也可以帮助资产管理团队记录空间的使用情况处理业主要求空间的变更请求分析现有空间的使用情况以及评估设备试用期间空间相关环境参数的变化情况通过模型结合空间追踪系统可以合理分配建筑物空间追踪当前空间的使用情况确保设施空间资源最大利用率还能根据统计数据协助日后空间改造时的空间使用需求灾害应急模拟分析建筑作为人类栖息的场所和进行各类活动的物质条件安全是第一位的直接影响安全的因素除房屋结构外还包括各类灾害对其造成的破坏以及由此引发的连锁反应利用模型及相应灾害分析模拟软件可以在灾害发生前以模型和灾害预警信息为基础模拟灾害发生的过程分析灾害发生的原因制定避免灾害发生的解决措施以及发生灾害后人员疏散救援支持的应急预案此外当灾害发生后模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息这将有效提高突发状况应对措施此外楼宇自动化系统能及时获取建筑物及设备的状态信息通过和楼宇自动化系统的结合使得模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置甚至到紧急状况点最合适的路线救援人员可以由此做出正确的现场处置提高应急行动的成效的实施虽然能为行业带来巨大的价值但我们也看到实施方面并不是一帆风顺原因之一在于用户对的实施方式缺乏足够的认识对于运用的设计方来说在成功实施之前需要充分考虑的实施策略不仅要考虑购买软件和安排培训而且要考虑伴随而至的工作流程和组织变更问题例如希望解决哪些问题能做很多事情但在实施的初期最好先设定一些具体的目标然后根据目标来选择合适的软件工具和人员配置是让现有设计团队学习软件并直接用于设计还是成立平行于现有设计团队的全新团队相当一部分企业现在倾向于成立新的小型团队从辅助设计开始做起例如专门进行碰撞检查或绿色分析以后再逐步扩展到使用软件完成整个设计流程是否具备合适的硬件和网络环境软件对硬件的要求可能略高于二维软件但并不超出大部分设计企业能接受的范围代表一种新的建筑设计模式而不仅仅是采用一种新的支撑技术因而企业需要考虑这一变革性团队的组织结构参与试点项目的团队成员应当具备灵活的头脑进取心和大局观并且热衷于的宣传普及结语美国总承包商论坛协会主席先生曾经说过不容易不便宜但非常有效这是因为可以带来巨大的业务优势但为此需要摒弃传统的工作方式从手工绘图过渡到技术是一种渐进式的变革而过渡到建筑信息模型技术则是一种真正的行业革命因此需要更细心的规划组织和培训的完全普及可能需要若干年的时间但一旦普及医院建设和运营管理将与今天有着巨大的不同在这个巨变的过程中只有先行一步才能在市场上占领先机成为行业的领导者