文｜華躍

二維設(shè)計(jì)是按照一定的規(guī)則約定，通過對實(shí)體的簡化表達(dá)，來溝通設(shè)計(jì)人、審核人、施工人間的信息，而三維設(shè)計(jì)是各角色間直接用三維影像進(jìn)行溝通。這樣就需要新的規(guī)則約定，來實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)工作內(nèi)容、表達(dá)方式的三維化轉(zhuǎn)變。

三維設(shè)計(jì)，特別是工廠三維設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)行業(yè)已經(jīng)推進(jìn)多年，但實(shí)際效果并不如人意，特別是當(dāng)今BIM技術(shù)的發(fā)展，對工程設(shè)計(jì)單位應(yīng)用新技術(shù)的要求進(jìn)一步提高，從提升設(shè)計(jì)技術(shù)水平問題上升到了提高工程整體效益問題。找出更好、更有效的推進(jìn)途經(jīng)顯得迫在眉睫，從而最終為工程設(shè)計(jì)行業(yè)更順利的推進(jìn)相關(guān)技術(shù)提供另一種思路。

寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司（以下簡稱“寶鋼工程”）是寶鋼集團(tuán)的全資子公司。2006年初，為了提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，寶鋼工程經(jīng)過嚴(yán)格選型，在多個(gè)工廠設(shè)計(jì)軟件中選擇了Bentley 的工廠系列軟件，并在多項(xiàng)工程上推廣應(yīng)用，取得了明顯效益。但在推進(jìn)過程中，也遇到了很多阻力，有了很多體會。經(jīng)過深入分析，認(rèn)識到了問題的根源，進(jìn)而為后續(xù)推進(jìn)策略的改進(jìn)提供了重要幫助。

三維設(shè)計(jì)推進(jìn)面臨的問題

就像大多數(shù)公司一樣，在三維設(shè)計(jì)，特別是三維工廠設(shè)計(jì)的推進(jìn)過程中，對使用軟件設(shè)計(jì)人員和資金的投入均遇到了瓶頸，很少有單位能實(shí)現(xiàn)真正意義上的三維設(shè)計(jì)。此時(shí)大家會找出各種原因來解釋發(fā)生的問題。如：軟件學(xué)習(xí)掌握難度大、設(shè)計(jì)效率低、專業(yè)間不容易配合、出圖可能不滿足要求、領(lǐng)導(dǎo)不重視、獎勵措施不到位等等。

但經(jīng)過深入分析，寶鋼工程認(rèn)為上述原因只是表象，那么什么是根本原因呢？實(shí)際上，可以借助政治經(jīng)濟(jì)學(xué)中“生產(chǎn)關(guān)系和生產(chǎn)力”間的關(guān)系來解釋目前行業(yè)所遇到的問題。在政治經(jīng)濟(jì)學(xué)中明確兩者關(guān)系為：“生產(chǎn)力包括勞動者、勞動資料、勞動對象三要素；而生產(chǎn)關(guān)系是人們在物質(zhì)資料生產(chǎn)過程中所結(jié)成的社會關(guān)系。當(dāng)生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力相適應(yīng)的時(shí)候，生產(chǎn)力能夠較快地發(fā)展。當(dāng)生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力不適應(yīng)，而又不調(diào)整或無法調(diào)整生產(chǎn)關(guān)系的時(shí)候，生產(chǎn)力只能緩慢發(fā)展，甚至停滯不前或后退，體現(xiàn)為生產(chǎn)關(guān)系對生產(chǎn)力的阻礙作用”。

借此，把三維設(shè)計(jì)軟件、三維設(shè)計(jì)工程師以及三維設(shè)計(jì)產(chǎn)品三要素看做生產(chǎn)力（或叫設(shè)計(jì)力）。眾所周知，三維設(shè)計(jì)相對二維設(shè)計(jì)而言，其模型的直觀性、通過模型的多專業(yè)整合、自動碰撞檢測、精確材料統(tǒng)計(jì)等等顯而易見，一定是更先進(jìn)生產(chǎn)力。為此，企業(yè)可以購買最好的軟件，對使用人進(jìn)行最好的培訓(xùn)，但是真正操作起來還是存在很多困難，使用人員會覺得工作量增大，改變了原有的工作方式，從而造成相關(guān)人員的積極性都不高。而這其中的原因就在生產(chǎn)關(guān)系不適合生產(chǎn)力，或叫設(shè)計(jì)關(guān)系不適合設(shè)計(jì)力。因?yàn)橐呀?jīng)長期形成了二維的設(shè)計(jì)環(huán)境，與三維設(shè)計(jì)要求的環(huán)境差別很大，即設(shè)計(jì)關(guān)系差別很大。這就如同生產(chǎn)關(guān)系與生產(chǎn)力間要相匹配一樣，三維設(shè)計(jì)關(guān)系也需與三維設(shè)計(jì)力相匹配。

當(dāng)引進(jìn)一臺設(shè)備后，可能會使生產(chǎn)效率提高，也可能增加更多功能，一臺設(shè)備頂多臺設(shè)備等等。那么對這臺設(shè)備的操作團(tuán)隊(duì)、分工、技能、原料要求、產(chǎn)品輸出及包裝、物料存放、與生產(chǎn)線上的其他設(shè)備間的分工合作界面以及加工過程中的管理等等生產(chǎn)關(guān)系也必須做出調(diào)整，如果沿用老的生產(chǎn)關(guān)系，其結(jié)果也就可想而知。當(dāng)企業(yè)引進(jìn)一個(gè)軟件或系統(tǒng)時(shí)，就是引進(jìn)了一臺生產(chǎn)設(shè)備，這臺設(shè)備在整體的生產(chǎn)環(huán)境中要發(fā)輝出價(jià)值，同樣必須理清各種設(shè)計(jì)關(guān)系。

梳理設(shè)計(jì)關(guān)系

工程設(shè)計(jì)從前期方案、設(shè)計(jì)到后續(xù)實(shí)施要涉及到方方面面，存在著多方面的設(shè)計(jì)關(guān)系，例如，設(shè)計(jì)人間關(guān)系，包括設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)組成、設(shè)計(jì)人間溝通、設(shè)計(jì)審核、設(shè)計(jì)變更；專業(yè)之間關(guān)系，包括設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料準(zhǔn)備、提資、專業(yè)協(xié)同、專業(yè)分工界面、會審會簽；軟件之間關(guān)系，包括不同的軟件平臺、軟件間接口、格式間轉(zhuǎn)換；工作環(huán)境關(guān)系，包括軟件配置環(huán)境、對圖面表達(dá)元素的共識、數(shù)據(jù)存放位置、溝通傳遞手段；圖紙表達(dá)關(guān)系，包括模型直接表達(dá)，轉(zhuǎn)化為圖紙表達(dá)、符號化表達(dá)；二維、三維、信息間關(guān)系，包括已有設(shè)計(jì)圖紙利用、設(shè)計(jì)模型到出圖、模型圖紙信息關(guān)聯(lián)；檔案利用關(guān)系，包括管理模型和圖紙的目的、歸檔操作、檔案文件形式、模型歸檔分類和級別、檔案利用方法、模型信息安全級別、檔案數(shù)據(jù)的消息關(guān)聯(lián)。二維和三維的設(shè)計(jì)關(guān)系具體差異點(diǎn)見表1。

對上述二維設(shè)計(jì)與三維設(shè)計(jì)的差異點(diǎn)進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)，二維設(shè)計(jì)是按照一定的規(guī)則約定，通過對實(shí)體的簡化表達(dá)，來溝通設(shè)計(jì)人、審核人、施工人間的信息，這些信息在各個(gè)角色的大腦中還是被翻譯為三維影像，翻譯的效率和質(zhì)量取決于讀圖人的解圖能力。

而三維設(shè)計(jì)是各角色間直接用三維影像進(jìn)行溝通。這樣二維設(shè)計(jì)圖紙可以簡化到一根線可以代表一根管道或一堵墻，而三維設(shè)計(jì)拒絕簡化，在三維模型抽取的圖紙上是管道和墻體的真實(shí)投影，部分可以簡化為線條或符號。

這樣就需要新的規(guī)則約定，來實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)工作內(nèi)容、表達(dá)方式的三維化轉(zhuǎn)變。

二維設(shè)計(jì)是在個(gè)人計(jì)算機(jī)屏幕上畫圖，要實(shí)現(xiàn)多專業(yè)在一個(gè)二維畫面中進(jìn)行疊加表達(dá)是很困難的。專業(yè)間的關(guān)系只能通過互提資料和會審會簽的串行工作流程間接實(shí)現(xiàn)。而三維設(shè)計(jì)時(shí)，多專業(yè)可以在一個(gè)統(tǒng)一環(huán)境下建模，數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器，彼此可以動態(tài)地看到對方的設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)在模型級、隨時(shí)隨地的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。

這樣就需要有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理環(huán)境，建立三維設(shè)計(jì)下的提資關(guān)系和會審會簽關(guān)系，也就是協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)系。

二維設(shè)計(jì)下，圖紙上主要表達(dá)的是本專業(yè)的信息，其他專業(yè)的信息不超過1%。而三維設(shè)計(jì)下，一個(gè)專業(yè)對其他專業(yè)的依賴較大，如果其他專業(yè)不能按照需求專業(yè)及時(shí)提供三維模型，需求專業(yè)就要為其他專業(yè)自建模型。如流體專業(yè)在向結(jié)構(gòu)提交混凝土預(yù)埋需求時(shí)，需要結(jié)構(gòu)的地下混凝土三維模型，結(jié)構(gòu)專業(yè)不能及時(shí)提供，流體專業(yè)只能自建，這樣做出的預(yù)埋需求非常清晰準(zhǔn)確，但增加了流體專業(yè)的工作，所做地下結(jié)構(gòu)三維模型又不滿足結(jié)構(gòu)專業(yè)要求。

例如精煉設(shè)計(jì)中，工藝設(shè)備布置需要鋼結(jié)構(gòu)和精煉設(shè)備的三維模型；而工藝設(shè)計(jì)時(shí)，這兩個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)可能還沒有開始。這樣就需要有適合三維設(shè)計(jì)的工序安排、進(jìn)度策略、專業(yè)界面劃分等。

二維設(shè)計(jì)是一個(gè)設(shè)計(jì)人可以完成本專業(yè)的從前期到最終出圖的全過程，因?yàn)槠洚媹D時(shí)用的是點(diǎn)、線、圓在圖面上的堆積；而三維設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)元素的堆積，如：由不同規(guī)格的鋼管、閥門、彎頭、泵體等組合成管路，由不同形狀的鋼結(jié)構(gòu)、磚頭、門窗、墻面材料組成墻，其設(shè)計(jì)效率是否能夠提高，人員分工至關(guān)重要。這樣就需要有人專職做基本構(gòu)件（鋼管、閥門、彎頭、泵體、磚頭、門窗、墻面材料）和外購件的構(gòu)件級信息模型，有人利用基本構(gòu)件做設(shè)計(jì)，有人將模型轉(zhuǎn)換為二維圖紙的不同設(shè)計(jì)角色。

解決思路

在看清三維設(shè)計(jì)需要的設(shè)計(jì)環(huán)境與現(xiàn)有的二維設(shè)計(jì)體系有著較大的差別后，那么理順三維設(shè)計(jì)關(guān)系就至關(guān)重要了。但往往這項(xiàng)工作是被忽視的，這就是問題的根源所在。

企業(yè)往往更注重軟件的選型、人員的培訓(xùn)、模型的搭建效率等，而忽略了三維設(shè)計(jì)環(huán)境的梳理。然而一旦看清問題的根源，自然就有解決的辦法。本文提供的思路是：以現(xiàn)有的貫標(biāo)體系為基礎(chǔ)，逐條梳理，研究三維設(shè)計(jì)體系。

三維設(shè)計(jì)體系的建立則需要從項(xiàng)目管理開始，以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理為保證，包括階段劃分、人員配備、進(jìn)度安排、設(shè)計(jì)分工、數(shù)據(jù)管理、專業(yè)協(xié)同、審核、變更、圖面表達(dá)、檔案管理等方面。

當(dāng)企業(yè)的貫標(biāo)體系中包容了三維設(shè)計(jì)體系時(shí)，相信三維設(shè)計(jì)將成為一項(xiàng)不止用來提高質(zhì)量，還能用來提高效率的不可或缺的工具，從而不再為了三維模型而做三維設(shè)計(jì)。

當(dāng)前BIM技術(shù)正在迅速發(fā)展，它涉及到了工程全過程的各個(gè)主體和過程，業(yè)主、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、分包、供貨、施工、監(jiān)理、政府等等，同樣應(yīng)該把BIM工作狀態(tài)下的各種關(guān)系理順放在首位，避免長期以圖紙為紐帶的工程關(guān)系阻礙以模型為紐帶的BIM效益的發(fā)揮。