中小設計企業數智化轉型勢在必行——福建博宇建筑設計有限公司數智化轉型的實踐與思考

近年來，隨著國家一系列政策的出臺，設計行業從增量市場向存量市場轉換，市場競爭愈發激烈。市場容量不斷縮減、資源不斷向頭部企業集中，中小設計企業在同質化競爭的環境下利潤率逐年降低。在信息化時代，廣大中小設計企業應該為客戶提供什么樣的產品和服務，如何更好地轉型發展，成為擺在廣大中小設計企業面前的嚴峻課題，需要我們認真思考。

數智化轉型的決策與組織

伴隨著智能建造與建筑工業化協同發展等一系列產業政策的出臺，福建博宇建筑設計有限公司于2018年開啟了公司的數智化轉型進程。

與很多企業一樣，對于是否開啟轉型進程，公司內部存在很大爭議。盡管對于數智化轉型趨勢有不同判斷，但經過反復討論最終還是達成了共識——工程建設行業數智化轉型是必然趨勢。作為沒有特殊背景、沒有特殊資源的中小企業，只有具備一定的核心競爭力，結合技術、服務的差異化優勢才可能在競爭激烈的市場環境中生存下去。與其等待市場變化，不如先一步做好應對市場變化的準備。

于是，公司首先在設計項目生產維度上進行數智化轉型。公司內部進行了重大改造，成立了產業化中心，實行扁平化管理，產業化中心直屬公司一級管理部門管理。部門內部構架簡化，分為三維協同設計和數據應用兩個分部。兩個分部協同工作，所有研發工作均圍繞設計工作及設計衍生服務進行。

設計模式的BIM化改造

如果把工程建設劃分為設計、施工、運維三個階段，設計階段在全產業鏈的最前端。設計費用在工程項目總投資中占比低于2%，甚至更低，但設計實際對工程造價的影響卻超過85%，可見設計階段在全產業鏈中的重要性。公司希望通過設計階段的BIM應用，在提供精細化設計產品的同時，提供完備的數字化設計基礎信息，并將它們傳遞給產業鏈上其他各階段應用，為參建各方提供決策、管理的數據依據，最終達到全產業鏈的數智化改造。

目前，BIM設計階段應用存在三種工作模式：一是設計完成后，非設計團隊依據設計圖紙翻模、檢測、反饋修改、數據應用；二是伴隨設計過程，非設計團隊隨設計過程圖紙翻模、檢測、反饋修改、數據應用；三是設計團隊直接應用BIM進行全過程、全專業三維協同設計，同步數據應用。

BIM應用離不開產業鏈上各方專業技術的支撐，專業技術也只有通過BIM應用才能發揮更大作用，才能跟上信息化時代的步伐。我們選擇了第三種做法并全力實施，致力于設計模式BIM化改造和建筑全生命周期的BIM服務，主要從事建筑BIM全過程全專業三維協同設計、建筑BIM三維設計基礎數據模型構建、建筑BIM設計施工管理平臺一體化數據應用服務。不同于行業內目前普遍存在的BIM專業化路線，我們尋求的是設計專業BIM化的方向。部門內設計相關的五大基礎專業（建筑、結構、給排水、暖通、電氣）設計師，均在傳統設計模式下工作 五年以上，具備豐富的設計項目實踐經驗。通過短期的軟件應用培訓，直接選擇合適的實際項目實施三維協同設計，發揮設計專業BIM化模式的優勢。

中小設計企業構建這樣一個部門，存在困難是必然的，主要體現在資金、人才兩方面。我們采取的應對方式是產研結合，即所有運行項目均為實際項目，部門產值不滿足部門開支的情況下，一定時期內公司補充一定的研發經費，保證設計、研發人員的收益不低于傳統生產模式下同等人員的收益，并對創新成果給與特殊獎勵。中小企業研發經費有限，在這種模式市場逐步接受前，如何做到產研平衡，也是我們很長一段時期內重點關注的問題。隨著研發的推進、生產效率的提高，這個矛盾也將逐步緩解。

數字化轉型的技術實施

在實踐項目中，我們采用了全新的設計模式，在三維BIM信息化模型環境下實現建筑、結構、機電全專業三維協同設計。在項目實踐過程中，依據我們在傳統模式下的設計經驗，不斷總結修正，制定了BIM設計應用的“標準化、一體化、精細化、自動化”四大指導原則。

標準化

標準化包含設計管理標準化，設計配合流程標準化，設計三維構件標準化，設計成果模型、數據及圖紙標準化等。

從設計階段考慮，標準化是提高設計質量、提高設計效率的重要基礎條件，混亂的信息不利于設計質量和設計效率的提升。

福州東南眼科醫院門診綜合樓BIM模型

福建博宇建筑設計有限公司“福州東南眼科醫院門診綜合樓BIM正向設計”榮獲2020全球工程建設業卓越BIM大賽最佳應用實踐獎-建筑設計類-小型項目組第一名

從建筑全生命周期的層面考慮，建筑信息數據要在建筑全生命周期過程中發揮作用，充分應用的基礎條件就是數據標準化。我們這個時代不缺數據，而是缺少有序的數據。傳統設計模式下產生的圖紙，包含dwg、pdf、jpg等文件廣義上也是數據之一，但是這類數據缺乏標準、缺乏關聯，在BIM應用模式中這類零散數據就很難被充分利用。因此，建立標準化的設計模型數據信息，保證模型信息的唯一、準確及關聯，才能使模型信息在各階段BIM應用中充分發揮作用。

一體化

一體化的概念是從設計階段和建筑全生命周期兩個層面考慮的。

設計階段所有參與設計的專業，均在一個三維環境下協同工作。改變了傳統二維制圖時代，各專業各自設計制圖，需要不停地提資、交圈等來保證設計的準確性。三維一體化協同工作模式下，所有的專業配合流程簡化，各專業修改調整均能同步給參與設計的每個設計師，做到一體化的工作模式，提高了設計質量和工作效率。

建筑全生命周期需要產業鏈上各方協同工作。一體化的模型信息數據在設計階段參建各方就能查看模型信息參與設計、反饋需求意見等。基礎設計模型信息在整個產業鏈中傳遞，參與建造各方依據各自職責加載信息，在設計、建造過程中逐步形成項目模型數據庫，建造結束時能提供完整的竣工模型信息傳遞給建筑運維階段使用。

全產業鏈的一體化是逐步完善的，并非一蹴而就，需要長時間的探索、磨合，需要參與各方共同有序參與才能達到目標。不同于設計行業的很多公司追求BIM大而全的應用，現階段我們主要致力于BIM管理模式在設計階段的全方位落地應用。設計并創建基礎BIM模型信息框架并逐步精細化，完備的設計模型信息在建造階段以及將來的運維階段才能充分發揮模型信息的優勢。

精細化

精細化設計是設計公司的本質任務，我們改變傳統模式圖紙設計思維，在標準化的基礎上采用三維構件思維進行設計。不同于現有常見的以圖紙驅動模型翻模工作，我們是以模型驅動圖紙的方式完成設計過程。

總結傳統二維時代設計經驗，專業間配合改為為讀取其他專業構件數據并依據本專業需求連接數據，最終完成模型全部構件的數據連接，各專業遵循一套成熟的設計流程。在這樣三維協同模式下的設計工作，可以發現眾多以往二維設計時期無法發現的設計問題，把以往在建造過程才能發現的問題提前在設計階段暴露，提前解決問題。精細化設計的目的是為后續建造階段掃除障礙，避免糾紛、節約建造成本、提高建造效率。

自動化

BIM信息模型數據庫

正是因為BIM三維協同設計模式下標準化、一體化、精細化等要求，使得設計工作量大幅加大，需要尋找提高設計效率的方法。也正是因為BIM三維協同設計模式下產生的模型信息數據，使得我們可以研發一些程序處理批量數據，簡化設計方式，提高設計效率。雖然還未達到自動化的目標，但在一部分應用點上通過程序二次開發可以實現半自動化設計。目前，研發有通用、建筑、結構、MEP系統、PC拆分等模塊，研發各類設計過程規范檢測插件等，提高設計效率及質量。未來，隨著軟件的發展，我們還將會引入衍生設計、智能設計等加入到實踐項目中。

三維協同設計實踐

從BIM在建筑全生命周期的應用角度看，設計階段本身就是建筑數據初始創建階段。以下結合幾個實踐案例，介紹各設計專業是如何依據指導原則在實踐項目中完成BIM三維協同設計并創建基礎建筑數據框架的。

建筑專業

建筑專業作為統籌專業，是在多方的需求、要求、各類限制條件下尋找邏輯耦合。對外遵守包括國家法律法規，平衡業主需求、用戶需求、審美需求、職能部門各類規則、建造可行性、建造成本等；對內需要平衡結構、給排水、電氣、暖通各專業的專業要求。面對眾多的信息整合任務，需要反復修正設計方向，在不斷尋求合理性的過程中需要保證設計數據之間高度聯動。而采用BIM三維協同設計模式使得這樣的信息整合任務較二維設計時代完成度和精準度大幅提高。

我們建立自身設計配合工作流，可以完成方案設計、擴初設計、施工圖設計全流程的設計工作。實現在設計階段圖模數據高度聯動，每個設計構件攜帶設計信息，同時能正確的二維表達。我們認為，在很長的一段時期內，設計的圖紙還是作為產業鏈過程中生產、加工、建造的重要依據。傳統的二維設計圖，只是各個構件信息在圖紙上采用線條繪制的原理表達，真正的構造形式需要三維想象。BIM技術構建了三維實體圖形，更加直觀呈現各個構件之間的互動性和反饋性。圖模數據高度聯動避免信息扭轉、人為失誤。通過這種三維協同工作方式可以做到在建筑模型或圖紙內就可以判別各專業配合是否符合設計要求，有效降低專業間溝通成本，提升設計精細度。

結構專業

結構設計因為需要應用力學計算軟件，計算數據對接成為結構BIM三維協同設計的最大難點，我們應用盈建科軟件進行結構電算，通過鴻業BIM結構軟件、探索者BIM結構軟件對接電算模型，導入Revit環境參與專業協同設計工作。通過各類項目的實踐檢測，總結經驗，通過自主二次開發的插件，實現結構設計模型、設計圖紙、設計數據的完整關聯。所有結構設計構件均攜帶設計配筋等數據，同時與圖紙高度聯動。在傳統二維模式設計中，最常見的設計失誤，如建筑和結構圖紙表達矛盾造成返工等，通過三維協同設計精確建模，所有構件按照設計標高定位，同時與圖面標記聯動，有效防止了設計人為失誤。結構設計信息數據均存儲在三維構件上，數據有跡可循，方便前期導入與后期導出。完備的設計模型圖紙數據信息為下一步設計數據封裝輸出云平臺應用做好準備工作，也為我們后期計劃的BIM造價控制模塊提供基礎數據。

機電專業

機電各專業同樣改變原來二維圖紙設計的思維方式，將其轉化為三維構件化思維設計，即在三維協同環境下把正確的構件擺放到正確的位置，構件攜帶正確的信息。建立三維設計模式下完整的配合工作流，各專業協同設計，電氣、給排水、暖通專業共用設備標準化參數。拋棄傳統提資概念，改為三維數據高度聯動。各專業在協同環境先均能讀取其他專業的參數，實現設計信息共享同步。提高設計質量及效率的同時，也為后續設計信息封裝傳遞建立基礎。

設計信息封裝及傳遞

傳統二維模式下，設計成果包含大量圖集及部分文檔表格。這些成果數據是離散的，容易造成后續造價計算、深化設計、建造過程對圖紙的誤判造成損失。而應用BIM三維協同模式的設計成果，是一個以模型為載體的攜帶有設計參數、設計信息、設計圖紙的綜合模型數據信息庫。而對這個綜合模型數據信息庫的信息共享傳遞也是我們的重要課題之一。

我們通過選擇合適的輕量化云平臺，上傳我們封裝的設計圖模數據成果。通過輕量化云平臺共享的方式，將我們的設計信息準確地傳遞給參建各方，提高參建各方的溝通效率。在設計階段各方均能訪問云平臺參與設計，設計方同步各方意見優化設計，逐步提高模型精度。

進入建造階段，設計綜合模型數據信息庫可以繼續加載建造各階段的信息，作為建造階段管理的數據基礎。利用這個綜合模型數據信息庫也可在工程竣工階段完成竣工模型，移交運維平臺。

全產業鏈數智化轉型嘗試

BIM應用是貫穿建筑全生命周期的，我們不滿足于只解決設計階段的BIM數據模型應用。2018年，我們參與投資了一家混合所有制創新型科技企業——福建省城投科技有限公司。該科技公司主要從事BIM技術研發、BIM裝配式建筑設計、BIM鋁模深化設計及BIM設計咨詢顧問等各項服務，并具備研發生產、施工一體化管理平臺的能力。

我們計劃構建這樣一種模式：設計階段提供一套完整的設計模型數據信息庫，在模型數據信息庫框架基本構建完成后，同步傳遞給科技公司進行各項BIM深化應用，數據對接各類生產管理、施工管理BIM應用平臺。

BIM設計團隊與BIM施工階段深化團隊在設計階段密切溝通，統一標準。根據各階段的模型使用需求（裝配式建筑拆分、深化設計、鋁模設計、機電管綜等），結合后端需求，優化設計階段及項目其他階段建模要求，確保項目模型信息順利從設計階段向下傳遞。BIM深化團隊同步設計模型，進行PC、AT支撐一體化設計、管線優化、施工工藝優化等工作。通過與設計團隊的密切配合，不斷完善數據模型標準，將PC、AT深化設計環節的需求融入設計模型標準中，提高模型由設計階段向深化設計階段的模型傳遞效率。項目PC、AT深化設計模型成果輸出構件清單、構件加工圖，對接工廠加工生產工作。科技公司研發平臺系統以對接設計BIM模型為基礎，以計劃管理為主線將各業務流程串聯，解決建筑產業鏈多線程協作的各類問題，形成工程設計-構件生產-施工建造一體化、數智化的工程建設新型管理模式。

我們希望通過多方協同工作，在設計階段創建的完整設計模型數據能有效傳遞給建造各階段深化應用，在項目建設各階段，參建各方依據各自的知識經驗參與項目建設、應用數據模型進行項目管理并加載數據。數據模型在項目建設過程中逐步完善，成為參建各方知識經驗的載體，包含設計方與建造方的知識經驗等。伴隨建筑全生命周期，BIM數據模型演變成為有價值的數據資產。

數智化轉型未來道路的思考

在企業數智化轉型的起步階段，我們沒有提出宏大的計劃，也無資金和實力馬上實施BIM全系統平臺開發等大規劃。我們希望從產業鏈里對應的各個節點結合實際，逐步深化BIM應用，循序漸進接近目標。

現階段，公司致力于設計階段BIM應用體系的建立及完善，目標一是完成精細化的設計，為客戶提供更好的設計服務；目標二是建立設計項目建筑信息數據框架，為后續的深化設計、構件加工、工程建造、項目運維等各階段BIM應用提供完整的設計基礎數據，充分發揮項目三維協同設計的優勢，推動工程設計企業數智化改造的進程。我們希望創建的完整設計模型數據能有效地傳遞給建造各階段，結合專業技術深化應用，為項目施工管理、項目成本控制、EPC項目、全過程工程咨詢項目甚至更高理想的IPD項目提供完整的基礎數據，為建筑全生命周期提供全過程的數據應用服務。

工程建設行業的數智化轉型工作不可能一蹴而就，不是單純依靠概念炒作、依靠華麗的電子大屏數據看板等就能解決。數智化轉型工作需要產業鏈上各參與方沉下心，從基礎數據開始研究應用，結合專業技術改進生產管理方式。建設行業的數智化轉型工作千頭萬緒，是一項巨大工作量的系統性工程，且未來的發展充滿不確定性。唯有各方秉持共同協作、回歸本質的務實精神，重構生產管理模式，才能逐步推動建設行業向前發展。對于未來，我們想引用習近平主席2021年新年賀詞的一句話：征途漫漫，惟有奮斗。