协同设计发展与制图标准的基础性作用

刘斌梅 肖 刚

（中国建筑设计研究院，北京 100044）

协同设计发展与制图标准的基础性作用

刘斌梅 肖 刚

（中国建筑设计研究院，北京 100044）

本文通过作者在协同设计管理和制图标准方面的工作实践，介绍了协同设计的发展由来和方向，同时介绍了协同设计解决方案的模式和协同设计软件的基本特点，并阐述了制图标准在协同设计管理实施应用中的基础性作用。

协同设计；二维协同；制图标准

1 协同设计在国内的发展

协同，是指协调两个或者两个以上的不同资源或者个体，协同一致地完成某一目标的过程或能力。协同设计，主要指企业内不同设计部门、不同专业方向上或者同一项目的不同设计企业之间进行协调和配合，其目的在于减少重复修改量、建立企业知识库、标准化管理，以及提高质量与效率。随着协同设计概念、功能和技术的完善与实现，为工程设计企业进一步提供基于知识管理的快速设计实现工具，提升行业用户的产品设计能力，以及对于产品设计中知识的利用水平，并通过产品设计能力的增强整体带动工程设计与制造业的管理、市场、人员、技术的发展。

在设计领域中，设计师从逐步丢掉图板到全面应用计算机辅助设计与计算软件，已有十多年的历史，随之发展起来的大多是基于AutoCAD、MicroStation等平台的各种专业辅助设计软件。CAD技术的发展，极大的提高了设计人员的工作效率。尤其在近几年，随着各种新技术、新功能的不断涌现，国内的设计师们享受到了前所未有的便利。

但是，随着计算机网络技术的发展，仅仅依靠CAD作为生产率提升手段的模式已远远不能适应个性化、多样化的用户需求和快速变化的市场了。目前使用的CAD平台，并未提供在设计过程中的消息传递和同步更新功能，不同设计者在CAD环境下设计时，并不能实现真正的同步，设计内容的一些变更无法得到及时共享，从而会导致每个人看到的都不是最新的、唯一的、准确的设计图纸。对于高度协同化的设计工作而言，一旦出现错误的结果将十分严重。因此，支持异地、多专业之间信息交流和协作设计的协同设计，正在成为信息化建设的热点。

越来越多的设计企业开始意识到协同的重要性，并且逐步实施信息化建设。这是因为跨专业、跨地域的基于网络化协同设计可以极大地缩短设计周期，提高设计效率和质量，有助于企业快速地应对市场和客户需求，提高企业的竞争能力。

对不同类型的企业而言，设计协同的程度和要求不同，概括起来主要包括以下几个层次：

（1）数据共享协同，包含文件传输、图档存储、网络图库等

数据从最初建立开始到整个工程周期结束都可实现共享，文件基于标准格式互相兼容，每个项目设计者都可以自由上传和下载图形、文本等资源，设计者之间可以相互参阅。这一层次的协同设计属于初级的协同。

（2）信息交流协同，包含消息互发、可视化等

设计者之间的沟通无时不在，随时的消息互发可以进行快速沟通和反馈，可以在网络环境下召开网络视频会议、评审设计方案、流转校审圈阅，使每个人都可以发表对设计的看法和意见。这一层次的协同是目前解决协同设计问题的主流思路。

但是它也存在一些缺陷，主要表现在设计平台和协同平台的分离。设计者在设计环境下设计产品，然后在协同环境下与协作者进行交流，然后再回到设计环境下对设计进行修改，如此往复。尽管其协同效率比第一层次已经有较大提高，但是仍然难以达到实时的协同设计。

（3）CAD平台的协同，基础协同设计平台

基于CAD平台的协同设计并不是一种通用的协同设计软件，而是一个标准、开放的平台，供其他软件开发商根据行业部门需要开发相应的应用协同设计软件。CAD基础协同设计平台目的是提供底层技术支持，以及丰富协同设计的开发接口。二次开发者可以使用不同编程语言，根据用户需要开发出自己的软件应用产品。通过CAD基础协同设计平台，它们可以深入图档内部，很便捷地提取相关信息，能迅速准确地进行查询、检索、统计、归档等，即可以无缝连接到CAD平台，无需在系统和CAD平台间进行切换。

这种基于CAD平台的协同设计思路是将实现协同设计的众多基本要素以一种工具库或者构件库的形式集成到CAD平台当中，为二次开发者实现针对不同行业的个性化协同应用提供平台支持。它一方面避免了第二层次的协同中面向不同的客户需求开发不同的协同系统的弊端，同时也使得CAD平台和协同平台能够合二为一，实现真正的实时协同设计。

协同设计不单单是工作思路的改变，更体现在对设计模式、流程的重新梳理，流程中角色的重新定义，需要一个新的角色或团队来管理协同设计过程。与此同时，对软、硬件也提出了更高的要求，要求平台及二次开发软件要能够支撑协同设计及标准，要求服务器、客户端、网络环境要能够负载协同设计所带来的大量的信息存储、交互和引用。

2 协同设计误区的三大特征

2.1 希望找到有针对性、行业特征完整协同的信息化解决方案

由于设计行业工程设计的复杂性、以及相互交流的重要性，加之企业信息化实施部门的信息来源有限，企业客户往往希望信息化规划一步到位。而3D、协同等技术的应用，如果没有企业信息化决策者的决心和信息化实施部门的执行力，以及设计部门主管的理解与共识，是很难取得理想效果的。

2.2 将设计流程信息化等同于协同

重视流程而忽略工程图档数据，试图将设计流程设计在一个闭环的MIS系统中，其结果是管理信息与工程图档数据脱节，给设计者带来繁琐，对管理者而言，无法得到客观的信息。由于将MIS等同于协同平台，造成共性化的协同平台（生产管理系统）与企业个性化的MIS系统（辅助生产管理系统）混为一谈，造成国内软件企业难以形成产品级的协同平台。

2.3 3D模式能完全替代2D模式，以实现协同设计

现行的设计规范、出图标准与3D应用并不配套，直接造成大部分设计企业的上、下游企业难以在3D设计模式下衔接。高昂的培训与数据转换成本使得风险加大。3D产品的本地化、二次开发的开放性与技术本身的成熟度相比严重制约了设计企业大规模应用。

3 协同设计中软件需要实现的内容

目前国内外的主流CAD平台都不具备协同设计功能。因为“协同设计”是一个系统工程，除了单独的设计功能外，还有相应管理功能，这靠单独一个软件基本不大可能实现。而且，各种设计单位的需求千差万别，很难有一种CAD产品能给用户提供完备的协同设计服务。协同设计平台应基本实现两个层次的内容，一个层次是专业团队内部的协同。专业设计团队形成合理的人员级配，每个设计人员按分工的设计内容创建数据文件，设计人之间的配合由参考文件支持，专业负责人和工程主持人也通过参考文件控制设计全局。所有设计数据通过服务器和文件管理系统进行自动管理和流转。第二个层次是项目设计团队各专业之间的协同。各专业的设计信息通过服务器和文件管理系统进行及时的传递和沟通，实现准确的配合。

图1 协同设计中软件需要实现的内容

3.1 协同设计平台是企业信息化建设的核心，是提供数据的来源

协同设计平台是工程协同设计的数据来源，图1显示了协同设计中软件需要实现的内容。

3.2 协同平台软件应解决和满足的内容

首先，协同设计软件应解决过去分散的工作模式，把单机模式转变为网络模式，由于大多数用户对单用户系统已经习惯，因此，在协同设计平台中应充分考虑个体工作方式与群体工作方式的无缝性。使项目中各个专业的设计师们习惯在同一平台上进行工作。

另外，协同设计软件可项目化的集中管理文件，由于所有设计文件的创建、传送、提交、退回、审核、审定、发布等均有服务器管理，并由系统按照项目对所有文件进行组织管理，不再需要用Windows的资源管理器来进行。将用户的单机设计转变为网络化设计，设计项目设计资源统一管理，更安全可靠。用户面对的客户端可以对服务器上自己依权限浏览或修改的文件进行操作，而不能超出权限违规操作。

协同设计软件有利于专业配合，由于每项设计工作都需要各个专业间的紧密配合，图与图之间也需要项目引用，由此经常会引发由于图纸版本的更新不能及时通知到设计团队的每位成员造成设计工作的浪费，严重的甚至会造成施工中的事故和损失。平台应可以通过更新提醒机制解决这个问题，保证图纸版本的及时刷新，有效减少设计人员大量用于交流的工作量。

通过使用协同设计软件，应实现版本管理，包含版本生成、保留历史版本及修改记录、跟踪版本的演化历史、确定当前有效版本等，不再需要设计师本人用文件名来区分不同时间绘制的图纸，设计师只要专注于设计本身即可。

图纸内部元素比较也是比较重要的部分，通过分析，可快速比较两张图纸所有元素的属性以找出不同版本的差异，包括增加或删除的图形元素、绝对位置差异、几何数据差异、属性数据差异，帮助设计师及时更新自己的设计内容。

最后，协同设计的软件还应具备项目管理的基本内容，如项目负责人可以对设计项目进行管理，从项目规划、参与专业、设计角色与权限，设计成员，设计流程，任务分解与监控，专业互提资料管理等多方面对一个设计项目进行设置与管理；各设计师可以根据项目负责人在不同项目里设置的角色和权限承担不同的任务等内容。

4 制图标准对于协同设计的基础性作用

基于CAD的协同设计的目的不仅是注重数据的创造，更为重要的是注重对信息的流转与管理，从而将信息转化为知识，将信息管理上升到知识管理。协同的基础是信息的共享，共享就需要标准，标准是协同的基础，没有标准协同工作无从谈起，进行协同设计首先应该制定相应的标准，这个标准不仅包括制图标准，而且应该包括工作规范，标准的制定应该遵循以下两个原则：

（1）通用。鉴于设计工作的复杂性和特殊性，制定一个能够涵盖各专业设计与各个角落的标准是件很难的事情，所以，标准的制定在某些时候需要有一定的扩展性，换言之，不但要建立具体的标准，还要建立超出现有具体标准之外的工作规则，也就是所谓“标准的标准”。只有这样才有可能使该设计标准保持一个较长的生命周期。

（2）易用。标准是否能真正的执行还在于该标准是否易用，再好的标准如果让设计人员难于执行也只会是一纸空文，制定标准以后必须能够提供相应的工具，尽量使设计人员可以方便地适应标准。标准的应用范围根据实际情况是在变化当中的，对于一个工程设计项目来说，应用的标准是工程项目的内部规范，对于一个设计单位内部来说，使用的标准是企业标准，对于整个建筑工程生命周期来讲，标准应该是一个行业规范。但无论标准的范围如何，制定标准的目的只有一个：规范工作，协同工作。

目前主要的难点有以下几个方面：

a）基于开放技术标准的数据互动与共享，难点在于：文件格式的兼容或标准化、数据传输兼顾开放性与安全性、大项目大数据量实时交互。

b）全面的、跨领域的协同平台，难点在于不同专业设计者之间、分散的设计企业之间、供给商与企业之间以及用户与企业之间如何实现宛如一体的协同工作以求达到整体生命力的最大化。

总体而言，最主要的难点还是标准化、开放性。协同设计是一个系统工程，不仅仅是一个软件。每个设计单位可能对协同的需求都有不同，不大可能也没有必要出现一种万能普适的协同设计软件。标准的制定和推广都有一定的难度。所以，目前可行的办法是，在基于CAD平台的协同设计上，企业内部先提供一种标准、开放的平台，包括供其他软件开发商根据行业部门需要开发出各种应用协同设计软件。

目前，很多设计单位的CAD制图方法不规范，一些基本图素不标准。由于一些设计人员对一些标准理解不确切造成绘制的工程图线型不一致，汉字字形、大小不一，不规范，图形符号不符合国家标准等。有一批设计人员，由于不了解CAD方面的国家标准、行业标准修订情况，仍在使用过期的标准，所以造成了设计开发过程中违反现行标准，甚至出现错误的、不能使用的图样。

CAD的标准化的滞后严重阻碍了企业设计水平的提高，所以标准化工作是企业技术工作的一个非常重要的基础性工作。设计企业要达到协同的目标，首先应对企业已有的标准进行修订或订立新的标准。例如，计算机绘图时图线的宽度，标注字体的字型及大小，图纸标题栏与明细表格式，图纸编号及图形文件命名规划，图档的管理与保存（纸介质、磁盘、光盘）等等。只有统一了标准做法，才会使企业的技术文件符合有关的标准化要求，相互一致。所以，必须先把标准化的工作解决好，这是实现协同设计的基础工作。

5 制图标准和协同设计的探索实践

中国建筑设计研究院长期以来一直非常注重设计水平和管理能力的提升，为了提高设计制图质量，指导CAD制图标准化，继而通过统一的标准，统一的平台实现专业内、专业间的信息共享，为协同设计做好数据应用基础。我院于2007年启动了CAD制图标准建设项目，并成立了由院领导、信息管理研究中心、生产院一线设计人员共同组成的编制小组。

中国建筑设计研究院在广泛了解和学习行业内在协同设计和制图标准方面取得的经验的基础上，根据国内协同设计管理和软件技术的现实情况，制定了明确的建设目标。从二维设计上的交流问题入手，重点放在图层、设计流程和CAD应用指导上。我们与国内外知名CAD软件开发商合作，结合各工种绘图的特点定制了“企业版专业绘图”软件，将企标直接灌入，实现了标准透明化应用。我们扣紧各专业内和专业间的交流特点和实际需要，开发了一系列辅助转换工具，以辅助《二维协同CAD制图标准》有效推进。

中国建筑设计研究院于2008年1月发布了第一版《二维协同CAD制图标准》，同时发布了基于此标准的模板、CAD专业制图软件以及转换工具等一系列实施标准的辅助工具，于2008年年底推出了第二版标准。我们从各专业全面培训入手，组织专业内试点、项目全专业试运行等，辅助各种检查措施，统一专业绘图软件及版本，努力推广《二维协同CAD制图标准》，并取得了一定的成绩。

（1）标准的制定，要明确项目设计文件、设计文件命名、设计制图标准、设计文件权限、设计文件版本等须统一管理的内容。

（2）重点关注外部参照功能的应用深度和方法、图纸集应用及管理深度、图层标准的合理性及执行、协同设计的认识和理解、相关设计软件工具的整合、图档管理及打印等影响标准实施的关键要素。

（3）协同及标准的推行，会增加建筑专业约10%的工作量，但其他专业的协同程度可随之大幅度提高，因此建筑专业能否执行协同及标准的要求，是实现协同的关键。

（4）制图标准的编制和推行，必须得到领导和相关部门领导的支持和重视，必须有强力推行的决心和辅助相应的规章制度。

（5）在标准出台初期，应选择合适的项目和设计成员，这样才可以有效的检验标准；在实施中，各部门须紧密配合和沟通，要有很好的执行力；定期交流和探讨，逐步优化标准。

（6）应系统的规划，分步实施、稳步推行。

（7）根据实际情况制定相关标准。

6 结语

协同设计是在并行工程下，提高工程进度和质量的关键之一。开展协同设计，是工程勘察设计企业的共同目标。其中最基础的协同就是数据协同，即建立相应的数据交换标准。而实现数据协同则需要一套企业CAD标准来保证，CAD标准的建立是实现协同设计的第一步。CAD制图标准的制定和执行，以及定制符合标准的各专业CAD软件，将为构建各专业间协同设计环境奠定坚实的基础，也是企业提高设计质量和生产效率、解决提高制图效率与降低成本之间矛盾的基础和前提。

［1］黄庆康，杨晓梅.煤炭工业济南设计研究院.浅谈设计单位中的协同设计.山东煤炭科技，2008（2）.

［2］张宇，郑琪，陈宜，卜一秋.北京市建筑设计研究院.协同设计在建筑设计中的应用研究.中国勘察设计，2008（1）.

［3］陈宜.北京市建筑设计研究院.建筑协同设计的推广.中国建设信息，2010（3）.

［4］徐欣.浙江工业大学建筑规划设计研究院.设计院管理信息化建设的体会.建筑设计管理，2009（11）.

［5］张军.吉林大学（硕士论文）.基于Autocad的协同设计系统研究与实现.

［6］李伟光.分专业协作的BIM体系实现［J］.土木建筑工程信息技术，2010（3）.

Development of Collaborative Design and the Primary Role of Drawing Standard

Liu Binmei，Xiao Gang
（China Architecture Design＆Research Group，Beijing 100044）

In this article，according to their specific working experiences of collaborative design management and drawing standard compliation，authors introduce the development history and direction of collaborative design，and present effects and requirements of softwares in collaborative design management，and clearly definite the primary role of a drawing standard in practice and application of collaborative design management.

Collaborative Design；2 Dimensions Collaboration；Drawing Standard

TU201.4；TU202

A

1674－7461（2010）04－0105－05

刘斌梅（1963－），女，信息管理研究中心技术总监。主要从事集团信息化规划、建设推进、应用管理方面的工作。E-mail：lbm＠cadg.cn