構(gòu)建全過程工程咨詢的信息化平臺

■ 中設協(xié)建筑設計分會全過程工程咨詢研究和推進工作部主任委員

北京市建筑設計研究院有限公司副總經(jīng)理 鄭琪

隨著國家推進全過程工程咨詢相關(guān)政策的不斷出臺，全過程工程咨詢這種全新的管理模式正在整個建筑行業(yè)逐步展開。在推進的過程中，信息化對全過程工程咨詢的推動力量必須給予高度重視，只有建立在信息化平臺上的全過程工程咨詢工作才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的協(xié)作和流轉(zhuǎn)。通過數(shù)據(jù)的協(xié)作和流轉(zhuǎn)，才能打破傳統(tǒng)的分階段作業(yè)的模式，實現(xiàn)建設過程一體化。

對于全過程工程咨詢的信息化建設，結(jié)合當下的前沿技術(shù)，筆者認為大致可以歸納為以下三個信息化平臺。

網(wǎng)上協(xié)同平臺

協(xié)同工作在建筑設計行業(yè)早已不是新鮮話題。2007年，北京市建筑設計研究院曾創(chuàng)立了一套二維協(xié)同設計平臺，以文件管理為基礎(chǔ)，實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)間的協(xié)同工作。隨著三維技術(shù)的發(fā)展，三維協(xié)同工作方法也在積極探索中，但協(xié)同設計卻始終沒有得到有效地發(fā)展。其中關(guān)鍵的原因在于，管理投入不夠。把全過程工程咨詢工作和信息化平臺相結(jié)合，通過全過程工程咨詢團隊的組織和管理，特別是對于設計團隊各專業(yè)的管理，以及設計工作向前、向后延伸的管理，解決了管理效率低下的問題，可以有效提升協(xié)同工作的效率。

目前，已有專業(yè)公司將效果圖、動畫、多媒體、沙盤和建筑模型等內(nèi)容集合起來，提供一站式解決方案，通過全過程工程咨詢管理可以在設計階段就與后期的產(chǎn)品選型工作結(jié)合起來。例如，在設計階段，根據(jù)設計師在圖紙中要求的轎廂尺寸和電梯速度，設計師可以將平面圖在網(wǎng)上社區(qū)里開放，請廠家提供各自的電梯設計方案作為備選方案。這樣的工作方式可以規(guī)避目前設計當中的很多問題，減少由于反復變化而造成的損失。

阿爾文·托夫勒在《財富的革命》一書中寫到：很多人在網(wǎng)上一起工作，他們幾乎沒有見過面，每個人因?qū)I(yè)能力而在一起工作，通過網(wǎng)絡平臺密切合作。這樣的協(xié)同工作關(guān)鍵在于管理，其中包括角色的有效劃分、文件版本管理，以及不斷更新和調(diào)整。這樣的協(xié)同不是一個簡單的累加過程，而是一個不斷深入、使設計逐步深度契合的過程。網(wǎng)上協(xié)同平臺不僅可實現(xiàn)這樣的協(xié)同，而且可以實現(xiàn)設計概念圖紙與深化圖紙之間的協(xié)同。以幕墻設計為例，在建筑圖紙中只完成了立面意向、分格設計等工作，對于幕墻設計的深化工作則由專業(yè)的幕墻公司承擔?，F(xiàn)在的協(xié)同軟件已經(jīng)可以根據(jù)概念圖紙進行下一步工作，包括將設計參數(shù)傳遞給結(jié)構(gòu)分析軟件進行結(jié)構(gòu)計算，可以根據(jù)計算結(jié)果生成節(jié)點和桿件的加工圖紙。目前的軟件欠缺的是還不能夠?qū)⑸罨瘓D紙以通常的數(shù)據(jù)格式回傳給建筑師，但已經(jīng)實現(xiàn)了很大程度的協(xié)同工作和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。

人工智能平臺

2016年，阿爾法狗戰(zhàn)勝人類圍棋高手，使人工智能走入了大眾的視野。最近，在建筑領(lǐng)域的人工智能工作也在取得新的進展。在實踐基礎(chǔ)上可以發(fā)現(xiàn)，人工智能對于實現(xiàn)全過程工程咨詢具有很大的幫助，可以概括為兩個方面：

一是人工智能參與詳圖設計。施工圖設計文件中包含的一大部分內(nèi)容是各種詳圖，包括樓梯詳圖、衛(wèi)生間詳圖、廚房詳圖、梁詳圖、柱詳圖以及基礎(chǔ)詳圖。這些圖紙在現(xiàn)在的設計文件中越來越少，原因在于設計師對于詳圖表達越來越概念化，深入的構(gòu)造措施留給總包企業(yè)在放樣過程中完成。這些詳圖設計工作定式化東西多，細節(jié)調(diào)整要求比較高。因此，通過人工智能可以高效出色地完成設計工作，而且可以節(jié)約大量時間和成本。1993年，TBSA軟件利用數(shù)據(jù)和圖形的轉(zhuǎn)換設計了一套TBSACAD軟件，嘗試解決詳圖設計工作。當時雖然只解決了計算結(jié)果和設計構(gòu)造措施圖形化問題，還不能把詳圖和平面圖有機結(jié)合，但仍然取得了非常好的市場反應。今天，通過人工智能解決詳圖設計工作，應該能夠取得更長足的進步，而且非常有利于在全過程工程咨詢過程中推動施工與設計的融合，對于提高投資效率具有重大幫助。

圖1

二是人工智能全面參與設計工作。最近，網(wǎng)上流行一個名詞叫做“生成式設計”。所謂生成式設計就是建立在數(shù)字化制造條件下的、基于協(xié)議與規(guī)則的、用戶深度參與產(chǎn)品生成過程的設計途徑。生成式設計相對于傳統(tǒng)的設計方法最大的改變在于為用戶參與產(chǎn)品屬性的定義提供了可行的途徑。生成式設計是一種新的契機，它要求設計師改變自己的角色定位，未來的設計師需要扮演算法和規(guī)則制定者的角色。圖1為自動生成超高層建筑立面設計的案例。這是兩個參數(shù)條件的結(jié)合，左邊為年能耗的最優(yōu)化，中間是太陽輻射最優(yōu), 兩者一結(jié)合就生成了右邊的建筑立面。

還有，在設計策劃階段如何確定設計的標準問題呢。傳統(tǒng)的方法可以總結(jié)為先畫后算，首先設計出有限種方案圖進行比較，如果不滿意需要調(diào)整方案，甚至重新再設計其他方案，再互相比較，循環(huán)往復。其所花費的時間較長、成本偏高，可供選擇的方案非常有限，依據(jù)感性做決策的情況比較普遍。在人工智能平臺上，同樣一個住宅產(chǎn)品，根據(jù)設定的條件，人工智能平臺提出了125,970個方案，其中有效方案328個。這個結(jié)果如果采用傳統(tǒng)的設計方法是難以想象的。同樣，將這種算法應用于功能設計流線的分析，也一定會取得很好的效果。

BIM運維平臺

BIM技術(shù)從一推出就受到了方方面面的關(guān)注，大家都希望通過BIM技術(shù)實現(xiàn)資源整合，將建筑打造成為一個數(shù)字化產(chǎn)品。實踐經(jīng)驗告訴我們，只有改變當前建設管理的模式才能發(fā)揮出BIM技術(shù)的力量。從目前技術(shù)進步的實際情況看，BIM是連接建設與運營過程的信息化平臺。

BIM的價值首先體現(xiàn)在BIM平臺是建筑室內(nèi)空間和全部相關(guān)產(chǎn)品的管控平臺。設計團隊提供的BIM模型可以展現(xiàn)室內(nèi)空間的設計尺寸和機電系統(tǒng)概念。數(shù)據(jù)傳遞到總包團隊以后，在建造過程中，總包團隊應該根據(jù)建筑完成面的實際尺寸調(diào)整建筑模型的尺寸，使之與實際尺寸相符。同時應當要求各機電安裝隊伍根據(jù)實際產(chǎn)品的狀況和機電線路實際情況，重新反映到BIM模型中，保證實際交付的建筑產(chǎn)品的一致性和準確性。這樣就可以實現(xiàn)全過程工程咨詢要求的建造工作和運營工作實現(xiàn)有效連接。當下，有的物業(yè)公司已在物業(yè)管理工作中利用這個平臺全面管控建筑物，并在此基礎(chǔ)上進一步將機電產(chǎn)品的部件分解管理，實時監(jiān)控全部產(chǎn)品的運行狀態(tài)和使用狀況，甚至包括產(chǎn)品部件的狀態(tài)。同時，通過這個平臺對建筑空間進行有效管理，充分發(fā)揮建筑的作用。

BIM平臺的價值另一方面體現(xiàn)在BIM平臺是建筑物控制系統(tǒng)的整合平臺。2005年召開的一次國際會議提出，在建筑物內(nèi)設置少量傳感器，從而實時觀察建筑物在使用過程中的狀態(tài)和變化。今天，人們不僅能夠用少量傳感器觀察建筑物狀態(tài)，而且可以使用大量傳感器采集建筑物內(nèi)各種信息并進行自動識別和分析，同時與各種弱電控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對樓宇的控制和管理。這些系統(tǒng)原本是分散的、各自控制的，通過BIM平臺可以把這些系統(tǒng)整合起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，并在一個統(tǒng)一的界面上實現(xiàn)管理統(tǒng)一。微軟公司已經(jīng)在建筑物管理方面實現(xiàn)了這樣的統(tǒng)一。這是對建筑物運營管理的重大提升，可以改變目前物業(yè)管理嚴重滯后的狀況，并通過有效的管理實現(xiàn)建筑物升值的目標。（圖2）

2010年發(fā)表的文章《BIM的深層內(nèi)涵與未來趨勢》一文中特別指出，BIM中的M其意義在于管理。全過程工程咨詢工作的主旨也在于對工程建設和運維全過程進行管理。兩者有機結(jié)合，可以極大地提升管理效率，使工程建設與運維等階段產(chǎn)生良好的效益。這些工作不僅可以帶動投資增值，而且可以保持建筑物的風貌。同時，這種需求也會為數(shù)字化企業(yè)帶來新的方向。

圖2 BIM運維平臺