張黎明

(江西省水利水電建設有限公司，江西 南昌 330000)

水利水電工程三維協(xié)同設計的質量管控

張黎明

(江西省水利水電建設有限公司，江西 南昌 330000)

水利水電工程具有規(guī)模大、難度大、新技術應用率高等特點，設計則是水利水電工程開發(fā)和實施的關鍵部分，設計過程中必須考慮多種因素的影響。因此，水利水電工程對設計工作具有較高的要求，以此達到減少誤差、節(jié)省資源的效果。本文從三維協(xié)同設計的概念入手，深入分析三維協(xié)同設計的優(yōu)勢及其發(fā)展現狀，以南北水調京石段工程為研究實例，進一步介紹該工程三維系統(tǒng)設計質量控制方法，以期為水利水電工程設計質量管控工作提供一定借鑒和參考。

水利水電工程；三維協(xié)同設計；質量管控

1 概 述

隨著國民經濟的快速發(fā)展，水利水電工程勘測設計工作市場化進程不斷加深，此時，工程主管部門、業(yè)主等對工程設計質量、精度提出了更高的要求[1]。然而，與發(fā)達國家相比，我國設計手段和水平較低，鑒于此，為提升國內水利水電工程的質量和水平，對已有設計流程實施優(yōu)化，引入國外三維協(xié)同設計技術，結合當地水利水電工程設計特點，研究出一套適合我國的三維協(xié)同設計質量控制方法。此次以三維協(xié)同設計為視角，以南水北調工程為例，闡述三維協(xié)同設計質量控制方法，以期為類似工程提供指導。

2 三維協(xié)同設計概念

三維協(xié)同設計是指可以將不同領域技術人員進行同一平臺工作的協(xié)作型軟件，三維協(xié)同設計也被稱作三維模型設計產生的協(xié)同效應。這種設計方法，可將各個領域工作人員設計成果呈現為可視化狀態(tài)，進一步提升水利水電工程設計效率和質量?，F階段，水利水電工程建設日趨復雜，工程規(guī)模不斷加大，對設計過程中多角度平衡提出了更高要求，促使三維協(xié)同設計在發(fā)展之余，成為水利水電工程廣泛應用的技術[2]。必須注意，在水利水電工程設計中，環(huán)保節(jié)約也是各界廣泛重視和關注的問題，良好的設計能節(jié)省投資、降低工程耗能。同時，三維協(xié)同技術能有效減輕水利水電工程中人力、材料的浪費，并借助虛擬模擬，進一步減少水利水電工程施工中存在的問題，對水利水電工程施工有重要影響。

3 三維協(xié)同設計優(yōu)點

三維協(xié)同設計具有三維、二維CAD無法實現的優(yōu)勢，主要體現在空間布局、設計準確性、設計形象等方面。三維協(xié)同設計軟件使用過程中，設計人員可在設計前對該項目各個領域的設計需求、目標等建立文件，并把各個文件以種子文件的形式表現出來，這種方法使各領域設計人員能夠快速找到自己的子文件，并展開相應的設計操作[3]。同一平臺的設計人員可通過分析和溝通，對設計過程中面臨的問題進行針對性的修改，大大提高整個工程設計團隊的設計速度及效率。水利水電工程設計完成后，必須向業(yè)主匯報此次設計理念和整體方案，傳統(tǒng)的二維或三維CAD技術無法對方案實施三維立體和動態(tài)建模操作，設計人員只能采用書面或手工制作模型的方法進行匯報，這種匯報方式缺乏主觀感受，無法準確表述設計方案的成果。利用三維協(xié)同軟件展開設計，設計人員可通過三維模型向業(yè)主展示其三維效果，并采用渲染、動畫等方法模擬最后的成果，使業(yè)主方在聽取匯報過程中增加主觀感受，提升業(yè)主方對設計的滿意度[4]。同時，三維設計方法能在一定程度上提升設計效率，尤其是整個設計團隊的效率，通過協(xié)同設計，減少專業(yè)之間的配合環(huán)節(jié)。利用三維模型可實現二維出圖、工程量自動統(tǒng)計等操作，減少設計工作量，使設計效率大幅度提升[5]。

4 三維協(xié)同設計行業(yè)發(fā)展概況

水利水電工程設計圖主要經歷了手工繪制、電腦繪圖、CAD二維制圖三個時代，隨著計算機和AutoCAD技術的普及應用，CAD二維制圖軟件廣泛應用于水利水電工程制圖中。CAD二維軟件因其存在應用耗時長、設計員必須熟練掌握軟件操作等特點，在一定程度上限制了該軟件的應用和推廣。隨著三維協(xié)同設計軟件的問世，三維系統(tǒng)設計展現出直觀、結合性強等優(yōu)點，三維協(xié)同設計日后必然成為水利水電工程設計的主流趨勢。三維協(xié)同設計技術是新時期水利水電工程設計常見的技術，在我國具有良好的發(fā)展前景?，F階段，三維協(xié)同技術已率先在電子、機械、航天等領域中應用，對提升上述領域設計產品的質量產生了重要影響。我國自2003年開始在水利水電工程中研究使用三維協(xié)同技術，當時就受到多個研究單位和領域的關注及重視，并在我國各省份水利樞紐建設中發(fā)揮了關鍵的作用，也使業(yè)界人士看到了三維協(xié)同技術的優(yōu)勢。在水利水電工程中使用三維協(xié)同技術，可借助計算機直觀展現工程設計理念和成果，符合大眾思維模式和思維習慣。加之三維協(xié)同技術能把二維設計內容轉變?yōu)槿S設計步驟，降低因認知問題產生的錯誤或誤差發(fā)生率，減少設計修改次數，進而提升工程設計效率。現階段，我國并未大規(guī)模推廣和應用三維協(xié)同技術，原因是國內使用三維協(xié)同技術的平臺較少，必須依托其他國家的計算機平臺，才能對水利水電工程進行三維協(xié)同設計。同時，三維系統(tǒng)技術費用較高，多數省市不具備開發(fā)三維協(xié)同設計平臺的能力，開發(fā)和使用經驗嚴重不足，上述問題在一定程度上限制了大范圍推廣使用三維協(xié)同技術。雖然三維協(xié)同技術在我國擁有廣闊的發(fā)展空間，但目前技術發(fā)展不夠成熟，發(fā)展速度比較緩慢。

5 水利水電工程三維協(xié)同設計質量控制

根據5MIE方法從多個角度、不同環(huán)節(jié)找到影響三維協(xié)同設計質量的原因。結合水利水電工程設計特點，針對影響設計質量的主要因素，繪制各個部門及相關人員的工作流程圖，并對各個任務進行分解，見圖1。

圖1 影響水利水電工程設計質量的因素

5.1 設計任務分解表

設計任務分解表作為控制水利水電工程設計質量的主要手段之一，其不僅能改善三維協(xié)同設計過程中分工不清晰的問題，也有利于明確項目的范圍、確定工作順序，便于合理劃分工作人員的任務，為制定合理的計劃，有效控制進度和投入費用等奠定基礎。下面結合南水北調京石段工程設計任務，介紹如何采用三維協(xié)同設計軟件設計全線三維地質模型，以及渠道、橋梁、涵洞等建筑物模型，完成給排水、電氣等建模工作。根據三維模型生成相應的二維切圖、剖面圖，統(tǒng)計整體工程量。在設計任務開始前，制定相應的流程表，逐層進行細化，將復雜的設計任務清晰列入表內，為整個項目設計和管理提供重要依據。

5.2 設計進度計劃表

在對項目進度實施管理的過程中，必須對項目不同時期進展程度、項目最終完成時間進行合理的規(guī)劃，作為有效控制項目進度的依據，確保項目按照計劃實施。同時，可在設定時間內，制定出高效的進度計劃表。執(zhí)行該計劃時，應實時檢查工程施工進度是否根據計劃進行，如果出現嚴重偏差，必須及時進行分析并找出原因，采用恰當的補救措施進行調整或修改原計劃，直至完成總體項目。

5.3 工程質量控制

在設計操作中重視設計決策，選擇恰當的開發(fā)設計方式，是創(chuàng)建行之有效的設計流程的前提。與此同時，必須采用先進的設計工具和技術，嚴格按照設計工作的標準要求，合理安排各個設計環(huán)節(jié)的任務及責任，為保障設計質量打下堅實的基礎。在設計過程中，認真進行分析操作，借助早期的報警改善設計的不足之處，注重設計質量持續(xù)改進工作。詳細記錄存在的質量問題并進行分析，做好設計的改進工作，達到控制設計質量的目的。南北水調京石段工程三維協(xié)同設計質量控制流程見圖2。

圖2 南水北調京石段工程三維協(xié)同設計工作質量控制流程

6 結 語

三維協(xié)同設計能有效解決水利水電工程設計中的關鍵性技術問題，是新時期水利水電工程設計的發(fā)展方向。本文對三維協(xié)同設計的優(yōu)勢及發(fā)展概況作了分析，并以南水北調中線工程為研究實例，提出了合理控制三維協(xié)同設計質量的方法。實踐證明，對水利水電工程三維協(xié)同設計質量進行相應控制，有利于設計者準確計算工程量，提升整個工程的設計質量和工作效率。

[1] 仲夏.三維協(xié)同設計在水利水電工程設計中的應用[J].信息化建設,2016,13(4):347-348.

[2] 黃宏亮.三維協(xié)同設計在水利水電工程設計中的應用[J].科教導刊,2015,26(17):32-33.

[3] 李秀慧,付艷林,魏云潔,等.水利水電工程三維協(xié)同設計研究[J].河南科技,2015,35(22):47-48.

[4] 吳坤峰.淺議三維協(xié)同設計在水電工程設計中的重要性[J].建材發(fā)展導向(下),2016,14(1):80-81.

[5] 王金鋒,陳健,王國光,等.水利水電工程三維數字化設計平臺建設與應用[J].水力發(fā)電,2014,40(8):1-4.

Quality Control of Three-dimensional Collaborative Design for Water Conservancy and Hydropower Engineering

ZHANG Liming

(JiangxiWaterConservancy&HydropowerConstructionCo.,Ltd.,Nanchang330000,China)

Water conservancy and hydropower engineering has the characteristics of large scale, difficult and high application rate of new technology. Design is a key part of water conservancy and hydropower engineering development and implementation. In the design process, we must consider the impact of many factors. Therefore, the water conservancy and hydropower engineerings have higher requirements on design work, so as to achieve the effect of reducing errors and saving resources. Based on the concept of three-dimensional collaborative design, this paper in-depth analyzes the advantages of three-dimensional collaborative design and its development situation. Taking the Beijing-Shijiazhuang section of the South-to-North Water Transfers Project as an example, the quality control method of the three-dimensional system design is further introduced so as to provide some reference for design quality control work of water conservancy and hydropower engineering.

water conservancy and hydropower engineering; three-dimensional collaborative design; quality control

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.03.008

TV222

B

1673- 8241(2017)03- 0026- 03