依托数字设计云平台打造网络协同设计院

■ 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 蔡升华 林阳 黄建城

2020年初，新冠肺炎疫情突然袭来。为全力遏制疫情蔓延，坚决打赢疫情防控攻坚战，众多企业在较长一段时间内面临停工停产的困境。多数企业采用了粗放的远程办公模式，除了满足日常沟通、OA办公及文档编制需求外，对于复杂的生产过程无能为力。在突发情况下，勘察设计行业企业的复产复工同样面临着巨大压力。中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司（以下简称“江苏院”）在长期发展过程中，依托云计算技术搭建电力数字化设计平台，通过工程设计全过程信息化管理、数字化出版一体化系统，整合三维设计数字化移交平台等各类业务生产工具，构建了一套协同网络化的设计工作模式，在疫情期间实现了“停班不停工”“轮班不减产”，打造了全员在线的网络协同设计院。

何谓网络协同设计院?

工程设计企业是典型的技术、知识密集型企业。人才、知识和技术，是工程设计企业最重要的生产要素和无形资产。工程设计的生产过程具有成本小、产出高等特点。从投入角度来看，成本中少有物质资源或有形资产等硬成本，绝大部分成本是软成本，即各类知识资源和人的智力投入。从产出角度来看，设计产品是智力劳动的结晶，是各专业技术人员运用多学科、多专业的知识与技能，利用各类设计输入资料，通过自己的经验水平形成的创新技术成果，其表现形式包括图纸、报告等。这一输入产出特性，决定了设计企业可通过改良生产协作方式，有效提高企业网络化协作效率。

设计院生产运营方式

随着时代的发展变迁，设计院的变更发展都是通过生产力（制图工具）及生产关系（协作机制）的不断发展进步来实现的。从原有的纯手工纸质画图到计算机二维软件制图、三维设计，从线下的纸质校审到管理信息系统的线上协同流转、设计全生命周期管理，生产力和生产关系实现了跨越式的发展。随着BIM技术、云技术、移动技术的发展，工程设计过程摆脱了原有介质、时间和空间限制，呈现出数字化、在线化、智能化的特点。伴随着设计院业务的发展及跨地域的合作要求，网络协同设计院应运而生。

网络协同设计院，与网络技术发展相伴而生，是网络辅助设计的一种新形式，是建立在高度信息化基础上的一种支持设计全面数字化、全生命周期协同网络化的新型信息化手段。它聚焦数字化设计成品，紧紧围绕设、校、审、批等全生命周期管理，综合运用BIM技术、云计算、虚拟化、移动信息化和智能设备等软硬件信息化技术，与数字化出版、交付、归档等项目管理过程相融合，旨在提高合作协同效率，实现精细化设计、精益化管理。

网络协同设计院的关键技术

从网络协同设计院的产生和发展历程来看，网络协同设计院能够利用更多的信息化技术解决工程设计管理问题。在这一过程中，需要提供网络协同基础设施、业务数字化设计、管理信息化过程及事后决策等几个方面的支持，并且每个环节都需要核心技术进行支撑。

（1）在网络协同基础设施建设方面，需要搭建基于互联网的云计算基础设施平台。该平台为网络协同设计院提供网络互联支撑、基于云计算技术提供可动态调配的计算资源、存储资源，为设计管理人员提供统一、标准化的远程异地协同支持。在这一过程中，需要通过云计算技术，将CPU、内存、存储、网络横向组合，行成资源池，改进传统的数据中心架构，实现面向应用系统的服务器云和存储云。

（2）在业务数字化协同设计方面，需要解决计算机辅助设计、计算及虚拟仿真软件的网络协同化问题。工程设计过程涉及专业门类较多，各专业间的CAD三维协同设计软件对运行环境及计算能力要求严苛。因此，需要通过桌面云技术，在云平台中集成百余个电力设计所需的数字化设计软件，以解决设计软件在云平台中的兼容性问题；将设计软件标准化和模块化，使设计软件更加适合在互联网环境中运用。

三维数字化协同设计平台利用云计算技术，将物理设备、操作系统、数字化设计工具、用户数据、工程数据分离，各自组成模块和资源池；根据电力设计中各专业的要求，将模块化的物理设备、操作系统、数字化设计工具、工程数据重新组合，以桌面方式交付给设计人员；结合设计人员的用户数据，形成适合每个设计人员的设计空间。

三维数字化协同设计平台

基于云桌面的三维设计平台

设计项目管理全过程

（3）在管理信息化方面，以项目管理为主线、以业务流程为驱动，实现工程设计全过程数字化/无纸化生产及项目管理，涵盖立项、组织、进度计划、任务分解、专业间提资、设计输入、设计/校核/审核/会签/批准、基于云的图纸在线校审、图文产品自动批量数字签名、数字化出版、自动归档与交付的全过程。

如何建立工程设计管理一体化平台？在设计管理过程中，需要采用相关技术，保证网络协作过程的顺利开展：

一是与企业综合管理系统深度集成，提升项目精细化管理水平。工程设计管理一体化平台与人资管理系统集成，实现对人员的统一管理，规范工程组成员签署权，在人员工作负荷分析基础上进行人力调配，项目任务与绩效考核强关联；构建业务财务一体化框架，通过接口配置的方式实现各子系统之间的热插拔，完成工程设计管理系统、总包PIP系统等多个业务系统与财务系统的对接；与知识管理系统集成，通过数据标签化将积累的数据知识化，逐步积累企业知识库；根据预先定义的规则，自动将任务相关信息，如标准化的卷册任务说明、校审要点等专业知识，向设计人员桌面推送。

二是与专业协同设计平台融合，实现设计管理一体化。工程设计管理一体化平台与三维设计系统紧密集成，完成“项目管理”与“三维设计”的一体化协同，三维专业设计系统前端与项目管理集成，自动集成项目组织、项目任务和进度信息，实现任务进度动态监控；后端紧密集成数字签名和出版系统，实现三维数字签名和出图，解决专业设计和管理分离的难题。

三是分布式自动批量电子签名，实现成品后台批量签署。电子签名系统需建立在公钥基础设施之上，通过USB KEY和证书保障电子签名的安全性。电子签名系统采用分布式架构，可任意扩张签名服务器数量，由任务中心负责调度签名任务。签名系统直接从图纸提取图纸名称、图号和图符等信息，并传输给项目管理系统，极大减少了设计人员的输入量。电子签名系统还包括设计人前端工具，作为插件安装在AutoCAD等设计软件中，可实现图纸图框、字体、线型等的标准化检查，不符合标准的图纸将无法上传至系统中，保证了成品的质量。签名系统通过与一体化平台的集成，由信息系统向签名系统发送签名指令，实现后台全自动无人值守批量签名，极大地提高了出图效率，缩短了成品交付周期。

三是云图纸校审，实现电子化审图。校审环节是设计院质量控制的关键。通过在线图纸校审系统与项目管理系统、知识管理系统集成，校审要点自动推送给校审人员，将提高校审的规范性，避免校审图纸时出现要点遗漏。校审人员不再填写纸质校审单，而是通过云图在线圈阅，系统自动将校审意见数据化，并生成校审单；自动将圈阅意见形成缩略图，随图纸、校审版图纸一并流转，有利于极大地提高图纸校审效率。

（4）在决策分析方面，通过大数据分析技术，对业务流程过程中形成的结构化、半结构化、多维度的海量数据分析处理。通过建立相关的业务管理模型，进行企业数据的自动化分析、做出归纳性推理，从中挖掘潜在的模式，并结合分析结果进行预测反馈。其中，数字化设计过程存在大量的数据计算，需要云计算提供相应支撑，在设计校审过程中也会产生海量的校审数据。随着网络协作设计院的实施推广及工程总承包全过程管理的进一步规范，项目管理过程的数据也将成倍增加。对这些数据进行收集沉淀、分析再利用，有利于企业更好地预测项目风险，优化项目管理过程，帮助设计人员提取业务指标，并用于相关后续项目。同时，可以帮助决策者调整市场策略，减少风险，做出正确决策。这也是基于大数据分析的价值所在。

信息化应用架构

网络协同设计院的应用架构

网络协同设计院信息化应用架构，主要包括公共基础设施、企业管理信息化、工程业务信息化及辅助决策4个层次的内容。

在公共基础设施层，通过建设中心机房和数据中心、构建网络体系、组建统一身份认证，完成信息基础设施的建立，为整个企业的各项信息化的开展提供基础硬件保障；网络信息安全通过防黑防病毒软件、安全网关、文档保护等，提高信息安全等级，通过数据备份异地容灾等手段保证企业的数据安全；通过邮件系统、即时通讯工具、待办待阅中心、视频会议等工具，为企业搭建起最基础的协作互通的沟通平台；通过云计算、云桌面等技术，能够快速为各项信息化应用提供计算资源和应用平台，同时结合移动信息化和远程办公平台，将有助于企业实现异地远程设计办公、实现网络协同。

在企业管理信息化层，基于公共基础设施完成了企业协同办公、职能管理、内控和门户信息的管理，为企业主营业务的顺利开展保驾护航。管理信息化业务可通过移动办公方式，实现快速高效的网络化协作。

在工程业务信息化层，以三维为核心的数字化设计与数字化交付平台为主要生产工具，需要底层的云计算提供大量计算资源，需要云桌面提供专业的设计云平台，以保证设计过程的流畅性、规范性；以工程设计流程为主线，基于网络化协作，实现从项目立项、项目组织、任务下达、专业配合、图纸校审、出版、归档和交付等全过程的数字化管理，可有效降低企业综合管理成本，提升协同工作效率，提高生产质量；通过互联网及移动互联设备，实现工程总包项目管理的采购、施工、物料及QHSE等管理，有利于实现总包工程重点过程管控。

在辅助决策层，通过各信息系统沉淀的大量数据建立决策分析系统，通过大数据分析技术对监管数据进行科学分析、决策和预测，为企业提供决策支持，为投资战略管理提供依据。

网络协同设计院的实施效果

网络协同设计院是BIM技术、云计算等信息技术与传统设计领域相结合的产物，在疫情期间保证了江苏院全员远程异地协同设计，保证了各项生产活动的正常运转。具体实施效果如下：

一是切实降低了设计管理成本。网络协同设计院通过硬件资源的动态协调配置，使服务器计算能力得到最优配置，有效降低了硬件成本；通过专业软件资源许可的按需组织配置及软件审计功能，实现软件资产管理，优化软件购买及分配，有效降低了软件成本；通过快速的软件硬件资源分配，节约项目及人员的准备时间，减少了时间成本。

二是有效增强了设计人员单兵作战能力。包括图纸图框、字体、线型等的标准化检查，校审工具的规范化等在内的个人网络设计空间的搭建，，以及更先进的数字化制图协作工具的引进，设计人员全力聚焦具体专业业务，有效降低了设计人员的学习成本，提升了其业务水平及设计能力。

三是有效提高了项目管理人员的协作效率。通过将工作空间推向互联网，实现了在互联网上进行工程咨询设计的目的。工程设计人员在工程项目现场、野外勘察时，利用PAD、笔记本、瘦客户机、一体机等设备，便可完成三维等复杂数字化设计工作；通过在线校审即可实现成品流转；通过视频会议等在线沟通工具即可实现设计沟通。整个项目管理过程打破了时间、空间的限制，有效提高了员工的生产协作效率。

四是有效提升了成品的交付质量。通过大数据挖掘分析及专业业务建设，对历史大量数据进行对比分析，总结各类生产管理过程中的产品缺陷；通过知识管理系统等手段，结合云图纸校审等功能，指导新项目的设计校审，提高了成品的质量；通过提升数字化设计成果增值服务，基于云平台建成了工程数字化移交平台；通过该平台可以集成工程建设不同阶段、不同来源的数据，比如设计阶段的二维图纸、三维模型、智能流程图等文档数据资料，采购建造阶段的采购文件、施工文件、设备文件等静态数据，运维阶段来自现场总线、DCS、ERP、OA、门禁系统、工业视频等动态信息，构建智能的数据中心，为实现工程项目全生命周期的智能化设计、建造和运营奠定了坚实基础。

五是有效提升了辅助决策能力。江苏院身处的能源行业拥有体量巨大、结构复杂的能源大数据，这些数据蕴含着极高的经济利益和社会效益，对能源行业的业务开展、管理提升、辅助决策等具有重要意义。通过构建能源大数据平台，利用云计算技术实现能源（电力）大数据的采集、存储、分析、展示的功能一体化，可有效预测电力需求、计算电力电量平衡、分析新能源消纳、进行电网分析等，将有助于提高升企业的市场决策能力。

六是疫情下全面保障各项生产经营活动的正常开展。即便是在疫情的特殊时期，在前后分别经历“现场停班+远程办公”、“现场轮班+远程办公”的情况下，江苏院各项工作有序推进。依托网络协同设计院模式，线上任务分配和信息传达层层落实，全院各环节工作任务一目了然，工作进度得到保障。各生产部门对重点项目的动态进行全面的统计梳理，制定总承包项目应对新冠肺炎疫情的复工策划，对市场开发工作要点把控布局。市场开发组、设计投标组、项目总承包组、后勤保障组等迅速到位，各司其职，有序运转；完成了各项既定的市场投标工作；多个总承包现场复工有序；施工图等各项设计成品按期交付……。网络协同设计院模式在突发公共事件面前的快速反应优越性进一步显现。

能源规划大数据研究平台

结语

江苏院在转型发展过程中，由传统设计院不断向“平台型网络协同设计院”迈进。今后，无论是国家工程建设战略导向，还是设计院自身的转型需求，均需要网络协同设计院扩充外延范围，向智慧型工程公司转变，将触角遍及总包项目管理的各个过程。作为以设计为龙头的工程公司，设计院在项目施工管理方面存在弱项，需要科学有效地建立智慧工地一体化监管云平台，通过物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代的信息化技术，构建总包项目远程智慧集中监管体系，有效弥补施工监管中存在的薄弱环节，实现对施工现场从业人员、建筑机械、扬尘噪声、施工过程等全方位实时监控，变被动“检查监督”为主动“监测预警”，充分发挥设计院的平台和技术优势，使项目管理更加全面、协同、高效、智能，进一步向“智慧型和平台型工程公司”转变。