设计环境要与三维设计相匹配

三维设计，特别是工厂三维设计已经推进多年，但实际效果却不尽如人意。与此同时，随着BIM技术的进一步发展，从提升设计水平上升到了提高工程整体效益，各方对工程建设单位应用BIM的要求进一步提高。找出更好、更有效的BIM推进方式迫在眉睫。本文试图从政治经济学的角度进行分析，从三维工程设计切入，找到问题根源所在，为在工程建设行业更顺利地推进BIM应用提供一个思路。

宝钢工程技术集团有限公司（简称宝钢工程）是宝钢集团的全资子公司。2006年初，为了提高工程设计质量，宝钢工程经过严格选型，选择了Bentley的工厂系列软件，并在多项工程上推广应用，取得了明显效益。但在实际推进过程中，我们也遇到了很多阻力，体会颇多。经过深入分析，我们找到了推进不如预期的问题根源所在，这将为后续BIM的推进提供有益的帮助。

生产关系适应生产力

诸如常规认识到的软件学习难度大、设计效率低、专业间不容易配合、出图不满足要求、领导不重视、奖励措施不到位等诸多困难阻碍了三维设计的推进。而经过深入分析，我们认为上述原因只是现象，那么什么是根本原因呢？

这里，我们借助政治经济学中的“生产关系和生产力”间关系来解释我们所遇到的问题。在政治经济学中明确两者关系为：“生产力包括劳动者、劳动资料、劳动对象三要素，而生产关系是人们在物质资料生产过程中所结成的社会关系。当生产关系与生产力相适应的时候，生产力能够较快地发展。当生产关系与生产力不适应，而又不调整或无法调整生产关系的时候，生产力只能缓慢发展，甚至停滞不前或后退，体现为生产关系对生产力的阻碍作用”。

借此，我们把三维设计软件、三维设计工程师和三维设计产品三要素看作生产力（或叫设计力）。相对二维设计，三维设计模型直观性高、可通过模型实现多专业整合、可实现自动碰撞检测和精确材料统计等优势显而易见，一定是更先进生产力。

为此，我们可以购买最好的软件，为使用人员提供最好的培训，但是真的去开展三维设计，大家又会觉得很累、很别扭、积极性不高。原因就在于生产关系不适合生产力。因为我们长期形成了二维的设计环境，与三维设计要求的环境差别很大。如同生产关系与生产力间要相匹配一样，设计关系也需要重新构建，以适应并匹配三维设计这个新的生产力。

引进一台新设备，可能是因为新设备的生产效率更高，或者功能更强。那么，与这台设备相关的操作团队、分工方式、所需技能、原料要求、产品输出方式、包装、物料存放、与其他设备的分工合作界面，以及加工过程中的管理等生产关系也要做出调整。同理，我们在引进一个软件或系统时，也要理清各种设计关系的变化，不仅是工具的替换，更重要的是使用环境的匹配。

二维设计关系与三维设计关系的对比

我们经过归纳总结，发现二维设计关系和三维设计关系有很多的差异点，主要包括以下三个方面：

其一，在图形表达方面，二维设计是信息的简化表达，三维设计则是对设计对象的真实投影。二维设计是按照一定的规则约定，通过对实体的简化表达，来实现设计人、审核人、施工人之间的信息传递，这些信息最终被各个角色在大脑中翻译为三维影像，翻译的效率和质量取决于读图人的解图能力。而采用三维设计，各个角色之间就可以直接用三维影像进行沟通。二维设计图纸可以简化到用一根线来表示一根管道或一堵墙，而三维设计避免简化，从三维模型抽取的图形往往是管道和墙体的真实投影，只有部分被简化为线条或符号。这样就需要新的规则约定，来表达三维设计产生的成果。
其二，专业协作上，一张二维图往往只表达一个专业某一个角度的信息，要实现多专业在一个二维画面中进行叠加表达是很困难的。而三维模型则可实现多专业全方位信息的叠加。二维设计，专业间的关系只能通过互提资料和会审会签的串行工作流程间接实现。而采用三维设计，多个专业可以在一个统一的环境下建模，数据存放在同一个服务器中，设计人员在设计时可以动态地看到其他设计人员的设计内容，实现随时随地的多专业协同设计。这样就需要有统一的设计环境、网络化数据管理环境，建立三维设计下的提资关系和会审会签关系，也就是协同设计关系。

其三，在设计分工方面，采用二维设计，一个设计人员可以完成本专业的从前期到最终出图的全过程，因为设计人需要通过点、线、圆在图面上堆积形成的二维图纸来表达其设计思想。三维设计则是各种设计元素的堆积，比如，由不同规格的钢管、阀门、弯头、泵体等组合成管路，由不同形状的钢结构、砖头、门窗、墙面材料组成墙。三维设计更强调设计分工和协调。设计效率能否提高，人员分工是否合理至关重要，需要把设计团队分为基础构建设计、基础构建建模、利用基础构建开展工程设计、对从模型抽取的图纸进行二维表达完善的多个角色的分工协作，才能达到人力资源最优化和工作效率最高。此外，三维设计开展时，一个专业对其他专业的依赖较大，如果其他专业不能按照需求及时提供三维模型，需求专业就要为其自建模型。因此，好的三维设计环境需要有适合三维设计的角色及分工、工序安排、进度策略、专业界面划分等。

关注环境的梳理

在认识到三维设计和二维设计之间在设计关系上较大的差别后，自然的，理顺三维设计关系就重中之重了，但往往这项工作被忽视，这就是问题根源所在。

以往，我们更注重软件的选型、人员的培训、模型的搭建效率等，而忽略了三维设计环境的梳理。

一旦找到问题的根源，解决的办法就会随之而来。我们可以以现有的贯标体系为基础，逐条梳理，建立并完善三维设计体系。三维设计体系的建立需要从项目管理开始，以质量标准管理为保证，内容包括阶段划分、人员配备、进度安排、设计分工、数据管理、专业协同、审核、变更、图面表达、档案管理等方面。如果我们的贯标体系包含了三维设计体系，那么三维设计不仅能够用来提高设计质量，还能用来提高设计效率，从而不必再为了三维模型而做三维设计。

BIM技术正在迅速发展，其涉及更多的工程相关的生产主体和过程。各个应用主体应该把理顺BIM状态下的各种关系放在首位，避免长期以来以图纸为纽带的工程关系影响以模型为纽带的BIM效益的发挥。

来源:中国计算机报

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