北京市建筑设计研究院（北京建院）

坐落于北京长安街沿线的一家知名医院，正在进行一场全面的升级改造。该医院服务于庞大且多元化的患者群体，因其在科学研究、疾病预防及社区健康方面的突出贡献而享有盛誉。本次改造项目致力于实现全面现代化升级，既保留医院上世纪50年代的原始建筑风格，又融入尖端医疗基础设施，包括先进外科病房、专科治疗区及高端诊疗设备。

新旧融合仅是挑战的一部分。升级后的设计还必须优化医院的工作流程和就医流程。要实现这一目标，传统方法已难以满足需求，需要借助创新的数字工具来应对智慧医院设计和运营的复杂性。

这一宏伟的改造项目由北京市建筑设计研究院（北京建院）主导。该建筑设计公司采用达索系统的解决方案来探索建筑设计、施工及运营的新方法，打破各学科之间的壁垒。其目的是打造一个协调统一的医疗环境，助力医护人员高效工作，提升患者体验，提高运营效率，并建设一座面向未来、可持续发展的智慧医院。

北京建院党委书记、董事长徐全胜表示：“与达索系统的合作使我们能够将先进的建模与仿真技术融入到我们的建筑设计中，重新定义中国在可持续发展新时代下的医院设计、建造和运营方式。过去传统的医院设计往往仅注重建筑的形式和功能，如今借助数字化工具，我们可以满足医生、患者、运营方以及投资方的多样化需求。利用流程仿真和体验式建模，我们可以在施工开始前就制定出全面、一体化的解决方案。”

此次医院改造的核心是优化患者体验。正如飞行模拟器在航空航天设计中作为标准手段，以确保安全性和功能性，这座智慧医院的改造同样引入了类似的虚拟测试方法。在设计阶段，北京建院对患者就诊全过程进行建模和模拟，涵盖从房间布局到医院流程，提前发现潜在问题并制定最佳解决方案。

通过对患者就医之旅的每一步都进行建模，找出潜在瓶颈和低效环节，使设计师能够直观分析并优化患者从入院、治疗、康复到出院的整个动线过程。在此基础上，他们可以测试手术室和病房的不同配置会如何影响患者和工作人员的流动效率，甚至评估病床如何摆放才有助于患者快速顺利地转入手术室或其他功能区。

北京建院第八建筑设计院副院长（主持工作）黄舟表示：“这种方法带来了医院设计的变革，设计不仅仅是创造空间和环境，更着眼于改善患者在治疗期间的身心健康。每家医院都有各自的特点，其空间设计应围绕着患者以及为患者量身定制的医疗服务流程展开。人工智能可以对患者和诊疗流程进行分类，并通过算法优化医疗服务系统。达索系统3DEXPERIENCE平台为未来的生成式人工智能提供了更多可能性。”

徐全胜表示：“对于医生来说，医院必须支持临床区、手术区及住院区的跨区之间的无缝工作流程，使他们能够高效开展医疗工作。同时，医院应具备精心设计的诊疗、治疗、检测、实验室及病房空间，为医护人员提供良好的支持，助力他们提供卓越的医疗服务。”

建模与仿真一体化（MODSIM）简化了整个设计流程。作为3DEXPERIENCE平台上的核心工具，CATIA提供强大的3D参数化和生成式建模解决方案。借助CATIA，设计师可以快速创建建筑信息模型（BIM），并在虚拟环境中测试和优化方案，从而简化复杂工作流并加快项目进度。在整个设计过程中，不同学科的利益相关方都能够在3DEXPERIENCE平台上协作，并实时查看最新版本的3D模型。

北京建院第八建筑设计院智慧医院项目经理冯晶介绍道：“在设计阶段创建的模型可直接导入仿真模块，实现一键无缝转换。更重要的是，任何在设计模块中进行的更新都会即时同步到仿真模块中。3DEXPERIENCE平台是一款功能强大的解决方案，不仅增强团队协作、链接上下游流程、确保信息流连续性、还显著提高了工作效率。” 

设计师必须遵循行业标准来规划室内布局和功能配置。北京建院计划逐步建立一个标准化设计知识库，涵盖病房、手术室、关键设备区，以及CT检查室和X光检查室等功能区域，并系统整合各空间所需的专业医疗设备及其制造商提供的完整信息。

北京建院信息部副部长梁楠表示：“在完成两三个类似项目后，这一知识库将覆盖60%至90%常见的医院场景。对于未来的项目，这种方法将显著提高设计效率，有可能将设计时间缩短一半。”

冯晶补充道：“我们将行业无障碍标准直接纳入了设计流程。例如，我们设定了走廊的最小宽度，并将其作为一项约束条件，以确保设计符合相关规定。此外，我们还在开发标准化组件，如防火门窗等，使其能够在不同项目中复用，从而简化未来的升级改造工作。”

环境因素对现代医疗设施至关重要，医院需要配备先进的通风系统、气流系统及感染控制系统。通过使用SIMULIA来模拟气流模式以及污染物在整个医院内的扩散路径，北京建院设计团队可以精准分析污染物传播规律，并据此确定手术室和传染病房的位置，从而减少污染物的传播。

梁楠介绍道：“我们对医院内部气流进行了仿真，以了解污染物是如何从病房扩散的，并通过调整墙体、病床、送风口及排风口的位置，对不同场景进行了虚拟测试。这有助于我们优化通风系统，确保污染物可以快速排出，从而降低交叉感染风险，同时提高患者舒适度和空气质量。”

这种仿真分析还会考虑天气和风力条件等外部环境因素，以优化医院建筑布局，既能减少强风区域的影响，又能确保低风速区域具备良好的通风效果。

冯晶补充道：“根据仿真结果，我们可以将传染病房布置在下风向，以防止污染扩散至其他建筑。” 

医疗行业在减少环境影响方面面临着越来越大的压力。借助SIMULIA先进仿真工具，设计团队可以对能源消耗、水资源管理及暖通空调（HVAC）性能进行虚拟测试，从而精准识别可优化空间，例如引入热回收系统以减少能源浪费并提高能效。这些洞察不仅有助于降低医院的碳足迹，还能长期节约能源和维护成本。

梁楠表示：“通过分析房间当前的环境，我们可以实时预测能源需求，并相应调整自动化系统。当天气晴朗，新鲜空气可以自然流通时，我们对通风系统的需求便减少。当室外空气受到雾霾污染，我们就可以依赖内部空气循环。这种方法在优化能源使用的同时，优先保障人员健康，实现安全性、舒适性及可持续性的平衡。”

在城市环境下改造既有医院，物流管理尤为复杂，MODSIM工具对此发挥了关键作用。该医院位于北京市中心地带，受限的施工空间给改造带来了巨大的挑战。通过模拟不同场景，设计团队可以预判人流、车流及施工安排中的潜在问题，从而最大程度减少干扰，确保医院在改造期间平稳运营。

黄舟进一步解释道：“例如，通过数字化规划医院施工进度与医疗工作流程，设计团队可以确保在施工期间，关键区域正常运行，同时有序推进其他区域的改造。” 

随着时间的推移，医院将不断发展，融入各种新技术，并适应未来医疗需求，而建筑设计必须与之同步演进。利用达索系统的建筑信息模型（BIM）和仿真功能，可以对医院未来的扩建和房间改造进行规划和虚拟测试，以确保与现有布局无缝集成。从施工一直到运维，设计阶段收集和测试的数据将为各阶段决策提供依据，从而提高医院的整体效率并延长其使用寿命。

冯晶说道：“在这个项目中，我们要应对的挑战是如何在建筑的长生命周期（50年以上）与设备的短生命周期（5到10年）以及快速迭代的医疗设备（如每1到2年更新一次的脉搏血氧仪）之间取得平衡。3DEXPERIENCE平台将多学科数据整合到一个平台中，使我们能够直观了解医疗设备对整体设计的影响。” 

这样的医院改造项目为未来医疗建筑设计提供了蓝本。北京建院希望通过一体化方法，结合尖端数字工具和可持续实践，打造智慧医院设计与运营管理的新标杆。

梁楠表示：“我们与达索系统的合作旨在优化医院建筑从设计到施工和运营的全流程管理。通过创建标准化的模块单元，我们不仅加快了设计流程，还能在施工前明确医院的功能布局。这就像在拼积木，以往我们需要逐一设计每个部分。而现在，通过开发出各种形状和尺寸的标准化模块，我们能够更加高效地完成整体搭建。”

这一概念被称为产品化。通过将建筑组件转化为标准化、模块化单元，北京建院能够创建可重复、可扩展的解决方案，以满足现代医疗设施的复杂需求，同时缩短设计和施工时间。

黄舟表示：“随着行业不断向精细化和智能化发展，建筑行业的产品化将更加普及。”

如今，北京建院已立足行业前沿，专注于提升建筑性能和延长使用寿命。其愿景已从关注设计与施工，拓展至全生命周期管理，确保建筑不仅在建成时达到最佳状态，更能在整个使用周期内持续高效运行。

徐全胜表示：“中国政府正在推动既有建筑改造，我们的目标与这一方向高度契合。融合新旧建筑不仅能实现减碳目标，还能避免不必要的新建和拆除，以及由此产生的大量碳排放。与达索系统的合作对我们来说是一项重大转型。它不仅关乎建筑设计，更在于重新思考建筑如何运行、如何与环境互动，以及如何持续惠及后代。”