工程設(shè)計中三維協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用方案研究

徐國強（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

隨著大數(shù)據(jù)、云平臺時代的到來，勘察設(shè)計與工程建設(shè)行業(yè)正在向智能設(shè)計和數(shù)字化交付轉(zhuǎn)型，其關(guān)鍵就在于三維協(xié)同設(shè)計模式的推廣應(yīng)用，并且已經(jīng)在傳統(tǒng)成熟工業(yè)領(lǐng)域得到了蓬勃發(fā)展。例如建筑行業(yè)正在迅猛發(fā)展的BIM，石化、電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的三維數(shù)字化工廠技術(shù)等等，讓越來越多的工程投資方看到了該技術(shù)在加速施工、方便運維、節(jié)約后期投資等方面的明顯優(yōu)勢，更使有遠(yuǎn)見的甲方尤其是國外的工程項目在設(shè)計合同中明確要求提供三維工廠模型或直接采用三維設(shè)計。但是由于各類工程項目的實際情況千差萬別，三維協(xié)同設(shè)計的模式尚不能適應(yīng)多樣性的需求，盡管國內(nèi)外已有十幾至三四十年的發(fā)展史，其實際應(yīng)用范圍依然非常有限，應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計的工程企業(yè)也頗感推動不易。因此亟需有針對性的定制三維協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用方案，方能在各類工程項目中得以順利實施。

1 方案定制思路

1.1 三維協(xié)同設(shè)計的“短板”分析

1.1.1 前期準(zhǔn)備投入成本大：除了投入較大的資金購置三維設(shè)計軟件外，還要面臨三維協(xié)同平臺搭建、元件庫/數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、人員培訓(xùn)等大量的前期準(zhǔn)備工作，盡管大部分是一次性投入，初期的人力成本和時間成本也足以對項目實施帶來巨大的壓力。

1.1.2 工作習(xí)慣被大幅改變：設(shè)計人一方面因為制圖工具的更換而必須重新學(xué)習(xí)新技能，另一方面由于更加強調(diào)團隊協(xié)同，設(shè)計信息包括協(xié)作流程的精細(xì)化程度、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度都被提升到空前的高度，造成設(shè)計人感到明顯的不適應(yīng)。

1.1.3 軟件功能尚存在瓶頸：相較于二維制圖，三維軟件操作復(fù)雜、占用更多的計算機資源，并且功能設(shè)計上存在較多不完善、不成熟的問題，需要大量計算機技術(shù)支持，維護(hù)工作量大。

1.1.4 團隊意志被各種因素消磨：面對“新生事物”，團隊內(nèi)部外部都極易出現(xiàn)懷疑、動搖甚至抗拒，或因為長期看不見明顯的直接效益而漸漸渙散，導(dǎo)致應(yīng)用水平停滯不前。

1.2 方案定制原則

為針對性的克服以上障礙，在定制應(yīng)用方案時應(yīng)充分考慮以下原則。

1.2.1 上級責(zé)任制：只有綁定來自領(lǐng)導(dǎo)層的關(guān)注和支持，才能保障團隊獲得持續(xù)的資源投入和激勵，而這恰恰是容易被忽視的成敗關(guān)鍵。

1.2.2 差異化原則：是否采用三維協(xié)同設(shè)計的模式，應(yīng)從項目大小與復(fù)雜性、專業(yè)適用性和必要性、個人專業(yè)水平和計算機熟練程度的不同來綜合考慮，各個層面均應(yīng)根據(jù)具體情況區(qū)別對待。

1.2.3 實效性原則：除了脫產(chǎn)從事專門研發(fā)的情況外，仍然要以項目合同的履約為第一要務(wù)，這就要貫徹效率為先的思想，讓技術(shù)服務(wù)于工作，避免一味追求“最先進(jìn)”的技術(shù)，而是選擇“最適合”的技術(shù)。

1.2.4 集成化原則：目前市面上還不存在某款三維軟件能實現(xiàn)以單一平臺滿足所有專業(yè)設(shè)計的使用要求，因此方案必須支持各專業(yè)不同的平臺共存，采取集成的方式實現(xiàn)跨平臺協(xié)作，從而使各專業(yè)也可以達(dá)到揚長避短的效果。

1.2.5 漸進(jìn)式原則：采取“總體規(guī)劃，分布實施”的策略，緊跟技術(shù)發(fā)展的腳步“小步快跑”，避免倉促一步到位，以不成熟的方案取代傳統(tǒng)模式而帶來的風(fēng)險。

2 方案實施內(nèi)容

2.1 路線規(guī)劃

三維協(xié)同設(shè)計應(yīng)用方案可根據(jù)如下路線規(guī)劃分階段實施：培訓(xùn)→演練→實戰(zhàn)→推廣。即首先成立三維項目小組，開展基礎(chǔ)知識和操作技能培訓(xùn)，系統(tǒng)化掌握基本的軟件功能，周期兩個月左右；策劃虛擬的導(dǎo)航項目，在小組范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)作演練，在此過程中開始有意識的起草專業(yè)級或企業(yè)級的三維協(xié)同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時相關(guān)元件庫/數(shù)據(jù)庫逐漸初具雛形，周期四個月左右；實戰(zhàn)階段可以選取進(jìn)行中的簡單工程項目或某子項，采用三維協(xié)同設(shè)計模式完成施工圖設(shè)計，通過數(shù)次實戰(zhàn)實現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計團隊成熟化，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)庫完整化，周期可為一至兩年；通過三維項目小組的帶動，逐步提升三維協(xié)同設(shè)計模式應(yīng)用的覆蓋率，并推廣到更多的專業(yè)、部門，隨著應(yīng)用水平的提高，軟件的實用功能開發(fā)也可以開展起來，實現(xiàn)企業(yè)層面工程設(shè)計核心競爭力革命性的提升。

2.2 關(guān)鍵要點

2.2.1 三維協(xié)同設(shè)計軟件平臺的選擇：就三維工廠領(lǐng)域而言，石化行業(yè)多使用鷹圖公司出品的SmartPlant3D，電力行業(yè)多使用AVEVA公司的PDMS，冶金行業(yè)多使用奔特力公司的PS?DS（最近已升級到OpenPlant），產(chǎn)品線均較為齊全。

2.2.2 統(tǒng)一編碼體系的構(gòu)建：建立起對象之間相互聯(lián)系，使交互內(nèi)容明晰，資料文檔編碼結(jié)構(gòu)化便于查詢，是實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計與管理的基石。

2.2.3 工作任務(wù)分解的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化：使參與項目的人員職責(zé)與分工明確，工作流清晰，實現(xiàn)設(shè)計進(jìn)度、質(zhì)量的精細(xì)化控制和人工時的科學(xué)結(jié)算。

2.2.4 元件庫/數(shù)據(jù)庫一體化：設(shè)計數(shù)據(jù)庫的建庫工作統(tǒng)一到材料采購數(shù)據(jù)庫中集中完成，各個不同的設(shè)計軟件的所有輸入數(shù)據(jù)由材料庫的單一數(shù)據(jù)源頭分發(fā)，保證設(shè)計數(shù)據(jù)的一致性，徹底改變傳統(tǒng)的從各種標(biāo)準(zhǔn)里挑選材料進(jìn)行設(shè)計而與市場脫節(jié)的情況。

3 結(jié)語

三維協(xié)同設(shè)計的本質(zhì)是信息的協(xié)同和關(guān)聯(lián)性的保證，這是工程行業(yè)開啟全生命周期數(shù)字化進(jìn)而發(fā)展為智能化管理大門的鑰匙，作為未來的技術(shù)方向已愈發(fā)受到廣大工程行業(yè)管理者的倍加重視。

[1]喬海軍,趙占斌.有色冶金三維工廠設(shè)計初探[J].礦業(yè)裝備,2014,(06):106-107.