信息思维与三维设计技术

袁 泉 何文林

(东北电力设计院)

三维设计作为精确设计手段从二十世纪九十年代，开始在国内电力行业推广应用，在最初的时间还仅仅是学习，2000年以后设计单位开始了三维设计基础工作，建立了基本的元件、等级等数据库，三维设计在项目中由浅入深的开展了应用，逐渐地规范了三维设计应用。从这十余年的三维应用中取得了很大的成绩，电力设计单位已经有很多项目应用了三维技术，进而提高了电厂布置方面的精确设计水平和质量。

1 设计现状

电力行业在近些年国民经济高速发展需求的带动下实现了跨越式的增长，电力设计市场空前火爆，市场的巨大需求使设计产品供不应求，为了满足电厂建设需要，以至于项目业主设有专人驻设计院催图。空前繁荣的电力市场将电力设计能力拉到了一个新的高峰，传统设计为这一轮电力建设做出了巨大贡献。

这两年由于电力建设的相对过剩和国家能源政策的调整，电力建设发展趋于理性，发电企业追求的不再是高速建设，而是重视政策方向、经济指标和投资效益。对于电力设计来说，传统设计是基于想象进行空间布置的二维设计，其粗放性在于想象的局限性不能实现全面、完整的布置设计，虽有图纸作为过程记录，但设计信息零散、不直观导致在设计精细化方面明显不足，不能解决精细化设计基本要求——减少碰撞、优化空间。

面临新的市场需求，电力设计当然首先要提高电力设计的专业技术水平，其次是提高设计技术含量和减少设计差错，技术与质量的结合是赢得市场的有效途径。新技术是通过专业技术提升，以提高电厂效益和减低造价为前提的技术进步，可以从根本上提高电厂的运行、维护的指标;精确设计在于减少差错和提高精细化设计效率，作为新的设计工具技术成为专业技术的设计平台，精细化水平的提高有利于设计能力的提高，促进专业间协同设计能力并减少设计差错。

2 精确设计技术

随着精确设计技术的发展，集成平台设计能力也随之不断提高，而其作为设计平台依托的软件，近年来一些国际知名的软件公司逐步开发和完善了一批能够付之于工厂设计的三维整体设计系统。这些设计系统突破了传统的在二维平面进行图纸设计的概念，将工程设计转化到在一个真正的三维电子空间建立工厂实体模型的实践。这些工厂设计系统由于其多种的优越性，已经广泛地为西方的一些大型工程和咨询公司所使用。我们所熟知的一些国际知名的设备供货集团(如西门子、三菱、ALSTOM等公司)及一些大型的工程公司都已经装备了先进的三维工厂设计系统。在我国，石油化工行业的一些设计单位也率先采用这一设计技术，并将其成功应用于国内的设计工程项目中。

当空间的抽象能力不能够解决复杂空间设计的问题时，空间设计外包给三维设计工具是信息化时代的必然结果，三维设计系统以其完整、准确地直观表达设计内容也就无可替代地成为精确设计的核心技术，其直观、准确的精细化解决方案已经得到了国际大型工程工程公司认可和广泛应用。国内电力设计随着国际业务的开展和国内火电设计精细化要求，也在不断地扩展三维设计应用范围，从最初的工艺布置设计到全专业三维设计，并在系统图设计和材料统计方面进一步扩展，形成了比较全面的三维技术应用格局。

3 三维设计应用问题

三维设计虽然已经在国内电力设计单位得到广泛应用，由于其设计技术的方向和目标与现阶段设计院的情况存在较大差异，造成了三维应用的一些“水土不服”的困难。三维技术应用特别是在三维设计全专业、全过程的协同设计中，问题暴露得更为明显，明明在试验田里茁壮成长的种子，怎么种在大田里就半死不活呢?

作为一种设计技术，毫无疑问是为专业技术服务的。随着三维应用的不断深入专业的三维设计需求逐渐增加，设计单位都已经全面、系统的开展应用基础建设，主要在制度建设、数据库、模型设计、专业接口和定制出图等方面做了大量基础工作。在数据库方面，针对全专业三维设计需求，以各专业三维设计元件、等级和特性的需求为基础，按照三维设计标准数据的要求进行了数据库系统规划并完成发电专业三维数据库;同时，考虑到系统图设计、专业接口和定制出图的数据流要求，以规范化三维设计为目标，建立了基本全面、完整的三维设计规定体系，以管理流的规范确保了数据流的正确进行;以三维设计为基础对于专业设计软件进行了研究，确定结构分析软件和三维设计接口，使三维模型数据传递到结构计算中，提高了结构专业设计效率，改变了结构设计无法与三维设计对接的状态;对于精确设计成品建立了工艺专业建立管道ISO出图模式，结构电气专业则确定了平断面绘图的定制，这几方面的基础工作的完成，基本形成了三维设计的应用框架。

三维研究的基础工作，在最初的时候基本上是以专业需求为目标，由于热机专业最新开始应用，针对管道典型设计的手册，开始了项目数据库建立，完全是根据传统设计的方向来开展基础工作。随着三维设计的应用范围和深度的加大，数据库添加等基础工作疲于应付并且总是感觉三维工作不能满足设计进度要求;同时管道出图为了满足传统设计要求仍旧采用平断面出图，不但工作量大而且效率还远低于CAD绘图，不仅如此反而是三维设计的基础—避免碰撞，在三维设计项目中依然碰撞不断，偶尔还会有严重的碰撞。

三维设计作为国际先进的设计技术，早已应用于国际先进的工程公司，其精细化设计成品已经成为国际的标准模式;这已经得到广泛验证的先进技术，难到就不符合现在的中国火电设计吗?从工具来看，从国际公司应用来看这是唯一的精细化设计技术，并完成发电项目布置设计的各项工作，而且国内电力设计院也可以应用三维设计完成一些设计内容，那么三维设计技术肯定是没有问题;既然工具没有问题，那么问题还是出在应用方面。依此可见按照传统的设计模式来应用三维技术，必定是存在问题之源。

4 信息思考的引入

传统设计工作模式一直以来都应用于国内火电设计，是与设计单位工具技术匹配的。但以此模式应用于三维平台，却产生了上述一系列应用问题。从现象来看是说传统设计工作模式并不适应三维设计技术要求，这是一个设计技术与传统工作模式的碰撞。

从三维设计角度来讲，更需要的是解决应用问题。尼采曾经这样写道:“我们所用的书写工具参与了我们的思考过程”，而三维设计作为精确设计工具，三维设计同样也在影响的设计思维过程;三维应用不成功现象上分析，是三维技术不适用，其根源在于思维模式的冲突。国内火电设计的传统模式，是基于二维设计的平面技术，设计的分工、配合、提资以至于出图都已基于这样的思维，其核心是空间想象思考;而三维应用引入了三维技术，不再强调设计分工而是强调设计合作，从而引入了协同设计，设计的提资和出图也都因为设计技术的改变都发生了巨大的变化，并且先进的三维设计是依托于数据库为基础，并考虑到系统图设计、布置设计、详图设计和材料管理的数据传递，是设计人员的空间想象的外包，可以说核心是信息思维。

信息思维是依据相应的理解、规定和认识，从现存事物的结构组织和关系互动模式、演化程序和过程模式中把握和描述事物的本质、特点和属性的方式和方法，将现存事物的结构、关系、过程作为信息的载体或符码，并由此破译出其中蕴含的关于事物历史状态、现实关系、未来趋向等间接存在的方式和方法，以及将现实对象物或信息再行人为符号化，并赋予其特定的代式关系的方式和方法[2]。它是一种基于信息工具技术应用的思维方式，简单的理解比如70后人群已经认为通讯联系就是Email和QQ，发个通知就是建个群发布群公告;凡此种种都因为通讯工具的改变和互联网的普及，潜移默化得使思维模式发生变化。发电厂设计也是一样，传统二维设计的思维是通过空间想象和三视图来进行布置设计，其结果是由于思维的局限性导致碰撞不可避免;而三维设计的引入使发电厂空间布置采用了空间设计技术，完全可以避免碰撞，在应用的较多的工艺专业已经完全依靠三维设计，按照三维设计的完整、准确原则专业设计及配合逐步在三维平台开展，信息思维也就逐渐在工作发挥着朴素的作用。

5 信息思考的三维设计

三维技术应用虽然促进了设计人员的三维思想形成，但由于现有设计分工和传统的延续，以至于三维思想并没有达到完整、正确的状态。而真正的信息思维是满足三维应用的基础要求，可以提供了正确的三维应用方法。

对于数字部落移民来讲，电脑用的越多，它对你的工作方式的改变就越大;三维工具应用得越多，设计人员的工作方式改变也就越大。正如麦克卢汉写到:“技术带来的效应不是出现在观点或观念层面。”更确切地说，它们“不断地改变着人们的感知模式，并没有遇到任何阻力”[1]，当然观念的改变是循序渐进的，但是程度上是不充分的。信息思维对于三维设计而言，是三维应用的方法论和灵魂，就像互联网一样会潜移默化地改变人们的思维，按照这样思维建立的三维应用会更符合设计技术的要求和发展。难道说设计单位这么多年的二维设计模式就不符合三维应用吗?这应该从工具本身说起，传统的平面设计技术，无论是图板还是CAD只是手段改变了，但其一平面设计为核心的设计技术并没有改变，传统的设计思维也是基于平面设计技术;三维设计技术已完全摆脱了平面设计模式而应用了空间设计技术，正是这样的改变使传统的平面设计应用模式产生了诸多问题，并没有随着三维技术熟练而减少应用问题，而这样的设计工具一直在应用的同时改变着设计人员的思维，这说明了三维设计的信息思维的重要。

信息思维是对象性质在不同的认识参照系的中介下作为某种信息复合、重组、构件式的投影而显示出来的，这种显示出来的信息的具体性质和样态既依赖于对象本身的性质，又依赖于作为显示中介的参照系(工具或观测者)的性质[2];充分体现了工具的思想，是三维应用的基础和方向;信息思维可以在三维设计方面全面指导应用，这并不是说国内火电设计必须照搬国际工程公司的三维设计模式，而是说利用信息化思考研究符合国内现状的研发和应用的模式，探索三维发展的正确途径。信息化思考具体来说，对于三维数据库就是要建立符合三维设计的规划和三维设计需求的专业内容，满足数据流需求;对于模型设计应考虑系统图设计校验，考虑材料统计和三维定制出图;专业接口是基于三维数据的传递需求，即是数据流的延伸也是三维设计扩展;三维定制出图完全按照三维工具的特点，以三维设计表达方式为基础结合专业施工图需求实现三维设计定制，这样就从技术角度解决了应用问题。

信息思维对于应用来说，可以按照协同设计的需求确定三维应用模式，在三维应用工作考虑工艺专业线在一个规范化的流程开展工作，这样就符合三维整体协同的需要;对于组织模式来讲，三维设计是以项目为基础、以整体利益为优先，按信息化考虑对于传统设计模式进行必要的调整，摆脱专业部门利益对于三维设计整体利益干扰，建立符合三维设计的组织模式。

6 结语

信息是三维应用的灵魂和思想基础，只有基于信息模式思考的三维设计才能从根本上推动的三维设计应用;但毕竟传统的二维设计模式已经形成了国内电力设计的习惯，无论是工作上还是思维上，重新建立数字语言的思维习惯需要克服由于传统惯性带来的巨大障碍，但是只有突破习惯才能创造三维应用环境，保证三维能够生存下来，否则只能是被否定的失败例子;怎样才能成为一个好的“数字化移民”，聪明的移民会接受它们不了解的世界并利用它们的孩子来帮助他们学习和整合，对三维设计来讲接受信息思维，以工具技术要求来规范应用，三维设计才能发挥其巨大的作用。

[1]尼古拉斯·卡尔 浅薄-互联网如何毒化了我们的大脑[M].中信出版社2010年出版.

[2]邬焜，信息哲学[M].商务印书馆，2005年出版.

[3]董志勇.生活中的行为经济学[M].北京大学出版社，2010年出版.

[4]胡泳.数字原住民VS数字移民[M].互联网论文.