勘察设计企业基于CAD的二维协同生产实践

■ 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 陈雁南

纬衡浩建科技（深圳）有限公司 甘帅 陈永涛

1.前言

设计协同生成是勘察设计企业近几年工作的转变方向之一。传统的设计生成已经无法适应现在高速的设计过程需要。为了规范设计质量、追求效益，越来越多的企业通过应用信息技术以达到设计协同的目的。建筑行业是目前设计企业的领军者，笔者所在的中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司与纬衡浩建科技（深圳）有限公司有着多年的合作，共同探索设计企业的协同设计、知识管理和图档管理，形成了一些适合企业自身的图档系统和协同设计系统。本文以纬衡浩建科技（深圳）有限公司开发的协同系统为基础，阐述了设计企业的协同设计原理及协同生产的价值，以期为设计企业提供参考。

2.传统设计模式的缺陷

传统的设计出图过程，是各专业设计人员在个人电脑上使用CAD等软件绘制出工程设计图纸，然后将图纸的纸质版本或者电子版本提交给校审人员和项目负责人，经过审批的图纸再提供给下游专业，最终形成成果。传统设计模式存在以下缺陷：

（1）上下游专业缺乏协同意识。任务的指派不明确，上下游专业协调困难，引发设计冲突；工作量难以计量，工作缺乏积极性。大型设计院问题尤为严重，存在产值划分不明确、任务难以协调等情况。

（2）设计标准难以统一。笔者所在的企业虽然已经规范了CAD的版本、CAD字体和图层以及标准图框，但依然存在大量不规范的现象。例如，设计人员使用错误的字体、非标准的图框、图签样式不正确等情况。

（3）ISO9000贯标流于形式。未能严格执行标准，有大量表格和程序需要执行，但这些工作变成仅仅走个过程，没有达到质量控制的初衷，同时带来了大量流于形式的工作量。

（4）过程信息的缺失。缺少一个共同的资料库来储存设计产品，由于所有工作没有留下记录，仅仅是成果的转移，很难管控工作的进度，亦没办法核实文件的各个版本，无法追溯调整和查找。由于无法记录每个环节花费的工时，也很难对团队进行绩效考评。考评多为人为判断，存在有失公允的情况。

（5）设计效率低下。所有设计任务环节是串行进行，由一个环节再到下一个环节，一旦出现修改，将引起连锁反应。所有版本都保存在设计人员自己的电脑，容易出现版本的错误提交和修改。

3.协同设计的特点

协同设计，是引入信息技术、建立一个协同生成的平台，将相互孤立的设计工作融入到同一个平台中，各个设计环节的设计人员都可以通过该平台参与工作，所有成果也都保存在这个平台中，方便流转和查阅。设计标准由系统设定，不能擅自更改，保证了规范性。设计修改后会同步更新，避免出现上游修改后下游未知的情况，提高了设计生产的效率和准确性，有利于缩短设计周期，提高产品质量。将传统的以部门为单元的设计生成模式改编为以项目为主导的设计生产模式，更强调工作的协同性，更有利于专业间的配合，并且所有工作有记录，这样既便于检查、又便于统计工作，能够有效把控任务完成进度、方便绩效考核。传统设计方法和协同设计方法的优缺点比较见表1所示。

表1 传统设计方法和协同设计方法比较

4.基于CAD的协同生成平台的建立

4.1 项目管理过程

项目管理过程流程如图1所示。

图1 项目管理过程流程图

4.2 系统建设环境

基于项目管理整体思路，同时为增强系统的可操作性，便于设计人员的使用，系统的开发分成两部分：一部分是系统使用端，为CS架构，主要包括任务的建立、人员的配分、权限的设置、流程的建立、数据的维护等系统配置功能；另一部分是设计图纸模块，是在CAD中构建插件，插件将基于CS端的任务的架构，建立设计生产模块。具体包括图纸的新增、添加、编辑、查询，提资，图层管理，套图框和送审等功能。

4.3 建立标准化的协同工作平台

为保证设计输出的规范性，需要建立一些标准，以规范产品的质量。

4.3.1 建立标准的文件架构

按照项目可能产生的文件，以及项目可能需要经历的工作流程，建立项目的标准架构。如图2所示，项目其中包括项目管理、合同管理、技术咨询、施工管理、ISO9001文件、各阶段图纸及各阶段的设计存档等。

图2 项目的标准架构

建立项目整体架构后，根据设计图纸的范围，再建立一个设计生产的架构，专门用于设计图纸的生产模块，如图3所示。

图3 设计生产架构

建立的标准架构用于梳理项目的成果资料，便于对文件进行管理和控制。

4.3.2 建立提资和校审的标准流程

梳理设计文件的流转过程，将工作流程标准化。这样既有利于控制产品质量，又可避免人为存在的不规范因素，从而规范生产过程。

4.3.3 建立标准化图层

在CAD中通过建立标准图层，统一调用，规范图层的使用。

4.3.4 图签和图框标准化

系统内部签入标准图框，设计人员选择图框，填写图签信息，避免了使用个人图框带来的不规范问题。

4.3.5 字体文件自动推送

自动推送标准的字体，建立字体库，可自动保存字库，调用图纸时也可自动添加本机没有的字体文件。

4.3.6 图签标准自动检查

系统自动检查图签，对不符合标准的图签将不予通过，不能发送至打印环节。

4.3.7 自动转换标准图纸

图纸转换，按照图层绘图标准配置文件，可以将非标准图层的图纸进行图层转换，转换成标准图纸。

4.4 协同功能

协同的目的是实现信息共享，实时信息同步，按照设计项目建立的协同平台具备以下阶段和功能，见下表2所示。

4.4.1 项目策划

项目策划阶段在系统的CS端完成。项目负责人（项目经理）在系统中创建项目，包括添加项目名称，生成相应的项目编号。如果企业做了项目的编码处理，由此生成了对应的项目编码。如果新的项目架构和人员与原来的项目一致，则可以引用历史项目的模板，这样可以快速建立项目架构并添加完成项目的专业和人员。

如果是首次创建，创建完成项目后，再根据项目选择需要配合的专业，专业信息可以后台进行增补。

完成专业的添加后，项目负责人需要添加项目组成员，并为每一个成员指派角色，角色将影响整个项目组成员的权限和工作任务。设计人员可以同时加入多个项目组并承担不同的角色。每个项目互不影响。

项目组成员确认后，会同时生成协同讨论组，类似于QQ群聊的方式，方便项目组成员及时讨论项目工作。

项目阶段计划发布，任务发布后，CAD中会自动生成该项目的协同工作目录。该目录是基于项目-阶段 -任务模块-专业-部位的层级结构，其中任务模块可根据自身情况设立。例如，可分为设计输出、审核、校对、专业间协作区、专业内协作区、设计文件区等。这些任务模块会根据专业再细分，以方便找到对应专业的图纸。各个任务环节的图纸都会随着任务的进行，放到对应的文件夹里，如图4所示。

图4 CAD插件示例

设计任务分配。项目负责人可以对图纸进行拆分，将拆分后的图纸分配给指定的设计人员。同时，也可以指定相应的校核、审核、审定人员，这些人员信息可根据实际情况进行匹配。

4.4.2 设计绘图

设计绘图环节，是设计人员在CAD中的设计文件区模块完成的。设计人员的任务根据在CAD右侧列出的架构中相应绘制图纸。右键对应的文件夹，可以新建文件，新建的文件时调用标准模板。同样，也可以添加图纸，从本地计算机中加载图纸。（图5）

增加的图纸，会在对应任务模块的文件夹里生成。对于修改后的文件，右键点击“签入”，会产生一个版本，或者关闭修改后的图纸，自动增加版本。版本在CS端自动记录。

图5 标准图纸

表2 项目的阶段和功能

设计绘图环节包含了设计所参与的所有工作任务。除了基本的新建、保存、编辑外，还具备查询图纸、批量下载、建立标准图形库、套用标准图框、以及批量处理图纸的功能。

4.4.3 设计验证

设计验证环节是在CAD中的校对和审核模块中完成的。

设计人员在设计文件区选择单个图纸文件或单个文件夹的所有图纸送审，送审的图纸将出现校对模块，校审人的CAD的消息模块可以看到待办事项提醒。图纸的审批意见可以添加到该文件的批注中，并且可以直接打开CAD图纸，在图纸中进行修改和说明。同时提供了批注的附件上传功能，在添加批注意见的同时，可以添加截图作为批注的补充说明。

校审后的图纸和校审意见会反馈给设计人员，设计人员可以查看已做批准和修改的图纸，再根据意见对图纸进行修改，完成后可提交审核人员，完成整个设计校审流程。校审流程中的审核意见自动生成表单，不需要另外填写。（图6）

图6 设计修改

4.4.4 专业互提

专业互提环节是在CAD中的专业间协作区、专业内协作区完成。右键需要提资的图纸，可以选择转换T3并提资的功能，进行一键提资。同时增加了给图纸填写备注的功能，可以对图纸情况进行说明，方便参考。提资后的图纸会出现在“专业间互提区”，该区域是共享文件的区域，可根据设计所属的专业分别存放。

目前的受资方式有3种：其一是传统的复制粘贴模式，将需要的图纸内容复制后拷贝到自己的图中；另外两种方式是参照和插入块，可通过左键拖放操作，快速完成向自己的图纸中添加参照图纸和插入块。

添加外部参照。外部参照是指将一幅图以参照的形式引用到另外一个或多个图形文件中，外部参照的每次改动后的结果都会及时地反映在最后一次被参照的图形中，同时使用外部参照还可以有效地减少图形的容量，因为当用户打开一个含有外部参照的文件时，系统仅会按照记录的路径搜索外部参照文件，而不会将外部参照作为图形文件的内部资源进行储存。

通过外部参照的方式，可以实现上下游专业条件图自动更新。如果上游专业对图纸进行了修改，提资的图纸也会相应进行修改，可以有效避免专业间因没有及时沟通导致错误使用图纸问题的发生。

图层管理。通过系统的建立，对图纸的每个图层进行标准化命名，下游专业应用上游专业的条件图时，系统通过标准化的图层，实现对不需要图层的过滤、淡显等操作，快速呈现下游专业绘图所需参考的条件图相关图层，实现快速的专业间相互协作。

4.4.5 设计输出

设计输出的文件将提交至在CAD的设计输出区模块。只有通过了校审的设计图纸才会最终流转到设计输出区。设计人员通过在设计文件区右键发布，图纸将发送至设计输出区，图纸会自动加盖条形码，并自动生成图纸目录。

4.4.6 文件归档

设计输出区的文件会发送给出版中心和档案中心，分别作为纸质印刷的源文件和留作归档的电子文件。

5.协同生产的价值

5.1 对企业的价值

对于企业而言，协同设计改变了企业的工作模式，从提高单点效率向提高整体效率过渡；运用标准化的工作流程，有利于提高整体设计质量；将任务分解到协同平台上，解决了多专业配合过程中出现的质量问题；建立健全的协同系统，保证了设计资源的安全性和完整性，真正意义上实现过程管理；实现远程异地协作，从单一的设计向工程总承包过渡；保障ISO9000的实质性执行。

5.2 对设计人员的价值

减少设计人员重复工作量，提高工作效率，保证适当的人,在适当的时间找到适当的信息/文件。与现有的设计方法接轨，可以尽量不改变设计师的操作习惯，同时通过利用各种高效的工具进行辅助设计。