2022年：三維協(xié)同設(shè)計全面應(yīng)用時代來臨
——對話中鋁國際工程股份有限公司副總裁劉勁波

當(dāng)電影《阿凡達(dá)》席卷各大影院之后，3D猶如一股強(qiáng)勁旋風(fēng)，頗有開創(chuàng)電影制作新技術(shù)之勢。風(fēng)頭正勁的3D打印技術(shù)，正如蘋果公司改變數(shù)字音樂播放器和智能手機(jī)行業(yè)的游戲規(guī)則那樣，也正在改變著人們對打印的認(rèn)識。同樣地，3D也在勘察設(shè)計與工程建設(shè)領(lǐng)域掀起了風(fēng)暴。每一個基礎(chǔ)設(shè)施項目的成功都始于設(shè)計，只有精確設(shè)計，最后才能實現(xiàn)精確建造和高效運營。當(dāng)下，二維設(shè)計時代正在向數(shù)字化、可視化、精細(xì)化、智能化的三維協(xié)同設(shè)計時代過渡。

所謂三維協(xié)同設(shè)計是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以三維CAD設(shè)計軟件為載體，不同專業(yè)人員組成的設(shè)計團(tuán)隊，為了實現(xiàn)或完成一個共同的設(shè)計目標(biāo)或項目在一起開展工作，是一個知識共享和集成的過程，共同設(shè)計某一目標(biāo)的專業(yè)人員能夠共享數(shù)據(jù)、信息和知識。

借助三維協(xié)同設(shè)計 提升效益

市場形勢的變化在驅(qū)動著中國勘測設(shè)計與工程建設(shè)單位的轉(zhuǎn)型，從致力設(shè)計與建設(shè)業(yè)務(wù)到轉(zhuǎn)向總承包商，從片面追求速度到提升效率，從專注國內(nèi)市場走向拓展國際市場，從提供實物基礎(chǔ)設(shè)施到建造數(shù)字化智能基礎(chǔ)設(shè)施。以中鋁國際工程股份有限公司（以下簡稱中鋁國際）為例，中鋁國際作為一家集技術(shù)研發(fā)、工程建設(shè)、測繪勘察、裝備制造于一體的高新技術(shù)企業(yè)，主要從事工程設(shè)計與咨詢、工程建設(shè)和總承包以及裝備制造業(yè)務(wù)，也面臨著三維協(xié)同設(shè)計帶來的機(jī)會與挑戰(zhàn)。

中鋁國際工程股份有限公司副總裁劉勁波認(rèn)為，在中鋁國際走向國際化工程公司的道路上，使用三維協(xié)同設(shè)計可以加強(qiáng)勘測設(shè)計院和工程公司的業(yè)務(wù)競爭力，幫助企業(yè)拿到項目、做好項目、提升效益，這對于國際業(yè)務(wù)更為顯著。劉勁波對記者說：“承攬工程項目，理想的狀態(tài)是多報價。但在現(xiàn)在競爭日益激烈的市場環(huán)境中，贏家往往是報價合理的一方。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)就會要求項目團(tuán)隊把成本核算做到精確化和精細(xì)化。以前使用CAD，工程量靠人工統(tǒng)計，報價心里沒譜。借助三維協(xié)同設(shè)計，可以精確地計算工程量和所需材料，在投標(biāo)的時候，可以報出合理的價格?！?/p>

作為總承包商，精確的工程量和材料計算還可以幫助節(jié)約成本。例如電纜統(tǒng)計，用人工估算可能為20米，借助三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)的模型自動統(tǒng)計計算出是21.2米，而在一個大項目中，差之毫厘，費之千米。使用三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)不僅解決設(shè)計碰撞檢查、材料計算、建設(shè)效率等問題，還可直接幫助項目的交付、運維以及全生命周期管理。“在八十年代和九十年代，中鋁國際的設(shè)計院組建設(shè)計隊提供現(xiàn)場支持，需要配備各個專業(yè)的人員，如果每個專業(yè)需要兩三個人，一個典型的設(shè)計隊二十人很正常。如今采用了三維協(xié)同設(shè)計，派遣三五個人即可。三維協(xié)同設(shè)計的模型交付也對建設(shè)大有助益。例如在巴西承接一個鋼鐵項目，無論是一個高爐或者是一個復(fù)雜的設(shè)備安裝，把一個三維模型直接交付甲方，甲方就能非常直觀地了解先安哪個軸承、哪顆螺絲，這樣會節(jié)省很多的人力成本和差旅成本。不僅如此，將來工廠建成，業(yè)主不用擔(dān)心設(shè)計院的專家走了，借助三維模型運維非常便利?！眲挪ń榻B到。

工程設(shè)計的大型化、多專業(yè)配合，帶來了三維協(xié)同設(shè)計的市場需求。三維協(xié)同設(shè)計準(zhǔn)確地說應(yīng)該是三維模型設(shè)計的協(xié)同效應(yīng)；三維模型為設(shè)計的可視化、精準(zhǔn)性提供基礎(chǔ)平臺，而協(xié)同效應(yīng)則帶來高效率、高質(zhì)量。三維協(xié)同設(shè)計的出現(xiàn)為工程設(shè)計尤其是數(shù)字化工廠設(shè)計帶來了新的設(shè)計方法和手段，對實現(xiàn)建筑的智能化也提供了基礎(chǔ)條件。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，三維設(shè)計對于基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計與建設(shè)單位主要有四大價值。首先，三維協(xié)同設(shè)計可實現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計，提升設(shè)計效果，避免出現(xiàn)碰撞等問題。其次，它可實現(xiàn)不同專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計，避免施工階段不必要的返工和建筑材料等資源的浪費。第三，三維協(xié)同設(shè)計還可實現(xiàn)數(shù)字化移交，為業(yè)主提供專業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施信息模型，并為完整的數(shù)字化施工、資產(chǎn)管理平臺提供工程信息主體內(nèi)容。第四，可以對建筑工程進(jìn)行舒適性能、安全性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟(jì)分析和造價控制等多維度的性能化模擬分析，讓基礎(chǔ)設(shè)施和城市更智慧。

為助力工業(yè)化，中鋁國際如今已經(jīng)搭建了包括三維協(xié)同設(shè)計平臺在內(nèi)的四個信息化平臺。其中兩個平臺是服務(wù)于生產(chǎn)，兩個服務(wù)于管理。三維設(shè)計和項目管理是生產(chǎn)服務(wù)平臺，辦公系統(tǒng)和財務(wù)系統(tǒng)是管理服務(wù)平臺。其中沈陽鋁鎂和貴陽鋁鎂早在2007年就采用了三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)。

2022：三維協(xié)同設(shè)計 從伴奏變成主旋律

三維協(xié)同設(shè)計已經(jīng)成為工程設(shè)計的趨勢，但相對其他行業(yè)，三維協(xié)同設(shè)計與冶金業(yè)尤其是有色行業(yè)的相遇顯得晚了一些，這一遲到的“相遇”，和有色業(yè)的歷史發(fā)展過程不無關(guān)系。不同于鋼鐵和石化行業(yè)的技術(shù)引進(jìn)和國際化進(jìn)程，有色業(yè)更多是靠自我發(fā)展成長的。而對于協(xié)同設(shè)計來說有兩個維度，一個是各個專業(yè)之間的協(xié)同，一個是全生命周期管理的協(xié)同。

冶金項目里有建筑、結(jié)構(gòu)、管道、水暖、電氣等多個專業(yè)，各個專業(yè)的模型建在一個大家能夠共同看見的文件里。這就好比要將一個設(shè)備管道放到房間里，房間要做到小區(qū)里，小區(qū)得放在地球上，能否實現(xiàn)取決于各個專業(yè)之間的協(xié)同。在這個方向，分兩種情況，一種是緊密協(xié)同，一種是不緊密協(xié)同。不緊密協(xié)同就是各做各的，最后將它們物理的放在一起，這樣的協(xié)同是松散的。另一種是緊密協(xié)同，如同聯(lián)機(jī)打游戲的道理，做建筑的，用建筑軟件，做空調(diào)的，用空調(diào)軟件，做管道的，用管道軟件，這幾個軟件像聯(lián)機(jī)打游戲一樣在同一個平臺下實時密切配合作戰(zhàn)。

另一個維度涉及到全生命周期管理。從設(shè)計到施工、運維，在這個時間線上，大家用的軟件不一樣，做設(shè)計用的是A軟件，施工管理用的是B軟件，那么你的設(shè)計，能否在施工的時候接著用？施工用的東西，能否最后做運營管理的時候用？在生命周期上，這個數(shù)據(jù)能不能從頭走到尾？如果一個數(shù)據(jù)能夠從頭走到尾，不在任何一個階段重新做重復(fù)的事，那就既節(jié)省成本，又方便大家。

對于三維協(xié)同設(shè)計在中鋁國際及中國冶金行業(yè)的普及，劉勁波展望到：“從2012年起算，我預(yù)測得10年時間。2022年，三維協(xié)同設(shè)計能成為主流。”

工程設(shè)計，經(jīng)歷了從圖紙走向電子化、從二維走向三維的歷程。實際上，二維的普及得益于計算機(jī)的推廣。劉勁波當(dāng)年所在的洛陽有色金屬加工設(shè)計研究院，在93年時，每百人有4臺計算機(jī)；94年時每百有人9臺計算機(jī)，缺少計算機(jī)阻礙了二維設(shè)計在洛陽院的發(fā)展。95年為了迅速普及電腦繪圖，洛陽院執(zhí)行了一個“三年計劃”，個人出三分之一的錢，單位出三分之二，三年后電腦歸個人所有。隨著電腦的普及，大家的積極性被調(diào)動起來，從而推動了電腦繪圖以及二維設(shè)計的普及。

劉勁波對記者說：“三維協(xié)同設(shè)計是時代潮流，晚用不如早用。觀念的變化是最重要的，作為管理者，我們要從上到下推進(jìn)這個事?！币M(jìn)軟件不僅要帶來技術(shù)的變化，也要帶來管理的變化，管理攸關(guān)成敗，所以，推廣三維協(xié)同設(shè)計，企業(yè)需要建設(shè)一套管理體系以適應(yīng)技術(shù)的進(jìn)步。

目前，中鋁國際采取了激勵與考核相結(jié)合的措施，推出了“三二一激勵計劃”，就是使用三維設(shè)計今年獎勵三，明年獎勵二，后年獎勵一，大后年沒有了，三年以后40歲以下的設(shè)計人員都要能熟練使用三維協(xié)同設(shè)計。例如，中鋁國際下屬的沈陽鋁鎂規(guī)定，設(shè)計人員每出一張三維甲一圖獎勵100元。與此同時，在年度業(yè)務(wù)考核中，三維設(shè)計占比約10%，也凸顯了三維設(shè)計的重要性和緊迫性。

標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一 協(xié)同的基礎(chǔ)

在過去的三十年，中國的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域不斷創(chuàng)造和見證著“中國速度”的奇跡，工程項目進(jìn)度緊，周期短，三邊項目（邊勘察、邊設(shè)計、邊施工）現(xiàn)象普遍，企業(yè)擔(dān)心全員使用三維協(xié)同設(shè)計會影響項目的進(jìn)度。因此，觀念的改變也是制約三維設(shè)計發(fā)展的一個因素。二維設(shè)計和三維設(shè)計在整個設(shè)計流程、設(shè)計方法、設(shè)計理念都是一個全新的革新。在這個過程當(dāng)中，要改變設(shè)計人員的設(shè)計理念、設(shè)計習(xí)慣是最難的。國內(nèi)的設(shè)計人員非常強(qiáng)調(diào)個性化，這是難以協(xié)同的一個大障礙。

同時，三維協(xié)同設(shè)計也是一個團(tuán)隊配合、合作的設(shè)計方法，因此，最重要的就是遵守設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、制度和流程。如果大家都按照同樣的規(guī)則做，效率就一定會高。因為只有標(biāo)準(zhǔn)化做好，企業(yè)才能做到規(guī)?；?，才能提高整個設(shè)計的效率。

冶金行業(yè)的建設(shè)涉及到多專業(yè)的協(xié)同，行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化也是一個亟待統(tǒng)一的問題。從軟件應(yīng)用來說，編碼不統(tǒng)一，協(xié)同就通不了。實現(xiàn)各專業(yè)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，工程數(shù)據(jù)才能夠在各專業(yè)間通用，也才有可能實現(xiàn)工程項目全生命周期管理。

關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)問題，劉勁波認(rèn)為，國家統(tǒng)一強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的制定都是以設(shè)計院從下往上來的，達(dá)到一定層次了才能上升為國家標(biāo)準(zhǔn)。三維協(xié)同設(shè)計要更好地實現(xiàn)協(xié)同并為全生命周期服務(wù)，還需要勘測設(shè)計院積極探索與推進(jìn)。

應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)不僅解決設(shè)計碰撞檢查、材料計算、建設(shè)效率等問題，還可直接幫助項目的交付、運維以及全生命周期管理。在設(shè)計階段利用三維信息建模實現(xiàn)精準(zhǔn)模擬；設(shè)計和施工階段通過工作共享、內(nèi)容重復(fù)利用和動態(tài)反饋有效降低項目風(fēng)險，提高項目效率；運維階段讓業(yè)主擁有精確的數(shù)字資產(chǎn)和運營信息平臺。當(dāng)然，在各專業(yè)的軟件間實現(xiàn)這樣的協(xié)同是件非常美好而不易的事情，對于三維協(xié)同設(shè)計的未來，劉勁波寄希望與年輕人，讓數(shù)據(jù)真的流動起來。