BIM技術在藥廠潔凈廠房生命周期中的應用

謝康 李向東 李玲 王賢錦

摘 要：在現代社會，BIM技術是廠房設計中不可或缺的一部分，基于所學的專業知識，找出BIM技術對廠房設計的影響，運用幾款基本的BIM軟件進行廠房的建模，對廠房的設計進行檢測優化，最終可對設計進行渲染。BIM技術對廠房設計相對傳統的單一CAD設計，運用BIM技術的設計更具有可行性、可視性。從BIM設計過程的資源、行為、交付3個基本維度，給出設計企業的實施標準的具體方法和實踐內容。

關鍵詞：BIM技術 潔凈廠房 可視化技術 數字信息

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-00-02

制藥廠房的潔凈生產車間具有其特殊性，每一個藥品為了方便使用，都開發出了很多的劑型，根據標準，通過對空氣中細菌含量、塵埃量的要求，在生產不同劑型的時候還有著不同的潔凈級別要求。這就使得在藥廠潔凈廠房建設項目管理中產生了很多的問題。而BIM（建筑信息模型：building information modeling）可以解決它們，通過數字信息來仿真模擬建筑所具有的信息，BIM具有信息一致性、多專業協調工作性、信息完備性、可視化、模擬化、優化性等特點[1]。

1 廠房設計階段

制藥工程項目的項目管理當中，因其涉及到多方面知識，在設計過程中要考慮多專業知識，然而多專業信息的協調統一在傳統的設計當中就是一大難題，在傳統的設計方式存在很多的局限，主要體現在以下幾點。

（1）信息交流性差：制藥工程項目管理中涉及多個專業、項重復性低、房間布局復雜等，項目工期時間長，使得信息在交流和傳遞過程中容易丟失錯漏。（2）施工過程中的變更大：由于傳統的設計圖紙是二維的，導致在施工過程中存在差異性，經常改變設計，但是改動以后又無法與其他專業協調好，導致最后出來的工程無法保證質量。（3）多專業協調差：因為多專業的二維平面圖紙協調性不好，尤其是在制藥工程項目管理中，對于各種管道的鋪設，只能通過利用夾層空間解決問題，這大大造成了空間的浪費，并且增加了施工成本和維修成本。

2 BIM技術在藥廠潔凈廠房設計中基本應用

2.1 BIM的可視化應用

對于車間設計這個行業來說，BIM相關軟件中的可視化的功能將起到非常巨大的作用，特別是對于廠房中復雜的管路系統，傳統的二維CAD的優化設計溝通是通過平面圖交換意見，在管線的空間布置中，依靠工程師的想象、知識和經驗的積累，對于一些管道復雜交匯處，包含有多種管線，需要單獨地繪制剖面圖或詳細圖，設計結果還不能直觀的展現在人們面前[2]。

而BIM提供的可視化功能，可以將以往的線條式構造的圖形以一種三維立體的實物圖清晰地展示在人們面前。在BIM建筑信息模型當中，整個建模過程都是可視化的，其設計的結果不僅可以用作效果展示，更重要的是多專業協調的時候能清晰的進行溝通交流、討論決策，如圖1所示。

2.2 BIM的多專業協調

BIM還有一個突出的特點就是多專業的協同工作，就如在管線高度和線程布置完成后，大部分碰撞問題基本解決，在接下來的就是多專業協調時，面臨的碰撞問題，利用BIM技術，可以在模擬出實際施工條件，與實際施工一致，最大限度地減少在實際施工當中遇到的問題，消除無謂的時間成本。也就是說，BIM可以將多專業設計圖紙整合在同一個數據模型當中，在設計階段對各個專業的碰撞問題進行協調處理，生成碰撞檢測結果書，以便于修改和施工參考[3]。

如圖2所示，某口服固體制劑車間設計當中，在空調系統與給排水系統發生管道碰撞問題時，可以形象直觀的發現問題所在，并且進行標注，可以直接進行修改，減少了在施工過程當中遇到的麻煩，不會因為專業協調不到位而造成的額外成本。

3 BIM技術在制藥工廠綠色建筑設計的應用

所謂綠色建筑就是指可持續發展，減少能源消耗，使三廢排放盡可能降低。目前，我國環境污染、能源短缺問題日益突出，面對多方面因素，我們提倡節能、環保以及科學發展觀理念。在有的原料藥車間生產中，工序復雜繁多，技術工藝高度集中，實際生產會有大量能耗，而且三廢排放對環境也會造成很大污染。我們在進行制藥廠房設計的過程中，響應國家號召，實現制藥企業的可持續發展，應該樹立循環、持續、高效發展的意識觀念，將節能減排作為藥廠建設的重要指標[4]。

在制藥企業的生產中，潔凈生產區是能耗很大的地方，因為潔凈區空調系統往往是一般空調的幾倍甚至幾十倍，因此利用BIM技術可以完成空調系統設計的相關輔助設計，從而達到節能減排的目的。

3.1 多個軟件的建筑布局優化

藥廠的潔凈生產區最好是設計成單層大面積的正方形框架結構，這樣能最大限度地縮小外墻面積，可大大減少冷熱負荷，并且在施工過程中減少投資費用，并且減少了潔凈區的體積，通過相關空調能耗計算，若潔凈區體積減少30%，則可節約25%的能源。

節能我們不只是有生產車間，對于整個藥企，還有很多其他建筑，要是布局合理，也能節省很大一部分能源，在BIM中就可以做到。利用Revit軟件的可視化功能，可以在三維空間內設計出整個生產車間的總體布局，將模型信息與斯維爾軟件節能綜合分析，進行節能設計、能耗計算、暖通計算、建筑周圍聲音環境、采光分析、日照分析、熱環境、建筑通風等分析設計，輔助優化布局。利用軟件模擬室內外微氣候環境，通過合理的廠區總圖布局，調整建筑朝向和各建筑物之間的位置，使相互錯讓，有效的引入自然風，使得生產車間以及其他建筑都能達到較佳的日照和通風效果，在增加了整個廠區的舒適度的同時，減少了空調能耗。

3.2 采用節能設備和節能技術

在貴陽甚至貴州大部分地區，一年中多數時間氣候比較濕潤，空氣中濕度含量較高，而制藥生產車間對濕度控制是項目中的一大重點。如何用最少的能源和最低的用水標準使得支出和運營成本最小化。可以在模型建立的時候，加入相關的節能設備和節能技術。在藥廠當中，按照相關GMP規定，需要有大面積綠化地帶，以貴陽為例，來自中國天氣網站數據，貴陽地區年平均總降水量為1129.5mm，這要是利用起來，將是一筆客觀的資源，所以在進行建模設計的時候就可以加入雨水收集利用系統。在其他方面，比如采用節水小便器，還有采用節能照明等等，這些都可以在設計階段中在信息模型中進行相關設計，最后進行統一的施工模擬。

4 BIM對于藥廠生命周期的運營管理

BIM技術的核心理念就是對建筑的生命周期的全部運營管理，從設計到施工，到運營維護。BIM的核心技術是計算機三維模型，以及所包含的項目數據信息，還可以包含從設計到建成使用，在運營期間對于建筑進行擴建、改建等都可以利用這個數據信息進行利用，將數據與云端數據庫結合，建立網絡資源數據庫，使用特定賬號登錄，不同的權限，可以將數據與設計者、施工者進行共享，保證了數據的實時統一性，獲得統一標準。BIM技術對于需要重新建設或者重新規劃的老舊廠房也起到很大的作用，舊廠房改造工程管理當中，利用BIM的協調工作作用，使得數據共享更容易，溝通方式更便捷，解決問題更高效[5]。

5 結語

BIM技術的興起于應用，對于建筑行業，工程領域都是一次革命，根據中國知網數據庫數據，我們國家自2010以來，對于BIM的研究數量開始快速增長，BIM技術對于制藥工程項目管理也是一大機遇，BIM的數據模型在建筑直至生命周期終結的全過程都可以得到利用，并且適用于項目生命周期的各個領域，也有不足的地方，對于制藥機械設備需要有更好的解決方案。熟練應用BIM技術，可以幫助制藥行業取得更長遠的發展。

參考文獻

[1] 馬艷.BIM在制藥工程項目中的應用[J].機電信息，2018（20）：46-48.

[2] 李運.制藥機械設備節能減排技術探討[J].科技風，2015（1）：162.

[3] 姜鈺蒙，孟濱，侯卓群，等.BIM技術在舊廠房空間改造中的應用[J].電子測試，2017（10）：112-113.

[4] 任祿果，王曉憲.生產管理理論與藥廠潔凈車間的GMP設計分析[J].當代化工研究，2017（10）：144-145.

[5] 查克·伊斯曼，保羅·泰肖爾茲，拉斐爾·薩克斯，等.BIM手冊[M].2版.北京：中國建筑工業出版社，2016.