基于产业特性的生物医药园区空间适配研究

文／王 璐 华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室 副教授

杜尉鹏 华南理工大学建筑学院 硕士研究生

引言

近年来，在国家“十三五”战略性新兴产业发展规划的指导下，作为实现高新技术战略发展的空间载体，高新技术产业园区正在飞速发展。生物产业作为我国八大战略性新兴产业之一，目前的产业园区发展较为成熟，在全国已经形成了环渤海、长三角、珠三角三大生物医药产业集群[1]。“截至2018 年6 月，全国共有国家级、省级及以下各类生物医药园区600 余个”[2]。然而，与生物医药园区的发展迅速的现状相互矛盾的是，由于对生物医药产业的特性需求、复杂工艺、污染性风险等方面的重视和落实不足，园区在产业组合、环保设施预留、特性空间设计等方面难以提供匹配度高的空间，导致许多生物医药园区建成后面临一系列问题，包括：企业入驻前需要第三方公司针对产业特性对新建成的空间进行二次改造，室外环保设施用地预留不足而导致废物废水长期无处堆放，产业链的关联性考虑不足而导致产业发展中存在空间受限等等。

因此，厘清生物医药园区的产业组合、工艺特性、环评要求及其空间特性需求，在建设过程中有针对性地进行设计指引，为生物医药产业的进一步发展提供空间适配的物质载体非常必要和迫切。

1 生物医药产业的特性及现状问题

1.1 产业链关联性强

生物医药园区对整体产业链关联的要求较高。生物医药园区作为专业性较强的园区，按照其入驻企业的发展阶段一般可分为孵化型、加速型、产业型和综合型园区四种类型。孵化型、加速型的园区属于产业链前端的园区[3]，以满足研发和初试的功能为主，这类园区如果选址建在已经具有一定产业基础的区域，则对园区的研发成果转化和投产都非常有利，将促进产业快速发展；而产业型、综合型园区则属于产业链后端的园区，以量产为主，或兼顾研发功能，这类园区如果选址建在具有研发优势的区域，则能更大地发挥园区的规模效应（图1）。可见，关注周边区域的产业发展阶段，进行园区的选址和定位，从而形成产业链关联度高的园区，对于生物医药产业而言尤为重要。以成都三医创新中心为例，园区位于成都医学城B 区，周边聚集了康复医疗机构、医院以及研究院，为园区成为西南地区最大的第三方检验检测中心构建了完整的上下游产业链。因此，从选址到园区对应的产业阶段的空间形态，以及与周边产业带的关联度，都极大地决定了生物医药园区建成后发展的潜力。

图1 生物医药园区的分类图示（图片来源：作者自绘）

1.2 工艺流程复杂

生物医药产业可细分为生物药品制品制造、化学药品与原料药制造、现代中药与民族药制造、生物医药关键装备与原辅料制造以及生物医药相关服务五个行业[4]。不同的细分产业有不同的工艺流程，工艺流程的标准是GMP①（GOOD MANUFACTURING PRACTICE）要求的一个重要的指标，不能随意更改，目的是确保其能够始终如一地生产出符合预定用途和质量标准的产品。世界卫生组织将GMP 确定为指导食物、药品、医疗产品生产和质量管理的法规，要求企业从原料、人员、设施设备、生产过程、包装运输、质量控制等方面按国家有关法规达到卫生质量要求，形成一套可操作的作业规范，及时发现生产过程中存在的问题并加以改善。简要的说，GMP 要求生产企业应具备良好的生产设备、合理的生产过程、完善的质量管理和严格的检测系统，确保最终产品质量（包括食品安全卫生）符合法规要求。这就意味着，园区需要提供合理的、能适应不同工艺流程的物质空间。例如：医疗器械生产区因其组装设备及产品尺寸较大，对于生产车间的净高有一定要求（层高多为4.5 ～6.0m），对货运出入口是否能够直接连接至建筑也有要求，这些空间适配问题都与工艺流程紧密关联，有的园区正是由于前期设计对这类问题重视不够，导致无法吸引到对空间有特性需求的企业。

1.3 具有污染性风险

与其他新兴战略产业尤其不同的是，生物医药产业还具有产污节点多、污染因子多、污染防治措施工艺复杂且投资大等特点。作为孵化、研发、生产过程都存在一定污染风险的产业，生物医药园区的建设需要经过环境影响评价的考核和严格监控，不仅产业的类型受到控制，而且园区的三废处理都必须进行严格管制。虽然政府对于生物医药行业的废气、废水②、废液③的排放控制、检测和监控要求有明确的规定，但实际上对生物性废物的处置与管理并不到位，现有的园区普遍存在不同程度的懈怠现象[5]。废液难以或者根本不能直接采用常规的污水处理工艺降解其污染物，企业需委托有相关资质的第三方回收处理，然而具有这种专业的公司数量极少，处置能力、范围有限，极易造成处置废物的堆积问题。在目前调研的案例中，普遍存在废液处理量供不应求的问题，滞留在园区的大量废液成为极大的安全隐患。

因此，如何通过预留的设备系统加强处理和监管能力是关键问题。另一方面开展废弃物分类，按“医疗废物分类”的相关标准提供空间进行分类收集、分类回收，对于加强生物医药行业固体废物分类管理、节约处置的社会成本和经济成本、提高生物医药固体废物的处置有效性与安全性将有很大的实际意义。

2 产业维度的空间适配要求

2.1 产业组合与兼容

现有的产业园区规划一般分为产业规划、园区总体规划、园区控制性详细规划和园区修建性详细规划四个层次[6]，其中产业规划作为园区建设的核心内容，指导着后续三个物质空间的规划层次。生物医药产业涵盖的细分行业较多，园区在进行产业规划时最亟须解决的核心问题是：如何选择主导产业，适宜与其他何种产业进行组合。

选择主导产业及进行产业组合，涉及三个关键因素：（1）园区用地的性质；（2）园区的阶段类型；（3）产业兼容性。园区用地的性质直接影响主导产业的类型和发展阶段，科研或工业用地可以建设孵化型和加速型的园区，但产业型或综合型的园区的用地属性则必须为工业用地，才允许建设厂房。

通过对已建成的园区案例进行调研和分析，生物医药园区常见的产业组合类型可总结为以下三类，其相应的产业组合原则与对应的园区阶段类型如下表所示（表1）。

表1 园区主导产业常见组合类型与组合原则（表格来源：作者自绘）

2.2 产业链前端的开放式园区

产业组合类型1 的园区，即生物制药、化学制药、中药制药等研发过程相近的产业组合形成的产业园，其定位偏向产业链前端，独立开放单元的规模不大，企业入驻规模也常有限制，多见于开放式的产业新城中。其规划设计常采用网格式布局，每个开放单元的功能相对复合，单元与单元之间能够产生与城市空间相互融合的公共空间（图2）。

图2 产业链前端的开放式园区（图片来源：作者自绘）

以广州国际生物岛标准产业单元三期为例，其占地约4.1hm2，总建筑面积约8.3 万m2，被划分成四个相互独立的组团（图3），包括：三个标准的研发生产组团、一个综合配套服务组团。每个研发生产组团都具有办公、研发、GMP 标准生产厂房三项主要功能和其他辅助功能，并集中在单栋组团建筑中，不仅能够满足企业运营的功能空间需求，而且能够实现企业的高效集约运作和交流。园区可根据规模和需求，将标准组团分租给不同的企业独立经营或合并经营，综合配套服务系统也可以实现多方共用。这类园区对于产业链前端的企业尤为合适，为中小规模的企业以及相互组合提供了灵活的空间架构，也提高了园区运营管理的灵活性。

图3 广州国际生物岛标准产业单元三期（图片来源：作者根据百度地图改绘）

2.3 产业链后端的封闭式园区

产业组合类型2 的园区，即医疗器械、第三方检验检测、医疗服务等无污染或少污染产业组合形成的产业园，其定位偏向产业链后端，这类园区内部的企业之间产业关联度高，多为封闭式园区，规划布局通常采用封闭围合式，从而形成高效率、高质量的园区内部环境（图4）。

图4 产业链后端的封闭式园区（图片来源：作者自绘）

以珠海康德莱国际医疗产业园为例，园区占地约6.95hm2，总建筑面积约12 万m2，以医疗器械产业为主导产业，同时也发展医疗康养、生物技术、基础医疗耗材产业。该园区的产业组合优势明显，医疗器械产业的产品，可以直接用于同一园区内医疗服务、生物技术的研发试验、基础医疗耗材的生产等环节，大大增强了各产业链环节之间的合作效率，减少了时间和交通成本（图5）。这类园区布局的关键在于保证主导产业各功能区的紧密联系，在保证建设规模不变的前提下，创造效率最高的产业联系和最优的园区空间。

图5 珠海康德莱国际医疗产业园（图片来源：作者根据百度地图改绘）

2.4 全产业链的综合性园区

产业组合类型3 的园区，即制药、医疗器械、保健食品、医疗美容等生产环节比重较大的产业为主导的综合性园区，通常形成综合服务、孵化研发中试、生产物流等不同的功能分区（图6）。这类园区的建设规模较大，能提供较完整的产业链，同时满足孵化、研发、中试、量产等各环节的空间需求。

图6 全产业链的综合性园区（图片来源：作者自绘）

以珠海国际健康港为例，园区占地约16.7hm2，建筑面积约26.9 万m2，涉及保健品、化妆品、生物医药、医疗器械等多个产业领域，包含研发、生产、物流等各个环节。园区由生物孵化研发区、生物制造生产区、医药物流区、生活配套区、政务服务平台区五个功能区组成（图7）。其中生物孵化研发区和生物制造生产区是园区的核心功能，分别由两栋研发车间、一栋中试车间、一栋孵化车间和7 栋GMP 标准厂房组成。这类园区建设规模较大，各功能区更容易形成良好的产业关联，此外还能提供更丰富的公共活动场地和绿色生态环境。

图7 珠海国际健康港（图片来源：作者根据园区宣传册、内部资料改绘）

3 工艺维度的空间适配要求

生物医药园区的空间适配，不仅与企业规模和产业属性有关，更与工艺流程紧密相关。生物医药园区的孵化楼、研发楼和中试车间，对空间的特性需求尤为突出，适应产业工艺的规整平面、适应产业组合的模块化设计都是空间适配的典型设计策略。

3.1 适应产业工艺的规整平面

生物医药园区的孵化楼、研发楼、中试车间三类核心建筑的功能性要求极为重要，研发工艺、生产工艺等因素对于平面功能布局有决定性的影响。采用长条形、L 形、回字形等规整的平面形式，能较好地适应实验仪器、生产设备等大型设备的布置要求[7]。以珠海国际健康港的研发车间为例，由于该车间的生产设备所占空间较大，因此平面布局需要为生产区预留完整的大空间以便进行设备操作（图8）。预留的生产区布置于核心筒两侧的通长空间，其他辅助功能则结合核心筒进行布置，从而形成回字形的交通组织流线。这样的规整平面，不仅能形成紧凑的布局和流线、面积使用率高，更重要的是为大型生产设备的布置和操作提供了足够的弹性空间，为适应各种产业工艺提供可能的适配空间。

图8 珠海国际健康港研发车间标准层平面图（图片来源：作者根据园区宣传册、内部资料改绘）

3.2 适应组合需求的模块设计

由于生物医药产业的组合和兼容需求特性明显，对空间适配的可变性和灵活性要求较高，因此针对研发、生产等空间的模块化设计非常必要。以广州国际生物岛标准产业单元三期为例，在无法预先明确使用者的情况下，该园区采用“标准模块”的概念进行空间设计，通过对企业的工作模式及家具的标准尺寸、工作空间的人体尺度要求以及标准模块必须配备的设备三个关键因素进行研究，从而确定标准模块空间的尺寸，进一步确定单元空间的尺寸，再通过线性空间组织各单元空间。开间为9m 的标准模块，其空间大小可以满足一个小企业办公或中试实验的需求，以此为基础可以演变为适应不同尺度需求的办公模块、实验室模块、交通模块等标准模块。任意数量的标准模块再进行组合，可以形成二模块单元、四模块单元，标准层模块、标准栋模块单元[8]（图9）。这样的多模块组合，在园区的不同企业入驻以及需要扩充发展时，都能够提供多样化的空间选择，其空间的适应性极强。

图9 广州国际生物岛标准产业单元三期模块组合（图片来源：参考文献[8]）

4 环评维度的空间适配要求

针对生物医药园区具有污染风险的产业特性，园区的环评适配性应该从选址、场地预留、设备预设三个方面进行各层级的需求回应，并实施全过程的监督管理，才能确保各项污染防治措施落实到位。

4.1 场地的合理选址

生物医药园区因具有污染风险和环保要求，在选址时有严格的防护间距的要求，必须与居住区、学校保持300 ～500m 的防护距离。生物医药园区与其他类型的新兴产业之间通常不具备兼容性，因此生物医药园区多以相对独立的专业化园区为主，用地也需要达到一定的规模。例如广州国际生物岛，选址建设在城市中较为独立的官洲岛上，既与中心城区保持相对合适的安全防护距离，又为园区提供了足够的发展用地，也为后续发展提供了足够的产业链对接的适配空间。

4.2 设施用地的预留

生物医药园区中需要配套的环保设施及其用地是园区规划的重点和难点。作为园区污染治理能力的主要体现，环保设施是园区环境影响评价的重要考核对象。环保设施及其用地预留空间不足，将直接影响企业的污染物处理能力、限制企业规模的扩充，也会给园区带来极大的管理困难。

废水处理站是生物医药园区内常见的一种集中处理站，分为地上、半地下、地下三种模式。虽然半地下或地下处理站对园区环境更友好，但在已建成的园区案例中，仍多以地上处理站为主，易维护、建设成本低是主要原因。在前期策划阶段，园区就应针对进驻企业性质和实验规模进行专项研究，评估处理站的规模，为预留用地的面积规模提供依据。

由于污染程度更重的废液和废物需要等待第三方专业公司的定时处理，因此，园区预留一定的室外用地临时储存和堆放这些危险品是非常重要的需求，然而在规划设计中常常被忽视。为了应对这一问题，园区除了应尽早与专业公司落实可处理的量之外，在用地允许的情况下，还可通过修建单层的危险化学品仓库解决一部分废液的存储问题，在园区规划时应为其预留独立用地，并根据产业类别、企业数量和规模对其建设规模进行预判。

4.3 环保设备的预设

生物医药园区的环保需求在建筑设计层面也体现出特殊的适配要求，必须预设、预留各类特殊设备，其中既包括污物电梯、排污管井等基本设备的分设，也包括风机、废气处理设备等与生物医药产业相关的专业排污设备。在实际建设中，由于对产业特性不了解，未进行设计和预留，导致后期改造加装从而带来安全隐患，影响园区整体环境的现象比比皆是。

生物医药园区的废水排放是环保管理中的难题，也是第三方公司对空间进行改装的重点之一。要有效控制废水的排放和处理，就需要提供实时监控的条件，以便园区掌握每家企业的废水排放情况，出现污染超标问题时才能有效溯源，找出责任方。因此，在园区的建筑设计阶段提前预估企业的数量，为每家企业预留预设独立到户的废水处理管道设置点，实现一对一的监控，是非常必要的设计要点（图10）。

图10 建筑平面的最小出租单元划分与对应的排污管道预留（图片来源：作者自绘）

废气的处理设备和风机的预设是建筑设计应当纳入的另一个重要部分。应充分考虑和预留通风管道的走向槽，并做好走向槽的隐蔽工程，还需要预留废气处理设备和风机的放置空间，提前统筹预设，将有利于为不同企业进行合理的设备分区。

结语

总之，深入地对生物医药产业特性进行研究，了解其产业的关联性、工艺流程的复杂性和污染的风险性，才能有针对性地为这一特殊类型的产业园区提供足够灵活、科学的适配空间，为生物医药园区的设计、建设和运营提供真正实用的参照和指引，从而为生物医药产业的科技研发和产业发展提供重要的空间载体，为推动生物医药产业的进一步飞速发展贡献力量。

注释：

①GMP认证[EB/OL].百度百科.https://baike.baidu.com/item/.

②废水：泛指轻度污染的水，可通过工业废水处理技术处理后排放。

③废液：指生物医药研发生产特别是化学工艺中产生的污染物浓度远超过废水的液态物质。废液的处理技术包括废液焚烧、有机废液处理等。