數字化協同設計管理推動企業高質量發展

文｜耿琳苑

適應時代發展趨勢 加快企業數字化轉型

當前，經濟全球化進入新時期，以工業互聯網、電子商務等產業為代表的數字經濟已上升為國家戰略，成為拉動經濟增長的重要引擎和產業升級的重大突破口。建設工程項目管理主要是依靠以人為中心，耗費的人力成本過于復雜，同時這樣的管理容易由于工作人員的疏忽而造成不必要的麻煩，效率低下。而實施信息管理，能夠將以人為中心的管理思路轉向依靠于信息技術，將管理過程作信息化處理，顯著的提高建設工程的管理效率，同時能夠節約相應的成本。總體看來，雖然信息管理在建設工程項目中已經取得一定成效，但依然存在一些問題，要想解決這些問題就需要深刻的明確信息管理的意義，及時處理和傳統管理過渡中存在的問題，實現信息化的建模過程。BIM(Building Information Modeling)技術已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可，它可以幫助實現建筑信息的集成，從建筑的設計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結，各種信息始終整合于一個三維模型信息數據庫中，設計團隊、施工單位、設施運營部門和業主等各方人員可以基于BIM 進行協同工作，有效提高工作效率、節省資源、降低成本，實現可持續發展。

工程建設過程中，協同三方（設計、采購施工、運維）使用的功能性軟件往往各不相同，設計院使用的是設計軟件，工程企業常用的是工程管理軟件，運維單位則常用運維系統軟件。這些不同功能性軟件之間的數據并不能共享，目前的三方協作狀態可能大多通過PDF、Excel、Word 等圖片文檔格式實現，這類文件多數情況下并非結構化數據，難以被利用。

由于三方使用的功能性軟件定位不一致，所以不同功能軟件之間的通信是被孤立的，比如工程建設階段的管理軟件數據信息無法加載到設計院提供的三維模型，而設計院提供的三維模型中的設計信息在工程管理軟件里也無法識別。例如，設計院三維設計軟件生產的材料報表以紙質形式報送給施工單位，而施工單位需要將材料清單中非結構化數據手動轉換為結構化數據，數據流轉過程多為線下流轉，即便手動轉換完成，也無法保障數據的實時有效性。

搭建三維協同設計系統 有效集成建筑信息

多專業的三維設計系統。Bentley 軟件平臺針對不同專業分別有不同的建模軟件，每一個軟件在建模過程中都有不同的側重點，相互之間數據可以無縫切換，同時對基礎功能模塊進行保留。例如“碰撞檢測”功能是經常可以用到的，因此碰撞檢測需要放置在各個軟件模塊的底層。

與其他二維界面轉三維的建模軟件不同，Bentley 軟件真正在三維環境里進行建模，在建模視圖中可以非常直觀的看到三維建模結果，這樣的建模環境對于設計師而言非常方便，可以直接進行正向設計。

管道設計和建筑結構設計模塊都是使用同一個平臺MicroStation，軟件的語言版本和項目環境可以自由組合，因此建模的過程是實時協同工作的過程，在數據交互過程可以實現數據無損傳輸，提高設計質量和效率。

結合協同管理平臺ProjectWise 可以實現對工作內容、工作標準和工作環境的統一管理，采用分布式項目部署方式，進行跨領域和項目團隊的協同，實時進行工作流程溝通，對不同的參與方進行不同的權限設置，使不同地點的項目參與方好像面對面工作一樣。

ProjectWise 典型的三層體系結構，既提供了標準的客戶端/服務器訪問方式（C/S），同時也提供了瀏覽器/服務器訪問方式（B/S），可以隨時隨地調用文檔，使信息的交互和共享方式更加靈活，各參與方根據不同的權限，及時得到準確的工程數據。

平臺架構方面，系統架構，項目的參與方對項目的查看和文檔的訪問一般都是在不同的地理位置，因此需要分布式部署相應的服務器組件（如圖1 所示）。需要在另外一個地點部署相應的網關/緩存服務器組件，與集成服務器進行通信。

圖1 系統架構

在軟件應用過程中將軟件架構分為三層，最基層是以ProjectWise 為基礎的協同平臺，確保各個參與方可以通過不同的方式對模型信息進行查看；第二層是工作內容創建平臺MicroStation，在這一平臺中要針對不同的項目設置不同的工作環境和工作標準，各專業建模軟件的功能模塊都是在MicroStation 的基礎上建立延伸的，提供了統一的底層數據結構，這樣做既可以實現模型的兼容又可以實現信息的無損交互；置于頂層的是各個專業應用工具軟件集，其中OpenBuildings Designer 是核心設計軟件，主要是建筑結構專業設計，到了施工建筑階段，它用來對設計的模型進行加工制作，以滿足施工模型的需求（如圖2 所示）。

圖2 軟件架構

科學部署規劃 加強組織實施

需求分析。在項目開始之前要對項目目標進行分解，分層級進行需求分析，從全生命周期的角度來考量創建的內容是否滿足工程需求，根據實際情況明確各個項目要做什么、能做什么，將需求與團隊實施能力相結合，達到投入產出效益最大化。

項目劃分。整個項目使用單一模型文件進行是不太可能實現的，必須對模型進行拆分。不同的建模軟件和硬件環境對于模型的處理能力會有所不同，因此完成需求分析之后，根據分析結果對項目進行劃分，工業工程中模型拆分沒有硬性的標準和規則，一般根據實際情況分專業或分層級進行。

人員組織架構。項目劃分完成后要有明確的人員組織架構,根據不同的項目劃分確定不同人員的職責和工作內容，提高組織管理效率（如圖3 所示）。

圖3 人員組織架構

圖4 兩化融合水平與能力評估曲線

圖5 效益與效能評估分析曲線

圖6 協同管理平臺

例如BIM 設計經理全面負責設計階段的BIM 設計管理，控制設計進度及質量，與工程項目經理進行及時溝通來調整模型的創建內容，并負責對相關合作方進行溝通協調。BIM專業負責人對BIM 模型設計深度、進度、質量進行具體管理，負責各專業間或同專業間以及特殊工藝需求的溝通協調，按時完成現場BIM協調任務并保證工作質量。BIM 各專業模型工程師按照合同約定與規定的標準、規范程序進行BIM 模型設計與審核，并負責施工過程設計模型變更配合。

文件命名規則。設置文件命名規則的目的是為了“見名知意”，在ProjectWise 平臺中建立文件夾樹狀結構，文件夾要參考需求分析和項目劃分的結果進行命名，要求層次分明、結構清晰，保證各個參與方根據文件夾名稱都可以快速準確地找到相應文件。

建模深度要求。模型在創建過程中應該遵循“適度”原則，要在能夠滿足BIM 應用需求的基礎上盡量簡化模型。模型過于簡單不能支持BIM 的相關應用需求；模型創建過于精細，不僅會浪費人力帶來無效勞動，而且會降低模型運行效率。因此在創建模型前要規定建模深度，這也使工程建設項目的各參與方能夠在不同階段描述BIM 模型應當包含的內容及模型詳細程度時，能夠使用共同的語言和相同的等級劃分規范。

模型審核機制。成立模型審核小組，在模型創建完成后對模型的精細度和準確度進行審核，審核人員和設計人員對建筑信息模型基礎數據的準確度負責，并且保存模型審核中間文檔，避免后期模型使用過程中出現“扯皮”現象。模型審核機制可以大大提升建筑信息模型的準確性。

促進兩化融合進程 顯著提升管理水平

兩化融合水平與能力評估的主要評估步驟如下：一是評估各底層指標表征的水平與能力級別；二是基于底層指標，通過加權求和、聚類分析等綜合方法確定底層指標以上各級指標的水平云能力級別，并依此類推；三是對企業在基礎建設、單項應用、綜合集成、協同與創新各評估方面的水平與能力級別及其相互關系進行邏輯性和合理性校驗，并作出必要的調整和修正；四是基于各主要評估方面的水平與能力級別，對企業量化融合發展階段進行判斷，得到水平與能力的總體評估結論。

效益與效能評估分析的主要評估步驟如下：一是根據競爭力、經濟和社會效益的當前水平，與國內平均、國內先進和國際先進分別進行對比，確定效能與效益評估各底層指標的水平層次；二是基于各底層指標水平，通過加權求和、聚類分析等綜合方法確定底層指標以上各級指標的水平層次，并以此類推；三是對企業在競爭力、經濟和社會效益等方面的水平層次及其相互關系進行邏輯性和合理性校驗，并作出必要的調整和修正；四是基于競爭力、經濟和社會效益等方面的水平層次，對企業兩化融合效能和效益總體水平層次進行分析，得到效能與效益評估結論。

構建協同管理平臺 引領行業轉型升級

通過構建協同管理平臺，大幅提升了企業經濟效益。一是在信息化模型的基礎上，供應端、制造端之間的信息接入與共享，售后服務的快速響應，形成企業級信息資產。二是通過統一的數據規范和規則約束信息，提高數據質量，減少信息二次整理的資金和人力投入。三是智能三維模型直接應用于工廠運行、維護數字化應用，可減少運維期數字化工廠建立的3D 模型重建的資金和人力的投入。四是數字化移交的方式可提升信息移交的過程管理能力，實現數字化的溝通，降低溝通成本50%。五是施工模擬輔助糾偏，可以將施工階段可能遇到的問題前置解決，施工階段的工程變更可減少約30%。

通過數字化和BIM 技術的應用，最終形成適應于企業自身的協同設計管理平臺。在與社會各階層、業主方等項目各參與方對接時，可以非常形象直觀、三維一體、透視化、多角度化、實時的基于設計成果進行溝通，有效降低項目各參與方之間的溝通成本。對于設計階段，各專業設計人員可以基于同一個設計模型進行設計，及時優化各專業的設計成果，特別是專業間協同可以及時發現設計過程中存在的問題，可以有效提高各專業之間的工作效率和設計質量；對于業主而言，可以更早獲得可靠的成本估算，從設計階段就可以介入控制成本，透過協調和預先設計減少現場人力時間，同時可以幫助導出生命周期內相應的設備信息進行維護和優化。協同管理平臺、BIM 技術的應用對提升企業核心競爭力、實現項目各參與方協同、優化整合共享資源、提升企業精細化管理水平，對促進數字化轉型、工業化與數字化融合、加快產業升級、推動企業高質量發展具有非常重要的意義。