BIM技术在药厂洁净厂房生命周期中的应用

谢康 李向东 李玲 王贤锦

摘 要：在现代社会，BIM技术是厂房设计中不可或缺的一部分，基于所学的专业知识，找出BIM技术对厂房设计的影响，运用几款基本的BIM软件进行厂房的建模，對厂房的设计进行检测优化，最终可对设计进行渲染。BIM技术对厂房设计相对传统的单一CAD设计，运用BIM技术的设计更具有可行性、可视性。从BIM设计过程的资源、行为、交付3个基本维度，给出设计企业的实施标准的具体方法和实践内容。

关键词：BIM技术 洁净厂房 可视化技术 数字信息

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-00-02

制药厂房的洁净生产车间具有其特殊性，每一个药品为了方便使用，都开发出了很多的剂型，根据标准，通过对空气中细菌含量、尘埃量的要求，在生产不同剂型的时候还有着不同的洁净级别要求。这就使得在药厂洁净厂房建设项目管理中产生了很多的问题。而BIM（建筑信息模型：building information modeling）可以解决它们，通过数字信息来仿真模拟建筑所具有的信息，BIM具有信息一致性、多专业协调工作性、信息完备性、可视化、模拟化、优化性等特点[1]。

1 厂房设计阶段

制药工程项目的项目管理当中，因其涉及到多方面知识，在设计过程中要考虑多专业知识，然而多专业信息的协调统一在传统的设计当中就是一大难题，在传统的设计方式存在很多的局限，主要体现在以下几点。

（1）信息交流性差：制药工程项目管理中涉及多个专业、项重复性低、房间布局复杂等，项目工期时间长，使得信息在交流和传递过程中容易丢失错漏。（2）施工过程中的变更大：由于传统的设计图纸是二维的，导致在施工过程中存在差异性，经常改变设计，但是改动以后又无法与其他专业协调好，导致最后出来的工程无法保证质量。（3）多专业协调差：因为多专业的二维平面图纸协调性不好，尤其是在制药工程项目管理中，对于各种管道的铺设，只能通过利用夹层空间解决问题，这大大造成了空间的浪费，并且增加了施工成本和维修成本。

2 BIM技术在药厂洁净厂房设计中基本应用

2.1 BIM的可视化应用

对于车间设计这个行业来说，BIM相关软件中的可视化的功能将起到非常巨大的作用，特别是对于厂房中复杂的管路系统，传统的二维CAD的优化设计沟通是通过平面图交换意见，在管线的空间布置中，依靠工程师的想象、知识和经验的积累，对于一些管道复杂交汇处，包含有多种管线，需要单独地绘制剖面图或详细图，设计结果还不能直观的展现在人们面前[2]。

而BIM提供的可视化功能，可以将以往的线条式构造的图形以一种三维立体的实物图清晰地展示在人们面前。在BIM建筑信息模型当中，整个建模过程都是可视化的，其设计的结果不仅可以用作效果展示，更重要的是多专业协调的时候能清晰的进行沟通交流、讨论决策，如图1所示。

2.2 BIM的多专业协调

BIM还有一个突出的特点就是多专业的协同工作，就如在管线高度和线程布置完成后，大部分碰撞问题基本解决，在接下来的就是多专业协调时，面临的碰撞问题，利用BIM技术，可以在模拟出实际施工条件，与实际施工一致，最大限度地减少在实际施工当中遇到的问题，消除无谓的时间成本。也就是说，BIM可以将多专业设计图纸整合在同一个数据模型当中，在设计阶段对各个专业的碰撞问题进行协调处理，生成碰撞检测结果书，以便于修改和施工参考[3]。

如图2所示，某口服固体制剂车间设计当中，在空调系统与给排水系统发生管道碰撞问题时，可以形象直观的发现问题所在，并且进行标注，可以直接进行修改，减少了在施工过程当中遇到的麻烦，不会因为专业协调不到位而造成的额外成本。

3 BIM技术在制药工厂绿色建筑设计的应用

所谓绿色建筑就是指可持续发展，减少能源消耗，使三废排放尽可能降低。目前，我国环境污染、能源短缺问题日益突出，面对多方面因素，我们提倡节能、环保以及科学发展观理念。在有的原料药车间生产中，工序复杂繁多，技术工艺高度集中，实际生产会有大量能耗，而且三废排放对环境也会造成很大污染。我们在进行制药厂房设计的过程中，响应国家号召，实现制药企业的可持续发展，应该树立循环、持续、高效发展的意识观念，将节能减排作为药厂建设的重要指标[4]。

在制药企业的生产中，洁净生产区是能耗很大的地方，因为洁净区空调系统往往是一般空调的几倍甚至几十倍，因此利用BIM技术可以完成空调系统设计的相关辅助设计，从而达到节能减排的目的。

3.1 多个软件的建筑布局优化

药厂的洁净生产区最好是设计成单层大面积的正方形框架结构，这样能最大限度地缩小外墙面积，可大大减少冷热负荷，并且在施工过程中减少投资费用，并且减少了洁净区的体积，通过相关空调能耗计算，若洁净区体积减少30%，则可节约25%的能源。

节能我们不只是有生产车间，对于整个药企，还有很多其他建筑，要是布局合理，也能节省很大一部分能源，在BIM中就可以做到。利用Revit软件的可视化功能，可以在三维空间内设计出整个生产车间的总体布局，将模型信息与斯维尔软件节能综合分析，进行节能设计、能耗计算、暖通计算、建筑周围声音环境、采光分析、日照分析、热环境、建筑通风等分析设计，辅助优化布局。利用软件模拟室内外微气候环境，通过合理的厂区总图布局，调整建筑朝向和各建筑物之间的位置，使相互错让，有效的引入自然风，使得生产车间以及其他建筑都能达到较佳的日照和通风效果，在增加了整个厂区的舒适度的同时，减少了空调能耗。

3.2 采用节能设备和节能技术

在贵阳甚至贵州大部分地区，一年中多数时间气候比较湿润，空气中湿度含量较高，而制药生产车间对湿度控制是项目中的一大重点。如何用最少的能源和最低的用水标准使得支出和运营成本最小化。可以在模型建立的时候，加入相关的节能设备和节能技术。在药厂当中，按照相关GMP规定，需要有大面积绿化地带，以贵阳为例，来自中国天气网站数据，贵阳地区年平均总降水量为1129.5mm，这要是利用起来，将是一笔客观的资源，所以在进行建模设计的时候就可以加入雨水收集利用系统。在其他方面，比如采用节水小便器，还有采用节能照明等等，这些都可以在设计阶段中在信息模型中进行相关设计，最后进行统一的施工模拟。

4 BIM对于药厂生命周期的运营管理

BIM技术的核心理念就是对建筑的生命周期的全部运营管理，从设计到施工，到运营维护。BIM的核心技术是计算机三维模型，以及所包含的项目数据信息，还可以包含从设计到建成使用，在运营期间对于建筑进行扩建、改建等都可以利用这个数据信息进行利用，将数据与云端数据库结合，建立网络资源数据库，使用特定账号登录，不同的权限，可以将数据与设计者、施工者进行共享，保证了数据的实时统一性，获得统一标准。BIM技术对于需要重新建设或者重新规划的老旧厂房也起到很大的作用，旧厂房改造工程管理当中，利用BIM的协调工作作用，使得数据共享更容易，沟通方式更便捷，解决问题更高效[5]。

5 结语

BIM技术的兴起于应用，对于建筑行业，工程领域都是一次革命，根据中国知网数据库数据，我们国家自2010以来，对于BIM的研究数量开始快速增长，BIM技术对于制药工程项目管理也是一大机遇，BIM的数据模型在建筑直至生命周期终结的全过程都可以得到利用，并且适用于项目生命周期的各个领域，也有不足的地方，对于制药机械设备需要有更好的解决方案。熟练应用BIM技术，可以帮助制药行业取得更长远的发展。

参考文献

[1] 马艳.BIM在制药工程项目中的应用[J].机电信息，2018（20）：46-48.

[2] 李运.制药机械设备节能减排技术探讨[J].科技风，2015（1）：162.

[3] 姜钰蒙，孟滨，侯卓群，等.BIM技术在旧厂房空间改造中的应用[J].电子测试，2017（10）：112-113.

[4] 任禄果，王晓宪.生产管理理论与药厂洁净车间的GMP设计分析[J].当代化工研究，2017（10）：144-145.

[5] 查克·伊斯曼，保罗·泰肖尔兹，拉斐尔·萨克斯，等.BIM手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2016.