數(shù)字化時(shí)代的中國勘察設(shè)計(jì)行業(yè)變革藍(lán)圖

■ 中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會副理事長、泛華集團(tuán)董事長 楊天舉

“十四五”規(guī)劃明確提出，要迎接數(shù)字時(shí)代，激活數(shù)字要素的潛能，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式的變革。當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)和行業(yè)的不斷發(fā)展，從CAD到BIM，新技術(shù)不斷發(fā)展，促使勘察設(shè)計(jì)企業(yè)要盡快融入到當(dāng)前的發(fā)展中去，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)提高自身生產(chǎn)力。同時(shí)，新技術(shù)的應(yīng)用對于提高設(shè)計(jì)單位技術(shù)水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，并將重新改變和定義勘察設(shè)計(jì)行業(yè)。

我國勘察設(shè)計(jì)行業(yè)正邁進(jìn)數(shù)字化時(shí)代

新中國成立70年來，我國勘察設(shè)計(jì)行業(yè)從小到大、從弱到強(qiáng)，特別是改革開放以來，發(fā)生了巨大的變化：從一開始的爬圖板，到上世紀(jì)90年代的“甩圖板鬧革命”并全面普及CAD等技術(shù)，直到最近幾年出現(xiàn)的BIM、云、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術(shù)的涌現(xiàn)，勘察設(shè)計(jì)行業(yè)正在悄然發(fā)生一場新的變革?；仡欉^去、展望未來，大概可以概括為爬圖板時(shí)代、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)代、數(shù)字設(shè)計(jì)時(shí)代三個(gè)演變歷程（表1）。

表1 勘察設(shè)計(jì)行業(yè)三個(gè)演變歷程

數(shù)字設(shè)計(jì)開啟設(shè)計(jì)行業(yè)效率革命

與上世紀(jì)的CAD計(jì)算輔助設(shè)計(jì)不同，此輪數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，呈現(xiàn)出更多元、更復(fù)雜和更系統(tǒng)的局面，不僅是更高效的設(shè)計(jì)工具，更重要的是數(shù)字新技術(shù)衍生的數(shù)字化思維，勢必徹底改變勘察設(shè)計(jì)行業(yè)，帶來行業(yè)效率革命。

基于BIM的多專業(yè)協(xié)同，讓各專業(yè)、各參與方在一個(gè)“模型空間”上相互交流，在模型建立階段有效發(fā)現(xiàn)并解決了機(jī)電管線在設(shè)計(jì)中存在的大量碰撞和不合理問題，以及幕墻在建模過程與已有建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電以及其本身之間的相互碰撞。節(jié)約了大量的時(shí)間成本，防止了“建筑、機(jī)電、安裝設(shè)備的專業(yè)沖突和碰撞”，也防止了后期各種返工風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際工程中，基于BIM模型的討論能大大提高解決問題的效率，像如此眾多專業(yè)單位之間的協(xié)調(diào)，采用BIM協(xié)調(diào)能比傳統(tǒng)方式節(jié)約50%的協(xié)調(diào)時(shí)間。

智能設(shè)計(jì)助手節(jié)省大量時(shí)間和成本。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，今后可以利用云端SaaS系統(tǒng)+機(jī)器智能快速地幫助設(shè)計(jì)師完成拿地方案、概念設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的方案設(shè)計(jì)，提升整個(gè)設(shè)計(jì)前期的效率。設(shè)計(jì)師只需要輸入基地條件和容積率等參數(shù)，即可以利用機(jī)器算力枚舉出海量可能的設(shè)計(jì)方案，供設(shè)計(jì)師選擇。原本一個(gè)設(shè)計(jì)普遍需要耗費(fèi)幾天的時(shí)間，但通過智能設(shè)計(jì)助手系統(tǒng)，可以壓縮到幾秒鐘，并且錯誤率更低，將設(shè)計(jì)的成本由10萬元級降低至千百元級別，節(jié)約大量成本的同時(shí)，也將大幅減少設(shè)計(jì)人員。以數(shù)據(jù)驅(qū)動的一體化設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)變得可計(jì)算、可分析、可優(yōu)化、可自動。

基于“數(shù)字孿生”技術(shù)，對建筑、施工和運(yùn)維的全過程進(jìn)行模擬。過去，設(shè)計(jì)生產(chǎn)火車，需要把火車生產(chǎn)出來，在鐵路線上跑起來進(jìn)行測試；如今，可以通過虛擬高速列車在虛擬的鐵路線上跑起來，測量不同時(shí)速下高鐵電流、電壓的穩(wěn)定性、安全性、可靠性，以及每個(gè)座位上的噪音。在此基礎(chǔ)上，可以快速地迭代產(chǎn)品的研究周期，提高研發(fā)效率。

基于大數(shù)據(jù)的線上設(shè)計(jì)中心，通過搭建數(shù)字設(shè)計(jì)平臺,設(shè)計(jì)師可以將設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的各類知識資源以及業(yè)務(wù)經(jīng)營，沉淀為完整的知識資產(chǎn)庫，“內(nèi)嵌”的各種標(biāo)準(zhǔn)化管理體系、構(gòu)件、模型、標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目管理等知識庫，又可以幫助產(chǎn)業(yè)鏈上下游的中小企業(yè)、設(shè)計(jì)師創(chuàng)客提高設(shè)計(jì)效能。通過平臺為項(xiàng)目和企業(yè)提供知識輸入，不斷夯實(shí)設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)。

通過基于BIM促進(jìn)了全參與方和全產(chǎn)業(yè)的協(xié)同，通過智能設(shè)計(jì)助手進(jìn)一步解放了設(shè)計(jì)師的腦力，并通過“數(shù)字孿生的全過程模擬”，在一開始就避免了工程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，將極大地提升設(shè)計(jì)行業(yè)的效率。

“數(shù)字設(shè)計(jì)+”促進(jìn)建筑工程全產(chǎn)業(yè)鏈整合創(chuàng)新

過去的設(shè)計(jì)只是建筑產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)“節(jié)段”，設(shè)計(jì)的引領(lǐng)性作用不夠。而數(shù)字時(shí)代，以數(shù)字設(shè)計(jì)+為引領(lǐng)，整合“建設(shè)方、施工企業(yè)、材料商、運(yùn)維商”等上下游的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)育成到工程建設(shè)育成，改變生產(chǎn)模式、重構(gòu)生產(chǎn)關(guān)系、促進(jìn)商業(yè)模式變革，構(gòu)建平臺+產(chǎn)業(yè)新生態(tài)：

一是搭建云端協(xié)同工作平臺，構(gòu)建全過程數(shù)字咨詢生態(tài)。基于BIM、云、大數(shù)據(jù)集成的平臺，將業(yè)主、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、總包、分包、監(jiān)理、設(shè)材廠商、生產(chǎn)廠商等各參與方乃至最終建筑使用者連接在一起，以BIM、VR、移動等技術(shù)為手段，以集成了消費(fèi)者個(gè)性定制信息、不同專業(yè)設(shè)計(jì)信息、深化設(shè)計(jì)信息、施工建造信息、運(yùn)維信息的虛擬化模型作為統(tǒng)一載體，實(shí)現(xiàn)單個(gè)專業(yè)內(nèi)、多個(gè)專業(yè)間以及多參與方的異地協(xié)同設(shè)計(jì)與互動，并基于全生命周期的數(shù)字化設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維模擬運(yùn)行。形成建筑產(chǎn)品物理參數(shù)模型、項(xiàng)目管理過程模型、虛擬施工模型、虛擬運(yùn)維模型等的“全過程數(shù)字化樣品”模擬。提前預(yù)見并解決設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維中出現(xiàn)的問題。以很小的代價(jià)和最快速度實(shí)現(xiàn)建筑全過程的PDCA的虛擬執(zhí)行和優(yōu)化調(diào)整，將后期生產(chǎn)、施工、運(yùn)維產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)與問題前置。

二是打造建筑產(chǎn)業(yè)育成平臺，形成設(shè)計(jì)工程總承包生態(tài)。從數(shù)字設(shè)計(jì)院“一鍵導(dǎo)出”數(shù)字化圖紙、建材信息、虛擬施工模型、工序模型和項(xiàng)目橫道圖，通過建筑產(chǎn)業(yè)育成平臺和工程物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立起工程項(xiàng)目全參與方的泛在連接，各方通過可視化的模型協(xié)作協(xié)同完成建筑工程的采購、施工、運(yùn)維，更高效地實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的整合。

平臺提供生產(chǎn)協(xié)同、項(xiàng)目管理、知識管理、人才共享、財(cái)務(wù)共享、合約法務(wù)、供應(yīng)鏈金融、技術(shù)集成等綜合服務(wù)，并圍繞建筑工程項(xiàng)目的全生命周期，整合中小建筑企業(yè)的設(shè)計(jì)方、施工方、材料供應(yīng)商、智能家居企業(yè)等生態(tài)鏈企業(yè)，實(shí)現(xiàn)新要素整合、生產(chǎn)線數(shù)字化整合、供應(yīng)鏈整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的系統(tǒng)集成。

通過“項(xiàng)目大腦”，將生產(chǎn)對象、生產(chǎn)要素、管理要素等通過各類終端進(jìn)行鏈接和實(shí)時(shí)在線，并對施工生產(chǎn)、商務(wù)、技術(shù)等管理過程加以優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)造價(jià)一體化、設(shè)計(jì)采購一體化、設(shè)計(jì)施工一體化”，精準(zhǔn)控制建筑項(xiàng)目成本，實(shí)現(xiàn)建造的全過程、全參與、全專業(yè)的協(xié)同建造。大幅提升行業(yè)生產(chǎn)力水平，提高數(shù)據(jù)資源的利用效率，加速產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。

“數(shù)字設(shè)計(jì)+”賦能全要素智慧城市建設(shè)與運(yùn)營

“數(shù)字設(shè)計(jì)+”不僅促進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)效率提升及建筑產(chǎn)業(yè)鏈的整合協(xié)同，也將賦能勘察設(shè)計(jì)、測繪工程、巖土工程、軌道交通、化工、冶金、水利水電工程等工程領(lǐng)域的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。例如，在城市的區(qū)域能源、水生態(tài)體系、市政環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)、數(shù)字巖土等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，通過數(shù)字設(shè)計(jì)形成“數(shù)字孿生模型”，不僅可以指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施的智慧施工和建設(shè)，同時(shí)在運(yùn)營階段集成各種IoT技術(shù)和算力算法形成“基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營大腦”，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、在線分析診斷。當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)存在故障隱患時(shí)，自動觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，派發(fā)任務(wù)單讓工作人員及時(shí)地進(jìn)行檢測與維護(hù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)，確保各類工程基礎(chǔ)設(shè)施始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，形成融合型新基建，打造數(shù)字孿生空間和場景載體高度融合、智能互動的運(yùn)營體系。

同時(shí)，“數(shù)字設(shè)計(jì)+”也將助力全要素智慧城市建設(shè)：一是在城市設(shè)計(jì)階段，通過BIM+GIS+IoT等技術(shù)構(gòu)建的時(shí)空一體化云平臺，以可視化的一張圖輔助設(shè)計(jì)模型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對地理信息、建筑設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域能源等數(shù)據(jù)集成，各專業(yè)可以在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺模擬，避免各專業(yè)間的碰撞，并通過對水文地理、土地信息、氣候環(huán)境、建設(shè)項(xiàng)目、市政工程等城市數(shù)據(jù)的集成計(jì)算，實(shí)現(xiàn)針對城市發(fā)展、市政、交通、公共服務(wù)等關(guān)鍵決策領(lǐng)域資源的智能動態(tài)設(shè)計(jì)。協(xié)助城市管理者更直觀、更全面地對比城市設(shè)計(jì)方案。二是通過在城市設(shè)計(jì)階段大量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀，構(gòu)建城市的“數(shù)字底盤”，疊加、集成和融合城市及園區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)、區(qū)域能源數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)及水、電、交通、綜合管廊設(shè)施運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)，形成城市的全要素“數(shù)據(jù)中臺”。賦能智慧交通、智慧能源、智慧應(yīng)急和智慧管廊建設(shè)，提升城市的運(yùn)營效率；創(chuàng)新智慧物業(yè)、數(shù)字社區(qū)、智慧停車場、智慧樓宇等應(yīng)用場景。

面向未來，勘察設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方向

數(shù)字化轉(zhuǎn)型已然成為行業(yè)發(fā)展新趨勢，將重塑勘察設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展新動能，也是勘察設(shè)計(jì)行業(yè)轉(zhuǎn)變增長方式、改變經(jīng)營方式的必然選擇。通過“數(shù)字設(shè)計(jì)+”引領(lǐng)、賦能優(yōu)化生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系變革，推動勘察設(shè)計(jì)行業(yè)從粗放、手工作坊式生產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色化、數(shù)字化的高質(zhì)量發(fā)展，達(dá)到資源配置效率的提升。

企業(yè)作為市場主體，應(yīng)該深刻把握這一輪數(shù)字革命的內(nèi)涵，抓住數(shù)字化轉(zhuǎn)型機(jī)遇，提升認(rèn)知維度，要以戰(zhàn)略思維、邏輯思維、系統(tǒng)思維和項(xiàng)目思維來應(yīng)對復(fù)雜市場環(huán)境帶來的沖擊。通過應(yīng)用本體論、系統(tǒng)論、生態(tài)論的理論體系，構(gòu)建連接、共生、共創(chuàng)、共享的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展:

一是明確數(shù)字化轉(zhuǎn)型是“一把手”工程。須站在較高的戰(zhàn)略視野，從全局出發(fā)，制定轉(zhuǎn)型的頂層架構(gòu)，同時(shí)保證架構(gòu)的靈活性和演進(jìn)能力，并結(jié)合行業(yè)規(guī)律和自身商業(yè)模式，選擇適當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)和優(yōu)先級，從核心問題上尋求突破，循序漸進(jìn)，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

二是要以為客戶創(chuàng)造價(jià)值為導(dǎo)向。要時(shí)刻圍繞客戶的需求并為客戶創(chuàng)造價(jià)值，重新梳理客戶的需求及流程，以創(chuàng)造性的、高效的數(shù)字化思維和手段幫助客戶解決問題。

三是以產(chǎn)業(yè)生態(tài)數(shù)字運(yùn)營平臺為抓手。通過平臺賦能集聚生態(tài)、連接產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)業(yè)運(yùn)營，打造虛擬經(jīng)濟(jì)與實(shí)體產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，構(gòu)建數(shù)字勘察、數(shù)字測繪、數(shù)字巖土、數(shù)字交通、數(shù)字化工、數(shù)字冶金、數(shù)字水利水電等產(chǎn)業(yè)新生態(tài)。

四是加大經(jīng)營創(chuàng)新。走出“為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)”的傳統(tǒng)經(jīng)營模式，以數(shù)字設(shè)計(jì)牽頭，向咨詢、工程建造、運(yùn)營管理環(huán)節(jié)衍生，并形成設(shè)計(jì)與資本的多重業(yè)務(wù)組合，推動業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新，形成數(shù)字設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理、工程咨詢、總承包綜合業(yè)務(wù)，以橫向一體化和縱向一體化的方式進(jìn)行業(yè)務(wù)的拓展。

總之，在所有的不確定中，數(shù)字化是當(dāng)前最確定的巨大機(jī)遇。勘察設(shè)計(jì)行業(yè)管理者和企業(yè)都應(yīng)該積極把握這場數(shù)字化變革，重塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動能，驅(qū)動下一輪經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。