以成果激勵(lì)進(jìn)步

王磊

三維數(shù)字化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。然而在變電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域，受各種因素的影響，三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的推廣情況卻不盡如人意。中南電力設(shè)計(jì)院（簡(jiǎn)稱中南院）此前就三維數(shù)字化設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些探索，并取得了初步的成果。

三維設(shè)計(jì)勢(shì)在必行

近年來(lái)，三維數(shù)字化在我國(guó)發(fā)電廠設(shè)計(jì)中已經(jīng)逐步推廣使用，并取得了很好的效果，在材料統(tǒng)計(jì)、電纜橋架設(shè)計(jì)、管道碰撞等方面均凸顯了準(zhǔn)確、直觀、高效的優(yōu)勢(shì)。而在變電設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于變電設(shè)計(jì)的特殊性，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)用上存在一些較難解決的困難，故變電方面的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)一直推進(jìn)得比較緩慢，目前國(guó)內(nèi)變電三維數(shù)字化設(shè)計(jì)還沒有得到廣泛應(yīng)用。

隨著變電站設(shè)計(jì)行業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)手段越來(lái)越不能滿足工程建設(shè)需求。采用二維設(shè)計(jì)手段，需要依靠工程師的空間想象力、制圖技能和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間設(shè)計(jì)，具有較大的局限性，設(shè)計(jì)、施工效率也比較低，特別是在工期緊張的情況下，精確度相對(duì)較差的設(shè)計(jì)布局會(huì)導(dǎo)致工程建設(shè)總體成本居高不下。

在Bentley系列軟件平臺(tái)上應(yīng)用數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)可最大程度地降低或避免軟、硬碰撞的發(fā)生，確保工程的質(zhì)量和建設(shè)工期，提升設(shè)計(jì)管理能力。

三維設(shè)計(jì)的五大優(yōu)勢(shì)

以換流站控制樓設(shè)計(jì)為例，采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)勢(shì)：

其一，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)。采用Bentley系列軟件對(duì)換流站控制樓土建工程進(jìn)行數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)，可為所有相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)全信息、立體、可視、可多方位瀏覽的三維模型，設(shè)計(jì)人員可以方便地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，借助碰撞檢查工具檢查出不同專業(yè)之間是否存在碰撞問(wèn)題，將設(shè)計(jì)中差、錯(cuò)、碰、漏問(wèn)題降至最低。

而采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員不能真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溝通和協(xié)同工作，常常會(huì)出現(xiàn)一些差、錯(cuò)、碰、漏問(wèn)題。這些問(wèn)題常會(huì)等到施工階段才能發(fā)現(xiàn)，要通過(guò)變更設(shè)計(jì)來(lái)解決。設(shè)計(jì)變更過(guò)多，會(huì)造成返工，嚴(yán)重影響施工工期，并增加工程投資。

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)具有并行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)人員無(wú)需等到上游專業(yè)完全設(shè)計(jì)完一個(gè)區(qū)域后才能開展自己的工作，而是可以通過(guò)“參考”、“刷新參考”的方式及時(shí)獲得上游專業(yè)的工作內(nèi)容，進(jìn)行同步設(shè)計(jì)，縮短設(shè)計(jì)周期。

例如，在同一工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，水工、暖通專業(yè)設(shè)計(jì)人員向土建專業(yè)設(shè)計(jì)人員提出需求（包括設(shè)備基礎(chǔ)、水管、風(fēng)管預(yù)留孔等）后，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員即可分別完成三維空間設(shè)計(jì)。接下來(lái)，設(shè)計(jì)人員將各自的設(shè)計(jì)文件放到一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行校核，很容易發(fā)現(xiàn)多專業(yè)布置不匹配的情況，進(jìn)行及時(shí)修改，高效地實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。

其二，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)。采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，可以對(duì)控制樓內(nèi)給排水管道和風(fēng)管進(jìn)行優(yōu)化布局，從而壓縮層高，減小建筑占用面積，節(jié)省工程投資，從而達(dá)到精細(xì)化設(shè)計(jì)的目的。

其三，采用符合三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的出圖方式。相關(guān)人員可以根據(jù)工程需要基于三維數(shù)字化模型任意抽取軸測(cè)圖，或者平、斷面圖。這樣抽取的圖紙可以真實(shí)地反映出三維空間對(duì)應(yīng)的平斷面，避免人為因素造成的錯(cuò)誤。等幅面的三維數(shù)字化圖紙比二維圖紙可以反映出更多信息。數(shù)字化設(shè)計(jì)出圖從數(shù)量和信息量上都較二維出圖有很大的提高，可以更清晰、更精確地指導(dǎo)施工，提高工作效率，縮短施工時(shí)間。比如，水工、暖通專業(yè)施工圖大部分為設(shè)備、給排水管道、風(fēng)管的平斷面圖紙，這些圖紙中的“平面—斷面”、“斷面—斷面”間有著嚴(yán)格的邏輯關(guān)系。

采用二維設(shè)計(jì)，如果需設(shè)計(jì)有變更，可能出現(xiàn)部分平斷面圖紙漏改的情況，給后續(xù)的施工帶來(lái)困難。而采用三維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員只需要專注于三維模型布置，如果設(shè)備布局發(fā)生變更，所有平斷面圖紙可以同步更新，不會(huì)發(fā)生遺漏或者矛盾的情況。

對(duì)于施工單位而言，二維設(shè)計(jì)形成的大量斷面圖之間缺乏整體感，很難形成整體的概念，需要較長(zhǎng)時(shí)間去熟悉圖紙。三維出圖則可以將較復(fù)雜的區(qū)域拆分為若干簡(jiǎn)單的區(qū)域，并給出各區(qū)域相關(guān)的斷面圖和軸視圖，使得施工人員可以更方便、全面地了解圖紙，從而提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量。

其四，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的高效溝通。采用Bentley軟件，可以直接將數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)成果用于三維仿真動(dòng)畫、施工進(jìn)度模擬和效果圖的制作，以展現(xiàn)整個(gè)工程的全貌。數(shù)字化設(shè)計(jì)所建立的模型是設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)模型，以它為藍(lán)本制作的動(dòng)畫或效果圖，能夠準(zhǔn)確地反映工程項(xiàng)目的實(shí)際情況。而且，對(duì)于一些簡(jiǎn)單的展示效果或工程特定的細(xì)節(jié)，可以由設(shè)計(jì)人員自己利用三維數(shù)字化解決方案的內(nèi)置功能來(lái)減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，能夠原汁原味的體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想。

三維仿真動(dòng)畫的制作過(guò)程為：首先，在三維數(shù)字化模型中下選擇相關(guān)的構(gòu)件，并用軟件自帶的渲染引擎通過(guò)相機(jī)、燈光、環(huán)境的設(shè)置生成效果圖；然后，通過(guò)相機(jī)、路徑、目標(biāo)、制式的設(shè)置生成一連串連續(xù)的畫面，形成一段漫游視頻。

施工進(jìn)度模擬的過(guò)程為：完成各階段三維模型設(shè)計(jì)；確定工程實(shí)體的施工安裝時(shí)間，即按照業(yè)主對(duì)于工程的施工進(jìn)度要求，制定工程不同階段的時(shí)間表；將上述時(shí)間表與三維模型關(guān)聯(lián)，形成四維模型，即按照時(shí)間表中的不同時(shí)間鏈接相應(yīng)的三維模型，達(dá)到顯示的模型與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度相一致。

其五，精確統(tǒng)計(jì)設(shè)備材料和工程量。在數(shù)字化設(shè)計(jì)中，數(shù)字化模型不僅提供設(shè)備的外形信息，還提供設(shè)備名稱、產(chǎn)品型號(hào)和生產(chǎn)廠家等詳細(xì)信息。設(shè)備布局完成后，可以通過(guò)Bentley軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能對(duì)設(shè)備材料進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)，并自動(dòng)生成設(shè)備材料清冊(cè)。設(shè)計(jì)人員在數(shù)字化模型空間中增加或者減少設(shè)備，設(shè)備材料表也會(huì)相應(yīng)修改，做到設(shè)備材料清冊(cè)始終與數(shù)字化模型一致，保證了設(shè)備材料表的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

需要解決三個(gè)難題

三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的核心是數(shù)據(jù)，而常規(guī)二維設(shè)計(jì)的目標(biāo)卻是圖紙，將三維數(shù)字化設(shè)計(jì)視為將常規(guī)二維設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單在三維數(shù)字化平臺(tái)上再現(xiàn)顯然是不合適的。

第一，各專業(yè)軟件與三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的集成。上一階段中南電力設(shè)計(jì)院所做的的工作更多是探索，嘗試如何在三維數(shù)字化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)計(jì)。隨著應(yīng)用的深入，我們應(yīng)該研究更適合數(shù)字化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)成果，讓數(shù)據(jù)貫通于工程全過(guò)程，將設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工通過(guò)數(shù)據(jù)有機(jī)地串成整體，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大流轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，還要逐個(gè)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間的數(shù)據(jù)貫通，平臺(tái)與專業(yè)軟件之間數(shù)據(jù)貫通，另外也要研究建立一整套合適的數(shù)字化設(shè)計(jì)管理體系及如何以全新的方式提交或移交設(shè)計(jì)成果。

第二，進(jìn)行系統(tǒng)定制。中南電力設(shè)計(jì)院希望把Bentley三維數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)一步打造成為變電設(shè)計(jì)解決方案的一個(gè)集成系統(tǒng)，結(jié)合文檔管理功能，為企業(yè)定制一個(gè)協(xié)同工作空間環(huán)境，這樣，項(xiàng)目相關(guān)人員無(wú)論在何時(shí)何地，工作環(huán)境都是一樣的。

第三，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化。要深化三維數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用，應(yīng)該建立一套完整的解決方案，針對(duì)系統(tǒng)安裝、協(xié)同環(huán)境配置、專業(yè)軟件的基本使用規(guī)則等進(jìn)行規(guī)范，形成一個(gè)全面的安裝、操作說(shuō)明書。此外，還應(yīng)該建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)圖框、字體、字形、圖層定義、線性線寬和出圖基本規(guī)則等，使出圖更加規(guī)范。