建筑協同設計的推廣

◎ 北京市建筑設計研究院 陳 宜

一、建筑協同設計的推廣

如何將建筑協同方式廣泛地應用到實際工程中，是每一個建筑設計單位都會關心的問題。推廣建筑協同設計并不是一個簡單的工作，它不僅涉及到設計工作，同時涉及到管理內容，每個建筑設計單位都有自己相應的特點，所以每個建筑設計單位的協同設計方式也會有自己的特點，推廣協同設計方式也應該根據自身的特點來進行，但總的來說，建筑協同設計方式的推廣都會經過以下幾個階段：

1.標準的制定和執行—從混亂到秩序

標準是協同的基礎，沒有標準協同工作無從談起。進行建筑協同設計首先應該制定相應的標準，這個標準不僅包括制圖標準，而且應該包括工作規范，標準的制定應該遵從以下的原則：

通用

鑒于建筑工程的復雜性和特殊性，制定一個能夠涵蓋建筑設計各個角落的標準是件很難的事情，所以，標準的制定在某些時候需要有一定的擴展性，換言之，不但要建立具體的標準，還要建立超出現有具體標準之外的工作規則，也就是所謂“標準的標準”，只有這樣才有可能使該設計標準保持一個較長的生命周期。

易用

標準是否能真正的執行還在于該標準是否易用，再好的標準如果讓設計人員難于執行也只會是一紙空文，制定標準以后必須能夠提供相應的工具，盡量使設計人員可以方便地適應標準。

標準的應用范圍根據實際情況是在變化當中的，對于一個工程設計項目來說，應用的標準是工程項目的內部規范，對于一個設計單位內部來說，使用的標準是企業標準，對于整個建筑工程生命周期來講，標準應該是一個行業規范。但無論標準的范圍如何，制定標準的目的只有一個：規范過程、協同工作。

2.采用服務器設計—從分散到集中

無論采用什么協同方式，數據集中都是必須的。只有采用數據集中的方式，才有可能使設計人員利用同樣的信息進行設計。當然，這里說的集中并不是物理上的集中，而是過程上的集中。在協同設計的初級階段，許多設計單位會采用共享文件夾的方式來進行數據集中，這個方式的優點是操作簡單，成本低廉，但是由于只能做到最簡單的文件夾級管理，而無法進行人員權限管理，參照管理，版本管理等諸多協同設計必須涉及內容，所以，當工程的規模或者工程的數量達到一定階段之后，因為技術所限，往往會造成不同程度的混亂，使協同設計的效果不能夠很好地體現出來。

數據集中是建筑協同設計需要完成的重要一步，數據集中可以保證數據的唯一性，疏通設計出口，并可以規避在設計過程中因為人員的變化而帶來的設計風險，同時為設計歸檔工作提供有利的條件。

3.構建設計共享空間—從孤立到協同

建筑協同設計的核心內容就是構建設計共享空間，這個共享空間的形式可以是多樣的，既可以是二維參照的模式，也可以是三維BIM。建立設計共享空間需要有良好的設計管理平臺的支持，但是，妄圖依靠一個設計管理軟件就可以實現建筑協同設計工作是不切實際的想法，設計管理平臺只是一個工具，如何將這個工具用好用活，是每一個建筑設計單位推廣協同設計是都要面臨的問題。

* 更細致的前期工作：“推”+“拉”

在項目前期，協同設計需要更細致的前期工作，確定項目的人員組織形式，人員的角色及權限，以及所負責的設計內容。需要說明的是，前期的規定，包括人員關系和設計內容的關系在設計過程中并不是一成不變的，也不可能是一成不變的。前期工作的重點是使設計人員都有一個總體概念的框架。比如：我負責的內容大體是什么？我在何時需要提供什么樣的設計信息？和我相關的設計內容有哪些？這些內容以什么樣的方式組織起來？而我需要的設計信息從哪里可以得到？

總的來說，設計信息的獲取可以分為“推”的過程和“拉”的過程，所謂“推”的過程，既是由協同過程中由信息平臺推送的信息，這部分信息設計人員是被動接受過來的，比如，下游專業參照了上游專業的設計內容，當上游專業修改設計時，協同設計管理平臺將修改下游專業的參照內容。所謂“拉”的過程，是由設計人員自己主動得到的信息，比如，上游專業將設計資料置于設計管理平臺，下游專業從平臺獲取資料的過程。現有的專業會議的提資過程，可以看作是推過程和拉過程的結合，而當依靠協同設計管理平臺進行設計時，各設計人員在項目前期應該規定好哪些信息的傳遞是推過程，而哪些是拉過程。

* 更流暢的設計過程：“同步”+“異步”

在協同設計過程中，有兩種形式：異步協同設計和同步協同設計。

圖1 古根海姆美術館

異步協同設計是一種松散耦合的協同工作，也就是多個設計人員在分布集成的平臺上圍繞共同的任務進行協同設計工作，但各自有不同的工作空間，可以在不同的時間內進行工作。

由于建筑設計的復雜性和多樣性，單一的同步或者異步協同模式都無法滿足其需求。大多數情況下，由于同步協同需要解決網上高速實時傳輸建筑模型和設計意圖、需要有效地解決并發沖突、需要在線動態集成等諸多問題，所以實施起來難度要大得多。事實上，在建筑協同設計過程中，異步協同與同步協同往往交替出現，專業間的協同工作常采用異步協同進行工作，在規劃良好的情況下，尤其是在構建BIM時，專業內會采用同步協同的工作方式，總之，靈活的多模式協同機制對于協同設計來說是十分重要的。

* 設計結果的輸出：“電子文擋”+“圖紙”

協同設計對于設計結果的輸出會帶來深刻的影響，對于一個采用協同設計的工程來說，可以采用統一的出圖配置文件，通過協同管理平臺輸出設計結果。而輸出的結果無論是電子文檔或者紙質圖紙，都能夠分辨出該輸出結果的版本信息。因此通過設計管理平臺，可以對設計輸出進行統一的劃分，管理和統計，以避免設計輸出的混亂。

4.協同設計的深化—更廣泛、更深入

對于一個建筑設計單位來說，不應該只把協同設計看作是一個階段的工作，從更廣泛的角度上講，協同設計應該是一個利用信息技術手段提高生產力的工作。協同設計不是一套軟件就可以解決的問題，也不應該僅僅局限于本單位內部的設計過程，它必然向更廣泛、更深入的層次發展，從這一點上來說，信息技術在建筑設計領域的重要性也越來越大。

* BIM

建筑信息模型（Building Information Model BIM）建筑信息模型，是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對該工程項目相關信息的詳盡表達。建筑信息模型是數字技術在建筑工程中的直接應用，以解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對，并為協同工作提供堅實的基礎。

單從協同設計的角度來看，BIM由于是一個由計算機三維模型所形成的數據庫，所以在技術上更適合于協同工作的模式，甚至可以這樣說，BIM和協同設計是密不可分的，因為BIM使各專業基于同一個模型進行工作，從而使真正意義上的三維集成協同設計成為可能。同時，由于BIM可以應用于工程項目的全生命周期，所以，對于建筑設計企業，施工企業、發展商、物業管理單位以及各相關單位之間的協同提供了良好的協同工作的基礎。

同時，BIM不僅給設計人員提供一個三維實體模型，同時還提供包含了材料信息、工藝設備信息、進度及成本信息等，這些信息的引入，使各專業均可以采用BIM的數據進行計算分析或者統計，使各專業間的協同達到更高的層次。

* 建筑設計知識平臺

協同設計平臺與建筑設計企業的知識管理平臺的結合是協同設計深化的一個重要方面。以知識管理為核心的信息系統，其最終目的就是提高企業的競爭力。它可以把企業的知識有形化、實用化、制度化、系統化、集成化，使企業通過協作和交流，發現、創造隱形知識；分類整理、存儲、管理顯性知識，通過各種方式傳播知識，并在工作中有效地運用知識。因此以知識管理為核心的協同設計平臺，是幫助設計人員實現從How To轉變到Know How的飛躍。

* 更廣泛的協同范圍，更深入的協同方式

協同設計的范圍應該涵蓋整個建筑生命周期，包括建筑從規劃、設計、建造、運營到退役的過程。這也就要求協同工作不僅在建筑設計企業之間進行，同時和發展商，施工單位，物業管理等相關單位都能夠進行協同工作。這種協同設計，要求協同設計能夠跨地域、跨公司、跨時區、跨國界展開，使各相關人員，甚至在移動狀態的設計人員，都可以在第一時間得到所需信息。這樣范圍的協同,也有助于一個企業從單一的設計向工程總承包過渡。

現在的建筑協同設計方式，都只是一種基于文件的協同，換句話說，現在協同交流的核心信息，都是通過建筑模型（圖紙）信息的流轉來達到協同的目的。漸漸地，建筑協同方式也會向以人為中心、以社區為中心轉化。以IBM的觀點：“（這種協同方式）是非常革命化的一個新發展，在新一代的通訊社區中人們共享一個網絡，用與以往不同的方式來進行協作和學習，而且還可以選擇對他們來說最有效的方式來進行協作。”在建筑設計領域，設計師之間將會有更多的交流的手段，設計團隊與設計團隊之間，設計企業與相關企業之間都能夠有更直接的交流。建筑項目中的每個相關人都可以通過統一的用戶界面，輕松地查找和聯系其它人員，并與之進行高效的溝通與協作，每個個體產生的信息將不局限于個體本身，而會在更廣泛的范圍內共享。

二、建筑協同設計推廣中的問題

圖2 三維虛擬建筑

對于建筑設計企業來說，推廣協同設計往往不盡如人意，其原因大致可以歸結為以下幾點：

* 只注重滿足單個專業的出圖速度，而不注重協同能力和整體效率

* 員工收入的計算辦法是以完成圖紙量和材料標為最終的衡量標準

* 管理制度和專業之間的配合方式還停留在以制圖為核心的舊模式

* 衡量工作效率的標準過于注重出圖速度而輕視質量

* 設計人員不愿意幫助下游專業也不奢望上游專業的幫助

總的來說，無論采用二維參照協同還是三維BIM，協同設計都需要一段學習的過程，學習的內容不僅僅是局限于設計方法，同樣也涵蓋了管理過程。而現在的建筑工程設計周期短，任務重，所以設計企業以及設計人員往往沒有時間，也沒有精力來完成這個過程，這也是在建筑協同設計推廣中所遇到的最大問題。

三、建筑協同設計的應用和發展

協同設計的形成和發展有一定的必然性。首先，在現代的信息社會中，人的生活方式和勞動方式具有群體性，交互性，分布性和協作性等特點。其次，計算機技術（包括并行及分布處理技術，多媒體技術，數據庫技術，認知科學等等，通信及計算機網絡技術的飛速發展，構成了CSCD實現的技術基礎。另外，現在推崇的并行工程（Concurrent Engineering）也強調Team Work（團隊精神）的重要性，而對Team Work的技術支持是和協同設計的研究密切相關的。因此可以說協同設計是在現代社會中，以人們協同工作方式為背景的，以計算機和通信技術的發展和融合為基礎，具有廣泛的應用領域為前提條件而自然形成的。

而共享工作空間中的建筑模型形式也將過渡到三維BIM模式，建筑設計將逐漸虛擬化，真正的計算機輔助設計可以讓建筑師擺脫表達的局限，使建筑形式有了突破，可以輕易完成復雜三維空間形體的二維描述。如弗蘭克·蓋里在設計西班牙比爾巴鄂的古根海姆美術館（圖1）時，使用在CATIA基礎上的三維軟件（DP），否則我們無法想象如此復雜的形體如何能用手工或簡單的二維工具進行描述。

BIM（building information modeling/ 建筑信息模型）現在已經被業內專家認可接受，建筑設計已經過渡到建設項目的整個活動與過程「沒有計算機就做不到（not possible without computers）」的過程。設計團隊共同搭建一個建筑模型，每一個成員在整體模型中完成自己承擔的部分，每一部分設計數據是唯一的，相互間的關系是真實準確地。模型建成之后，圖紙不過是對模型任意剖切得到的二維描述。此時“設計”和“繪圖”是清晰地分開的（圖2）。

協同設計是在信息集成的基礎上，更強調功能和過程上的集成,強調設計團隊的協調工作；數字化建筑模型是實現設計以及從設計延伸到其他相關活動的協同工作的關鍵。協同設計的目的就是能夠實現在分布式環境中群體活動的信息交換與共享，并對設計過程進行動態調整和監控，更好地支持多功能團隊的協同工作，實現對協同設計的支持，保證在協同設計過程中，把正確的信息，在需要的時刻，利用計算機網絡傳輸方式，傳遞給需要的人。

建筑協同設計的廣義內涵并不僅僅是面對設計產品，它還可以有利于項目管理，滿足客戶的需求，為社會提供高完程度的建筑設計產品。建筑協同設計也會向集成化、網絡化、敏捷化，虛擬化的方向邁進，協同設計對建筑設計方法將產生深遠的影響。協同設計平臺也必將成為一個集設計平臺、管理平臺、知識平臺等多方面內涵的廣義的概念。

結束語

隨著計算機技術的發展，特別是C AD技術的發展，設計手段發生了根本性的變化，設計新理論、新方法、新技術不斷涌現。“甩掉圖板”只是第一步，只有不斷更新設計思維，采用現代化設計方法，才能真正提高設計水平。網絡化協同系統，將完全改變傳統的工作模式，可以大幅縮短產品設計和周期，快速地研發出滿足市場變化和需求的產品，提高企業的競爭能力。

但是改變人的習慣是困難的，改變人的思維方式更困難，尤其是在沒有充分時間的條件下。但協同設計時代已經來臨，無論我們是否真的愿意接受。回避協同設計的浪潮無疑是短視的，只有在思想上、制度上、技術上做好充足的準備，才可能使設計人員更多地關注設計內容本身，提高設計質量，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。