BIAD - Institut de Conception Architecturale de Pékin

Le long de l'emblématique avenue Chang'an à Pékin, un hôpital de renom fait actuellement l'objet d'une transformation remarquable visant à moderniser ses installations. Au service d'une population importante et diverse, l'hôpital est déjà réputé pour sa contribution à la recherche scientifique, à la prévention des maladies et à la santé communautaire. Ce dernier projet en date consiste en une modernisation complète, alliant le caractère de son architecture des années 1950 à une technologie et une infrastructure médicale de pointe, notamment des salles d'opération dernière génération, des zones de traitement spécialisées et des installations de diagnostic high-tech.

L'harmonisation de l'ancien et du neuf ne constitue qu'une partie du défi. La modernisation de la conception doit également optimiser les flux de travail et les processus de l'hôpital. Pour ce faire, les approches traditionnelles ne suffisent plus : cela nécessite des outils digitaux innovants pour gérer la complexité de la conception et de l'exploitation d'un hôpital intelligent.

C'est l’Institut de Conception Architecturale de Pékin - BIAD, qui dirige cette ambitieuse rénovation. Le cabinet d'architecture chinois a déployé les solutions de Dassault Systèmes afin de tester de nouvelles méthodes de conception architecturale, construction et exploitation, et de mettre fin aux silos entre les disciplines. L’objectif : créer un environnement cohésif qui profite aux professionnels de santé, améliore l'expérience des patients, renforce l'efficacité opérationnelle et offre un hôpital intelligent durable et à l'épreuve du temps.

« Notre collaboration avec Dassault Systèmes permet d'intégrer des technologies de pointe de modélisation et de simulation à nos conceptions architecturales pour redéfinir la manière dont les hôpitaux sont conçus, construits et exploités dans la nouvelle ère de développement durable de la Chine », a déclaré Xu Quansheng, secrétaire du parti et président de BIAD. « Jusqu'ici, la conception des hôpitaux était axée sur la forme et la fonction. Aujourd'hui, grâce aux outils digitaux, nous répondons aux besoins des médecins, des patients, des opérateurs et des investisseurs. Grâce à la simulation de processus et à la modélisation expérientielle, nous pouvons développer des solutions complètes et intégrées avant même le démarrage de la construction. »

L'optimisation de l'expérience des patients est au cœur de cette transformation. Tout comme les simulateurs de vol sont couramment utilisés en conception aérospatiale pour garantir sécurité et fonctionnalité, des simulations virtuelles similaires sont réalisées dans le cadre de cette rénovation pour un hôpital intelligent. Grâce à la modélisation et à la simulation de chaque étape du parcours patient pendant la conception, de l'aménagement des salles aux processus hospitaliers, l'équipe de BIAD est en mesure d'identifier rapidement les éventuels problèmes et de trouver les meilleures solutions.

Chaque étape du parcours patient est modélisée afin d'identifier les éventuels goulots d'étranglement et autres inefficacités, ce qui permet aux concepteurs de visualiser et d'affiner le déplacement des patients dans l'hôpital, de leur arrivée à leur sortie, en passant par le traitement et la convalescence. Ensuite, ils peuvent tester différentes configurations de salles d'opération et de soins et étudier leur influence sur le flux des patients et du personnel, en tenant même compte du rôle de l'emplacement des lits pour faciliter des transferts rapides et fluides vers les salles d'opération ou d'autres zones fonctionnelles.

« Cette approche transforme la conception des hôpitaux en allant au-delà de la création d'espaces et de leur environnement. Elle est axée sur l'amélioration du bien-être physique et émotionnel des patients pendant le traitement », a déclaré Huang Zhou, directeur adjoint par intérim de l'Eighth Engineering Institute à BIAD. « Chaque hôpital possède ses propres spécificités. La conception spatiale d'un hôpital s'articule autour de ses patients et des flux de travail des services adaptés à leurs besoins. À l'aide d'algorithmes, l'intelligence artificielle classe les patients et les processus de diagnostic au sein de ces flux de travail pour optimiser le système des services médicaux. La plate-forme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes ouvre de nouvelles perspectives pour l'IA générative à l'avenir. »

« Pour les médecins, l'hôpital doit mettre en place un flux de travail fluide entre les services cliniques, chirurgicaux et hospitaliers afin qu'ils puissent accomplir leur mission efficacement », a ajouté Xu Quansheng. « Il doit offrir des espaces parfaitement conçus pour le diagnostic, le traitement, les tests, les laboratoires et les différents services qui permettent de fournir des soins de qualité exceptionnelle. »

Les capacités intégrées de modélisation et de simulation (également connues sous le nom de MODSIM) rationalisent l'ensemble du processus de conception. Avec CATIA, la puissante solution de modélisation paramétrique et générative 3D sur la plate-forme 3DEXPERIENCE, les concepteurs peuvent rapidement créer une modélisation des informations des bâtiments (BIM) afin de tester et d'affiner leurs idées de manière virtuelle, ce qui simplifie les flux de travail complexes et réduit les délais des projets. À chaque étape, les parties prenantes issues de différentes disciplines travaillent simultanément sur la plate-forme 3DEXPERIENCE et peuvent consulter les dernières versions des modèles 3D en temps réel.

« Le modèle créé pendant la phase de conception peut être directement importé dans le module de simulation pour une transition fluide entre les deux en un seul clic », a expliqué Feng Jing, Manager Projet Smart Hospital de l'Eighth Engineering Institute de BIAD. « De plus, toutes les mises à jour effectuées dans le module de conception sont instantanément intégrées à la simulation. La plate-forme 3DEXPERIENCE est une solution puissante. Elle renforce le travail d'équipe, relie les processus en amont et en aval, assure un flux d'informations continu et améliore considérablement la productivité. »

Les architectes et bureaux d’études doivent se conformer aux normes de l'industrie en matière d'aménagement intérieur et de fonctionnalités. Au fil du temps, BIAD prévoit de constituer une bibliothèque de connaissances regroupant les conceptions standardisées. Elle comprendra les services hospitaliers, les salles d'opération, les zones d'équipement clés et les salles fonctionnelles, comme les salles de tomodensitométrie et de radiographie, en tenant compte des équipements médicaux nécessaires dans chaque espace, ainsi que de toutes les informations fournies par les fabricants.

« Lorsque nous aurons mené à bien deux ou trois projets similaires, cette base de connaissances couvrira 60 à 90 % des scénarios hospitaliers courants », a déclaré Liang Nan, directeur adjoint du département de l'information de BIAD. « Pour les futurs projets, cette approche améliorera considérablement l'efficacité en réduisant potentiellement de moitié le temps de conception. »

Il est indispensable de prendre en compte la question de l'environnement dans les établissements de santé modernes, qui nécessitent des systèmes de pointe de ventilation, de circulation de l'air et de contrôle des infections. En simulant les modèles de circulation de l'air et le mouvement des polluants dans l'ensemble de l'établissement à l'aide de SIMULIA, l'équipe de conception du BIAD peut déterminer l'emplacement stratégique des salles d'opération et des services de maladies infectieuses afin de réduire la propagation des contaminants.

« Nous avons simulé la circulation interne de l'air afin de comprendre comment les polluants se diffusent depuis les différents services en testant virtuellement plusieurs scénarios en fonction de la position des murs, des lits et des entrées et sorties d'air », explique Liang Nan. « Ainsi, nous pouvons concevoir des systèmes de ventilation qui expulsent rapidement les polluants, ce qui réduit le risque de contamination croisée et améliore tant le confort des patients que la qualité de l'air. »

Les simulations tiennent également compte de facteurs extérieurs, comme les conditions météorologiques et le vent. Cela permet d'orienter la disposition des bâtiments de manière à protéger certaines zones des vents violents et à garantir une ventilation adéquate dans les zones peu exposées.

« En fonction des résultats, nous pouvons positionner stratégiquement les services de maladies infectieuses dans le sens du vent pour éviter la contamination d'autres bâtiments », a déclaré Feng Jing. 

Le secteur des soins de santé subit une pression toujours plus forte pour réduire son impact environnemental et améliorer sa rentabilité. En utilisant les outils de simulation de pointe de SIMULIA pour tester l'utilisation de l'énergie, la gestion de l'eau et les performances CVC, l'équipe de conception est en mesure de mettre en évidence les domaines dans lesquels des améliorations peuvent être apportées. Par exemple, les systèmes de récupération de chaleur peuvent servir à réduire le gaspillage d'énergie et à améliorer l'efficacité énergétique. Ces informations permettront de réduire l'empreinte carbone de l'hôpital, mais également de réaliser des économies à long terme sur les coûts énergétiques et de maintenance.

« En analysant les conditions actuelles d'une pièce, nous pouvons prévoir les besoins énergétiques en temps réel et ajuster les systèmes automatisés en conséquence », explique Liang Nan. « Par temps clair, l'air frais peut circuler naturellement, réduisant ainsi le besoin de ventilation. Mais si l'air extérieur est pollué, nous pouvons compter sur la circulation interne de l'air. Cette approche est axée sur la santé des occupants, tout en optimisant la consommation d'énergie et en offrant un équilibre entre sécurité, confort et durabilité. »

L'utilisation des outils MODSIM est également fondamentale pour gérer la logistique complexe du travail au sein d'un site hospitalier en milieu urbain. La situation centrale de l'hôpital à Pékin présente des obstacles importants, comme l'espace limité pour les travaux de construction. En simulant plusieurs scénarios, l'équipe de conception peut anticiper les éventuels problèmes liés à l'accès, à la circulation et au déroulement des travaux et ainsi réduire au maximum les perturbations, tout en maintenant le bon fonctionnement de l'hôpital tout au long du processus de rénovation.

« Par exemple, avec une cartographie digitale du calendrier des travaux et des flux de travail cliniques de l'hôpital, l'équipe peut maintenir les zones critiques opérationnelles pendant que les travaux se poursuivent dans d'autres parties de l'hôpital », a déclaré Huang Zhou. 

Alors que l'hôpital évolue, intègre de nouvelles technologies et répond aux besoins futurs en matière de soins de santé, il est essentiel que la conception du bâtiment s'adapte. Grâce aux capacités de modélisation et de simulation des informations des bâtiments de Dassault Systèmes, les extensions et les réaménagements futurs peuvent être planifiés et testés virtuellement afin de s'assurer qu'ils s'intègrent parfaitement à la configuration existante des hôpitaux. De la construction à l'exploitation, en passant par la maintenance, les données collectées et testées pendant la phase de conception permettront de prendre des décisions éclairées à chaque étape, améliorant ainsi l'efficience globale et la longévité de l'hôpital.

« Dans le cadre de ce projet, nous avons relevé le défi de concilier le long cycle de vie des bâtiments (plus de 50 ans) avec les cycles plus courts des équipements (cinq à dix ans) et l'évolution rapide des dispositifs médicaux (tels que les oxymètres de pouls, mis à jour tous les ans ou tous les deux ans) », a déclaré Feng Jing. « La plate-forme 3DEXPERIENCE intègre des données multidisciplinaires dans une seule plate-forme, ce qui permet de visualiser l'impact des équipements médicaux sur la conception globale. » 

De telles innovations incarnent un modèle pour l'avenir des systèmes de santé. BIAD espère que son approche intégrée, qui repose sur des outils digitaux de pointe et des pratiques durables, établira une nouvelle norme en matière de conception et de gestion de l'exploitation des hôpitaux intelligents.

« Notre collaboration avec Dassault Systèmes vise à rationaliser l'ensemble du processus pour les bâtiments hospitaliers, de la conception à la construction, en passant par l'exploitation », a déclaré Liang Nan. « En créant des unités modulaires standardisées, nous accélérons le processus de conception et définissons la fonction de l'hôpital avant même le début des travaux de construction. C'est comme travailler avec un ensemble de blocs emboîtables. Jusqu'ici, nous concevions chaque pièce individuellement. Désormais, grâce au développement de blocs standardisés de différentes formes et tailles, nous pouvons les assembler beaucoup plus efficacement. »

Ce concept porte un nom : la productisation. La transformation des composants architecturaux en unités modulaires standardisées permettra à BIAD de créer des solutions reproductibles et évolutives qui répondent aux exigences complexes des établissements de santé modernes, tout en réduisant les délais de conception et de construction.

« La productisation va se généraliser encore davantage, car l'avenir de notre industrie est axé sur la précision et guidé par l'intelligence », a déclaré Huang Zhou.

Aujourd'hui, le BIAD est à l'avant-garde d'une industrie où la performance et la longévité des bâtiments sont fondamentales. La vision de l'entreprise va désormais au-delà de la conception et de la construction et vise à garantir que les bâtiments continuent à fonctionner à leur rendement maximal tout au long de leur durée de vie.

« La volonté du gouvernement chinois de rénover les bâtiments existants s'inscrit dans cette optique, en associant structures anciennes et nouvelles afin d'atteindre les objectifs de réduction des émissions de carbone et d'éviter les constructions neuves et les démolitions inutiles, qui génèrent des émissions de carbone importantes », a déclaré Xu Quansheng. « La collaboration avec Dassault Systèmes représente un changement majeur pour nous. Il ne s'agit pas seulement de concevoir des bâtiments, mais aussi de repenser leur fonctionnement, leur interaction avec leur environnement et leur pérennité pour les générations futures. »