建筑协同设计的推广

◎ 北京市建筑设计研究院 陈 宜

一、建筑协同设计的推广

如何将建筑协同方式广泛地应用到实际工程中，是每一个建筑设计单位都会关心的问题。推广建筑协同设计并不是一个简单的工作，它不仅涉及到设计工作，同时涉及到管理内容，每个建筑设计单位都有自己相应的特点，所以每个建筑设计单位的协同设计方式也会有自己的特点，推广协同设计方式也应该根据自身的特点来进行，但总的来说，建筑协同设计方式的推广都会经过以下几个阶段：

1.标准的制定和执行—从混乱到秩序

标准是协同的基础，没有标准协同工作无从谈起。进行建筑协同设计首先应该制定相应的标准，这个标准不仅包括制图标准，而且应该包括工作规范，标准的制定应该遵从以下的原则：

通用

鉴于建筑工程的复杂性和特殊性，制定一个能够涵盖建筑设计各个角落的标准是件很难的事情，所以，标准的制定在某些时候需要有一定的扩展性，换言之，不但要建立具体的标准，还要建立超出现有具体标准之外的工作规则，也就是所谓“标准的标准”，只有这样才有可能使该设计标准保持一个较长的生命周期。

易用

标准是否能真正的执行还在于该标准是否易用，再好的标准如果让设计人员难于执行也只会是一纸空文，制定标准以后必须能够提供相应的工具，尽量使设计人员可以方便地适应标准。

标准的应用范围根据实际情况是在变化当中的，对于一个工程设计项目来说，应用的标准是工程项目的内部规范，对于一个设计单位内部来说，使用的标准是企业标准，对于整个建筑工程生命周期来讲，标准应该是一个行业规范。但无论标准的范围如何，制定标准的目的只有一个：规范过程、协同工作。

2.采用服务器设计—从分散到集中

无论采用什么协同方式，数据集中都是必须的。只有采用数据集中的方式，才有可能使设计人员利用同样的信息进行设计。当然，这里说的集中并不是物理上的集中，而是过程上的集中。在协同设计的初级阶段，许多设计单位会采用共享文件夹的方式来进行数据集中，这个方式的优点是操作简单，成本低廉，但是由于只能做到最简单的文件夹级管理，而无法进行人员权限管理，参照管理，版本管理等诸多协同设计必须涉及内容，所以，当工程的规模或者工程的数量达到一定阶段之后，因为技术所限，往往会造成不同程度的混乱，使协同设计的效果不能够很好地体现出来。

数据集中是建筑协同设计需要完成的重要一步，数据集中可以保证数据的唯一性，疏通设计出口，并可以规避在设计过程中因为人员的变化而带来的设计风险，同时为设计归档工作提供有利的条件。

3.构建设计共享空间—从孤立到协同

建筑协同设计的核心内容就是构建设计共享空间，这个共享空间的形式可以是多样的，既可以是二维参照的模式，也可以是三维BIM。建立设计共享空间需要有良好的设计管理平台的支持，但是，妄图依靠一个设计管理软件就可以实现建筑协同设计工作是不切实际的想法，设计管理平台只是一个工具，如何将这个工具用好用活，是每一个建筑设计单位推广协同设计是都要面临的问题。

* 更细致的前期工作：“推”+“拉”

在项目前期，协同设计需要更细致的前期工作，确定项目的人员组织形式，人员的角色及权限，以及所负责的设计内容。需要说明的是，前期的规定，包括人员关系和设计内容的关系在设计过程中并不是一成不变的，也不可能是一成不变的。前期工作的重点是使设计人员都有一个总体概念的框架。比如：我负责的内容大体是什么？我在何时需要提供什么样的设计信息？和我相关的设计内容有哪些？这些内容以什么样的方式组织起来？而我需要的设计信息从哪里可以得到？

总的来说，设计信息的获取可以分为“推”的过程和“拉”的过程，所谓“推”的过程，既是由协同过程中由信息平台推送的信息，这部分信息设计人员是被动接受过来的，比如，下游专业参照了上游专业的设计内容，当上游专业修改设计时，协同设计管理平台将修改下游专业的参照内容。所谓“拉”的过程，是由设计人员自己主动得到的信息，比如，上游专业将设计资料置于设计管理平台，下游专业从平台获取资料的过程。现有的专业会议的提资过程，可以看作是推过程和拉过程的结合，而当依靠协同设计管理平台进行设计时，各设计人员在项目前期应该规定好哪些信息的传递是推过程，而哪些是拉过程。

* 更流畅的设计过程：“同步”+“异步”

在协同设计过程中，有两种形式：异步协同设计和同步协同设计。

图1 古根海姆美术馆

异步协同设计是一种松散耦合的协同工作，也就是多个设计人员在分布集成的平台上围绕共同的任务进行协同设计工作，但各自有不同的工作空间，可以在不同的时间内进行工作。

由于建筑设计的复杂性和多样性，单一的同步或者异步协同模式都无法满足其需求。大多数情况下，由于同步协同需要解决网上高速实时传输建筑模型和设计意图、需要有效地解决并发冲突、需要在线动态集成等诸多问题，所以实施起来难度要大得多。事实上，在建筑协同设计过程中，异步协同与同步协同往往交替出现，专业间的协同工作常采用异步协同进行工作，在规划良好的情况下，尤其是在构建BIM时，专业内会采用同步协同的工作方式，总之，灵活的多模式协同机制对于协同设计来说是十分重要的。

* 设计结果的输出：“电子文挡”+“图纸”

协同设计对于设计结果的输出会带来深刻的影响，对于一个采用协同设计的工程来说，可以采用统一的出图配置文件，通过协同管理平台输出设计结果。而输出的结果无论是电子文档或者纸质图纸，都能够分辨出该输出结果的版本信息。因此通过设计管理平台，可以对设计输出进行统一的划分，管理和统计，以避免设计输出的混乱。

4.协同设计的深化—更广泛、更深入

对于一个建筑设计单位来说，不应该只把协同设计看作是一个阶段的工作，从更广泛的角度上讲，协同设计应该是一个利用信息技术手段提高生产力的工作。协同设计不是一套软件就可以解决的问题，也不应该仅仅局限于本单位内部的设计过程，它必然向更广泛、更深入的层次发展，从这一点上来说，信息技术在建筑设计领域的重要性也越来越大。

* BIM

建筑信息模型（Building Information Model BIM）建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

单从协同设计的角度来看，BIM由于是一个由计算机三维模型所形成的数据库，所以在技术上更适合于协同工作的模式，甚至可以这样说，BIM和协同设计是密不可分的，因为BIM使各专业基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。同时，由于BIM可以应用于工程项目的全生命周期，所以，对于建筑设计企业，施工企业、发展商、物业管理单位以及各相关单位之间的协同提供了良好的协同工作的基础。

同时，BIM不仅给设计人员提供一个三维实体模型，同时还提供包含了材料信息、工艺设备信息、进度及成本信息等，这些信息的引入，使各专业均可以采用BIM的数据进行计算分析或者统计，使各专业间的协同达到更高的层次。

* 建筑设计知识平台

协同设计平台与建筑设计企业的知识管理平台的结合是协同设计深化的一个重要方面。以知识管理为核心的信息系统，其最终目的就是提高企业的竞争力。它可以把企业的知识有形化、实用化、制度化、系统化、集成化，使企业通过协作和交流，发现、创造隐形知识；分类整理、存储、管理显性知识，通过各种方式传播知识，并在工作中有效地运用知识。因此以知识管理为核心的协同设计平台，是帮助设计人员实现从How To转变到Know How的飞跃。

* 更广泛的协同范围，更深入的协同方式

协同设计的范围应该涵盖整个建筑生命周期，包括建筑从规划、设计、建造、运营到退役的过程。这也就要求协同工作不仅在建筑设计企业之间进行，同时和发展商，施工单位，物业管理等相关单位都能够进行协同工作。这种协同设计，要求协同设计能够跨地域、跨公司、跨时区、跨国界展开，使各相关人员，甚至在移动状态的设计人员，都可以在第一时间得到所需信息。这样范围的协同,也有助于一个企业从单一的设计向工程总承包过渡。

现在的建筑协同设计方式，都只是一种基于文件的协同，换句话说，现在协同交流的核心信息，都是通过建筑模型（图纸）信息的流转来达到协同的目的。渐渐地，建筑协同方式也会向以人为中心、以社区为中心转化。以IBM的观点：“（这种协同方式）是非常革命化的一个新发展，在新一代的通讯社区中人们共享一个网络，用与以往不同的方式来进行协作和学习，而且还可以选择对他们来说最有效的方式来进行协作。”在建筑设计领域，设计师之间将会有更多的交流的手段，设计团队与设计团队之间，设计企业与相关企业之间都能够有更直接的交流。建筑项目中的每个相关人都可以通过统一的用户界面，轻松地查找和联系其它人员，并与之进行高效的沟通与协作，每个个体产生的信息将不局限于个体本身，而会在更广泛的范围内共享。

二、建筑协同设计推广中的问题

图2 三维虚拟建筑

对于建筑设计企业来说，推广协同设计往往不尽如人意，其原因大致可以归结为以下几点：

* 只注重满足单个专业的出图速度，而不注重协同能力和整体效率

* 员工收入的计算办法是以完成图纸量和材料标为最终的衡量标准

* 管理制度和专业之间的配合方式还停留在以制图为核心的旧模式

* 衡量工作效率的标准过于注重出图速度而轻视质量

* 设计人员不愿意帮助下游专业也不奢望上游专业的帮助

总的来说，无论采用二维参照协同还是三维BIM，协同设计都需要一段学习的过程，学习的内容不仅仅是局限于设计方法，同样也涵盖了管理过程。而现在的建筑工程设计周期短，任务重，所以设计企业以及设计人员往往没有时间，也没有精力来完成这个过程，这也是在建筑协同设计推广中所遇到的最大问题。

三、建筑协同设计的应用和发展

协同设计的形成和发展有一定的必然性。首先，在现代的信息社会中，人的生活方式和劳动方式具有群体性，交互性，分布性和协作性等特点。其次，计算机技术（包括并行及分布处理技术，多媒体技术，数据库技术，认知科学等等，通信及计算机网络技术的飞速发展，构成了CSCD实现的技术基础。另外，现在推崇的并行工程（Concurrent Engineering）也强调Team Work（团队精神）的重要性，而对Team Work的技术支持是和协同设计的研究密切相关的。因此可以说协同设计是在现代社会中，以人们协同工作方式为背景的，以计算机和通信技术的发展和融合为基础，具有广泛的应用领域为前提条件而自然形成的。

而共享工作空间中的建筑模型形式也将过渡到三维BIM模式，建筑设计将逐渐虚拟化，真正的计算机辅助设计可以让建筑师摆脱表达的局限，使建筑形式有了突破，可以轻易完成复杂三维空间形体的二维描述。如弗兰克·盖里在设计西班牙比尔巴鄂的古根海姆美术馆（图1）时，使用在CATIA基础上的三维软件（DP），否则我们无法想象如此复杂的形体如何能用手工或简单的二维工具进行描述。

BIM（building information modeling/ 建筑信息模型）现在已经被业内专家认可接受，建筑设计已经过渡到建设项目的整个活动与过程「没有计算机就做不到（not possible without computers）」的过程。设计团队共同搭建一个建筑模型，每一个成员在整体模型中完成自己承担的部分，每一部分设计数据是唯一的，相互间的关系是真实准确地。模型建成之后，图纸不过是对模型任意剖切得到的二维描述。此时“设计”和“绘图”是清晰地分开的（图2）。

协同设计是在信息集成的基础上，更强调功能和过程上的集成,强调设计团队的协调工作；数字化建筑模型是实现设计以及从设计延伸到其他相关活动的协同工作的关键。协同设计的目的就是能够实现在分布式环境中群体活动的信息交换与共享，并对设计过程进行动态调整和监控，更好地支持多功能团队的协同工作，实现对协同设计的支持，保证在协同设计过程中，把正确的信息，在需要的时刻，利用计算机网络传输方式，传递给需要的人。

建筑协同设计的广义内涵并不仅仅是面对设计产品，它还可以有利于项目管理，满足客户的需求，为社会提供高完程度的建筑设计产品。建筑协同设计也会向集成化、网络化、敏捷化，虚拟化的方向迈进，协同设计对建筑设计方法将产生深远的影响。协同设计平台也必将成为一个集设计平台、管理平台、知识平台等多方面内涵的广义的概念。

结束语

随着计算机技术的发展，特别是C AD技术的发展，设计手段发生了根本性的变化，设计新理论、新方法、新技术不断涌现。“甩掉图板”只是第一步，只有不断更新设计思维，采用现代化设计方法，才能真正提高设计水平。网络化协同系统，将完全改变传统的工作模式，可以大幅缩短产品设计和周期，快速地研发出满足市场变化和需求的产品，提高企业的竞争能力。

但是改变人的习惯是困难的，改变人的思维方式更困难，尤其是在没有充分时间的条件下。但协同设计时代已经来临，无论我们是否真的愿意接受。回避协同设计的浪潮无疑是短视的，只有在思想上、制度上、技术上做好充足的准备，才可能使设计人员更多地关注设计内容本身，提高设计质量，在激烈的市场竞争中立于不败之地。