近年来,随着我国综合国力的迅速提升,国家加大了对公共基础建设配套项目的投入,其中,医院建设项目被尤为重视。仅江苏省近3年公益医院建设项目(含改扩建)就多达80多个,涉及总建筑面积约1080万平方米,总投资造价约864亿元,医院建设工程进入了又一个建设高潮。由于医院建筑具有特殊的公共性、公益性、专业性、系统性、复杂性、动态群甲方性、不可复制性等特征,与此同时,考虑到BIM技术在大型复杂项目上的优势,医院建设工程中BIM技术的应用也格外受到关注。

目前BIM技术已被陆续广泛运用到医院改扩建项目中,且国内外越来越多的医院开始关注并在建设过程中应用BIM技术,如:意大利的Careggi Hospital利用BIM和GIS系统的结合进行建筑节能的优化设计;阿拉伯的Al Ain hospital在建设的全过程中均应用了BIM技术;上海胸科医院通过设计和施工阶段的BIM应用,顺利优化了建筑功能,提高了设计成果质量,并解决了施工过程中的一系列难题;浙江大学医学院附属第四医院在项目建设后期引入BIM技术,建立了基于BIM技术的医院建筑运维管理系统,取得了良好的效果;北京天坛医院将BIM技术应用到项目管理工作当中,为天坛医院项目的顺利进行奠定了基础;上海交通大学医学院附属瑞金医院采用BIM技术对项目重点、难点区域进行模拟,阐述BIM应用价值与效益,探索更优的BIM技术应用模式。综上所述,尽管国内外对于BIM技术在医院建设工程中的研究已经越来越多,但研究多以定性分析为主,且对医院建设工程中应用BIM的驱动和阻碍因素研究并不多。本文拟在对医院建设者问卷调查的基础上,提炼出医院建设工程中BIM应用的驱动与阻碍因素,应用重要性指数进行定量分析,最后结合江苏省妇幼保健院建设中BIM应用的实践加以验证,并提出相应的建议,为推动医院建设工程中的BIM应用提供参考。

问卷除被调查者基本信息外,主要包括被调查者所在医院建设过程中BIM的使用情况及对BIM的态度、驱动因素和阻碍因素等三部分。驱动因素和阻碍因素指标通过对资深医院建设人员的深度访谈并借鉴文献等相关研究成果而得(见表1)。通过网上问卷调查的方式,向全国各地的医院建设者发放问卷,收回124份问卷,99份有效。其中,受访者相关情况如下(见表2)。

众数M0是一组数据在其统计分布上具有明显集中趋势点的数值,即一组数据中占比例最多的那个数,众数代表了数据的一般水平,可以表征被调查者普遍看重的医院建设工程中BIM应用的驱动和阻碍因素。

离散系数又称变异系数,可用以衡量一组数据的离散程度,可表征被调查者对医院建设工程中BIM应用的驱动和阻碍因素判断的不一致程度,其计算公式为:

δ=σ/μ(1)

式(1)中:σ为标准差,μ为平均值。δ值越大,离散程度越大,表明被调查者的判断差别很大,大于0.25就可以考虑剔除。

本文中,众数和离散系数用于对问卷调查数据的分析。

为衡量被调查者对医院建设工程中BIM应用的驱动和阻碍因素的相对重要程度的判断,计算各项指标的重要程度指数(Degree of Importance,DOI)为:

DOI_i=100×∑⁵_i=1(N_ij×j)/5N(2)

式(2)中:DOI_i为第i项指标的重要程度指数值;N_ij为问卷中对第i项指标判断为“j”级的反馈人数,其中j为1-5分的打分结果;N为返回的问卷总数。

从前期医院建设工程中已应用过BIM的百分比、将BIM应用于医院建设工程的具体环节及后期医院建设工程拟应用BIM的百分比等三个方面,初步了解被调查者对BIM的使用情况及对BIM的态度。其中,42.42%的被调查者在前期医院建设工程中已应用过BIM,57.58%的被调查者在医院建设工程中没有应用过BIM;而在应用过BIM的被调查者中,将BIM应用在设计阶段、土建阶段、安装装饰阶段、运维阶段的百分比分别是45.45%、33.33%、44.44%、23.23%;后期医院如果再有建设工程,93.94%的被调查者愿意应用BIM,6.06%的被调查者不愿意应用BIM。以上调查数据表明:(1)目前大部分医院建设工程中,BIM被应用在了设计阶段和安装阶段;(2)BIM技术在医院建设工程中还有巨大的应用潜力。

基于重要性指数的驱动因素评价调查结果如表3所示。由表3可知:“NL2医院高层管理者的支持”、“NL3有医院建设经验的BIM咨询单位提供智力保障”、“NL6通过BIM的可视化表达,能够提高前期策划和设计过程中医疗人员、决策人员的参与程度”是医院建设者最看重的驱动因素。另外,“NL7能够优化施工方案,更好地开展实施阶段的进度、质量、造价和安全管理”、“NL8对后期改造、智能化运维、智慧医院提供了技术和数据支撑”也可以激励医院建设者在医院建设工程中应用BIM。

基于重要性指数的阻碍因素评价调查结果如表4所示。由表4可知:“NZ3缺乏成熟的BIM团队”、“NZ1BIM技术的政府政策推动力度不足,缺少真正切实可行的具体政策和配套措施”、“NZ4医院工程参建单位传统思维转变和新技术接纳困难”是阻碍医院建设者应用BIM的主要障碍因素。

阻碍因素指标中,“NZ7缺乏足够的时间来评判BIM在医院工程中的应用效果”、“NZ9BIM应用软件之间的不兼容”、“NZ10软硬件成本、培训咨询费用高”的δ值大于等于0.25,表明被调查者对这些指标的意见分歧较大,故可以剔除。

本文以江苏省妇幼保健院(江苏省人民医院妇幼分院)住院综合楼项目为例,与同业分享医院基建实践中驱动和阻碍BIM应用的经验、启示。

江苏省妇幼保健院住院综合楼项目位于江苏省南京市鼓楼区,建筑高度73.5m,面积68063.9m²:地上18层,面积50182.1m²;地下2层,面积12505.8m²,辅楼6层,面积5376m²。地下两层为高低压变配电所(含发电机)、中央空调机房、供水消防泵房、机械停车库,人防区域;1-6层为医技部分:放射科、检验科、输血科、信息中心、住院药房(含静脉配置中心)、ICU、病理科、产房、新生儿、净化手术室(17间)、腔镜清洗中心等,其中1层为公共服务区域;7-18层为病房层:妇科、产科、乳腺、小儿胸心、综合外科等,设计床位632张。该项目于2014年开工建设,2018年全部投入使用。

在江苏省妇幼保健院综合楼项目的实践中,医院基建部门充分重视BIM应用的驱动因素,包括:争取医院高层管理者的支持,选择有医院建设经验的BIM咨询单位提供智力保障,通过BIM的可视化表达,提高前期策划和设计过程中医疗人员、决策人员的参与程度,具体分析如下:

(1)医院基建管理人员在江苏省妇幼保健院住院综合楼项目开工建设之前,组织对国内已应用BIM的医院建设项目进行参观考察,通过面对面访谈交流,深入了解BIM本身及其在医院建设项目中的优势。在向医院高层的申请报告中从经济、技术等层面全面阐述了BIM在医院建设工程中应用的优势,从而获得了医院高层管理者的对于BIM在住院综合楼项目中应用的支持。

(2)在BIM咨询单位的选择上,医院基建管理人员通过前期考察与医院建设会议交流,选择了有医院建设经验的BIM咨询单位,该单位相对于一般BIM咨询单位更加了解医院建设工程特有的复杂性和特殊性,从而在前期建模、碰撞分析、管线综合等一系列环节中给医院基建部门提出了行之有效的建议。例如:江苏省妇幼保健院住院综合楼项目BIM建模中,BIM咨询单位在设计图纸的基础上与施工单位进行讨论,优化了新风管道尺寸及部分管道路由,避免诊疗室内有主管道,既保证了内装设计的装饰效果,又达到了医院的使用效果及后期的运维管理。

(3)通过模拟建造的虚拟展示,可以使项目决策者和医疗人员直观地对建筑方案进行比较从而对功能布局的规划等进行科学合理的决策。例如:江苏省妇幼保健院住院综合楼项目幕墙施工前期,对外立面穿孔铝板的选型尤为重要,需医院选定某一样式的穿孔铝板后交由幕墙施工单位进行加工、进货后施工,但幕墙施工单位所提供的穿孔铝板样品只能反映局部效果,无法反映住院综合楼的整体效果。故医院基建管理人员先初步选定几种穿孔铝板样式,经BIM模拟后进行设计方案比选,最终由院领导确认穿孔铝板样式,保证了住院综合楼外立面的效果。

通过江苏省妇幼保健院综合楼项目中BIM应用实践,得到以下启示:

医院建设者在使用BIM技术前,应进行必要的考察和学习,充分了解BIM在医院建设工程应用的优势并争取获得医院高层管理者的支持;BIM咨询单位的咨询人员应同时具备专业设计和项目应用的经验,而不仅仅是“绘图建模员”,因此,在选择BIM咨询单位时,医院建设者需要重点考察其项目应用经验和咨询人员的能力素质;针对医院建设过程中,医院的各类实际需求方(领导决策者、医疗部分使用者等)并非建筑相关专业,对CAD图纸没有直观感受的情况,医院建设者需重视发挥BIM的可视化表达,减少后期因专业差异产生的变更。

就医院建设项目BIM应用而言,“缺乏成熟的BIM团队”、“BIM技术的政府政策推动力度不足,缺少真正切实可行的具体政策和配套措施”、“医院工程参建单位传统思维转变和新技术接纳困难”是阻碍医院建设者应用BIM的主要因素。从医院建设者角度考虑,克服BIM团队不成熟、思维固化是当务之急。在江苏省妇幼保健院住院综合楼项目的实践中,化解BIM应用阻碍因素的做法包括:

(1)江苏省妇幼保健院基建部门作为项目的建设方,为克服以往BIM应用经验缺乏、缺乏成熟的BIM团队这一阻碍,在住院综合楼项目实施BIM应用之前,促成医院基建管理人员与国内其他已应用BIM医院的基建管理人员进行了多次深入的沟通交流,并结合必要的参观考察,最终从众多BIM咨询单位中准确地选择出了综合实力及医院建设经验都比较丰富的单位,并取得了较好的成果。

(2)在住院综合楼项目实施的过程中,医院基建管理人员注意经验总结,将住院综合楼项目BIM应用的经验在各类医院建设会议中予以宣传,申报了“江苏省现代医院研究中心管理研究课题”“江苏省建设领域科技指导性项目”“江苏省级节能检减排奖补助资金公示项目(BIM技术应用工程项目)”“2019年国家级继续医学教育项目培训班(BIM在医院建设运维中的应用)”等,并着手编制了《医院建设BIM应用与管理--江苏省妇幼保健院工程实践》专著,大力推广BIM在医院建设工程中的应用,努力推进业内BIM应用的行业体制以及规范的形成,建立BIM应用在医院建设工程的框架,从而促进政府制定适用于医院等公共建筑的BIM标准合同文本。

(3)建设方是医院建设项目的总组织者、总协调者和总继承者,建设方能够洞悉BIM的应用需求,整合各方资源和协调BIM应用,使BIM应用融合于前期决策管理、实施期项目管理和运营期设施管理。在江苏省妇幼保健院住院综合楼项目中,医院基建管理人员采用建设方主导的基于BIM的组织合作模式(图1),跳出各个单位的身份差异,从技术层面建立去身份化的专业小组,通过专业小组对项目的BIM模型进行讨论优化,从技术角度选择本专业最佳方案提供给BIM集成小组确定实施方案,最大程度地推动了参建单位传统建设思维模式的转变,充分发挥了参建单位的技术优势和经验优势,协同推进了整个住院综合楼项目BIM的应用。

通过江苏省妇幼保健院综合楼项目中BIM应用实践,得到以下启示:

在项目实施之前,医院建设者应重视并加强对BIM咨询单位的了解,尽量选择有医院建设工程项目经验的BIM咨询单位;在项目实施过程中,医院建设者应及时总结BIM在医院建设工程中的经验与教训,重视与其他医院的经验交流,关注BIM技术的指南及规范的发布更新,努力推进行业内对于BIM应用的行业体制、规范的形成;医院建设方应重视在医院建设工程中的主导作用,与BIM咨询单位等参建单位共同构成建设方BIM应用团队,共同开展医院建设工程中BIM应用的策划、实施、组织和协调。

医院建设项目是公共建筑中比较特殊的一类建筑,具有典型的系统性、复杂性,同时具有应用BIM技术的广阔前景。本文通过对医院建设工程BIM应用的驱动因素及阻碍因素的问卷调查和定量分析,识别出目前BIM在医院建设工程中的主要驱动因素及阻碍因素(图2),基于江苏省妇幼保健院住院综合楼项目的建设实践,提出医院建设者在医院建设工程中应用BIM的启示、建议,为医院建设工程应用BIM技术提供了良好的理论和实践支持,对提升医疗建设及服务品质具有参考价值。