三維協(xié)同設(shè)計(jì)在省級(jí)設(shè)計(jì)院的應(yīng)用前景分析

張 楠 孫 斌 馬 超

BIM（建筑信息模型）是工程設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的最前沿領(lǐng)域，住建部制定的“十二五”信息化發(fā)展綱要中，明確提出要將BIM作為建筑業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力。以BIM為核心的數(shù)字化管理體系將徹底改變傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目運(yùn)維管理模式，降低運(yùn)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(xiàng)目業(yè)主要求必須采用BIM來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

1. 三維協(xié)同設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況

三維協(xié)同設(shè)計(jì)作為實(shí)現(xiàn)BIM的重要手段，已經(jīng)在先行一步的華東院、中南院等部級(jí)大院得到普及推廣，并取得了很好的成效和回報(bào)。近年來,全國(guó)各省級(jí)設(shè)計(jì)院也紛紛組建起專門的隊(duì)伍或機(jī)構(gòu)，來應(yīng)對(duì)新的市場(chǎng)需求和競(jìng)爭(zhēng)。但其中既有成功推行、取得實(shí)效的，也有停滯不前、舉步維艱的。這其中固然有機(jī)構(gòu)定位、扶持力度等方面的原因，但主要問題還是人們一直在爭(zhēng)議的三維協(xié)同設(shè)計(jì)體系是否適合在省級(jí)設(shè)計(jì)院推行。

2. 三維協(xié)同設(shè)計(jì)在省級(jí)設(shè)計(jì)院的應(yīng)用難點(diǎn)

如何同步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)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(jì)體系下，設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)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?yàn)榍捌诓邉澆粔蛏钊攵霈F(xiàn)質(zhì)量問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案反復(fù)修改，影響效率、得不償失。

三維協(xié)同設(shè)計(jì)體系強(qiáng)調(diào)將設(shè)計(jì)重心前移，注重前期策劃和協(xié)同合作，嚴(yán)格要求設(shè)校審人員按標(biāo)準(zhǔn)化程序作業(yè)，因此無論應(yīng)用于大小項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)質(zhì)量上均有明顯優(yōu)勢(shì)，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。

但是三維協(xié)同設(shè)計(jì)在工作效率方面則有較大局限性。越是大型復(fù)雜項(xiàng)目，越能體現(xiàn)其效率優(yōu)勢(shì)。而在中小型常規(guī)項(xiàng)目上，其效率優(yōu)勢(shì)則不明顯，有時(shí)大家反而覺得不如傳統(tǒng)設(shè)計(jì)體系的效率高。

首先，三維協(xié)同設(shè)計(jì)增加了建模環(huán)節(jié)。對(duì)大型復(fù)雜項(xiàng)目來說，三維仿真建模是巨大優(yōu)勢(shì)，建模時(shí)的精力投入，可以在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、出圖、出量、制作三維動(dòng)畫以及數(shù)字化交付等后期環(huán)節(jié)得到豐厚回報(bào)。對(duì)小型常規(guī)項(xiàng)目來說，建模則是累贅，增加了設(shè)計(jì)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(jì)對(duì)工作環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，檢驗(yàn)無誤后，方可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，增加了管理難度。中小型項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，共通性強(qiáng)，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)體系下，很多設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)常常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)拍板跳過，施行三維協(xié)同設(shè)計(jì)后，因計(jì)算錯(cuò)漏導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案反復(fù)修改的問題比較突出，會(huì)進(jìn)一步放大建模環(huán)節(jié)的效率劣勢(shì)。

從業(yè)務(wù)和實(shí)力上講，部級(jí)設(shè)計(jì)院承擔(dān)的大型復(fù)雜項(xiàng)目多，而且有相對(duì)成熟的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算體系，三維協(xié)同設(shè)計(jì)體系得以充分發(fā)揮其質(zhì)量和效率的雙重優(yōu)勢(shì)，如魚得水。

省級(jí)設(shè)計(jì)院承擔(dān)的中小型項(xiàng)目多，而且計(jì)算體系還基本處于散亂無序的狀態(tài)。在沒有找準(zhǔn)正確的前進(jìn)方向之前，注定難以發(fā)揮新設(shè)計(jì)體系的效率優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而影響設(shè)計(jì)者的使用熱情和管理者的推廣熱情，導(dǎo)致耗費(fèi)巨資購入的先進(jìn)軟件無法最大限度應(yīng)用到設(shè)計(jì)工作中去。

3. 解決之道

省級(jí)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和計(jì)算體系外，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(jì)必不可少的核心環(huán)節(jié)。目前有兩條途徑來提高該環(huán)節(jié)的工作效率：一是建立標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備元件庫，以搭積木的方式迅速完成建模。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(xiàng)目。如變電站、石化工廠、大型水電樞紐等等。但這項(xiàng)工作的前期任務(wù)量非常大，不是一個(gè)院就能獨(dú)自完成的。目前華東院已經(jīng)倡導(dǎo)組建共享模型庫，依靠大家的力量來共同完善。二是實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，以參數(shù)輸入的方式替代手動(dòng)建模。適合于共通性強(qiáng)的中小型水利和市政項(xiàng)目。這項(xiàng)工作難度低，任務(wù)量少，每做完一個(gè)類型建筑物的參數(shù)化模型就可以立即投入使用。但難點(diǎn)是要建立各類型建筑物的標(biāo)準(zhǔn)化布置方案，以避免組合方式過多。

這兩個(gè)途徑的原理相通，都是設(shè)法將枯燥繁瑣的“體力勞動(dòng)”交給電腦來輔助完成，減少建模工作量，降低建模難度。二維設(shè)計(jì)體系下要做到這一點(diǎn)很難，因?yàn)槊恳粡垐D紙都是單獨(dú)繪制，彼此之間缺乏關(guān)聯(lián)。而三維環(huán)境下先建模再切圖，只需做到參數(shù)化建模，圖紙作為附屬關(guān)聯(lián)產(chǎn)品自然信手拈來，這樣就可以將電腦的智能化發(fā)揮到極致。

不過這兩種途徑各有適用領(lǐng)域，因此設(shè)計(jì)院在選擇發(fā)展方向時(shí)應(yīng)該結(jié)合自身工作特點(diǎn)有所側(cè)重，穩(wěn)步前進(jìn)。

4. 實(shí)踐成果

我們一直將參數(shù)化建模和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)作為三維協(xié)同設(shè)計(jì)推進(jìn)的主攻方向。通過多個(gè)項(xiàng)目的對(duì)比驗(yàn)證，無論是大型水電樞紐工程，還是單個(gè)水閘工程，都具備良好的適用性。甚至越小的工程，利用三維協(xié)同設(shè)計(jì)取得的質(zhì)量和效率優(yōu)勢(shì)越明顯。可見設(shè)計(jì)工具先進(jìn)與否固然重要，更關(guān)鍵還是如何找準(zhǔn)方向，讓先進(jìn)的工具可以用在正確的地方，發(fā)揮最大的效用。