BIM技術在醫(yī)院基建管理中的應用

BIM技術在醫(yī)院基建管理中的應用

Summary：醫(yī)院基建管理在現(xiàn)代化建設管理的帶動下，發(fā)展相對完善，但也存在著基建管理各階段相關負責人員的管理、決策水平不高等問題。因此，醫(yī)院基建管理需要不斷加強，投資成本效益需要得到保證，新型的科學技術將參與到基建項目建設中來。技術是立足點，加強相關科學技術在醫(yī)院建筑中的實際應用對提升醫(yī)院基建管理具有重大作用。本文通過使用案例分析法、實地考察法、訪談法等研究方法，探討在寧波市中醫(yī)院擴建項目基建管理過程中應用BIM技術的具體效果，分析其在醫(yī)院建設管理中的重要性，從而讓醫(yī)院的基建質(zhì)量得到保障。同時，提出有利于醫(yī)院基建管理的應用方式，為醫(yī)院基建管理所涉及的相關環(huán)節(jié)提供有價值的參考。由于醫(yī)院建筑具有醫(yī)療專業(yè)設備多樣、建筑功能復雜、管線繁多的特點，傳統(tǒng)的二維圖紙無法發(fā)現(xiàn)隱蔽的碰撞和沖突，在醫(yī)院建筑中應用BIM技術可以借助其構(gòu)建的三維建筑模型進行管線碰撞檢測，有效地協(xié)調(diào)設計與施工環(huán)節(jié)，極大的提高施工效率、減少返工和成本支出，3D可視化視圖還可以為項目管理人員在項目不同階段的決策提供科學依據(jù)，對提高醫(yī)院的基建管理水平作用重大。針對BIM技術，本文首先介紹了其特點并結(jié)合本人實際參與的寧波市中醫(yī)院擴建項目進行應用分析。其次，在項目中利用BIM技術去檢查整個項目的合理性，幫助在項目施工之前快速找到設計圖紙中的錯漏碰缺等錯誤信息以及不符合規(guī)范的問題，避免在施工階段由于圖紙錯誤所帶來的設計變更。并應用BIM技術建模分析強電系統(tǒng)管線、智能化系統(tǒng)管線、給排水系統(tǒng)管線、消防系統(tǒng)管線、空調(diào)系統(tǒng)管線等的管線綜合優(yōu)化。通過合理調(diào)整管線的安裝標高，來增加走廊區(qū)域的凈空高度，并采用聯(lián)合支吊架，從而達到降本增效的目的。最后對案例項目中應用BIM技術在醫(yī)院建筑綜合管線排布中的效果進行總結(jié)分析，驗證其對提升基建管理效率的價值。Keys：BIM技術，醫(yī)院建筑，基建管理1BIM技術1.1BIM技術簡介BIM（BuildingInformationModeling）的官方名稱是建筑信息模型，作為工程設計、建造、管理方面的先進信息化管理技術，是繼CAD技術后，建筑行業(yè)的第二次革命創(chuàng)新。因此，基于建設項目的相關信息數(shù)據(jù)，BIM通過數(shù)字信息模擬建筑物的實際信息，3D實現(xiàn)工程管理、資產(chǎn)管理、設備管理、數(shù)字處理和項目管理，建立建筑模型和其他功能。BIM不再是類似CAD的軟件，而是一種管理工具，在建筑行業(yè)實現(xiàn)復雜信息管理的重要工具[1]。目前，BIM技術經(jīng)常用于建筑項目管線碰撞的檢查，因為在傳統(tǒng)的CAD二維制圖中，各專業(yè)都分別出圖，難以發(fā)現(xiàn)實際施工時會遇到的管線碰撞情況，而通過BIM的3D可視化視圖可以及時發(fā)現(xiàn)設計階段中的碰撞和沖突。另外，根據(jù)BIM的3D模型方便了施工人員高效的完成管線綜合排布安裝。1.2BIM技術的特點（1）可視化特點由于現(xiàn)代化建筑造型新穎，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，僅依靠傳統(tǒng)的二維空間去想象是異常困難的，而基于BIM技術我們可以通過將項目數(shù)據(jù)進行建模，通過3D可視化的界面展示項目的建筑構(gòu)造及效果，還能讓設計方、施工方和建設方以直觀地視角對項目進行討論和決策[2]。（2）協(xié)調(diào)性特點由于設計方各專業(yè)在對項目的設計上都有自己的設計要求和規(guī)范，但是對項目的整體布置來看，往往因為缺乏溝通，出現(xiàn)各種管線碰撞情況，導致后期的設計變更增多，而BIM技術的協(xié)調(diào)性特點就能妥善的解決這些問題，讓各專業(yè)在統(tǒng)一模式下發(fā)現(xiàn)同其他專業(yè)的碰撞及布置不合理等問題[3]。（3）可出圖特點較之傳統(tǒng)的二維設計圖紙不同，BIM模型可以通過可視化的界面動態(tài)展示建筑的構(gòu)造，并出具各專業(yè)深化的圖紙，細化工程的節(jié)點。（4）優(yōu)化性特點BIM的優(yōu)化性表現(xiàn)在能實時根據(jù)設計方案的變化實時計算出成本的變化，使建設方能夠根據(jù)預算選擇最優(yōu)的設計方案，同時可以通過設計及施工方案的優(yōu)化減少工期和材料浪費[4]。（5）模擬性特點通過構(gòu)建建筑模型時收集的項目全部信息，可以模擬出真實世界中會發(fā)生的情況，比如在設計階段進行日照的模擬實驗，根據(jù)實驗結(jié)果提早判斷是否符合要求。此外，還可以進行施工階段及后期運營階段的模擬實驗。1.3BIM技術在基建管理中的應用通過在醫(yī)院建設項目的基建管理中應用BIM技術，不但能優(yōu)化項目的設計方案，減少后期設計變更而增加的成本支出，還能讓項目基建管理過程更加透明，在傳統(tǒng)項目管理中的“黑箱”運作觀念被完全打破，讓工程建造、原材料采購等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)能夠共享，避免出現(xiàn)項目建設過程中的腐敗問題。由于醫(yī)院基建項目的復雜性和特殊性，做好醫(yī)院基建管理能夠合理控制項目成本的同時，滿足醫(yī)護人員的實際使用需要。因此將BIM技術引入醫(yī)院基建管理中，通過構(gòu)建的3D建筑模型協(xié)調(diào)設計和施工環(huán)節(jié)，提供可視化的界面方便醫(yī)院管理者決策，不但提高了基建管理的效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在保證質(zhì)量的前提下，按合同工期完成工程建設[1]。例如寧波市中醫(yī)院擴建項目中，利用BIM技術對綜合管線布置進行三維立體設計建模，依據(jù)各專業(yè)圖紙應用AutodeskRevit（核心建模軟件）系列軟件與Navisworks（BIM模型綜合碰撞檢查軟件）軟件相結(jié)合，對建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣等各專業(yè)分別建模，通過建模查找各專業(yè)圖紙的問題，并進行碰撞檢查，找出碰撞問題，優(yōu)化管線的排布，從而預留足夠的空間用于安裝和檢修[1]。根據(jù)規(guī)范，檢查項目凈高是否滿足使用要求，對凈高不利點進行優(yōu)化。優(yōu)化后的三維管線方案也可用于施工階段的可視化技術交底，從而提高施工質(zhì)量。2寧波市中醫(yī)院擴建項目介紹寧波市中醫(yī)院擴建項目于2016年1月開工，新建地上18層的主樓、5層的裙樓，包括4層的名中醫(yī)館和2層的地下醫(yī)療綜合樓，項目總建筑面積71480平方米，新增床位500張。其中，地上建筑面積46010平方米，包括住院部22660平方米，門診部8350平方米、醫(yī)技科室2500平方米、藥劑科室1000平方米、保障及管理用房4500平方米、院內(nèi)生活服務用房2000平方米、全科醫(yī)生臨床培養(yǎng)基地5000平方米（包括科研用房1500平方米、教學用房2000平方米、學生宿舍及輔助用房1500平方米）；地下建筑面積25470平方米，主要用于地下停車、人防等設施；配套電力、給排水、綠化等設施。本項目總投資30615.08萬元，于2020年1月6日完成竣工驗收，1月20日完成竣工驗收備案工作，正式實現(xiàn)項目竣工。建成后，市中醫(yī)院總床位數(shù)將達到1100張。建設目標是為了滿足人民群眾日益增長的醫(yī)療服務需求，提高市中醫(yī)院自身的醫(yī)療服務能力以及改善醫(yī)療服務環(huán)境。圖2.1寧波市中醫(yī)院擴建項目3BIM技術在寧波市中醫(yī)院擴建項目建設管理中的應用3.1基于BIM的工程項目基建管理模式分析3.1.1BIM管線碰撞檢測應用于工程項目基建管理的優(yōu)勢分析通過對設計院項目負責人鐘院的訪談中談到BIM在擴建項目中的優(yōu)勢有哪些時，他說：“通過提前對施工工程進行仿真模擬，應用BIM技術對管線進行碰撞檢測，可以在施工之前就發(fā)現(xiàn)設計方案中管線交錯的不合理之處，并對其進行優(yōu)化和改善，保證各專業(yè)管線有序施工，減少項目建設的風險，降低了項目建設的成本，確保項目提前完工。”由此可見，我們在對綜合管線進行碰撞檢測的目的在于減少碰撞的發(fā)生，深化設計方案和減少變更等。然而傳統(tǒng)的碰撞檢測往往無法滿足現(xiàn)代工程建設結(jié)構(gòu)的特點及需求，導致成本的增加和質(zhì)量的保障性降低。傳統(tǒng)的綜合管線碰撞檢測存在以下幾點問題：（1）專業(yè)協(xié)同性不強。在項目設計階段，由于建筑、結(jié)構(gòu)、設備等專業(yè)各自分別獨立設計出圖，如果某個專業(yè)出現(xiàn)新的設計變更沒傳達給其他設計專業(yè)，那么極容易出現(xiàn)設計偏差，導致后期施工過程中無法按圖施工，需要多次和施工單位召開協(xié)調(diào)會協(xié)商解決。（2）設計效率不高。由于傳統(tǒng)的CAD二維制圖軟件無法提供實時關聯(lián)修改功能，每一次變更后其他專業(yè)很難第一時間知道變更內(nèi)容，容易導致項目參建各方拿到的設計方案不統(tǒng)一，管線碰撞問題嚴重。（3）信息不全面。由于某些項目的造型奇特，內(nèi)部建筑、結(jié)構(gòu)復雜，通過傳統(tǒng)的2D圖所表達的信息很難將其形象的想象出來，對項目施工造成巨大的讀圖障礙[7]。3.2基于BIM的工程基建管理系統(tǒng)的構(gòu)建3.2.1系統(tǒng)構(gòu)建的思路及管理范圍從寧波市中醫(yī)院擴建項目基建管理模式來分析，基于BIM技術的綜合管線工程構(gòu)建的思路及管理范圍主要體現(xiàn)在下面兩方面：（1）基于BIM技術的工程管線設計及施工管理由于寧波市中醫(yī)院擴建項目內(nèi)設備、管線繁多，對綜合管線設計和施工帶來了巨大的難度，而綜合管線設計的越合理，建筑空間的利用也就越充分，因此運用BIM技術對管線設計進行多種方案的模擬，通過3D視圖指導施工，使后續(xù)綜合管線施工更加有序，同時能統(tǒng)一考慮支吊架的制作安裝和檢修空間的預留，減少管材浪費，達到合理利用空間的目的。（2）基于BIM技術的綜合管線碰撞檢查通過BIM技術的應用，則能夠在綜合管線施工前進行碰撞檢查，檢查出設計階段圖紙中錯漏碰缺等問題，合理優(yōu)化綜合管線排布，指導各專業(yè)有序施工，從而降低了施工圖出錯的幾率，減少設計變更和施工階段的返工，縮短建設工期。3.2.2系統(tǒng)的總體設計與實現(xiàn)（1）成立BIM技術小組由于寧波市中醫(yī)院擴建項目中的各專業(yè)管線繁多，主要有給排水、空調(diào)水、強電、智能化、醫(yī)用氣體、消防、噴淋、排煙、排風、空調(diào)新風等專業(yè)，如此多的管線布置在一起，一旦布置不合理將極大地影響凈高和建筑的使用。所以由各專業(yè)負責人組成的BIM技術小組應運而生，通過組員間的配合和溝通，將綜合管線布置的更為合理，減少重復建模，提高合格率。（2）BIM土建建模Revit軟件是專為建筑信息模型而構(gòu)建的BIM軟件，中醫(yī)院擴建項目基于建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)圖紙利用Revit軟件建立的三維立體模型。（3）BIM綜合管線模型中醫(yī)院擴建項目基于給排水、強電、智能化、消防噴淋、暖通專業(yè)圖紙利用Revit軟件建立的三維立體模型如圖3.1所示：圖3.1項目的BIM綜合管線模型（4）碰撞分析、管線優(yōu)化碰撞檢測中最常見的的碰撞如強電橋架與智能化橋架之間的碰撞，給排水管與風管之間的碰撞，強電管道與風管之間的碰撞等。考慮到項目走廊吊頂凈高的要求，可以通過調(diào)整吊頂內(nèi)局部管線位置及改變風管尺寸等方法來合理錯開管線標高，解決上述的管線碰撞問題。同時，通過邊建模邊檢測邊調(diào)整的方式可以提高檢測速度，降低整層管線建完模后再進行檢測時難以調(diào)整的尷尬。（5）綜合空間優(yōu)化依據(jù)之前建立的3D綜合管線模型，通過可視化的界面分析優(yōu)化管線排布方案，得出最利于項目的布置結(jié)果，從而減少后期的設計變更。（6）圖紙檢查在完成建筑3D模型創(chuàng)建的過程中，其實也是對工程設計圖紙的再次檢查。同時，施工人員也可在圖紙設計階段就參與到校對中，通過3D模型可視化分析施工中的技術難點，找出圖紙中的管網(wǎng)排布問題，和設計方探討合理的管線排布方案。同時，通過3D模型檢查可以在施工圖審查前找到圖中管線碰撞或者缺失的節(jié)點，有利于深化圖紙，優(yōu)化綜合管道，提高施工效率，減少返工。（7）綜合支吊架設計通過對上面深化后的綜合管線進行綜合支吊架設計，使管線能夠整齊的排列在支吊架上，提高了吊頂內(nèi)管線排布的視覺效果。與各專業(yè)分別單獨支吊相比，綜合支吊架的用鋼量能夠有效減少，達到降本增效的目的。（8）空間協(xié)調(diào)和專業(yè)沖突檢查將每個專業(yè)的設計模型統(tǒng)一在三維空間中進行協(xié)同檢查，發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，然后進行專業(yè)問題匯總檢查，以確保各專業(yè)管線布置的合理性。（9）管理設計變更在工程建造過程中，由于設計變更往往會增加或降低項目造價，因此利用對BIM模型的進行綜合管線碰撞分析，找出圖紙中需要進行更改的節(jié)點，幫助設計方和參建方進行協(xié)調(diào)溝通，達成一致的修改意見后，調(diào)整模型出圖，減少后期的設計變更。（10）BIM模型出施工圖采用BIM技術建立的3D模型，對中醫(yī)院擴建項目管線安裝工程中易出現(xiàn)的管線交叉位置進行判斷，運用碰撞檢查進行綜合布置，最后將綜合布置圖提交設計院和業(yè)主進行確認后出施工圖。（11）平行施工各安裝專業(yè)需根據(jù)現(xiàn)場架設完成的點位進行綜合管道安裝，安裝時相互協(xié)調(diào)溝通，采用平行作業(yè)方式施工。（12）虛擬漫游演示以中醫(yī)院擴建項目地下室的管網(wǎng)排布為例，進行虛擬漫游模擬仿真演示現(xiàn)場管線布置。（13）數(shù)字化交付項目的數(shù)字化交付包括：信息模型文件、二維工程圖紙、碰撞報告及包含工程過程詳細信息的文件等，通過查看這些文件，可以了解項目的全局情況，這對今后的應用操作很有幫助。通過BIM技術的應用，能夠把建筑中的數(shù)字化信息和材料構(gòu)件的參數(shù)化信息進行整合，確保BIM技術模型能夠有效的指導現(xiàn)場施工。3.3BIM技術在基建管理項目中的應用問題與保障措施3.3.1BIM技術在基建管理項目中存在的問題（1）各參建單位對BIM技術認識與參與度不夠項目實施中，由于各參建單位對BIM技術了解不夠，同時BIM技術管線碰撞檢測部分的應用涉及多個專業(yè)，問題較復雜，對BIM技術在寧波市中醫(yī)院擴建項目綜合管線碰撞檢測中的應用還不能達到預期模型的效果。在對施工單位負責人王總的訪談中問及BIM技術在實際施工時應用的情況如何時，他回答說：“施工人員實際施工時仍有部分人員采用傳統(tǒng)的二維施工圖進行碰撞檢查，對BIM技術了解不夠，不夠重視BIM技術模型指導實際施工的應用?！保?）信息共享不及時，調(diào)整效率差目前，項目建設過程中的信息共享非常有限。由于中醫(yī)院擴建項目施工期短，足以表明技術含量高，施工過程復雜。由于項目所涉及的專業(yè)多，施工單位各專業(yè)負責人由于施工現(xiàn)場工作環(huán)境和工序等各種原因，施工團隊很難做到實時溝通項目成果和問題，會使方案的落實延遲，實際溝通時間加長，導致不能全部按BIM建模效果去施工。3.3.2基于BIM的基建管理實施保障措施（1）加強各參建單位對BIM技術的認識與參與度由于BIM技術在中醫(yī)院擴建項目中主要應用于設計和施工階段的管線碰撞檢查，區(qū)別于傳統(tǒng)的圖紙檢查，BIM技術對使用人員的技術要求高，因此需要各參建單位加強對于BIM技術的學習，培養(yǎng)一批BIM應用技術人才梯隊。另外，擴建項目各參建單位應該積極的參與BIM技術的應用，要充分重視BIM技術在項目中合理運用與否，直接關系到項目能否順利完工及降低項目成本，尤其是施工單位和一線的施工人員應該主動的參與進來。醫(yī)院基建管理人員需要在實際的項目管理過程中，將BIM技術的研究結(jié)果置于實際基建管理的條件下進行實時監(jiān)督和修正，和設計方及時進行溝通，做到理論與實際相結(jié)合。（2）加強BIM技術的信息共享寧波市中醫(yī)院擴建項目中BIM技術的階段性成果需要及時溝通，通過召開BIM技術多方協(xié)調(diào)會議進行共同協(xié)商解決。同時，施工單位負責人要多加強對現(xiàn)場施工人員的管理，讓他們認識到BIM技術在整個項目中的作用，使施工人員擺脫傳統(tǒng)二維設計方式的羈絆，減少返工，提高施工效率。3.4BIM技術在基建管理中的應用效果（1）經(jīng)濟效益首先，應用BIM技術建模后對綜合管線進行碰撞檢測，查找設計圖中的錯誤信息，優(yōu)化設計方案，減少后期設計變更，保證管線排布在滿足各專業(yè)規(guī)范的前提下盡量合理排布。其次，幫助管道預留合理的開孔位置，減少穿梁安裝，通過凈高檢測判斷綜合管網(wǎng)排布中復雜部位的走廊凈空高度是否滿足業(yè)主的使用要求。最后，通過運用綜合支吊架進行平行施工，減少材料浪費，同時幫助施工單位管理者提前了解施工難點，安排好各專業(yè)有序施工，縮短工期。寧波市中醫(yī)院擴建項目應用BIM技術對綜合管線碰撞檢測后發(fā)現(xiàn)的主要碰撞問題為：1.本項目為框剪結(jié)構(gòu)，地下室局部人防門封堵洞口與主梁打架，基礎承臺與建筑集水坑打架等問題。2.本項目地上部分管線復雜，裙房冷水管有幾處需穿梁安裝；中醫(yī)館屋頂層南側(cè)缺大樣圖，建筑專業(yè)應補充。3.風管貼主梁底布置，基本能滿足2.2m規(guī)范要求，水管、橋架與風管相遇，盡量避開梁底，利用梁空間翻轉(zhuǎn)避讓。如下圖3.2為管線碰撞檢測中發(fā)現(xiàn)的一處冷凍水管、噴淋和給水管線與橋架碰撞的問題，通過碰撞檢測后就能通過3D模型直觀地看到實際施工中可能會出現(xiàn)的碰撞情況，可以根據(jù)模型提早調(diào)整施工方案，減少返工與材料的損耗，降低施工成本。圖3.2冷凍水管、噴淋和給水管線與橋架碰撞檢測對擴建項目BIM應用的經(jīng)濟效益進行量化分析，研究表明案例項目中應用BIM技術，在模型構(gòu)建階段發(fā)現(xiàn)圖紙缺失問題6處，節(jié)約成本6萬元，在碰撞檢查階段發(fā)現(xiàn)了127處管線碰撞點，節(jié)約成本15.6萬元，在施工階段根據(jù)深化后的綜合管線進行綜合支吊架設計及指導安裝，節(jié)約成本11萬元，共節(jié)約工期24天，減少人工浪費32工日。（2）社會效益通過在寧波市中醫(yī)院擴建項目中成功使用了BIM技術，從而為更多的醫(yī)院項目提供了使用BIM技術的參考指導作用。BIM技術作為一種新型的信息化技術能夠?qū)崿F(xiàn)綜合管線在空間上合理布排，提高效率和施工水平，雖然目前在施工和運維階段應用中深度還不足，但是隨著BIM技術的日益成熟，相信可以應用到項目管理的全生命周期中。總的來說，在建設醫(yī)院建筑項目時，BIM技術的應用可以提升醫(yī)院基建工程管理效率，保證各專業(yè)管線有序施工，減少項目建設的風險，降低了項目建設的成本，確保項目提前完工。但是BIM技術需要一些懂得該技術的人才來應用，在項目建設中，需要培育這方面的人才。4結(jié)論與展望通過在寧波市中醫(yī)院擴建項目的基建管理中應用BIM技術建模，有利于對設計階段的圖紙進