基于BIM 技术的医院建设方案优化与实践

季超 JI Chao

2021 年6 月，国务院办公厅印发《关于推动公立医院高质量发展的意见》，明确新时期公立医院改革规划发展的方向。智慧医院建设是公立医院高质量发展的主要组成部分[1-2]。通过智慧医院建设来达到医疗卫生事业规划的顶层设计，并以此为抓手，重塑现代化医院管理制度，促进公立医院高质量发展。国家卫生健康委设计了我国智慧医院的整体框架，分为面向患者的智慧服务、面向医务人员的智慧医疗以及面向医院管理层面的智慧管理。智慧管理高效统筹的开展[3]是智慧服务和智慧医疗的基础条件。

BIM 建造技术的应用可以更好地落实公立医院智慧管理目标，对全面推进健康中国建设具有重要意义。北京大学第一医院城南院区建设中，针对医院建设过程中医院建设方案确定周期长、过于抽象化等问题，利用BIM 技术进行三维模型创建，并通过虚拟与现实结合的视频进行实际模拟，协同建设方、设计方、使用方和施工方选择最优的医院建设方案。不仅利用了BIM 建造技术有可视化、多维度、沟通、仿真、目标优化等特点，也提升了建筑物的建设增值和使用科室的满意度。

医院建设方案选择方式现状及存在的问题

医院建设方案的选择是医院建设过程中重要的一环。医院建设方案需要根据使用科室需求、感控要求和医院整体布局对医疗区域进行科学化、精细化的设计，并按照设计方案进行实施，最终满足使用。医院建设方案在选择过程中具有很多区别于其他设计方案的难点。

1.多方面需求。从需求提出角度，医院建设方案通常需要多个身份的需求者提出要求，例如：医生、护士、医院感控管理者和建设者。在需求方对需求的确认环节，合作和沟通可能存在一些困难，因为每个人群由于使用目的不同，对方案的需求是不同的。

2.资源分配和优先级。建设过程中资源是有限，空间布局和一些外在条件是固化的，没有办法满足使用者所有需求，需要一个平衡方案，确定资源分配的方案，确保资源能够最大限度地用于患者的治疗和护理。

3.周期长。方案沟通的过程中，涉及多个部门、多个层级的决策。在这种情况下，决策的传达和协调可能需要花费较长时间。涉及复杂的医学和科学问题，需要进行充分研究和评估，这都导致沟通过程过长。

4.抽象化。医院建设方案传统上的选择是基于平面图纸，对于平面图信息的接受对于设计人员、施工人员和使用者是有差别的。使用者很少具有工科背景，经常认为平面图纸是过于抽象的。

BIM建造技术在工程建设管理中的应用

BIM(building information modeling)技术是Autodesk公司在2002 年率先提出的，在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM 进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本，以实现可持续发展。BIM 建造技术目前广泛应用于工程建设项目和全过程管理中。

1.项目可视化与协调。BIM 技术通过创建三维模型，能够帮助项目团队将项目可视化，并协调不同专业之间的工作。通过集成和协调各专业的设计，减少冲突和错误，提高项目质量。

2.信息共享与协作。BIM 技术实现了信息共享与协作，项目团队成员可以在同一平台上共享设计、施工和运维相关信息。这种共享和协作有助于提高团队沟通和合作效率，减少重复工作，从而提高整体项目效率。

3.工程量计算与预算控制。借助BIM 技术，可以准确计算工程量和控制预算。通过建模和数据分析，能够更准确估计项目成本，并帮助项目管理人员进行预算控制和成本管理。

4.进度管理与冲突检测。BIM 技术支持项目管理人员进行进度管理和冲突检测。利用建模和数据分析，可以实时监控项目进度，及时发现问题并进行调整。同时，BIM 技术还能够检测模型中的冲突或碰撞，提前发现并解决潜在的问题。

5.设备管理与维护。BIM 技术在项目交付后，可用于设备管理和维护。将设备信息整合到BIM 模型中，可以实现设备位置追踪、维护计划制定等功能，提高设备管理和维护的效率[4]。

医院建设方案选择方式优化

1. BIM 技术团队的建设。医院建设方案涉及到多方面人员，为了能够满足建设与使用需求，完成医院建设方案的顺利沟通，建立了层级分明的BIM 工作组织架构，如图1 所示。形成了业主、设计及总承包单位全员参与、全专业、全流程应用的项目BIM 实施团队。项目参与人员将BIM应用与自身工作相结合，提升工作效率，解决实际问题，如表1。

表1 BIM应用职责分工

图1 BIM应用组织架构

2. BIM 技术在方案优化中的应用。为使医院建设方案能够更好地展现给医生、护士和感控专家，创建了医院建设方案BIM 实施的工作新流程，见图2。

图2 基于BIM技术辅助医院建设方案选择的工作模式

利用建筑信息模型(BIM)审图工作模式，可以对比现有设计方案是否满足医院建设方案的设计要求。通过建立三维模型和创建虚拟与现实结合的视频模拟，BIM 技术可以提供一种可视化的方式来展示医疗区域的设计。通过BIM技术建立医疗区域的三维模型，并创建虚拟视频模拟，可以演示就医者的导诊过程以及医护人员在不同工作要求和不同时期所采取的工作路线。这样的模拟能够为决策者提供一个直观的展示，使他们更好地理解医疗区域的设计。在完成导诊模拟后，根据就医和诊疗需求，可以利用BIM 重新建立可视化模型，以辅助决策者对现有医疗区域的功能进行确认。通过BIM 技术，可以将医疗区域的设计和功能要求结合起来，使决策者能够更好地理解和评估现有医疗区域的适用性。此外，利用BIM 技术还可以模拟不同的装修方案，为决策者提供更加感官的认识。通过虚拟的模拟环境，决策者可以亲身体验不同装修方案所带来的效果和感受，从而确定最优的精装修方案。这种基于BIM 技术的模拟可以降低装修方案的风险，并提供更准确的决策依据。

综上所述，利用BIM 审图工作模式可以通过三维模型和虚拟模拟来评估现有设计方案是否满足医院建设方案的设计要求。BIM 技术的应用可以辅助决策者对医疗区域功能和装修方案进行确认，并最终确定最优的设计方案。

BIM在医院发热门诊建设中的应用

1.项目概况。北京大学第一医院)简称“北大医院”_是一所融医疗、教学、科研、预防为一体的大型三甲综合医院，是中央保健基地医院。城南院区项目总建筑面积216100m2，编制床位1200 张，其中妇科、儿科床位数占据一半，在侧重妇产科、儿科专业设置的同时，也针对常见病、多发病进行综合诊治，是一座以妇儿专科为重点的综合医院，项目建设对于缓解京南、河北、天津地区优质医疗资源缺乏，促进首都医疗事业的均衡发展也具有重要意义。

2.功能优化。在功能优化方面，通过BIM 审图工作，发现原建筑功能设计并未考虑与疫情相关的功能需求。经过与设计院和医院相关方的持续沟通和交流后，项目团队与设计院和医院合作，完成了发热门诊功能的变更，以适应平时和战时的需求，变更前后如图3 所示。

图3 发热门诊变更前后对比

BIM 审图工作是通过建筑信息模型(BIM)技术来审查和评估建筑设计的过程。在这个过程中，通过对原建筑功能设计的审查，发现了与疫情相关的功能设计的缺失。为了解决这个问题，项目团队与设计院和医院进行了频繁的沟通和交流，以确保对发热门诊功能的变更符合需求。在这个过程中，项目团队与设计院和医院密切合作，共同制定了发热门诊功能的变更方案。这个方案考虑了平时和战时的需求，以确保医疗设施在应对疫情时能够高效运作。通过BIM 技术，可以对这个功能变更方案进行可视化建模，以便设计院和医院相关方面全面了解和确认这些变更。

总的来说，通过BIM 审图工作，发现了原建筑功能设计中与疫情相关的功能缺失。在与设计院和医院相关方面的沟通交流后，项目团队配合设计院和医院完成了发热门诊功能的变更，以满足平时和战时的需求。这一过程充分体现了BIM 技术在功能优化中的应用和作用。

3.导诊模拟。在发热患者模拟导诊方面，该项目采用了BIM 技术来模拟医生在平时和战时的工作路线，同时也模拟了发热患者的就医路线。为了创新地实现这一目标，项目采用了虚拟与现实相结合的模拟技术，将真人动作与虚拟模型相融合。与传统的漫游方式相比，这种技术具有更逼真的效果，并且方便参与项目的各方对变更方案进行审核，虚拟现实技术医疗工艺确认流程如图4 所示。

图4 虚拟现实技术医疗工艺确认流程

通过应用BIM 技术，项目能够以虚拟模型的形式模拟医生的工作路线和发热患者的就医路线。这种模拟不仅在平时情况下有所应用，也考虑了在战时情况下的工作需求。通过将真实人员的动作与虚拟模型相结合，可以创造出更加真实和逼真的体验。这种技术的创新应用，相较于传统的漫游方式，使得参与项目的各方更容易理解和审核变更方案。通过BIM 技术模拟导诊过程，项目能够提供一个全面且具有真实感的模拟环境，以便医生和其他项目参与方在设计过程中进行更准确的决策。这种创新的虚拟与现实相结合的模拟技术为项目带来了更高的效率和准确性，同时也提供了更好的参与体验。

综上所述，通过应用BIM 技术模拟医生和发热患者的工作和就医路线，项目实现了发热患者模拟导诊的目标。创新地采用虚拟与现实相结合的模拟技术，将真人动作与虚拟模型相融合，为参与方提供了更逼真和方便的审核体验。这种技术的应用为项目的决策过程提供了更全面准确的信息，并提高了参与方的参与感。

4.功能确认。在功能确认方面，通过前期的功能优化、可视化交底、导诊模拟等BIM 技术综合应用，项目团队得到了各方的充分认可，并在短短一周的时间内形成了最终的设计方案。BIM 技术的综合应用在功能确认过程中发挥了重要作用，为设计方案的确定提供了准确和高效的工具和方法。功能确认过程中BIM 模型搭建如图5 所示。

图5 发热门诊BIM模型搭建过程

5.装修方案比选。在装修方案比选方面，一旦发热门诊功能变更得到确认，项目团队利用BIM 技术进行模拟，以展示不同材质和颜色的装修方案。这样的模拟方案为医院方和设计院方提供了便利，使其能够进行装饰装修方案的比选工作。

通过BIM 技术的应用，项目团队能够以虚拟模型的形式展示不同装修方案的材质和颜色搭配。这种模拟使医院方和设计院方能够直观地感受不同方案在空间中的效果，并进行对比和评估。BIM 技术的应用使比选过程更加高效，同时也提供了更准确和全面的信息。利用BIM 技术模拟装修方案的材质和颜色搭配，可以降低装修方案的风险，并为院方和设计院方提供更好的决策依据。通过虚拟模拟，相关方面可以对不同方案进行直观的比较和评估，以选择最合适的装修方案。这种基于BIM 技术的比选过程使得装饰装修方案的决策更加科学和精确。精装修方案比选如图6所示。

图6 精装修方案比选过程

效果

在设计方面的效率方面，传统的工作模式下，确认需求通常需要花费较长时间，约为15 天。然而，通过改进后的工作模式，利用BIM 技术综合应用，成功将确认需求的时间压缩为7 天，从而提高了工作效率，效率提升了53.33%。

在满意度方面，以往的设计方案由于参与方的知识背景不同，对平面设计方案的理解可能存在差异，导致对设计方案的理解误差。然而，通过本次医院建设方案的确认，这一问题得到了解决，显著提升了满意度水平。

通过BIM 技术的综合应用，设计方面的效率得到了显著提高。此外，通过BIM 技术的可视化交底和导诊模拟，各方对设计方案的理解更加准确，降低了误解和误差的可能性。这些改进措施显著提升了参与方的满意度。

结论

在功能确认方面，通过在前期进行功能优化、可视化交底和导诊模拟等综合应用BIM 技术的步骤，最终得到了各方的充分认可，并在一周内形成了最终的设计方案。在功能优化阶段，通过BIM 技术对原有设计方案进行审查和分析，发现了存在的问题和不足之处。基于这些发现，项目团队进行了功能优化的工作，根据医院建设方案的设计要求，对建筑功能进行了调整和改进。在可视化交底阶段，BIM 技术通过三维模型和虚拟模拟，展示了功能优化后的设计方案。这种可视化呈现方式有助于各方更直观地理解和评估设计方案，从而促进了合作伙伴之间的沟通和协调。在导诊模拟阶段，BIM 技术模拟了医生和患者在实际工作中的行为和路径。通过这种模拟，项目团队能够更好地理解和确认设计方案中关于导诊过程的细节和要求，确保设计的可行性和有效性。总而言之，通过这一工作模式的改进，使得医院建设方案的选择更加高效与准确。