工程設計中三維協(xié)同設計的應用方案研究

徐國強（中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330031）

隨著大數(shù)據(jù)、云平臺時代的到來，勘察設計與工程建設行業(yè)正在向智能設計和數(shù)字化交付轉(zhuǎn)型，其關鍵就在于三維協(xié)同設計模式的推廣應用，并且已經(jīng)在傳統(tǒng)成熟工業(yè)領域得到了蓬勃發(fā)展。例如建筑行業(yè)正在迅猛發(fā)展的BIM，石化、電力行業(yè)廣泛應用的三維數(shù)字化工廠技術等等，讓越來越多的工程投資方看到了該技術在加速施工、方便運維、節(jié)約后期投資等方面的明顯優(yōu)勢，更使有遠見的甲方尤其是國外的工程項目在設計合同中明確要求提供三維工廠模型或直接采用三維設計。但是由于各類工程項目的實際情況千差萬別，三維協(xié)同設計的模式尚不能適應多樣性的需求，盡管國內(nèi)外已有十幾至三四十年的發(fā)展史，其實際應用范圍依然非常有限，應用三維協(xié)同設計的工程企業(yè)也頗感推動不易。因此亟需有針對性的定制三維協(xié)同設計的應用方案，方能在各類工程項目中得以順利實施。

1 方案定制思路

1.1 三維協(xié)同設計的“短板”分析

1.1.1 前期準備投入成本大：除了投入較大的資金購置三維設計軟件外，還要面臨三維協(xié)同平臺搭建、元件庫/數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、標準規(guī)范制訂、人員培訓等大量的前期準備工作，盡管大部分是一次性投入，初期的人力成本和時間成本也足以對項目實施帶來巨大的壓力。

1.1.2 工作習慣被大幅改變：設計人一方面因為制圖工具的更換而必須重新學習新技能，另一方面由于更加強調(diào)團隊協(xié)同，設計信息包括協(xié)作流程的精細化程度、標準化和規(guī)范化程度都被提升到空前的高度，造成設計人感到明顯的不適應。

1.1.3 軟件功能尚存在瓶頸：相較于二維制圖，三維軟件操作復雜、占用更多的計算機資源，并且功能設計上存在較多不完善、不成熟的問題，需要大量計算機技術支持，維護工作量大。

1.1.4 團隊意志被各種因素消磨：面對“新生事物”，團隊內(nèi)部外部都極易出現(xiàn)懷疑、動搖甚至抗拒，或因為長期看不見明顯的直接效益而漸漸渙散，導致應用水平停滯不前。

1.2 方案定制原則

為針對性的克服以上障礙，在定制應用方案時應充分考慮以下原則。

1.2.1 上級責任制：只有綁定來自領導層的關注和支持，才能保障團隊獲得持續(xù)的資源投入和激勵，而這恰恰是容易被忽視的成敗關鍵。

1.2.2 差異化原則：是否采用三維協(xié)同設計的模式，應從項目大小與復雜性、專業(yè)適用性和必要性、個人專業(yè)水平和計算機熟練程度的不同來綜合考慮，各個層面均應根據(jù)具體情況區(qū)別對待。

1.2.3 實效性原則：除了脫產(chǎn)從事專門研發(fā)的情況外，仍然要以項目合同的履約為第一要務，這就要貫徹效率為先的思想，讓技術服務于工作，避免一味追求“最先進”的技術，而是選擇“最適合”的技術。

1.2.4 集成化原則：目前市面上還不存在某款三維軟件能實現(xiàn)以單一平臺滿足所有專業(yè)設計的使用要求，因此方案必須支持各專業(yè)不同的平臺共存，采取集成的方式實現(xiàn)跨平臺協(xié)作，從而使各專業(yè)也可以達到揚長避短的效果。

1.2.5 漸進式原則：采取“總體規(guī)劃，分布實施”的策略，緊跟技術發(fā)展的腳步“小步快跑”，避免倉促一步到位，以不成熟的方案取代傳統(tǒng)模式而帶來的風險。

2 方案實施內(nèi)容

2.1 路線規(guī)劃

三維協(xié)同設計應用方案可根據(jù)如下路線規(guī)劃分階段實施：培訓→演練→實戰(zhàn)→推廣。即首先成立三維項目小組，開展基礎知識和操作技能培訓，系統(tǒng)化掌握基本的軟件功能，周期兩個月左右；策劃虛擬的導航項目，在小組范圍內(nèi)進行協(xié)作演練，在此過程中開始有意識的起草專業(yè)級或企業(yè)級的三維協(xié)同設計標準和規(guī)范，同時相關元件庫/數(shù)據(jù)庫逐漸初具雛形，周期四個月左右；實戰(zhàn)階段可以選取進行中的簡單工程項目或某子項，采用三維協(xié)同設計模式完成施工圖設計，通過數(shù)次實戰(zhàn)實現(xiàn)三維協(xié)同設計團隊成熟化，標準規(guī)范和數(shù)據(jù)庫完整化，周期可為一至兩年；通過三維項目小組的帶動，逐步提升三維協(xié)同設計模式應用的覆蓋率，并推廣到更多的專業(yè)、部門，隨著應用水平的提高，軟件的實用功能開發(fā)也可以開展起來，實現(xiàn)企業(yè)層面工程設計核心競爭力革命性的提升。

2.2 關鍵要點

2.2.1 三維協(xié)同設計軟件平臺的選擇：就三維工廠領域而言，石化行業(yè)多使用鷹圖公司出品的SmartPlant3D，電力行業(yè)多使用AVEVA公司的PDMS，冶金行業(yè)多使用奔特力公司的PS?DS（最近已升級到OpenPlant），產(chǎn)品線均較為齊全。

2.2.2 統(tǒng)一編碼體系的構(gòu)建：建立起對象之間相互聯(lián)系，使交互內(nèi)容明晰，資料文檔編碼結(jié)構(gòu)化便于查詢，是實現(xiàn)數(shù)字化設計與管理的基石。

2.2.3 工作任務分解的標準化和結(jié)構(gòu)化：使參與項目的人員職責與分工明確，工作流清晰，實現(xiàn)設計進度、質(zhì)量的精細化控制和人工時的科學結(jié)算。

2.2.4 元件庫/數(shù)據(jù)庫一體化：設計數(shù)據(jù)庫的建庫工作統(tǒng)一到材料采購數(shù)據(jù)庫中集中完成，各個不同的設計軟件的所有輸入數(shù)據(jù)由材料庫的單一數(shù)據(jù)源頭分發(fā)，保證設計數(shù)據(jù)的一致性，徹底改變傳統(tǒng)的從各種標準里挑選材料進行設計而與市場脫節(jié)的情況。

3 結(jié)語

三維協(xié)同設計的本質(zhì)是信息的協(xié)同和關聯(lián)性的保證，這是工程行業(yè)開啟全生命周期數(shù)字化進而發(fā)展為智能化管理大門的鑰匙，作為未來的技術方向已愈發(fā)受到廣大工程行業(yè)管理者的倍加重視。

[1]喬海軍,趙占斌.有色冶金三維工廠設計初探[J].礦業(yè)裝備,2014,(06):106-107.