探尋省級設(shè)計院的三維協(xié)同設(shè)計之路

文｜張楠 孫斌

BIM（建筑信息模型）是工程設(shè)計行業(yè)發(fā)展的最前沿領(lǐng)域。無論是市場需要，還是行業(yè)發(fā)展，以BIM為核心的數(shù)字化管理體系都成為了不可阻擋的浪潮。BIM將徹底改變傳統(tǒng)的工程項目運維管理模式，降低運管難度和人工成本。因此作為BIM的最大受益者，越來越多的項目業(yè)主要求必須采用BIM來進行工程設(shè)計。但由于推進過程中遇到各種意想不到的阻力和困難，因此大家對三維協(xié)同設(shè)計體系是否適合在省級設(shè)計院推行的爭議一直沒停止過。

三維協(xié)同設(shè)計在國內(nèi)外的應(yīng)用情況

三維協(xié)同設(shè)計作為實現(xiàn)BIM的重要工具，在發(fā)達國家早已經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展。目前國內(nèi)也已經(jīng)在先行一步的部級院中普及推廣，并取得了很好的成效和回報。珠玉在前，近年來全國各省級設(shè)計院紛紛組建起專門的隊伍或機構(gòu)，來應(yīng)對新的市場需求和競爭。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定的“十二五”信息化發(fā)展綱要中，將BIM作為建筑業(yè)發(fā)展的核心競爭力。在《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見的通知》（建質(zhì)函【2015】159號文）中更明確提出如下發(fā)展目標：到2020年末，全國建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用；以國有資金投資為主的大中型建筑等新立項項目的勘察設(shè)計、施工、運營維護中，集成應(yīng)用BIM的項目比率達到90%。

三維協(xié)同設(shè)計在省級設(shè)計院的應(yīng)用難點

如何同步提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率，是大家關(guān)注已久卻又難以解決的問題。傳統(tǒng)二維設(shè)計體系下，設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率難以兩全。因此大家往往偏重效率，忽略質(zhì)量，但最后又經(jīng)常因為前期策劃不夠深入，而出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題，導(dǎo)致工程方案反復(fù)修改。

三維協(xié)同設(shè)計體系強調(diào)將設(shè)計重心前移，注重前期策劃和協(xié)同合作，嚴格要求校審人員按標準化程序作業(yè)，因此無論應(yīng)用于大小項目，在設(shè)計質(zhì)量上均有明顯優(yōu)勢，這一點是毋庸置疑的。

但是三維協(xié)同設(shè)計在工作效率方面則有較大局限性，由于增加了建模、切圖、參考等操作環(huán)節(jié)，因此存在設(shè)計周期的下限。總體來說，越是大型復(fù)雜項目，越能體現(xiàn)其效率優(yōu)勢；而在中小型常規(guī)項目上，其效率優(yōu)勢則相對不明顯。對設(shè)計周期較短的簡單項目而言，有時大家反而覺得三維協(xié)同設(shè)計不如傳統(tǒng)設(shè)計體系的效率高。

首先，三維協(xié)同設(shè)計增加了建模環(huán)節(jié)。對大型復(fù)雜項目來說，三維仿真建模是巨大優(yōu)勢，建模時的精力投入，可以在優(yōu)化設(shè)計方案、出圖、出量、制作三維動畫以及數(shù)字化交付等后期環(huán)節(jié)得到豐厚回報。對小型常規(guī)項目來說，建模則是累贅，增加了設(shè)計難度和工作量。越小的工程，其投入產(chǎn)出比越低。

其次，三維協(xié)同設(shè)計對工作環(huán)節(jié)嚴格控制，檢驗無誤后，方可進入下一環(huán)節(jié)，增加了管理難度。中小型項目結(jié)構(gòu)簡單，共通性強；在傳統(tǒng)設(shè)計體系下，很多設(shè)計環(huán)節(jié)常常依據(jù)經(jīng)驗拍板跳過，采用三維協(xié)同設(shè)計手段后，因計算錯漏導(dǎo)致設(shè)計方案反復(fù)修改的問題比較突出，會進一步放大建模環(huán)節(jié)的效率劣勢。

從業(yè)務(wù)和實力上講，部級設(shè)計院承擔(dān)的大型復(fù)雜項目多，而且有相對成熟的標準化計算體系，三維協(xié)同設(shè)計體系得以充分發(fā)揮其質(zhì)量和效率的雙重優(yōu)勢，如魚得水。

省級設(shè)計院承擔(dān)的中小型項目多，而且計算體系尚未做到有序化、標準化。在沒有找準正確的前進方向之前，注定難以發(fā)揮新設(shè)計體系的效率優(yōu)勢，進而影響設(shè)計者的使用熱情和管理者的推廣熱情，致使耗費巨資購入的先進軟件無法最大限度的應(yīng)用到設(shè)計工作之中去。

應(yīng)對難點的解決之道

省級設(shè)計院想要走出“魚與熊掌不可得兼”的怪圈，除了盡快在院內(nèi)建立起標準化設(shè)計體系外，關(guān)鍵還在于能否在三維建模環(huán)節(jié)提高效率。建模是三維協(xié)同設(shè)計必不可少的核心環(huán)節(jié)。目前有兩條可行的途徑來提高該環(huán)節(jié)的工作效率：

一是建立標準設(shè)備元件庫，以搭積木的方式迅速完成各種設(shè)備、設(shè)施、管線模型的拼裝。這種模式適合于設(shè)備眾多、管線復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)各異的大型項目，如變電站、化工廠、大型水電樞紐、商業(yè)建筑等等。不過這項工作前期建庫任務(wù)量非常大，在設(shè)備元件庫沒有完善豐富之前，設(shè)計工作會受到一定的制約影響。目前水利水電行業(yè)已經(jīng)在中國工程軟件中心的倡導(dǎo)下搭建了共享模型庫，依靠大家的力量來共同完善。

二是實現(xiàn)參數(shù)化建模，即對三維設(shè)計軟件進行二次開發(fā)，將工程中的擋墻、箱涵等單個建筑物當作標準化的“元件”，各“元件”按照一定的邏輯關(guān)系和空間位置，以參數(shù)輸入替代手動建模，迅速完成建模和拼裝。這種模式適合于共通性較強的中小型水利和市政項目，但難點是要事先制定標準化的工作環(huán)境，并確定好各類型建筑物的標準化布置方案和結(jié)構(gòu)形式，以避免各“元件”排列組合方式過多。

這兩個途徑的原理相通，都是設(shè)法將枯燥繁瑣的“體力勞動”交給電腦來輔助完成，減少建模工作量，降低建模難度。而且各有適用領(lǐng)域，因此省級設(shè)計院可以結(jié)合自身工作特點和技術(shù)實力，在選擇發(fā)展方向時有所側(cè)重，切忌貪大求全。

相對而言，參數(shù)化建模方式更適合省級設(shè)計單位。一是因為開發(fā)難度低，任務(wù)量少，每做完一個類型工程的參數(shù)化模型，就可以形成獨立的設(shè)計單元，立即投入實際工程應(yīng)用并快速取得實效；二是能夠有效降低三維軟件的學(xué)習(xí)和操作難度，壓低新設(shè)計體系推廣普及的門檻高度；三是可以與標準化計算體系無縫銜接，形成更加強大完備的設(shè)計體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流在全設(shè)計環(huán)節(jié)內(nèi)的傳遞和應(yīng)用。這種模式正好為大家目前最關(guān)心的幾個難題提供了一定程度上的解決之道。

如今參數(shù)化驅(qū)動模式已經(jīng)成為工程軟件行業(yè)的共識，Solidworks、犀牛、達索等軟件在各自的領(lǐng)域內(nèi)先行一步，Bentley公司也在新推出的Connect版本軟件中強化充實了參數(shù)化建模功能，這為設(shè)計單位開展參數(shù)化建模研究提供了強大的技術(shù)工具，對技術(shù)實力相對弱一些的省級設(shè)計院來說無疑是一種福音。

實踐成果

河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院一直將參數(shù)化建模作為三維協(xié)同設(shè)計推進的主攻方向。通過多個項目的對比驗證，具備良好的適用性和通用性。越小的工程，利用參數(shù)化設(shè)計取得的質(zhì)量和效率優(yōu)勢越明顯。可見設(shè)計工具先進與否固然重要，更關(guān)鍵還是如何找準方向，讓先進的工具可以用在正確的地方，發(fā)揮其最大的效用。

在BIM技術(shù)愈發(fā)深入人心的時代背景下，及早應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)對省級設(shè)計院具有重大的戰(zhàn)略意義。對于三維協(xié)同設(shè)計推廣應(yīng)用過程中遇到的難題應(yīng)該客觀的面對，并找準適合自身特點的發(fā)展方向，穩(wěn)步推進。最終目標是建立可視化、信息化、參數(shù)化的設(shè)計工作模式，實現(xiàn)設(shè)計流程中橫向和縱向的緊密協(xié)作、順暢交流，以提高設(shè)計效率和設(shè)計精度。突破這一瓶頸之后，三維協(xié)同設(shè)計將發(fā)揮其無與倫比的優(yōu)勢，為省級設(shè)計院占領(lǐng)市場、提升設(shè)計水平提供有力的技術(shù)支持。