設(shè)計(jì)院推廣三維設(shè)計(jì)工作的思考

文｜梁暉 葉銳

三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)是項(xiàng)目實(shí)施工程全生命周期運(yùn)行、數(shù)字化移交的開(kāi)始和基礎(chǔ)，三維后續(xù)工作任重而道遠(yuǎn)。三維工作人員要始終清醒認(rèn)識(shí)到，目前的三維設(shè)計(jì)工作只是基礎(chǔ)，三維未來(lái)的路還很長(zhǎng)，需要三維工作者努力，因?yàn)檫€有很多更重要的工作要做，才能逐漸實(shí)現(xiàn)全生命周期、數(shù)字化移交等深層次的目標(biāo)，最大化的利用三維技術(shù)手段為企業(yè)創(chuàng)造新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)。

三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)不僅是設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，也是大幅度提高工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量的利器，它是項(xiàng)目實(shí)施工程全生命周期運(yùn)行、數(shù)字化移交的開(kāi)始和基礎(chǔ)，推廣三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)勢(shì)在必行，但是在推廣三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到一系列問(wèn)題。

三維設(shè)計(jì)的推廣應(yīng)用概況

在上世紀(jì)60-70年代，工程師已經(jīng)開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)了。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的工程技術(shù)人員開(kāi)始使用三維技術(shù)手段來(lái)幫助他們解決設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)題。此時(shí)，三維CAD領(lǐng)域也開(kāi)始出現(xiàn)了行業(yè)細(xì)分，像CATIA、

I-DEAS、UG 和 Solid Work等系統(tǒng)，主要用戶(hù)群在宇航、飛機(jī)、汽車(chē)、機(jī)械等制造業(yè)；三維地質(zhì)建模軟件多用于石油勘探業(yè)。這些行業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力最雄厚，支持力度最大，研發(fā)力量最強(qiáng)，應(yīng)用水平很高。而像MicroStation這樣的通用三維CAD協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，其用戶(hù)主要在能源交通、水利水電、工民建、港航等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、工程勘測(cè)設(shè)計(jì)行業(yè)。

目前，國(guó)內(nèi)一些設(shè)計(jì)院仍然處在二維制圖環(huán)境下工作，將CAD等同于電子圖板，而不是利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法上與傳統(tǒng)的手工方式并無(wú)明顯的區(qū)別，無(wú)法像三維設(shè)計(jì)那樣直觀反映項(xiàng)目的面貌和項(xiàng)目的各種物理信息，不能方便地進(jìn)行工程量、材料表的統(tǒng)計(jì)，二維圖修改的工作量繁重、復(fù)雜，全靠人工進(jìn)行判斷，錯(cuò)、漏、碰現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

三維CAD應(yīng)用在水利水電行業(yè)也有30余年的歷史了，早在非窗口化非圖形化的DOS時(shí)代，國(guó)內(nèi)就有。以中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中南院”）為例，中南院于2010年底搭建了三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)。安裝、測(cè)試三維設(shè)計(jì)軟件各個(gè)模塊，對(duì)服務(wù)器、個(gè)人電腦進(jìn)行硬件測(cè)試，購(gòu)置服務(wù)器搭建中南院三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)PW系統(tǒng)，建設(shè)三維設(shè)計(jì)專(zhuān)題網(wǎng)站，著手建立三維系統(tǒng)元件庫(kù)等。配置了多臺(tái)服務(wù)器作為模型組裝、切圖和渲染使用，并于2011年7月15日在院內(nèi)發(fā)布了PW服務(wù)器。

三維系統(tǒng)管理模塊主要是采用PW，管理三維設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)文件及相關(guān)資料，應(yīng)用范圍已遍及到全院所有相關(guān)的生產(chǎn)單位（主要有：地質(zhì)、測(cè)繪、工程一院、工程二院、機(jī)電處、施工處等），對(duì)于專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同起到了較好的效果。同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)文件系統(tǒng)調(diào)用、存檔等起到了非常好的效果，下一階段將會(huì)在全院推廣，對(duì)于所有的二維圖紙、報(bào)告、算稿將會(huì)通過(guò)PW進(jìn)行管理和歸檔。同時(shí)，中南院正在實(shí)施PW校審模塊的二次開(kāi)發(fā)工作，不久的將來(lái)PW管理模塊將會(huì)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)一起全面對(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)進(jìn)行有效全面的管理。

同時(shí)，中南院通過(guò)與國(guó)內(nèi)的宜昌設(shè)計(jì)院和國(guó)外的埃塞俄比亞GD3項(xiàng)目部部署了異地協(xié)同服務(wù)器，可以與本院數(shù)據(jù)服務(wù)器同步協(xié)同工作，可以實(shí)現(xiàn)宜昌設(shè)計(jì)院、GD3項(xiàng)目部與本院三維設(shè)計(jì)工作同步開(kāi)展，且數(shù)據(jù)資料實(shí)時(shí)共享。（如圖1所示）

標(biāo)準(zhǔn)與培訓(xùn)

＞＞圖1 PW服務(wù)器部署

＞＞圖2 三維設(shè)計(jì)使用手冊(cè)

目前，中南院已基本編制完成《中南院三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用規(guī)劃》（待審批發(fā)布），并根據(jù)規(guī)劃深入開(kāi)展工作，嚴(yán)格按規(guī)劃目標(biāo)要求，在今后幾年內(nèi)落實(shí)做好各項(xiàng)工作，保證規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。此外，《中南院三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)推廣應(yīng)用實(shí)施辦法》等也已經(jīng)批準(zhǔn)實(shí)施，并編制了各專(zhuān)業(yè)使用手冊(cè)和校審、切圖等操作手冊(cè)近20本。這些標(biāo)準(zhǔn)等將會(huì)對(duì)全院快速推廣應(yīng)用三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的保障。（如圖2所示）

近年來(lái)，數(shù)字工程中心先后完成了多次培訓(xùn)、考核工作。預(yù)計(jì)到2015年底，中南院設(shè)計(jì)人員均通過(guò)三維考核，達(dá)到應(yīng)用和校審三維設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。為了進(jìn)一步推動(dòng)三維設(shè)計(jì)在中南院的應(yīng)用普及，2012年11月份，數(shù)字工程中心聯(lián)合院工會(huì)、院團(tuán)委成功的舉辦了2012中南院三維可視化協(xié)同技能競(jìng)賽，此次競(jìng)賽結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工作，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)手段、思路、方法的創(chuàng)新。以三維設(shè)計(jì)軟件在生產(chǎn)中的實(shí)踐應(yīng)用成果，及在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為參賽內(nèi)容，在全院引起極大的反響。（如圖3、4、5所示）

＞＞圖3 2013年度三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)考核

＞＞圖4 2012年度三維競(jìng)賽應(yīng)用類(lèi)一等獎(jiǎng)

＞＞圖5 2012年度三維競(jìng)賽創(chuàng)新類(lèi)一等獎(jiǎng)

項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施是重要的實(shí)現(xiàn)三維推廣應(yīng)用的手段同時(shí)也是三維推廣應(yīng)用成功與否的標(biāo)志，自推廣三維系統(tǒng)以來(lái)，中南院在完成了基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)后，數(shù)字工程聯(lián)合托巴、溧陽(yáng)、瓊中、龍盤(pán)項(xiàng)目部，采用集中辦公的形式，在院外進(jìn)行三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)，共有水工、機(jī)電、測(cè)繪、地質(zhì)和施工專(zhuān)業(yè)參與了設(shè)計(jì)，完成了水電站所有模型，并進(jìn)行了工程量統(tǒng)計(jì)和二維切圖。通過(guò)集中辦公三維項(xiàng)目設(shè)計(jì)，采取邊培訓(xùn)邊實(shí)施的方法，不僅幫助設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)和鞏固了三維系統(tǒng)軟件使用，同時(shí)結(jié)合培訓(xùn)進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，可以達(dá)到更好的效果。

中南院通過(guò)開(kāi)展抽蓄典型設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)工作，深入細(xì)致的完成了項(xiàng)目的建模、碰撞檢查、二維出圖和匯報(bào)材料制作，重點(diǎn)實(shí)施了碰撞檢查和二維出圖工作，檢查出多個(gè)專(zhuān)業(yè)的內(nèi)部和相互之間的錯(cuò)漏碰現(xiàn)象，同時(shí)完成了100多張的二三維圖紙和一段三維匯報(bào)視頻。通過(guò)此次三維設(shè)計(jì)工作，將三維設(shè)計(jì)工作深入到了更深的層次，也將推廣及應(yīng)用工作上升到一個(gè)新的高度。

在三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)推廣應(yīng)用過(guò)程中，中南院積極與各兄弟院開(kāi)展三維系統(tǒng)推廣應(yīng)用交流工作，通過(guò)在三維協(xié)同設(shè)計(jì)的組織、實(shí)施、技術(shù)及管理等方面的經(jīng)驗(yàn)展開(kāi)了深入的交流，互相討論和交換了三維設(shè)計(jì)在行業(yè)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用、如何提高信息化管理水平和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益等方面的經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)了區(qū)域技術(shù)合作。

同時(shí)，結(jié)合院內(nèi)開(kāi)展三維設(shè)計(jì)項(xiàng)目，數(shù)字工程中心將三維設(shè)計(jì)成果向院領(lǐng)導(dǎo)和各主要生產(chǎn)部門(mén)開(kāi)展了系統(tǒng)細(xì)致的匯報(bào)，將在三維設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得的經(jīng)驗(yàn)、遇到的問(wèn)題以及最終探索到的解決方法與各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員展開(kāi)探討，使各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)三維設(shè)計(jì)有更清晰的認(rèn)識(shí)，更直接體會(huì)到三維設(shè)計(jì)在各專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用帶來(lái)的精確、直觀、高效的優(yōu)點(diǎn)。

目前中南院正在應(yīng)用的三維設(shè)計(jì)軟件還存在著使用習(xí)慣不貼近設(shè)計(jì)人員和軟件模塊缺失的問(wèn)題，所以需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)和完善。中南院根據(jù)目前系統(tǒng)問(wèn)題和院設(shè)計(jì)人員使用習(xí)慣進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)工作，目前已經(jīng)完成廠用電系統(tǒng)需求收集及軟件研發(fā)，正在進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)結(jié)合2011-2012年三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成大量電氣、水機(jī)、暖通設(shè)備元件。廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)階段的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)中。（如圖6所示）

其他工程領(lǐng)域的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)展研究，研究陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電和其他新能源的三維設(shè)計(jì)開(kāi)展方式；研究工民建、市政交通等領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)開(kāi)展方式；研究水務(wù)工程等領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)開(kāi)展方式。

三維設(shè)計(jì)推廣過(guò)程中遇到問(wèn)題的思考

在三維設(shè)計(jì)開(kāi)展之初，常有設(shè)計(jì)人員抱怨，總覺(jué)得三維設(shè)計(jì)難上手，或者總是拋不掉“有二維再三維”的模式，導(dǎo)致錯(cuò)誤認(rèn)為三維設(shè)計(jì)只是個(gè)輔助設(shè)計(jì)工具，從而不肯去學(xué)習(xí)。究其原因，主要還是對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件的使用不熟悉，若能熟練運(yùn)用好之后，這些理念會(huì)逐漸消除。這就需要設(shè)計(jì)人員深入學(xué)習(xí)并帶著項(xiàng)目去做好三維設(shè)計(jì)工作，以熟練掌握軟件操作，并逐步領(lǐng)悟三維設(shè)計(jì)理念，做到直接三維入手再二維出圖，從而真正提高效率。

一直以來(lái)，三維設(shè)計(jì)如何使所有設(shè)計(jì)人員包括管理人員接受，是業(yè)內(nèi)人士都在考慮的問(wèn)題。只有當(dāng)成功案例越來(lái)越多之后，才能讓更多人看到三維設(shè)計(jì)帶來(lái)的收益，設(shè)計(jì)人員才有勁頭去應(yīng)用三維設(shè)計(jì)。目前，中南院的三維設(shè)計(jì)開(kāi)展形式已經(jīng)由集中辦公形式向常態(tài)化辦公形式轉(zhuǎn)變；三維項(xiàng)目組織方式逐步從數(shù)字工程中心主導(dǎo)實(shí)施向生產(chǎn)部門(mén)獨(dú)立實(shí)施，數(shù)字工程中心技術(shù)支持的方式轉(zhuǎn)變，三維設(shè)計(jì)工作也列入項(xiàng)目總體工作計(jì)劃中，參與項(xiàng)目的進(jìn)度考核。通過(guò)在多個(gè)項(xiàng)目上成功開(kāi)展三維設(shè)計(jì)，使各層級(jí)人員均嘗到“甜頭”，從而逐步消除抵觸心理，為大家所接受。

三維設(shè)計(jì)一個(gè)重要的特點(diǎn)是講究協(xié)同，這需要多個(gè)專(zhuān)業(yè)參與進(jìn)來(lái)協(xié)調(diào)工作，才能從總體上提高產(chǎn)品質(zhì)量與團(tuán)隊(duì)工作效率。而僅單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)專(zhuān)業(yè)做三維，是難以實(shí)現(xiàn)效率提高的，相反，還可能增加更多額外的工作量。對(duì)此，中南院從項(xiàng)目開(kāi)始實(shí)施三維設(shè)計(jì)之初，就讓該項(xiàng)目涉及的所有專(zhuān)業(yè)參與進(jìn)來(lái)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際制定合理的參與深度，多專(zhuān)業(yè)協(xié)同參與。

三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)是項(xiàng)目實(shí)施工程全生命周期運(yùn)行、數(shù)字化移交的開(kāi)始和基礎(chǔ)，三維后續(xù)工作任重而道遠(yuǎn)。三維工作人員要始終清醒認(rèn)識(shí)到，目前的三維設(shè)計(jì)工作只是基礎(chǔ)，三維未來(lái)的路還很長(zhǎng)，需要三維工作者努力，因?yàn)檫€有很多更重要的工作要做，才能逐漸實(shí)現(xiàn)全生命周期、數(shù)字化移交等深層次的目標(biāo)，最大化的利用三維技術(shù)手段為企業(yè)創(chuàng)造新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)。需要廣大設(shè)計(jì)人員及早研究部署，提前布局，分步實(shí)施，認(rèn)真細(xì)致逐步推廣應(yīng)用好三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)工作。

＞＞圖6 設(shè)備元件庫(kù)