基于BIM 技術的醫院建設方案優化與實踐

季超 JI Chao

2021 年6 月，國務院辦公廳印發《關于推動公立醫院高質量發展的意見》，明確新時期公立醫院改革規劃發展的方向。智慧醫院建設是公立醫院高質量發展的主要組成部分[1-2]。通過智慧醫院建設來達到醫療衛生事業規劃的頂層設計，并以此為抓手，重塑現代化醫院管理制度，促進公立醫院高質量發展。國家衛生健康委設計了我國智慧醫院的整體框架，分為面向患者的智慧服務、面向醫務人員的智慧醫療以及面向醫院管理層面的智慧管理。智慧管理高效統籌的開展[3]是智慧服務和智慧醫療的基礎條件。

BIM 建造技術的應用可以更好地落實公立醫院智慧管理目標，對全面推進健康中國建設具有重要意義。北京大學第一醫院城南院區建設中，針對醫院建設過程中醫院建設方案確定周期長、過于抽象化等問題，利用BIM 技術進行三維模型創建，并通過虛擬與現實結合的視頻進行實際模擬，協同建設方、設計方、使用方和施工方選擇最優的醫院建設方案。不僅利用了BIM 建造技術有可視化、多維度、溝通、仿真、目標優化等特點，也提升了建筑物的建設增值和使用科室的滿意度。

醫院建設方案選擇方式現狀及存在的問題

醫院建設方案的選擇是醫院建設過程中重要的一環。醫院建設方案需要根據使用科室需求、感控要求和醫院整體布局對醫療區域進行科學化、精細化的設計，并按照設計方案進行實施，最終滿足使用。醫院建設方案在選擇過程中具有很多區別于其他設計方案的難點。

1.多方面需求。從需求提出角度，醫院建設方案通常需要多個身份的需求者提出要求，例如：醫生、護士、醫院感控管理者和建設者。在需求方對需求的確認環節，合作和溝通可能存在一些困難，因為每個人群由于使用目的不同，對方案的需求是不同的。

2.資源分配和優先級。建設過程中資源是有限，空間布局和一些外在條件是固化的，沒有辦法滿足使用者所有需求，需要一個平衡方案，確定資源分配的方案，確保資源能夠最大限度地用于患者的治療和護理。

3.周期長。方案溝通的過程中，涉及多個部門、多個層級的決策。在這種情況下，決策的傳達和協調可能需要花費較長時間。涉及復雜的醫學和科學問題，需要進行充分研究和評估，這都導致溝通過程過長。

4.抽象化。醫院建設方案傳統上的選擇是基于平面圖紙，對于平面圖信息的接受對于設計人員、施工人員和使用者是有差別的。使用者很少具有工科背景，經常認為平面圖紙是過于抽象的。

BIM建造技術在工程建設管理中的應用

BIM(building information modeling)技術是Autodesk公司在2002 年率先提出的，在全球范圍內得到業界的廣泛認可，它可以幫助實現建筑信息的集成，從建筑的設計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結，各種信息始終整合于一個三維模型信息數據庫中，設計團隊、施工單位、設施運營部門和業主等各方人員可以基于BIM 進行協同工作，有效提高工作效率、節省資源、降低成本，以實現可持續發展。BIM 建造技術目前廣泛應用于工程建設項目和全過程管理中。

1.項目可視化與協調。BIM 技術通過創建三維模型，能夠幫助項目團隊將項目可視化，并協調不同專業之間的工作。通過集成和協調各專業的設計，減少沖突和錯誤，提高項目質量。

2.信息共享與協作。BIM 技術實現了信息共享與協作，項目團隊成員可以在同一平臺上共享設計、施工和運維相關信息。這種共享和協作有助于提高團隊溝通和合作效率，減少重復工作，從而提高整體項目效率。

3.工程量計算與預算控制。借助BIM 技術，可以準確計算工程量和控制預算。通過建模和數據分析，能夠更準確估計項目成本，并幫助項目管理人員進行預算控制和成本管理。

4.進度管理與沖突檢測。BIM 技術支持項目管理人員進行進度管理和沖突檢測。利用建模和數據分析，可以實時監控項目進度，及時發現問題并進行調整。同時，BIM 技術還能夠檢測模型中的沖突或碰撞，提前發現并解決潛在的問題。

5.設備管理與維護。BIM 技術在項目交付后，可用于設備管理和維護。將設備信息整合到BIM 模型中，可以實現設備位置追蹤、維護計劃制定等功能，提高設備管理和維護的效率[4]。

醫院建設方案選擇方式優化

1. BIM 技術團隊的建設。醫院建設方案涉及到多方面人員，為了能夠滿足建設與使用需求，完成醫院建設方案的順利溝通，建立了層級分明的BIM 工作組織架構，如圖1 所示。形成了業主、設計及總承包單位全員參與、全專業、全流程應用的項目BIM 實施團隊。項目參與人員將BIM應用與自身工作相結合，提升工作效率，解決實際問題，如表1。

表1 BIM應用職責分工

圖1 BIM應用組織架構

2. BIM 技術在方案優化中的應用。為使醫院建設方案能夠更好地展現給醫生、護士和感控專家，創建了醫院建設方案BIM 實施的工作新流程，見圖2。

圖2 基于BIM技術輔助醫院建設方案選擇的工作模式

利用建筑信息模型(BIM)審圖工作模式，可以對比現有設計方案是否滿足醫院建設方案的設計要求。通過建立三維模型和創建虛擬與現實結合的視頻模擬，BIM 技術可以提供一種可視化的方式來展示醫療區域的設計。通過BIM技術建立醫療區域的三維模型，并創建虛擬視頻模擬，可以演示就醫者的導診過程以及醫護人員在不同工作要求和不同時期所采取的工作路線。這樣的模擬能夠為決策者提供一個直觀的展示，使他們更好地理解醫療區域的設計。在完成導診模擬后，根據就醫和診療需求，可以利用BIM 重新建立可視化模型，以輔助決策者對現有醫療區域的功能進行確認。通過BIM 技術，可以將醫療區域的設計和功能要求結合起來，使決策者能夠更好地理解和評估現有醫療區域的適用性。此外，利用BIM 技術還可以模擬不同的裝修方案，為決策者提供更加感官的認識。通過虛擬的模擬環境，決策者可以親身體驗不同裝修方案所帶來的效果和感受，從而確定最優的精裝修方案。這種基于BIM 技術的模擬可以降低裝修方案的風險，并提供更準確的決策依據。

綜上所述，利用BIM 審圖工作模式可以通過三維模型和虛擬模擬來評估現有設計方案是否滿足醫院建設方案的設計要求。BIM 技術的應用可以輔助決策者對醫療區域功能和裝修方案進行確認，并最終確定最優的設計方案。

BIM在醫院發熱門診建設中的應用

1.項目概況。北京大學第一醫院)簡稱“北大醫院”_是一所融醫療、教學、科研、預防為一體的大型三甲綜合醫院，是中央保健基地醫院。城南院區項目總建筑面積216100m2，編制床位1200 張，其中婦科、兒科床位數占據一半，在側重婦產科、兒科專業設置的同時，也針對常見病、多發病進行綜合診治，是一座以婦兒?？茷橹攸c的綜合醫院，項目建設對于緩解京南、河北、天津地區優質醫療資源缺乏，促進首都醫療事業的均衡發展也具有重要意義。

2.功能優化。在功能優化方面，通過BIM 審圖工作，發現原建筑功能設計并未考慮與疫情相關的功能需求。經過與設計院和醫院相關方的持續溝通和交流后，項目團隊與設計院和醫院合作，完成了發熱門診功能的變更，以適應平時和戰時的需求，變更前后如圖3 所示。

圖3 發熱門診變更前后對比

BIM 審圖工作是通過建筑信息模型(BIM)技術來審查和評估建筑設計的過程。在這個過程中，通過對原建筑功能設計的審查，發現了與疫情相關的功能設計的缺失。為了解決這個問題，項目團隊與設計院和醫院進行了頻繁的溝通和交流，以確保對發熱門診功能的變更符合需求。在這個過程中，項目團隊與設計院和醫院密切合作，共同制定了發熱門診功能的變更方案。這個方案考慮了平時和戰時的需求，以確保醫療設施在應對疫情時能夠高效運作。通過BIM 技術，可以對這個功能變更方案進行可視化建模，以便設計院和醫院相關方面全面了解和確認這些變更。

總的來說，通過BIM 審圖工作，發現了原建筑功能設計中與疫情相關的功能缺失。在與設計院和醫院相關方面的溝通交流后，項目團隊配合設計院和醫院完成了發熱門診功能的變更，以滿足平時和戰時的需求。這一過程充分體現了BIM 技術在功能優化中的應用和作用。

3.導診模擬。在發熱患者模擬導診方面，該項目采用了BIM 技術來模擬醫生在平時和戰時的工作路線，同時也模擬了發熱患者的就醫路線。為了創新地實現這一目標，項目采用了虛擬與現實相結合的模擬技術，將真人動作與虛擬模型相融合。與傳統的漫游方式相比，這種技術具有更逼真的效果，并且方便參與項目的各方對變更方案進行審核，虛擬現實技術醫療工藝確認流程如圖4 所示。

圖4 虛擬現實技術醫療工藝確認流程

通過應用BIM 技術，項目能夠以虛擬模型的形式模擬醫生的工作路線和發熱患者的就醫路線。這種模擬不僅在平時情況下有所應用，也考慮了在戰時情況下的工作需求。通過將真實人員的動作與虛擬模型相結合，可以創造出更加真實和逼真的體驗。這種技術的創新應用，相較于傳統的漫游方式，使得參與項目的各方更容易理解和審核變更方案。通過BIM 技術模擬導診過程，項目能夠提供一個全面且具有真實感的模擬環境，以便醫生和其他項目參與方在設計過程中進行更準確的決策。這種創新的虛擬與現實相結合的模擬技術為項目帶來了更高的效率和準確性，同時也提供了更好的參與體驗。

綜上所述，通過應用BIM 技術模擬醫生和發熱患者的工作和就醫路線，項目實現了發熱患者模擬導診的目標。創新地采用虛擬與現實相結合的模擬技術，將真人動作與虛擬模型相融合，為參與方提供了更逼真和方便的審核體驗。這種技術的應用為項目的決策過程提供了更全面準確的信息，并提高了參與方的參與感。

4.功能確認。在功能確認方面，通過前期的功能優化、可視化交底、導診模擬等BIM 技術綜合應用，項目團隊得到了各方的充分認可，并在短短一周的時間內形成了最終的設計方案。BIM 技術的綜合應用在功能確認過程中發揮了重要作用，為設計方案的確定提供了準確和高效的工具和方法。功能確認過程中BIM 模型搭建如圖5 所示。

圖5 發熱門診BIM模型搭建過程

5.裝修方案比選。在裝修方案比選方面，一旦發熱門診功能變更得到確認，項目團隊利用BIM 技術進行模擬，以展示不同材質和顏色的裝修方案。這樣的模擬方案為醫院方和設計院方提供了便利，使其能夠進行裝飾裝修方案的比選工作。

通過BIM 技術的應用，項目團隊能夠以虛擬模型的形式展示不同裝修方案的材質和顏色搭配。這種模擬使醫院方和設計院方能夠直觀地感受不同方案在空間中的效果，并進行對比和評估。BIM 技術的應用使比選過程更加高效，同時也提供了更準確和全面的信息。利用BIM 技術模擬裝修方案的材質和顏色搭配，可以降低裝修方案的風險，并為院方和設計院方提供更好的決策依據。通過虛擬模擬，相關方面可以對不同方案進行直觀的比較和評估，以選擇最合適的裝修方案。這種基于BIM 技術的比選過程使得裝飾裝修方案的決策更加科學和精確。精裝修方案比選如圖6所示。

圖6 精裝修方案比選過程

效果

在設計方面的效率方面，傳統的工作模式下，確認需求通常需要花費較長時間，約為15 天。然而，通過改進后的工作模式，利用BIM 技術綜合應用，成功將確認需求的時間壓縮為7 天，從而提高了工作效率，效率提升了53.33%。

在滿意度方面，以往的設計方案由于參與方的知識背景不同，對平面設計方案的理解可能存在差異，導致對設計方案的理解誤差。然而，通過本次醫院建設方案的確認，這一問題得到了解決，顯著提升了滿意度水平。

通過BIM 技術的綜合應用，設計方面的效率得到了顯著提高。此外，通過BIM 技術的可視化交底和導診模擬，各方對設計方案的理解更加準確，降低了誤解和誤差的可能性。這些改進措施顯著提升了參與方的滿意度。

結論

在功能確認方面，通過在前期進行功能優化、可視化交底和導診模擬等綜合應用BIM 技術的步驟，最終得到了各方的充分認可，并在一周內形成了最終的設計方案。在功能優化階段，通過BIM 技術對原有設計方案進行審查和分析，發現了存在的問題和不足之處?；谶@些發現，項目團隊進行了功能優化的工作，根據醫院建設方案的設計要求，對建筑功能進行了調整和改進。在可視化交底階段，BIM 技術通過三維模型和虛擬模擬，展示了功能優化后的設計方案。這種可視化呈現方式有助于各方更直觀地理解和評估設計方案，從而促進了合作伙伴之間的溝通和協調。在導診模擬階段，BIM 技術模擬了醫生和患者在實際工作中的行為和路徑。通過這種模擬，項目團隊能夠更好地理解和確認設計方案中關于導診過程的細節和要求，確保設計的可行性和有效性?？偠灾?，通過這一工作模式的改進，使得醫院建設方案的選擇更加高效與準確。