基于SWOT的电力设计企业三维设计技术发展研究

周晓楠 陈凯凯 李 伦 牛庆亮

(国网河南能源互联网电力设计院有限公司，河南 郑州 450000)

1 概述

当今世界的一个重要特征就是智能化，智能化的基础是数字化。在智能化社会、智慧化城市建设过程中，一个重要前提就是工程的数字化[1]。工程数字化的源头在于数字化设计，数字化设计成果将成为工程全生命周期数字化体系的主数据[2]。在电力工程领域，国家电网公司在电力工程中全面推广以GIM技术为核心的三维可视化设计，提高电力工程的数字化水平[3]。三维设计是基于工程信息、地理信息数据，通过三维建模技术、数字化协同设计技术的集成应用，完成输变电工程的三维可视化设计和信息一体化。目前，我国许多学者投入三维可视化设计技术的理论研究中，一些重大项目也开始重视三维设计技术的引入。设计企业由于现有工作流程和行业评审以二维设计成果为依据等原因，电力设计企业三维设计出现了多专业协同设计难、专业技术人员应用动力不足、设计数据应用范围窄、设计数据利用率低、具体实践应用难度大等问题[4]。三维设计在电力设计企业推进时，企业不仅要花费大量的人力、财力和时间资源，而且面临来自内部的技术和管理层面创新等挑战，还会面临外部多种因素的影响[5]。对此，本文拟用SWOT分析法，全面分析电力设计企业三维设计技术发展态势，以促进电力设计企业三维设计技术健康有序发展。

2 电力设计企业应用三维设计的SWOT分析

SWOT分析法从内部因素和外部环境两个角度以及优势、劣势、机会、威胁四个角度，揭示电力设计企业应用三维设计发展态势，为大型施工企业制定三维设计技术发展模式提供依据[6]。

2.1 优势(Strengths)分析

2.1.1组织优势

电力设计企业属于轻资产企业，主要依赖设计经验、规范的流程管理、治理制度以及各方面的关系资源、资源获取和整合能力、企业品牌等，企业的经营风险相对小。

开展三维设计，企业需要投入一定的资金到新技术研发。电力设计企业资金相对充裕，资产状况良好，可以保证三维设计技术的资金投入。同时电力设计企业开展设计工作的硬件设施齐全，可以保证三维设计工作的开展。电力设计行业员工普遍具有高学历且学习能力强，对新技术接受能力强。

2.1.2技术优势

电力设计行业属于技术服务类行业，电力工程设计和勘察服务是工程实践从投资到最终实现的关键环节，其服务成果对工程的先进性和竞争能力都起着决定性的作用，并往往决定工程主要的制造成本和营销服务成本，乃至整个工程的全寿命周期成本。电力设计行业属于知识密集型产业，对新技术应用较工程建设其他参与方有天然优势，设计行业易接受新技术、新理念，对失败有较强的抵抗性。

2.2 劣势(Weaknesses)分析

2.2.1资源劣势

电力设计企业的人力资源主要是工程技术和管理人员，软件编程、计算机建模人才偏少；开展三维设计的设计环境需要更新换代，其硬件在性能上应满足运行三维设计相关设计工具和开展工程三维设计要求，其软件应包括操作系统、数据库、三维设计相关软件，三维展示、渲染和漫游类软件可根据需要进行配置；总之由于无类似三维设计经验，开展三维设计项目前期人力、财力、物力投入大。

2.2.2盈利劣势

三维设计技术的实施过程中，在项目前期效益不明显的阶段，就需要软硬件配置和人员培训方面的大量投入，必然会伴随建设成本增加，且这种投资的回报期较长。另一方面是三维设计目前处于推广阶段，在目前的三维设计应用中，以三维浏览、碰撞检查居多，应用范围窄，效益不明显。业主方虽然意识到三维设计的实用价值，但不愿意额外支付三维设计费用。

2.3 机会(Opportunity)分析

2.3.1国家机会

我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段，中国能源的高质量发展需要能源转型，这一系列的背景有利于三维设计等新技术的推广应用；数字中国、“三型两网”等重大基础设施建设要求电力工程基建工作革新。具体到电力设计企业，就要求企业开展GIM技术为核心的三维可视化设计，提高电力工程的数字化设计水平。

2.3.2行业机会

我国政府采取了一系列促进三维设计发展的举措，中国三维设计系列标准的实施发布；上海、深圳、北京等部分地区对于三维设计技术的实施的有关规定；电力行业对三维设计和相关三维设计标准的发布；政府举措为三维设计技术的发展提供了必要依据和支持。同时政府的引导程度也是随着三维设计技术的成熟逐渐加深的。

三维设计相关科研、软件、建模、培训配套逐步完善。三维设计技术是一套社会技术系统，不能离开社会系统而存在，即三维设计实施模式和方法必定要符合中国的建设程序和组织社会环境。国内有相当数量的三维设计应用软件在中国电力工程建设中被证明是有效的。满足项目全过程、全要素、全组织的所有需求的中国技术专业应用软件的三维软件正在逐步成熟。

2.3.3企业机会

三维设计技术带来盈利新模式。设计企业作为引导三维设计应用的动力源之一，应利用三维设计技术开发新的盈利模式，才能更好地为业主服务，提升设计企业的价值。

设计企业应让业主意识到三维设计的价值，然后委托设计方应用三维设计技术。由于三维设计技术需要专业团队(包括三维设计咨询师和三维设计工程师)来付出额外的劳动来为业主服务，因此三维设计合同就成为设计企业新的赢利点。利用掌握的三维设计技术、流程和信息，设计企业更容易向项目咨询管理方向延伸。

三维设计技术优化设计流程、降低运营成本；利用三维设计提高整个项目的建筑性能、抗风险能力、协同与控制能力，带来项目投资收益以及后期运营的可控性。提供利用二维CAD平台无法提供额外价值的三维设计服务内容。除了建模、碰撞检查以外，还应该有一系列服务来帮助业主的设计部门、成本部门、项目部门解决各自相关问题，增强业主内部协同能力。

三维设计的协调性服务可以解决各专业间的碰撞问题，如暖通等专业中管道布置时，由于各专业独立绘制图纸，在施工过程中，可能会出现布置管线时，结构设计的梁等构件在此妨碍管线的布置。可在电力工程建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据。当然还可以解决电梯井布置与其他设计布置及净空要求之间协调，防火分区与其他设计布置之间协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。

2.4 威胁(Threats)分析

2.4.1经济威胁

在《国家电网有限公司关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见》中，明确提出了工程三维设计及数字化建设的目标：从2018年下半年开始，国网公司新建35 kV及以上输变电工程全面应用三维设计;同步启动建设工程数据中心，满足工程具备数字化移交和公司全业务数据共享要求。到2020年年底前，公司所有新建、改建、扩建35 kV及以上输变电工程具备数字移交条件，总体上实现三维设计、三维评审、三维移交。电力行业对电力设计企业的三维设计能力要求逐步升高，不采用三维设计不仅会导致项目流失，更会丧失企业竞争力。

2.4.2技术威胁

多专业协同设计难：电气、总图、建筑、结构、水暖、技经等专业三维协同设计过程中，无专业的、成熟的智能辅助设计工具，很难实现在整个工程设计过程中设计数据的共享、继承及协同。

应用难度大，动力不足，电力工程体量大，专业分工多，安全生产要求高；数据利用率低，三维设计为设计评审、设计移交、设备采购、工程建设招标、现场施工管理、ERP系统、PMIS系统等各个阶段的工程管理提供数据源支撑难度大。

在应用BIM过程中会面临大量风险，新技术应用没有可以参考的技术路线；目前基础BIM建模软件仍被国外的厂商控制，国内软件厂商的自主创新能力跟不上国内对BIM理念的发展需求。

2.4.3文化威胁

与现行设计建造运营模式的冲突；对现有设计流程、理念冲击；设计人员由于工作惯性难以从二维设计过渡到三维设计；缺乏模型应用、信息分类编码、储存、设计交付、施工应用、制造设计信息模型技术标准。

2.4.4社会威胁

数字化时代，基建工作对电力设计工作效率和准确性要求提高，业主和社会大众需要直观观察理解三维设计成果。未来智能城市，将以云计算为基础设施、物联网为城市神经网络，城市大脑为人工智能中枢，设计师将给未来智能城市提供数据服务。未来的三维设计成果将是智能城市数据的重要来源，不能适应三维设计流程将会面临巨大的社会威胁。

2.4.5人才威胁

三维设计培训缺乏策略规划和管理制度，难以兼顾工作与培训，训练成效有限。高等教育系统，尚未形成积极培训三维设计人才的集体共识，较难规划出系统性的课程。

三维设计的培训内容以软件操作技能提升为主，甚至当成3D绘图技术置入既有的计算机绘图课程当中；缺乏系统性课程规划和策略性培育流程。与工程专业结合不足，与实际业务运用电气工程知识、工程识图能力、三维设计技术解决设计实际需求现况差异甚大。三维设计最有价值功效在于跨专业的沟通整合，但跨专业整合能力的发展，原本就是国内高等教育的结构性问题，三维设计人才的教育训练依旧无法摆脱此困境。

对三维设计投资效益缺乏认知；激增的人才缺口，吸引了大量从业者，但人才素质参差不齐。三维设计专业人才薪资待遇被明显低估，甚至在部分企业被定位为较基层的绘图人员，或单纯以建模为唯一任务的三维设计建模人员，对三维设计技术重要性有误解，尚未形成健全的从业环境。

电力设计企业应用三维设计的SWOT分析如表1所示。

表1 电力设计企业应用三维设计的SWOT分析

3 结语

目前，三维设计工作在我国发展势头良好，是电力设计企业实现转型发展的难得契机。为了准确研判电力设计企业参与三维设计的前景，运用SWOT方法进行分析，研究结果表明:电力设计企业参与三维设计具有独特优势，应结合国家政策、宏观经济环境和自身情况做好充分准备，整合内外部资源，加强与产业链各方的合作，提升业务管理和市场开发能力。只有弥补了自身的不足，电力设计企业在抢抓三维设计市场才能充分发挥自身优势，降低投资风险，获得合理的收益，从而弥补传统业务减少所带来的影响，实现健康可持续发展。