工程設(shè)計(jì)中三維協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用方案研究

徐國(guó)強(qiáng)（中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

隨著大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)時(shí)代的到來(lái)，勘察設(shè)計(jì)與工程建設(shè)行業(yè)正在向智能設(shè)計(jì)和數(shù)字化交付轉(zhuǎn)型，其關(guān)鍵就在于三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式的推廣應(yīng)用，并且已經(jīng)在傳統(tǒng)成熟工業(yè)領(lǐng)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(yīng)用的三維數(shù)字化工廠技術(shù)等等，讓越來(lái)越多的工程投資方看到了該技術(shù)在加速施工、方便運(yùn)維、節(jié)約后期投資等方面的明顯優(yōu)勢(shì)，更使有遠(yuǎn)見(jiàn)的甲方尤其是國(guó)外的工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)合同中明確要求提供三維工廠模型或直接采用三維設(shè)計(jì)。但是由于各類(lèi)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況千差萬(wàn)別，三維協(xié)同設(shè)計(jì)的模式尚不能適應(yīng)多樣性的需求，盡管?chē)?guó)內(nèi)外已有十幾至三四十年的發(fā)展史，其實(shí)際應(yīng)用范圍依然非常有限，應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)的工程企業(yè)也頗感推動(dòng)不易。因此亟需有針對(duì)性的定制三維協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用方案，方能在各類(lèi)工程項(xiàng)目中得以順利實(shí)施。

1 方案定制思路

1.1 三維協(xié)同設(shè)計(jì)的“短板”分析

1.1.1 前期準(zhǔn)備投入成本大：除了投入較大的資金購(gòu)置三維設(shè)計(jì)軟件外，還要面臨三維協(xié)同平臺(tái)搭建、元件庫(kù)/數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、人員培訓(xùn)等大量的前期準(zhǔn)備工作，盡管大部分是一次性投入，初期的人力成本和時(shí)間成本也足以對(duì)項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)巨大的壓力。

1.1.2 工作習(xí)慣被大幅改變：設(shè)計(jì)人一方面因?yàn)橹茍D工具的更換而必須重新學(xué)習(xí)新技能，另一方面由于更加強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)同，設(shè)計(jì)信息包括協(xié)作流程的精細(xì)化程度、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度都被提升到空前的高度，造成設(shè)計(jì)人感到明顯的不適應(yīng)。

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(fù)雜、占用更多的計(jì)算機(jī)資源，并且功能設(shè)計(jì)上存在較多不完善、不成熟的問(wèn)題，需要大量計(jì)算機(jī)技術(shù)支持，維護(hù)工作量大。

1.1.4 團(tuán)隊(duì)意志被各種因素消磨：面對(duì)“新生事物”，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部外部都極易出現(xiàn)懷疑、動(dòng)搖甚至抗拒，或因?yàn)殚L(zhǎng)期看不見(jiàn)明顯的直接效益而漸漸渙散，導(dǎo)致應(yīng)用水平停滯不前。

1.2 方案定制原則

為針對(duì)性的克服以上障礙，在定制應(yīng)用方案時(shí)應(yīng)充分考慮以下原則。

1.2.1 上級(jí)責(zé)任制：只有綁定來(lái)自領(lǐng)導(dǎo)層的關(guān)注和支持，才能保障團(tuán)隊(duì)獲得持續(xù)的資源投入和激勵(lì)，而這恰恰是容易被忽視的成敗關(guān)鍵。

1.2.2 差異化原則：是否采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)的模式，應(yīng)從項(xiàng)目大小與復(fù)雜性、專(zhuān)業(yè)適用性和必要性、個(gè)人專(zhuān)業(yè)水平和計(jì)算機(jī)熟練程度的不同來(lái)綜合考慮，各個(gè)層面均應(yīng)根據(jù)具體情況區(qū)別對(duì)待。

1.2.3 實(shí)效性原則：除了脫產(chǎn)從事專(zhuān)門(mén)研發(fā)的情況外，仍然要以項(xiàng)目合同的履約為第一要?jiǎng)?wù)，這就要貫徹效率為先的思想，讓技術(shù)服務(wù)于工作，避免一味追求“最先進(jìn)”的技術(shù)，而是選擇“最適合”的技術(shù)。

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(shí)現(xiàn)以單一平臺(tái)滿(mǎn)足所有專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的使用要求，因此方案必須支持各專(zhuān)業(yè)不同的平臺(tái)共存，采取集成的方式實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)協(xié)作，從而使各專(zhuān)業(yè)也可以達(dá)到揚(yáng)長(zhǎng)避短的效果。

1.2.5 漸進(jìn)式原則：采取“總體規(guī)劃，分布實(shí)施”的策略，緊跟技術(shù)發(fā)展的腳步“小步快跑”，避免倉(cāng)促一步到位，以不成熟的方案取代傳統(tǒng)模式而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 方案實(shí)施內(nèi)容

2.1 路線(xiàn)規(guī)劃

三維協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用方案可根據(jù)如下路線(xiàn)規(guī)劃分階段實(shí)施：培訓(xùn)→演練→實(shí)戰(zhàn)→推廣。即首先成立三維項(xiàng)目小組，開(kāi)展基礎(chǔ)知識(shí)和操作技能培訓(xùn)，系統(tǒng)化掌握基本的軟件功能，周期兩個(gè)月左右；策劃虛擬的導(dǎo)航項(xiàng)目，在小組范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)作演練，在此過(guò)程中開(kāi)始有意識(shí)的起草專(zhuān)業(yè)級(jí)或企業(yè)級(jí)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)相關(guān)元件庫(kù)/數(shù)據(jù)庫(kù)逐漸初具雛形，周期四個(gè)月左右；實(shí)戰(zhàn)階段可以選取進(jìn)行中的簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目或某子項(xiàng)，采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式完成施工圖設(shè)計(jì)，通過(guò)數(shù)次實(shí)戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成熟化，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)庫(kù)完整化，周期可為一至兩年；通過(guò)三維項(xiàng)目小組的帶動(dòng)，逐步提升三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式應(yīng)用的覆蓋率，并推廣到更多的專(zhuān)業(yè)、部門(mén)，隨著應(yīng)用水平的提高，軟件的實(shí)用功能開(kāi)發(fā)也可以開(kāi)展起來(lái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)層面工程設(shè)計(jì)核心競(jìng)爭(zhēng)力革命性的提升。

2.2 關(guān)鍵要點(diǎn)

2.2.1 三維協(xié)同設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)的選擇：就三維工廠領(lǐng)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(jí)到OpenPlant），產(chǎn)品線(xiàn)均較為齊全。

2.2.2 統(tǒng)一編碼體系的構(gòu)建：建立起對(duì)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(xún)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理的基石。

2.2.3 工作任務(wù)分解的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化：使參與項(xiàng)目的人員職責(zé)與分工明確，工作流清晰，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)進(jìn)度、質(zhì)量的精細(xì)化控制和人工時(shí)的科學(xué)結(jié)算。

2.2.4 元件庫(kù)/數(shù)據(jù)庫(kù)一體化：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)工作統(tǒng)一到材料采購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中集中完成，各個(gè)不同的設(shè)計(jì)軟件的所有輸入數(shù)據(jù)由材料庫(kù)的單一數(shù)據(jù)源頭分發(fā)，保證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性，徹底改變傳統(tǒng)的從各種標(biāo)準(zhǔn)里挑選材料進(jìn)行設(shè)計(jì)而與市場(chǎng)脫節(jié)的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

三維協(xié)同設(shè)計(jì)的本質(zhì)是信息的協(xié)同和關(guān)聯(lián)性的保證，這是工程行業(yè)開(kāi)啟全生命周期數(shù)字化進(jìn)而發(fā)展為智能化管理大門(mén)的鑰匙，作為未來(lái)的技術(shù)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(shè)計(jì)初探[J].礦業(yè)裝備,2014,(06):106-107.