探寻省级设计院的三维协同设计之路

文｜张楠 孙斌

BIM（建筑信息模型）是工程设计行业发展的最前沿领域。无论是市场需要，还是行业发展，以BIM为核心的数字化管理体系都成为了不可阻挡的浪潮。BIM将彻底改变传统的工程项目运维管理模式，降低运管难度和人工成本。因此作为BIM的最大受益者，越来越多的项目业主要求必须采用BIM来进行工程设计。但由于推进过程中遇到各种意想不到的阻力和困难，因此大家对三维协同设计体系是否适合在省级设计院推行的争议一直没停止过。

三维协同设计在国内外的应用情况

三维协同设计作为实现BIM的重要工具，在发达国家早已经过了数十年的发展。目前国内也已经在先行一步的部级院中普及推广，并取得了很好的成效和回报。珠玉在前，近年来全国各省级设计院纷纷组建起专门的队伍或机构，来应对新的市场需求和竞争。住房和城乡建设部制定的“十二五”信息化发展纲要中，将BIM作为建筑业发展的核心竞争力。在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见的通知》（建质函【2015】159号文）中更明确提出如下发展目标：到2020年末，全国建筑行业甲级勘察、设计单位应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用；以国有资金投资为主的大中型建筑等新立项项目的勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%。

三维协同设计在省级设计院的应用难点

如何同步提高设计质量和设计效率，是大家关注已久却又难以解决的问题。传统二维设计体系下，设计质量和设计效率难以两全。因此大家往往偏重效率，忽略质量，但最后又经常因为前期策划不够深入，而出现设计质量问题，导致工程方案反复修改。

三维协同设计体系强调将设计重心前移，注重前期策划和协同合作，严格要求校审人员按标准化程序作业，因此无论应用于大小项目，在设计质量上均有明显优势，这一点是毋庸置疑的。

但是三维协同设计在工作效率方面则有较大局限性，由于增加了建模、切图、参考等操作环节，因此存在设计周期的下限。总体来说，越是大型复杂项目，越能体现其效率优势；而在中小型常规项目上，其效率优势则相对不明显。对设计周期较短的简单项目而言，有时大家反而觉得三维协同设计不如传统设计体系的效率高。

首先，三维协同设计增加了建模环节。对大型复杂项目来说，三维仿真建模是巨大优势，建模时的精力投入，可以在优化设计方案、出图、出量、制作三维动画以及数字化交付等后期环节得到丰厚回报。对小型常规项目来说，建模则是累赘，增加了设计难度和工作量。越小的工程，其投入产出比越低。

其次，三维协同设计对工作环节严格控制，检验无误后，方可进入下一环节，增加了管理难度。中小型项目结构简单，共通性强；在传统设计体系下，很多设计环节常常依据经验拍板跳过，采用三维协同设计手段后，因计算错漏导致设计方案反复修改的问题比较突出，会进一步放大建模环节的效率劣势。

从业务和实力上讲，部级设计院承担的大型复杂项目多，而且有相对成熟的标准化计算体系，三维协同设计体系得以充分发挥其质量和效率的双重优势，如鱼得水。

省级设计院承担的中小型项目多，而且计算体系尚未做到有序化、标准化。在没有找准正确的前进方向之前，注定难以发挥新设计体系的效率优势，进而影响设计者的使用热情和管理者的推广热情，致使耗费巨资购入的先进软件无法最大限度的应用到设计工作之中去。

应对难点的解决之道

省级设计院想要走出“鱼与熊掌不可得兼”的怪圈，除了尽快在院内建立起标准化设计体系外，关键还在于能否在三维建模环节提高效率。建模是三维协同设计必不可少的核心环节。目前有两条可行的途径来提高该环节的工作效率：

一是建立标准设备元件库，以搭积木的方式迅速完成各种设备、设施、管线模型的拼装。这种模式适合于设备众多、管线复杂，建筑结构形态各异的大型项目，如变电站、化工厂、大型水电枢纽、商业建筑等等。不过这项工作前期建库任务量非常大，在设备元件库没有完善丰富之前，设计工作会受到一定的制约影响。目前水利水电行业已经在中国工程软件中心的倡导下搭建了共享模型库，依靠大家的力量来共同完善。

二是实现参数化建模，即对三维设计软件进行二次开发，将工程中的挡墙、箱涵等单个建筑物当作标准化的“元件”，各“元件”按照一定的逻辑关系和空间位置，以参数输入替代手动建模，迅速完成建模和拼装。这种模式适合于共通性较强的中小型水利和市政项目，但难点是要事先制定标准化的工作环境，并确定好各类型建筑物的标准化布置方案和结构形式，以避免各“元件”排列组合方式过多。

这两个途径的原理相通，都是设法将枯燥繁琐的“体力劳动”交给电脑来辅助完成，减少建模工作量，降低建模难度。而且各有适用领域，因此省级设计院可以结合自身工作特点和技术实力，在选择发展方向时有所侧重，切忌贪大求全。

相对而言，参数化建模方式更适合省级设计单位。一是因为开发难度低，任务量少，每做完一个类型工程的参数化模型，就可以形成独立的设计单元，立即投入实际工程应用并快速取得实效；二是能够有效降低三维软件的学习和操作难度，压低新设计体系推广普及的门槛高度；三是可以与标准化计算体系无缝衔接，形成更加强大完备的设计体系，实现数据流在全设计环节内的传递和应用。这种模式正好为大家目前最关心的几个难题提供了一定程度上的解决之道。

如今参数化驱动模式已经成为工程软件行业的共识，Solidworks、犀牛、达索等软件在各自的领域内先行一步，Bentley公司也在新推出的Connect版本软件中强化充实了参数化建模功能，这为设计单位开展参数化建模研究提供了强大的技术工具，对技术实力相对弱一些的省级设计院来说无疑是一种福音。

实践成果

河北省水利水电第二勘测设计研究院一直将参数化建模作为三维协同设计推进的主攻方向。通过多个项目的对比验证，具备良好的适用性和通用性。越小的工程，利用参数化设计取得的质量和效率优势越明显。可见设计工具先进与否固然重要，更关键还是如何找准方向，让先进的工具可以用在正确的地方，发挥其最大的效用。

在BIM技术愈发深入人心的时代背景下，及早应用三维协同设计技术对省级设计院具有重大的战略意义。对于三维协同设计推广应用过程中遇到的难题应该客观的面对，并找准适合自身特点的发展方向，稳步推进。最终目标是建立可视化、信息化、参数化的设计工作模式，实现设计流程中横向和纵向的紧密协作、顺畅交流，以提高设计效率和设计精度。突破这一瓶颈之后，三维协同设计将发挥其无与伦比的优势，为省级设计院占领市场、提升设计水平提供有力的技术支持。