探尋省級設計院的三維協(xié)同設計之路

文｜張楠 孫斌

BIM（建筑信息模型）是工程設計行業(yè)發(fā)展的最前沿領域。無論是市場需要，還是行業(yè)發(fā)展，以BIM為核心的數(shù)字化管理體系都成為了不可阻擋的浪潮。BIM將徹底改變傳統(tǒng)的工程項目運維管理模式，降低運管難度和人工成本。因此作為BIM的最大受益者，越來越多的項目業(yè)主要求必須采用BIM來進行工程設計。但由于推進過程中遇到各種意想不到的阻力和困難，因此大家對三維協(xié)同設計體系是否適合在省級設計院推行的爭議一直沒停止過。

三維協(xié)同設計在國內(nèi)外的應用情況

三維協(xié)同設計作為實現(xiàn)BIM的重要工具，在發(fā)達國家早已經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展。目前國內(nèi)也已經(jīng)在先行一步的部級院中普及推廣，并取得了很好的成效和回報。珠玉在前，近年來全國各省級設計院紛紛組建起專門的隊伍或機構，來應對新的市場需求和競爭。住房和城鄉(xiāng)建設部制定的“十二五”信息化發(fā)展綱要中，將BIM作為建筑業(yè)發(fā)展的核心競爭力。在《關于推進建筑信息模型應用的指導意見的通知》（建質(zhì)函【2015】159號文）中更明確提出如下發(fā)展目標：到2020年末，全國建筑行業(yè)甲級勘察、設計單位應掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術的一體化集成應用；以國有資金投資為主的大中型建筑等新立項項目的勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%。

三維協(xié)同設計在省級設計院的應用難點

如何同步提高設計質(zhì)量和設計效率，是大家關注已久卻又難以解決的問題。傳統(tǒng)二維設計體系下，設計質(zhì)量和設計效率難以兩全。因此大家往往偏重效率，忽略質(zhì)量，但最后又經(jīng)常因為前期策劃不夠深入，而出現(xiàn)設計質(zhì)量問題，導致工程方案反復修改。

三維協(xié)同設計體系強調(diào)將設計重心前移，注重前期策劃和協(xié)同合作，嚴格要求校審人員按標準化程序作業(yè)，因此無論應用于大小項目，在設計質(zhì)量上均有明顯優(yōu)勢，這一點是毋庸置疑的。

但是三維協(xié)同設計在工作效率方面則有較大局限性，由于增加了建模、切圖、參考等操作環(huán)節(jié)，因此存在設計周期的下限?？傮w來說，越是大型復雜項目，越能體現(xiàn)其效率優(yōu)勢；而在中小型常規(guī)項目上，其效率優(yōu)勢則相對不明顯。對設計周期較短的簡單項目而言，有時大家反而覺得三維協(xié)同設計不如傳統(tǒng)設計體系的效率高。

首先，三維協(xié)同設計增加了建模環(huán)節(jié)。對大型復雜項目來說，三維仿真建模是巨大優(yōu)勢，建模時的精力投入，可以在優(yōu)化設計方案、出圖、出量、制作三維動畫以及數(shù)字化交付等后期環(huán)節(jié)得到豐厚回報。對小型常規(guī)項目來說，建模則是累贅，增加了設計難度和工作量。越小的工程，其投入產(chǎn)出比越低。

其次，三維協(xié)同設計對工作環(huán)節(jié)嚴格控制，檢驗無誤后，方可進入下一環(huán)節(jié)，增加了管理難度。中小型項目結構簡單，共通性強；在傳統(tǒng)設計體系下，很多設計環(huán)節(jié)常常依據(jù)經(jīng)驗拍板跳過，采用三維協(xié)同設計手段后，因計算錯漏導致設計方案反復修改的問題比較突出，會進一步放大建模環(huán)節(jié)的效率劣勢。

從業(yè)務和實力上講，部級設計院承擔的大型復雜項目多，而且有相對成熟的標準化計算體系，三維協(xié)同設計體系得以充分發(fā)揮其質(zhì)量和效率的雙重優(yōu)勢，如魚得水。

省級設計院承擔的中小型項目多，而且計算體系尚未做到有序化、標準化。在沒有找準正確的前進方向之前，注定難以發(fā)揮新設計體系的效率優(yōu)勢，進而影響設計者的使用熱情和管理者的推廣熱情，致使耗費巨資購入的先進軟件無法最大限度的應用到設計工作之中去。

應對難點的解決之道

省級設計院想要走出“魚與熊掌不可得兼”的怪圈，除了盡快在院內(nèi)建立起標準化設計體系外，關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)同設計必不可少的核心環(huán)節(jié)。目前有兩條可行的途徑來提高該環(huán)節(jié)的工作效率：

一是建立標準設備元件庫，以搭積木的方式迅速完成各種設備、設施、管線模型的拼裝。這種模式適合于設備眾多、管線復雜，建筑結構形態(tài)各異的大型項目，如變電站、化工廠、大型水電樞紐、商業(yè)建筑等等。不過這項工作前期建庫任務量非常大，在設備元件庫沒有完善豐富之前，設計工作會受到一定的制約影響。目前水利水電行業(yè)已經(jīng)在中國工程軟件中心的倡導下搭建了共享模型庫，依靠大家的力量來共同完善。

二是實現(xiàn)參數(shù)化建模，即對三維設計軟件進行二次開發(fā)，將工程中的擋墻、箱涵等單個建筑物當作標準化的“元件”，各“元件”按照一定的邏輯關系和空間位置，以參數(shù)輸入替代手動建模，迅速完成建模和拼裝。這種模式適合于共通性較強的中小型水利和市政項目，但難點是要事先制定標準化的工作環(huán)境，并確定好各類型建筑物的標準化布置方案和結構形式，以避免各“元件”排列組合方式過多。

這兩個途徑的原理相通，都是設法將枯燥繁瑣的“體力勞動”交給電腦來輔助完成，減少建模工作量，降低建模難度。而且各有適用領域，因此省級設計院可以結合自身工作特點和技術實力，在選擇發(fā)展方向時有所側重，切忌貪大求全。

相對而言，參數(shù)化建模方式更適合省級設計單位。一是因為開發(fā)難度低，任務量少，每做完一個類型工程的參數(shù)化模型，就可以形成獨立的設計單元，立即投入實際工程應用并快速取得實效；二是能夠有效降低三維軟件的學習和操作難度，壓低新設計體系推廣普及的門檻高度；三是可以與標準化計算體系無縫銜接，形成更加強大完備的設計體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流在全設計環(huán)節(jié)內(nèi)的傳遞和應用。這種模式正好為大家目前最關心的幾個難題提供了一定程度上的解決之道。

如今參數(shù)化驅(qū)動模式已經(jīng)成為工程軟件行業(yè)的共識，Solidworks、犀牛、達索等軟件在各自的領域內(nèi)先行一步，Bentley公司也在新推出的Connect版本軟件中強化充實了參數(shù)化建模功能，這為設計單位開展參數(shù)化建模研究提供了強大的技術工具，對技術實力相對弱一些的省級設計院來說無疑是一種福音。

實踐成果

河北省水利水電第二勘測設計研究院一直將參數(shù)化建模作為三維協(xié)同設計推進的主攻方向。通過多個項目的對比驗證，具備良好的適用性和通用性。越小的工程，利用參數(shù)化設計取得的質(zhì)量和效率優(yōu)勢越明顯?？梢娫O計工具先進與否固然重要，更關鍵還是如何找準方向，讓先進的工具可以用在正確的地方，發(fā)揮其最大的效用。

在BIM技術愈發(fā)深入人心的時代背景下，及早應用三維協(xié)同設計技術對省級設計院具有重大的戰(zhàn)略意義。對于三維協(xié)同設計推廣應用過程中遇到的難題應該客觀的面對，并找準適合自身特點的發(fā)展方向，穩(wěn)步推進。最終目標是建立可視化、信息化、參數(shù)化的設計工作模式，實現(xiàn)設計流程中橫向和縱向的緊密協(xié)作、順暢交流，以提高設計效率和設計精度。突破這一瓶頸之后，三維協(xié)同設計將發(fā)揮其無與倫比的優(yōu)勢，為省級設計院占領市場、提升設計水平提供有力的技術支持。