学際工学研究・イノベーションの研究室の設計

気候の回復力からパーソナライズされた医療への近代的な工学的課題 - 従来の懲戒処分境界を超えた統合ソリューションを装備します。 学際的な研究のために構築された実験室は、物理的なインフラ、デジタルコネクティビティ、および人間中心のデザインを組み合わせて、機械、電気、化学、市民、生物医学、およびソフトウェアエンジニアの間でコラボレーションを有効にする必要があります。 このようなスペースを作成することは、機器のインストールを超えて行く; それは、適応性、安全性、および持続可能性を優先し、イノベーションの文化を促進しながら、技術の基礎を設計する戦略的ビジョンを要求します。 基本的な戦略的、設計、および設計の手順、設計、および設計の手順、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計、設計

なぜ、インターディステリナリーラボデザインマター

従来の単一規律ラボは、研究者を隔離し、アイデアの交差汚染を制限することが多い。 学際的なラボは、多様なチームが共同配置、交換の専門知識、複雑な問題に対処することができる共有スペースを作成することによって、これらのサイロを破壊します。 研究は、コラボレーションドライブイノベーション]を示し、柔軟なラボ施設を持つ機関は、トップの才能と業界パートナーシップを引き付けます。 したがって、設計は、現在の研究だけでなく、将来の技術シフトが必要であるだけでなく、予想する必要があります。

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]「機械的技術者が材料科学者に相談する2つのステップを歩くことができるとき、構築された環境が懲戒間の摩擦を除去する時に、コンピュータエンジニアは、ベンチケミストのすぐ横にシミュレーションを実行することができます。」 - []]新興トレンドに関する国立工学研究所

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コアデザイン原則

成功する学際的なラボは、相互接続された設計原則の土台に残ります。各原則は、プロジェクトのアウトセットから考慮され、予算、サイトの制約、および機関文化とのバランスを取る必要があります。

1. 柔軟性および適応性

研究の方向は急速に進化します。今日のプロジェクトのために構築されたラボは、5年間で廃止される可能性があります。 モジュラー家具、可動パーティション、およびベンチや機器が主要な構造なしで再構成できるようにオーバーヘッドサービスキャリアを使用することによる柔軟性の設計。 天井グリッドまたは床の列にプラグアンドプレイユーティリティ(ガス、真空、データ、電力)を使用すると、チームは必要に応じてウェットラボ、ドライラボ、およびコンピューティングエリアを並べ替えることができます。 ホイールのレイアウトを含む「大きなスペースをシフト」と「スペース」をシフトできる「大きなスペース」をシフトすることができます。

2. コラボレーションゾーンと共有スペース

カジュアルな出会いは、しばしば画期的なアイデアをスパークリングします。 完全なラボエリアの20〜30%を非公式なコラボレーションを示します。 書き込み可能な壁、データダッシュボード付きのラウンジ、廊下の「衝突ゾーン」、座席、および共有機器の客室。 ビデオ会議やスマートボードを備えたプロジェクトルームのようなフォームのコラボレーションスペースは、リモートパートナーが参加できるようにします。 湿式ラボの入り口やコーヒーステーションの近くにこれらのゾーンを配置して、フットトラフィックを最大化します。 視覚的な床間の移動を監視する、または一般的な中央の広場で野外を考慮してください。

3. 高度装置および器械使用

学際的な作業要求は、共有、コストの計測。分析機器(電子顕微鏡、NMR、質量分析計)のコア施設の設計、振動分離、特殊HVAC、および専用の電気供給。これらのコアを中央の場所に置き、明確なアクセス制御とメンテナンスのためのサービスコリダ。また、すべてのエンジニアリング部門にアクセス可能な3Dプリンター、レーザーカッター、およびCNCミルを備えたスペースメーカーが含まれています。機器室には、十分な床積載量(lbs)と将来のアップグレードのためのアップグレードがあります。

4. 安全・人的健康

複数の領域で複数の領域を占める安全プロトコルは、化学、生物学的、機械的、電気的危険を覆う必要があります。 変化する空気量を消費するフードを設計し、分離された換気されたキャビネットを備えた化学記憶室を設置します。 異なるハザードレベルのための明確なサイネージとカラーコードされたゾーンを使用してください。 NFPAコードを満たす緊急シャワー、洗眼ステーション、および火災抑制システムを組み込む。 ユーザーの健康のために、自然エネルギーおよび排気システムに、騒音および騒音を低減し、免疫システムを提供します。

5. サステナビリティ・資源効率

ラボラトリーズは、通常、オフィススペースよりも1平方フィートあたり5〜10倍のエネルギーを消費します。 持続可能な設計を最初から統合します。 高効率なHVACを使用して、熱回復、占有センサーとLED照明、低流量配管。 再生可能な建築材料と家具を指定します。 オンサイト生成(ソーラー、地熱)と嵐水管理のための緑の屋根を検討してください。 多くの機関は、現在]を追求しています [FLT:または[FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT] [FLT]] [または[FLT] [FLT]] [F] [FLT] [F] [F] [F] [FLT] [F] [F] [F] [または[F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F] [F]

インフラ・技術の統合

HVACおよび環境制御

学際的なラボでは、複数の温度、湿度、および空気交換の要件を同時に処理できるゾーン付きHVACシステムが必要です。隣接するスペースに影響を与えることなく、ラボが特定の条件でダイヤルできるようにするマニホールドシステムを使用します。コンピュータ集中領域では、補足的な冷却(埋められたビーム、ラックマウントクーラー)が含まれています。 CO2センサーで空気品質を監視して、新鮮な空気の摂取量を最適化します。

電力、データ、ネットワーク

現代の研究は、データ集約型です。 冗長な電力供給をUPSバックアップで計画し、重要な機器とコンピューティングをバックアップします。 あらゆるベンチに高密度データポート(光ファイバー、Cat6a)をインストールし、モバイルデバイス用のワイヤレスメッシュを含みます。 ラボコアの近くの専用サーバールームは、シミュレーションとAIのワークロードに対するレイテンシを減らします。 また、将来のケーブルが実行される床の下に柔軟なコンジットのレースウェイも提供します。

デジタルツインとスマートラボ管理

新興ラボでは、IoTセンサーを使用して機器の使用状況、環境条件、および安全コンプライアンスを監視しています。デジタルツインテクノロジーは、ラボのリアルタイム仮想レプリカで、物理的に実装する前に再構成をシミュレートできます。エネルギー使用、部屋占有率、およびメンテナンススケジュールを追跡する集中管理ダッシュボードを含みます。このデータは、施設管理者が業務を最適化し、廃棄物を削減するのに役立ちます。

導入戦略

フェーズ1:評価とステークホルダーのエンゲージメントが必要

現行の調査・研究分野を総合的に調査し、各エンジニアリング分野、大学院生、業界アドバイザー、安全役員、施設スタッフの教員を含むステアリング・委員会を結成。既存のスペース、希望する能力、および必見の機器の痛み点を識別するために設計事務所を保有。

フェーズ2:コンセプト開発

ラボ設計の経験を持つ建築事務所を取り入れます。レイアウト、ゾーニング、ユーティリティインフラのオプションを開発します。トラフィックフロー、視線、機器配置を視覚化するために3Dモデリングを使用します。ステークホルダーと計画を改良するために反復します。このフェーズでは、アクセスポリシー、共有機器の費用、および安全訓練の要件をカバーする運用計画も書いています。

フェーズ3:詳細な設計と予算

建築、構造、MEP(機械、電気、配管)計画を最終決定。すべてのラボのケースワーク、ヒュームフード、および専門フロア(導電性、化学的耐性)を指定します。費用見積りとマップの資金調達源-金、終了、機関資本金、および公共プライベートのパートナーシップを入手してください。予算が制約されている場合、フェーズドの実装タイムラインを作成します。

フェーズ4:建設と委員会

建設中は、請負業者とユーザーグループ間の緊密な連携を維持します。厳格な変更オーダープロセスを実行します。 建設後、すべてのシステムに試気流、校正センサー、電気負荷の確認、緊急ドリルの実行を行います。 移動前に、安全および機器の操作に関するすべてのユーザーにハンズオンのトレーニングを提供します。

第5期:評価・継続的改善

開口部後1年、調査、エネルギーデータ、研究出力メトリックを用いたポスト占有評価を実施。コラボレーションゾーンが不足しているか、特定のベンチがより多くの電源コンセントを必要とするか、改善のための領域を特定します。このフィードバックを使用して、レイアウトとプロトコルを調整します。モジュラー家具と技術の5年間のリフレッシュサイクルを計画します。

ケーススタディとベストプラクティス

いくつかの機関は、首尾よく、学際的な工学研究室を建ててきました。例えば、スタンフォードの[]ビルド01]])バイオエンジニアリングと材料科学のために、時間内に再構成することができるポータブルラボベンチの群れを使用します。MIT Mens et Manus]]メーカーのスペースは、コンピュータラボと機械ショップを統合し、集中して、ITゾーンを事前に統合します。

ラボデザインにおける未来のトレンド

今後、ラボは、物理的および仮想実験を融合し、よりハイブリッドなものになります。 リモートコントロールされた機器、クラウドベースのデータ分析、および機器のトレーニングのための拡張現実は、現場の存在下のニーズを減らすでしょう。 自動化とロボティクスは、クリエイティブな作業のための研究者を解放する、繰り返し作業を処理するでしょう。 サステナビリティ基準は、ネットゼロエネルギーラボが規範になるように締まります。 デザイナーは、将来の自動化のための追加のユーティリティ容量とスペースを残して、これらのシフトを計画する必要があります。

コンテンツ

学際的工学研究のための研究室の設計は、複雑でやりがいのある努力です。柔軟性を抱え、コラボレーションを促進し、高度なツールを促進し、安全性を優先し、持続可能性にコミットすることにより、機関は、発見を加速し、次世代のエンジニアを訓練する環境を作成することができます。キーは、最初からすべての関係者を関与し、変化し続けることであり、研究自体として急速に進化できる施設を構築することです。