BIM技术在医药工程设计领域遇到的挑战及分析

（国药集团重庆医药设计院有限公司，重庆 400042）

1 医药工程领域的BIM技术

建筑信息模型（BIM，Building Information Model）在国内最早被应用于建筑行业，这为后续将BIM技术应用于医药工程设计领域提供了契机[1]。但医药工程设计有别于建筑设计，医药工程设计师有别于BIM设计师。其中主要区别在于制药工程类项目本身的特点。制药工程类项目按照药品可以分为：制剂类项目、提取类项目、原料药项目、单抗类项目、疫苗、血液制品等，每类项目又有其复杂的工艺路线，需要多专业共同协调参与。与建筑设计相比较，制药类项目受到更多的法规、规范、标准限制。在满足建设单位消防报审、工程造价、招标的前提下，最大限度缩短项目设计周期。而项目最终的设计目标是保证药品的安全、有效、可控、经济，同时体现制药企业的企业文化。基于以上原因，BIM技术在医药工程设计领域，不仅要服务于建筑设计，更要服务于制药工程类项目设计的每一个环节。相对于传统的二维设计，BIM设计给制药工程项目提供了新的设计思路以及更多的可能性，其主要优势主要体现为以下几个方面，如表1所示。

2 BIM技术面临的挑战

虽然BIM技术在制药工程设计领域的应用已经持续了一定时间，但是现阶段仍然有一些因素限制着BIM技术在制药工程项目中的顺利实现，进而导致BIM 正向设计很难走完整个设计周期[2]。现阶段BIM技术在医药设计类项目中应用的一般流程见图1。其中样板文件、建筑模型、结构模型、设备模型的建立、模型的后期处理大多数还是由设计单位的非BIM设计人员完成。设计人员主要负责设备的定位、空间的优化、管道的绘制及标注、材料的统计以及对从模型导出的二维图纸进行深化设计以满足出图标准。其中BIM设计的前期准备工作、后期的管道碰撞及二维出图耗时较多。此外，交付的模型往往需要造价单位及施工单位对模型进行适当调整，才可以用于工程造价以及指导施工。

表1 BIM 相对于传统二维设计在医药工程项目的优势体现Tab.1 The advantages of BIM compared with traditional twodimensional design

图1 BIM技术在工程设计领域实施的一般流程Fig.1 The common flow chart of BIM used in pharmaceutical engineering design

本节内容从BIM技术本身的特点、BIM技术在医药工程设计项目中的实施流程及医药工程设计项目自身特点三个方面，对限制BIM技术进一步应用于医药工程设计项目的关键因素进行归纳性总结。

2.1 BIM 本身因素的制约

2.1.1 适应性

即便BIM技术在国外的建筑工程设计领域已经应用广泛，但其经国外的建筑工程领域转化为适合国内建筑领域的技术手段、再由国内建筑领域转换到国内制药工程领域，必然需要相当长一段时间，而BIM技术在制药工程领域的顺利实施却需要深厚的理论与技术积累支持，这严重限制了BIM技术在医药领域的实现。现阶段Revit是国内外最为常见的BIM 应用软件[3]，但事实上Revit 软件是按照国外设计流程开发的软件。在国外工程项目的设计周期比国内长，且在设计前期深入，所以后期工程设计更改少，而这与我国的设计流程恰好相反。在国内大型复杂项目前期设计时间长、对设计流程管理更加严格、后期颠覆性改动几率小，更加适应于BIM设计。对于制药工程领域普遍存在的中小型项目，BIM技术的应用难度较大。

2.1.2 设计成本

医药工程设计人员、校核人员、审核人员早已习惯多年采用的二维设计模式，对BIM设计存在一定程度的生疏感。同时因为BIM技术所依赖平台的复杂性，需要相关人员花费更大的精力去熟悉BIM技术实现所需要的软件以及具体的实施流程。然而近年来，设计单位医药工程设计项目骤增，建设单位对项目设计周期要求严格，设计人员设计压力大，很难抽出时间进行自我学习。基于以上因素，往往需要设计单位组织多次的、长周期的、专业性的BIM设计培训[4]。同时BIM模型所包含的数据量庞大，需要及时地进行设计人员之间的信息传递与共享，这对计算机的硬件配置与软件的配套提出了较高的要求。

以上存在的客观限制因素主要可以总结为设计单位的资金成本、人力成本、设计人员的时间成本，这些在一定程度上制约了BIM技术在医药工程设计领域的推广。

2.2 设计周期长

目前BIM技术在设计阶段应用程度并没有显示出其在设计阶段的效率优势。相比于传统二维设计所依赖的天正等设计平台，BIM设计在进行项目设计之前需要进行统筹严密的规划、复杂的软硬件准备以及设计人员培训。此外还需要确定各阶段BIM模型的设计深度、规定项目点位、坐标系、文件的命名、材质的命名、构建的命名、出图样式设置等。在出图方面，由于依然沿用二维设计出图标准，虽然模型可以快速生产所需要的二维图纸，但其在设计深度与设计细节方面并不能完全满足设计单位的出图要求[5]。设计人员在对二维图纸进行二次加工的过程中消耗了大量的时间成本。建设单位出于报消防、做造价以及对施工单位进行招标的考虑，其对项目的设计进度有着较高的要求。设计成品图纸在设计进度上很难满足建设单位的基本要求。由于设计单位设计进度与建设单位节奏的不一致，往往需要在设计的中间环节出一次二维图纸，这样进一步增加了设计的时间成本。

漫长的设计周期增加了设计人员的时间成本、降低了工作的积极性，同时也降低了建设单位对BIM设计的满意度。导致在大多数情况下，医药工程领域的BIM设计因为进度关系很难走完正常的生命周期。

2.3 模型信息针对性不强

BIM设计其本质是利用数字化信息对一个项目的全生命周期进行模拟，期间需要各专业设计人员真正地参与到数字信息模型的建立过程中来，赋予模型建设单位、施工单位以及监察单位所需要的信息，并保证模型所蕴含信息的多元化与专业化，使模型信息随着项目设计进程的发展不断更新。但在项目的实际运行过程中，建设单位、设计单位、施工单位往往是相互独立的，三者之间经常存在信息共享不及时以及需求挖掘不到位的现象。设计单位对施工单位信息需求掌握地不够透彻，对施工情况的考虑都是基于一般情况或者理论状态。最终导致了在设计阶段建立的一整套模型信息对施工单位来说并非都是有效信息，需要施工单位在施工前对设计单位提供的模型进行必要的调整和深化，用来模拟并指导施工。同样，设计单位提供的模型与建设单位和监管部门也涉及到信息提取的问题。模型包含信息的冗杂给各个参与方对模型信息进行筛选造成了一定困难[3]。

2.4 对BIM设计理解不到位

现阶段大多数医药工程领域设计人员对BIM技术的理解还局限在“二维图纸三维化”这一点上，将BIM设计当成了医药工程设计领域的一句广告语，最终导致了为了BIM设计而进行BIM设计这种本末倒置的现象。事实上，BIM设计是设计人员进行项目的方法和手段，并不是设计最终追求的设计结果[6]。BIM设计要求设计人员在三维可视的环境下，在建筑和结构模型中添加必要的信息，去模拟真实的制药车间，最终的设计成果还是需要用二维图纸来表达。此外，制药工程设计项目需要全专业参与、各种介质管道多，但是设计人员不能将管道碰撞的多少作为评判BIM设计成果的标准[7]。设计人员应在设计前规划管道空间、设计过程中及时共享信息、优化管道走向。而不是沿用二维设计的方法、使用三维设计的形式，在设计完成后利用碰撞检查功能去调整检查出来的所有管道碰撞，而是要将更多的精力放到BIM设计的前期工作。

3 应对措施

3.1 提高BIM 认可度

建设单位作为工程项目的发起人，BIM技术最终能为在项目中应用或者推广，在很大程度上取决于建设单位对BIM技术的认可程度。而许多医药行业相关人员对BIM技术还很陌生，对BIM设计的理解也仅仅停留在表层。只有建设单位对BIM技术的优势有了充分的认知，才为BIM技术进一步服务于医药工程设计领域提供了可能，为BIM技术的进一步推广提供动力。

3.2 缩短BIM设计周期

BIM设计漫长的设计周期是限制BIM设计在医药工程领域应用的主要原因。为了缩短设计周期：

（1）相关的软件服务商需根据医药工程类项目的特点，完善现有的BIM技术所依赖的设计平台，降低软件的入门使用要求，使BIM设计流程的每一步简单、易行、可操作。

（2）设计单位完善硬件配套设施，加大对设计人员的培训力度，提高设计人员的业务水平，并给予相应政策激励。

（3）设计前期充分了解用户需求，建议建设单位同时参与项目设计过程中来，以便随时了解设计进度与细节，发现问题及时解决。尽最大可能避免项目的颠覆性变更，缩短设计周期。

3.3 形成相关标准

设计单位可以根据以往经验建立统一标准，在提高BIM 协同文件信息传递效率的同时，完善自己内部的校核、审核程序。国家相关部门研究并制定BIM设计统一的信息模型出图标准及设计深度，同时将信息模型用于施工图的外部审查，改变传统的二维图纸交付方式。

4 结束语

现如今许多高校开设了BIM相关课程，同时越来越多的设计单位与施工单位分别成立了BIM设计相关部门。随着更多的专业人才与设计人员涌入市场，必将推动BIM技术在整个医疗设计领域的应用。现在BIM技术正向着本土化、集成化、协同化的设计方向发展，相信其将会很快克服现有的短板，进一步提高医药工程设计质量，为整个医疗领域造福。