互联网+工程设计：现代设计的BIM云时代

文‖上海国资记者 陈怡璇

互联网+工程设计：现代设计的BIM云时代

文‖上海国资记者 陈怡璇

BIM三维协同平台注定将为工程设计企业带来商业模式的转型升级

作为建筑设计与工程咨询行业的国内龙头企业,上海现代建筑设计集团60多年以来,已累计完成3万余项工程设计与咨询工作。由曾经的“一字尺、三支笔”等简单器具进行一维手工绘制和计算的工作模式,眼下已经发展到以BIM技术为核心的三维设计开发模式,并探索通过云平台进军资源整合时代。在这一迭代上升的过程中,“互联网+”带来的物理信息系统的蜕变和平台思路的创新,起到了至关重要的作用。

协同设计革命

当前,国际建筑业普遍存在着产业效率危机,同时面临向节能、绿色、可持续、全生命周期管理、全过程管理等理念迅速转变的紧迫压力。与制造业相比,建筑行业在生产效力以及信息技术的投入等方面均为劣势,网络信息化进程滞后,造成行业生产呈现低效、粗放等特点。

从设计行业的第一次“甩图板”革命,即上世纪90年代初传统计算机CAD绘图替代手工纸笔绘图计算；21世纪进入协同设计革命阶段,进一步发展了CAD绘图方式,即打通了建筑设计图纸各专业团队之间的合作,例如建筑、结构、水、暖、电等五大专业,以拼装绘制的模式完成整体图纸。在以建筑专业为基础的图源图纸上,其他专业团队通过后台数据的更改信息,均可直接反映在图纸上。

“应用协同设计技术可直接提高设计效率达到25-30%。”上海现代建筑设计集团信息中心主任李嘉军对《上海国资》表示,目前现代设计集团3000多名设计师中,每天协同设计平台的同时使用人数约1600名。

“蓝转白”平台

协同设计虽解决了图纸载体的技术演变,但建筑设计的过程还包括其他内容,如工程相关的文档、性能化分析计算书、设计依据性文件等,现代设计则通过“蓝转白”的信息技术平台,集成在线工作状态,以实现设计无纸化的生产流程。

首先,2013年现代设计集团引入数字签名技术。建筑设计实行企业和职业人员双重资质控制的体系,对工程承担终身负责的设计企业和设计师,需要对每张图纸加盖执业章和公司出图章。“以一个规模和难度中等程度的建筑项目来说,大约需要500张设计硫酸纸,每张图纸平均需加盖30个签章,则共签章15000个,甚至企业还设立了专门负责加盖出图章的工作人员。而对于校对、审核等后续质量控制流程的人员均须签字,签章工作极大地影响了效率。”李嘉军表示。

现代设计通过采用电子签名的方式,向所有需签章的人员发放Ukey,通过接入Ukey的“蓝转白”平台,设计或审核人员只需要登录用户密码点击确认即可实现批量签章的流程。

“目前现代设计集团超过50%的项目是外地项目,过去都是先在上海集团总部打印出硫酸纸后,经过晒图得到蓝图,加盖签章后快递至外地项目业主手中。在图纸运输过程中不仅出现流失的情况,且有的大型项目图纸可能会载满一卡车。”李嘉军表示,此外,现代设计集团在外地设立了29个分支机构,当遇到某些项目需要总部的设计支持和校对审核时,分居两地的设计人员、校对和审核人员的签章工作量难以想象。

其次,在图纸输出模式上,2014年现代设计集团实现“蓝转白”,即不再需要感光纸晒图,而是直接通过工业打印机将图纸内容打印在白纸上。2012年住建部委托现代设计集团开展“白图替代蓝图对策研究”的课题研究；此后,2013年现代设计集团开始自行研发和测试“蓝转白”系统,并于2014年开展项目试点,预计2015年将在全集团实现全面推广。

实际上,2011年现代设计集团即已开展数字化档案的研究,这为“蓝转白”奠定了技术基础,以解决知识管理的难题。

“设计企业的档案管理存在三性问题,即一致性、完整性和及时性。一方面,CAD电子设计版本常常与硫酸纸之间存在差别,随意刮改硫酸纸的现象突出；另一方面,纸质档案的事后归档常发生丢失的问题；此外,建筑项目周期较长,及时性难以保障。”李嘉军表示。

而设计过程数字化以后归档则实现源头采集,对于设计全流程中会产生的55类文档和90个信息点,在每一个设计环节就完成文档的系统录入；对于外部档案,例如业务合同、设计任务书、规划控制条件等文件,则通过扫描上传到系统中。

“何时产生档案,就何时采集数据；不再打印硫酸纸,对于数据的修改则直接在系统中完成,再打印到白图上；然后通过‘蓝转白’平台实现线上知识档案的共享。”李嘉军表示。

此外,精细化项目管理的要求,造就了现代设计完工百分比确认收入的方式,以项目实际完成工时比例同步确认收入。目前“蓝转白”平台系统与EBM电子商务管理平台实现对接和集成,对于“蓝转白”系统中具体生产项目的人员,则直接由EBM系统实现工作量分配；而EBM对于确认员工收入也可以精确地追溯至“蓝转白”具体项目中查看人员的参与情况。

由于人员填报工时具备一定的主观性,但通过参考“蓝转白”平台中其他设计师参与项目的效率情况,提升发现和纠正工时填报差错的可能。

BIM三维展望

从甩图板到协同设计,直至“蓝转白”平台,仅停留在二维；而BIM建筑信息模型（Building Information Modeling）则实现了由CAD设计的“点”向协同设计的“面”、直至三维设计的“立体”转变。

BIM三维协同平台通过与业主、总包、建材、设备供应商、物业运营公司以及政府等多方数据和角色的汇集,建立了整个工程参与方共同开发的模式,各方通过BIM平台获取信息并各自完善平台信息的内容,较协同设计的参与群体和外延更加广泛。

“现代设计最早从2006年涉足BIM，是源自上海世博会特殊造型的困难,二维设计图无法满足设计要求,2010年集团组建专门团队进行研发实践。目前集团已承担上海市BIM地方标准的编制工作,以及‘十三五’BIM建筑业发展规划的起草。”李嘉军表示,通过BIM技术完成的项目近百项,例如上海市BIM示范项目瑞金医院质子中心、世博会博物馆项目等。

BIM的理论出发点在于建筑物建成之前,通过数字化模拟提前发现并解决建筑设计和建造过程中的各种问题。而按照二维设计的施工图纸,则无法提前预见埋在墙内和地下管道的设计问题,常常使得施工企业发生闷包的情况,也是目前国内中标的建筑工程总包合同预算一再被突破的原因。

“当完成虚拟建筑物的设计时,由于建材供应商等各方参与,建筑材料、设备等清晰明了,建筑工程量和成本可控可知。”李嘉军表示。

然而需要承认的是,目前BIM发展面临诸多制约因素。一方面,在建筑设计、总包、物业运营的全产业链中,各方割裂,整体过程缺乏全面负责人,过程损耗严重。另一方面,利益分配也是原因之一。BIM需要前期投入大量精力和资金,因此前期设计企业付出的成本较高,但获得的收益却未能同比体现,设计收费模式过时,设计师由此缺乏积极性。此外,由于前端设计企业不掌握施工需求,施工企业不掌握运营需求,因此很多信息无法及时反馈。

美国IPD项目集成交付模式,则解决了投入和利益分成的困境。按照传统模式建造一栋房屋需一亿美元的成本计算,由设计方、总包、物业等各方组成利益共同体,进行前期投入,并约定按照BIM模式开展项目,与传统开发建造模式的一亿美元相比必将节省较大费用,对于节省下来的资金按照事先约定的比例,明确激励回报。

同时,目前BIM缺乏公认的评价体系,但国内BIM技术热度已远超过国际市场。中国BIM项目应用的技术能力和水平当属一流,但集成化、系统性应用较差,低层次重复建设的单一BIM应用项目较多。

然而未来BIM三维协同平台注定将为工程设计企业带来商业模式的转型升级。除了以物业商牵头开展BIM全产业链拓展的路径外,设计企业也逐渐探索牵头打通BIM后端资源。目前现代设计正在探索BIM与EPC项目总承包结合的范式,试图将触角延伸到总包阶段的盈利分成；此外,现代设计集团旗下有一家新时代物业公司,目前也逐渐探索BIM与物业运营的结合，为向集团外的物业运营市场进军提供核心竞争力。

此外,BIM服务打通了另一条商业模式。针对不同建筑类型,例如医院、住宅等,可以建立不同的BIM三维模型标准构件库,不同工程可重复利用三维构件,只需根据工程情况稍作参数调整。BIM内容服务的销售业务,这是BIM新产业所带来的价值延伸。

“为了适应全国性分支机构的设计需求,BIM的推广必须要走上云端,云计算应用将是现代设计集团的下一步投入重点,2015年开始试点企业私有云和混有云,打造现代设计的BIM云时代。”李嘉军表示。