基于SWOT的電力設計企業三維設計技術發展研究

周曉楠 陳凱凱 李 倫 牛慶亮

(國網河南能源互聯網電力設計院有限公司，河南 鄭州 450000)

1 概述

當今世界的一個重要特征就是智能化，智能化的基礎是數字化。在智能化社會、智慧化城市建設過程中，一個重要前提就是工程的數字化[1]。工程數字化的源頭在于數字化設計，數字化設計成果將成為工程全生命周期數字化體系的主數據[2]。在電力工程領域，國家電網公司在電力工程中全面推廣以GIM技術為核心的三維可視化設計，提高電力工程的數字化水平[3]。三維設計是基于工程信息、地理信息數據，通過三維建模技術、數字化協同設計技術的集成應用，完成輸變電工程的三維可視化設計和信息一體化。目前，我國許多學者投入三維可視化設計技術的理論研究中，一些重大項目也開始重視三維設計技術的引入。設計企業由于現有工作流程和行業評審以二維設計成果為依據等原因，電力設計企業三維設計出現了多專業協同設計難、專業技術人員應用動力不足、設計數據應用范圍窄、設計數據利用率低、具體實踐應用難度大等問題[4]。三維設計在電力設計企業推進時，企業不僅要花費大量的人力、財力和時間資源，而且面臨來自內部的技術和管理層面創新等挑戰，還會面臨外部多種因素的影響[5]。對此，本文擬用SWOT分析法，全面分析電力設計企業三維設計技術發展態勢，以促進電力設計企業三維設計技術健康有序發展。

2 電力設計企業應用三維設計的SWOT分析

SWOT分析法從內部因素和外部環境兩個角度以及優勢、劣勢、機會、威脅四個角度，揭示電力設計企業應用三維設計發展態勢，為大型施工企業制定三維設計技術發展模式提供依據[6]。

2.1 優勢(Strengths)分析

2.1.1組織優勢

電力設計企業屬于輕資產企業，主要依賴設計經驗、規范的流程管理、治理制度以及各方面的關系資源、資源獲取和整合能力、企業品牌等，企業的經營風險相對小。

開展三維設計，企業需要投入一定的資金到新技術研發。電力設計企業資金相對充裕，資產狀況良好，可以保證三維設計技術的資金投入。同時電力設計企業開展設計工作的硬件設施齊全，可以保證三維設計工作的開展。電力設計行業員工普遍具有高學歷且學習能力強，對新技術接受能力強。

2.1.2技術優勢

電力設計行業屬于技術服務類行業，電力工程設計和勘察服務是工程實踐從投資到最終實現的關鍵環節，其服務成果對工程的先進性和競爭能力都起著決定性的作用，并往往決定工程主要的制造成本和營銷服務成本，乃至整個工程的全壽命周期成本。電力設計行業屬于知識密集型產業，對新技術應用較工程建設其他參與方有天然優勢，設計行業易接受新技術、新理念，對失敗有較強的抵抗性。

2.2 劣勢(Weaknesses)分析

2.2.1資源劣勢

電力設計企業的人力資源主要是工程技術和管理人員，軟件編程、計算機建模人才偏少；開展三維設計的設計環境需要更新換代，其硬件在性能上應滿足運行三維設計相關設計工具和開展工程三維設計要求，其軟件應包括操作系統、數據庫、三維設計相關軟件，三維展示、渲染和漫游類軟件可根據需要進行配置；總之由于無類似三維設計經驗，開展三維設計項目前期人力、財力、物力投入大。

2.2.2盈利劣勢

三維設計技術的實施過程中，在項目前期效益不明顯的階段，就需要軟硬件配置和人員培訓方面的大量投入，必然會伴隨建設成本增加，且這種投資的回報期較長。另一方面是三維設計目前處于推廣階段，在目前的三維設計應用中，以三維瀏覽、碰撞檢查居多，應用范圍窄，效益不明顯。業主方雖然意識到三維設計的實用價值，但不愿意額外支付三維設計費用。

2.3 機會(Opportunity)分析

2.3.1國家機會

我國經濟由高速增長階段轉向高質量發展階段，中國能源的高質量發展需要能源轉型，這一系列的背景有利于三維設計等新技術的推廣應用；數字中國、“三型兩網”等重大基礎設施建設要求電力工程基建工作革新。具體到電力設計企業，就要求企業開展GIM技術為核心的三維可視化設計，提高電力工程的數字化設計水平。

2.3.2行業機會

我國政府采取了一系列促進三維設計發展的舉措，中國三維設計系列標準的實施發布；上海、深圳、北京等部分地區對于三維設計技術的實施的有關規定；電力行業對三維設計和相關三維設計標準的發布；政府舉措為三維設計技術的發展提供了必要依據和支持。同時政府的引導程度也是隨著三維設計技術的成熟逐漸加深的。

三維設計相關科研、軟件、建模、培訓配套逐步完善。三維設計技術是一套社會技術系統，不能離開社會系統而存在，即三維設計實施模式和方法必定要符合中國的建設程序和組織社會環境。國內有相當數量的三維設計應用軟件在中國電力工程建設中被證明是有效的。滿足項目全過程、全要素、全組織的所有需求的中國技術專業應用軟件的三維軟件正在逐步成熟。

2.3.3企業機會

三維設計技術帶來盈利新模式。設計企業作為引導三維設計應用的動力源之一，應利用三維設計技術開發新的盈利模式，才能更好地為業主服務，提升設計企業的價值。

設計企業應讓業主意識到三維設計的價值，然后委托設計方應用三維設計技術。由于三維設計技術需要專業團隊(包括三維設計咨詢師和三維設計工程師)來付出額外的勞動來為業主服務，因此三維設計合同就成為設計企業新的贏利點。利用掌握的三維設計技術、流程和信息，設計企業更容易向項目咨詢管理方向延伸。

三維設計技術優化設計流程、降低運營成本；利用三維設計提高整個項目的建筑性能、抗風險能力、協同與控制能力，帶來項目投資收益以及后期運營的可控性。提供利用二維CAD平臺無法提供額外價值的三維設計服務內容。除了建模、碰撞檢查以外，還應該有一系列服務來幫助業主的設計部門、成本部門、項目部門解決各自相關問題，增強業主內部協同能力。

三維設計的協調性服務可以解決各專業間的碰撞問題，如暖通等專業中管道布置時，由于各專業獨立繪制圖紙，在施工過程中，可能會出現布置管線時，結構設計的梁等構件在此妨礙管線的布置。可在電力工程建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據。當然還可以解決電梯井布置與其他設計布置及凈空要求之間協調，防火分區與其他設計布置之間協調，地下排水布置與其他設計布置之協調等。

2.4 威脅(Threats)分析

2.4.1經濟威脅

在《國家電網有限公司關于全面應用輸變電工程三維設計及建設工程數據中心的意見》中，明確提出了工程三維設計及數字化建設的目標：從2018年下半年開始，國網公司新建35 kV及以上輸變電工程全面應用三維設計;同步啟動建設工程數據中心，滿足工程具備數字化移交和公司全業務數據共享要求。到2020年年底前，公司所有新建、改建、擴建35 kV及以上輸變電工程具備數字移交條件，總體上實現三維設計、三維評審、三維移交。電力行業對電力設計企業的三維設計能力要求逐步升高，不采用三維設計不僅會導致項目流失，更會喪失企業競爭力。

2.4.2技術威脅

多專業協同設計難：電氣、總圖、建筑、結構、水暖、技經等專業三維協同設計過程中，無專業的、成熟的智能輔助設計工具，很難實現在整個工程設計過程中設計數據的共享、繼承及協同。

應用難度大，動力不足，電力工程體量大，專業分工多，安全生產要求高；數據利用率低，三維設計為設計評審、設計移交、設備采購、工程建設招標、現場施工管理、ERP系統、PMIS系統等各個階段的工程管理提供數據源支撐難度大。

在應用BIM過程中會面臨大量風險，新技術應用沒有可以參考的技術路線；目前基礎BIM建模軟件仍被國外的廠商控制，國內軟件廠商的自主創新能力跟不上國內對BIM理念的發展需求。

2.4.3文化威脅

與現行設計建造運營模式的沖突；對現有設計流程、理念沖擊；設計人員由于工作慣性難以從二維設計過渡到三維設計；缺乏模型應用、信息分類編碼、儲存、設計交付、施工應用、制造設計信息模型技術標準。

2.4.4社會威脅

數字化時代，基建工作對電力設計工作效率和準確性要求提高，業主和社會大眾需要直觀觀察理解三維設計成果。未來智能城市，將以云計算為基礎設施、物聯網為城市神經網絡，城市大腦為人工智能中樞，設計師將給未來智能城市提供數據服務。未來的三維設計成果將是智能城市數據的重要來源，不能適應三維設計流程將會面臨巨大的社會威脅。

2.4.5人才威脅

三維設計培訓缺乏策略規劃和管理制度，難以兼顧工作與培訓，訓練成效有限。高等教育系統，尚未形成積極培訓三維設計人才的集體共識，較難規劃出系統性的課程。

三維設計的培訓內容以軟件操作技能提升為主，甚至當成3D繪圖技術置入既有的計算機繪圖課程當中；缺乏系統性課程規劃和策略性培育流程。與工程專業結合不足，與實際業務運用電氣工程知識、工程識圖能力、三維設計技術解決設計實際需求現況差異甚大。三維設計最有價值功效在于跨專業的溝通整合，但跨專業整合能力的發展，原本就是國內高等教育的結構性問題，三維設計人才的教育訓練依舊無法擺脫此困境。

對三維設計投資效益缺乏認知；激增的人才缺口，吸引了大量從業者，但人才素質參差不齊。三維設計專業人才薪資待遇被明顯低估，甚至在部分企業被定位為較基層的繪圖人員，或單純以建模為唯一任務的三維設計建模人員，對三維設計技術重要性有誤解，尚未形成健全的從業環境。

電力設計企業應用三維設計的SWOT分析如表1所示。

表1 電力設計企業應用三維設計的SWOT分析

3 結語

目前，三維設計工作在我國發展勢頭良好，是電力設計企業實現轉型發展的難得契機。為了準確研判電力設計企業參與三維設計的前景，運用SWOT方法進行分析，研究結果表明:電力設計企業參與三維設計具有獨特優勢，應結合國家政策、宏觀經濟環境和自身情況做好充分準備，整合內外部資源，加強與產業鏈各方的合作，提升業務管理和市場開發能力。只有彌補了自身的不足，電力設計企業在搶抓三維設計市場才能充分發揮自身優勢，降低投資風險，獲得合理的收益，從而彌補傳統業務減少所帶來的影響，實現健康可持續發展。