数字化时代的中国勘察设计行业变革蓝图

■ 中国勘察设计协会副理事长、泛华集团董事长 杨天举

“十四五”规划明确提出，要迎接数字时代，激活数字要素的潜能，以数字化转型驱动生产方式、生活方式和治理方式的变革。当前，随着经济和行业的不断发展，从CAD到BIM，新技术不断发展，促使勘察设计企业要尽快融入到当前的发展中去，应用先进的技术提高自身生产力。同时，新技术的应用对于提高设计单位技术水平、设计质量起着关键作用，并将重新改变和定义勘察设计行业。

我国勘察设计行业正迈进数字化时代

新中国成立70年来，我国勘察设计行业从小到大、从弱到强，特别是改革开放以来，发生了巨大的变化：从一开始的爬图板，到上世纪90年代的“甩图板闹革命”并全面普及CAD等技术，直到最近几年出现的BIM、云、大数据等数字化技术的涌现，勘察设计行业正在悄然发生一场新的变革。回顾过去、展望未来，大概可以概括为爬图板时代、计算机辅助设计时代、数字设计时代三个演变历程（表1）。

表1 勘察设计行业三个演变历程

数字设计开启设计行业效率革命

与上世纪的CAD计算辅助设计不同，此轮数字技术的发展，呈现出更多元、更复杂和更系统的局面，不仅是更高效的设计工具，更重要的是数字新技术衍生的数字化思维，势必彻底改变勘察设计行业，带来行业效率革命。

基于BIM的多专业协同，让各专业、各参与方在一个“模型空间”上相互交流，在模型建立阶段有效发现并解决了机电管线在设计中存在的大量碰撞和不合理问题，以及幕墙在建模过程与已有建筑、结构、机电以及其本身之间的相互碰撞。节约了大量的时间成本，防止了“建筑、机电、安装设备的专业冲突和碰撞”，也防止了后期各种返工风险。在实际工程中，基于BIM模型的讨论能大大提高解决问题的效率，像如此众多专业单位之间的协调，采用BIM协调能比传统方式节约50%的协调时间。

智能设计助手节省大量时间和成本。随着人工智能技术的发展，今后可以利用云端SaaS系统+机器智能快速地帮助设计师完成拿地方案、概念设计等环节的方案设计，提升整个设计前期的效率。设计师只需要输入基地条件和容积率等参数，即可以利用机器算力枚举出海量可能的设计方案，供设计师选择。原本一个设计普遍需要耗费几天的时间，但通过智能设计助手系统，可以压缩到几秒钟，并且错误率更低，将设计的成本由10万元级降低至千百元级别，节约大量成本的同时，也将大幅减少设计人员。以数据驱动的一体化设计，将设计变得可计算、可分析、可优化、可自动。

基于“数字孪生”技术，对建筑、施工和运维的全过程进行模拟。过去，设计生产火车，需要把火车生产出来，在铁路线上跑起来进行测试；如今，可以通过虚拟高速列车在虚拟的铁路线上跑起来，测量不同时速下高铁电流、电压的稳定性、安全性、可靠性，以及每个座位上的噪音。在此基础上，可以快速地迭代产品的研究周期，提高研发效率。

基于大数据的线上设计中心，通过搭建数字设计平台,设计师可以将设计过程中产生的各类知识资源以及业务经营，沉淀为完整的知识资产库，“内嵌”的各种标准化管理体系、构件、模型、标准、项目管理等知识库，又可以帮助产业链上下游的中小企业、设计师创客提高设计效能。通过平台为项目和企业提供知识输入，不断夯实设计企业数字化基础。

通过基于BIM促进了全参与方和全产业的协同，通过智能设计助手进一步解放了设计师的脑力，并通过“数字孪生的全过程模拟”，在一开始就避免了工程中的各种风险，将极大地提升设计行业的效率。

“数字设计+”促进建筑工程全产业链整合创新

过去的设计只是建筑产业链的一个“节段”，设计的引领性作用不够。而数字时代，以数字设计+为引领，整合“建设方、施工企业、材料商、运维商”等上下游的产业生态，实现设计育成到工程建设育成，改变生产模式、重构生产关系、促进商业模式变革，构建平台+产业新生态：

一是搭建云端协同工作平台，构建全过程数字咨询生态。基于BIM、云、大数据集成的平台，将业主、设计团队、总包、分包、监理、设材厂商、生产厂商等各参与方乃至最终建筑使用者连接在一起，以BIM、VR、移动等技术为手段，以集成了消费者个性定制信息、不同专业设计信息、深化设计信息、施工建造信息、运维信息的虚拟化模型作为统一载体，实现单个专业内、多个专业间以及多参与方的异地协同设计与互动，并基于全生命周期的数字化设计、建造和运维模拟运行。形成建筑产品物理参数模型、项目管理过程模型、虚拟施工模型、虚拟运维模型等的“全过程数字化样品”模拟。提前预见并解决设计、施工、运维中出现的问题。以很小的代价和最快速度实现建筑全过程的PDCA的虚拟执行和优化调整，将后期生产、施工、运维产生的风险与问题前置。

二是打造建筑产业育成平台，形成设计工程总承包生态。从数字设计院“一键导出”数字化图纸、建材信息、虚拟施工模型、工序模型和项目横道图，通过建筑产业育成平台和工程物联网系统建立起工程项目全参与方的泛在连接，各方通过可视化的模型协作协同完成建筑工程的采购、施工、运维，更高效地实现全产业链的整合。

平台提供生产协同、项目管理、知识管理、人才共享、财务共享、合约法务、供应链金融、技术集成等综合服务，并围绕建筑工程项目的全生命周期，整合中小建筑企业的设计方、施工方、材料供应商、智能家居企业等生态链企业，实现新要素整合、生产线数字化整合、供应链整合，实现数字化转型的系统集成。

通过“项目大脑”，将生产对象、生产要素、管理要素等通过各类终端进行链接和实时在线，并对施工生产、商务、技术等管理过程加以优化。实现“设计造价一体化、设计采购一体化、设计施工一体化”，精准控制建筑项目成本，实现建造的全过程、全参与、全专业的协同建造。大幅提升行业生产力水平，提高数据资源的利用效率，加速产业的数字化转型步伐。

“数字设计+”赋能全要素智慧城市建设与运营

“数字设计+”不仅促进建筑工程设计效率提升及建筑产业链的整合协同，也将赋能勘察设计、测绘工程、岩土工程、轨道交通、化工、冶金、水利水电工程等工程领域的全面数字化转型。例如，在城市的区域能源、水生态体系、市政环卫系统、数字岩土等基础设施领域，通过数字设计形成“数字孪生模型”，不仅可以指导基础设施的智慧施工和建设，同时在运营阶段集成各种IoT技术和算力算法形成“基础设施运营大脑”，实现对基础设施运行状态的实时监测、在线分析诊断。当基础设施的状态存在故障隐患时，自动触发预警机制，派发任务单让工作人员及时地进行检测与维护，实现预测性维护，确保各类工程基础设施始终处于良好的运行状态，形成融合型新基建，打造数字孪生空间和场景载体高度融合、智能互动的运营体系。

同时，“数字设计+”也将助力全要素智慧城市建设：一是在城市设计阶段，通过BIM+GIS+IoT等技术构建的时空一体化云平台，以可视化的一张图辅助设计模型系统，实现对地理信息、建筑设计、基础设施、区域能源等数据集成，各专业可以在统一的设计平台模拟，避免各专业间的碰撞，并通过对水文地理、土地信息、气候环境、建设项目、市政工程等城市数据的集成计算，实现针对城市发展、市政、交通、公共服务等关键决策领域资源的智能动态设计。协助城市管理者更直观、更全面地对比城市设计方案。二是通过在城市设计阶段大量的数据资产沉淀，构建城市的“数字底盘”，叠加、集成和融合城市及园区的地理信息数据、区域能源数据、生态环境数据及水、电、交通、综合管廊设施运行状况数据，形成城市的全要素“数据中台”。赋能智慧交通、智慧能源、智慧应急和智慧管廊建设，提升城市的运营效率；创新智慧物业、数字社区、智慧停车场、智慧楼宇等应用场景。

面向未来，勘察设计企业数字化转型的方向

数字化转型已然成为行业发展新趋势，将重塑勘察设计行业的发展新动能，也是勘察设计行业转变增长方式、改变经营方式的必然选择。通过“数字设计+”引领、赋能优化生产力和生产关系变革，推动勘察设计行业从粗放、手工作坊式生产，转变为绿色化、数字化的高质量发展，达到资源配置效率的提升。

企业作为市场主体，应该深刻把握这一轮数字革命的内涵，抓住数字化转型机遇，提升认知维度，要以战略思维、逻辑思维、系统思维和项目思维来应对复杂市场环境带来的冲击。通过应用本体论、系统论、生态论的理论体系，构建连接、共生、共创、共享的生态系统，实现转型升级和创新发展:

一是明确数字化转型是“一把手”工程。须站在较高的战略视野，从全局出发，制定转型的顶层架构，同时保证架构的灵活性和演进能力，并结合行业规律和自身商业模式，选择适当的切入点和优先级，从核心问题上寻求突破，循序渐进，稳步实现数字化转型。

二是要以为客户创造价值为导向。要时刻围绕客户的需求并为客户创造价值，重新梳理客户的需求及流程，以创造性的、高效的数字化思维和手段帮助客户解决问题。

三是以产业生态数字运营平台为抓手。通过平台赋能集聚生态、连接产业、产业运营，打造虚拟经济与实体产业相结合的产业新生态，构建数字勘察、数字测绘、数字岩土、数字交通、数字化工、数字冶金、数字水利水电等产业新生态。

四是加大经营创新。走出“为设计而设计”的传统经营模式，以数字设计牵头，向咨询、工程建造、运营管理环节衍生，并形成设计与资本的多重业务组合，推动业务模式创新，形成数字设计、项目管理、工程咨询、总承包综合业务，以横向一体化和纵向一体化的方式进行业务的拓展。

总之，在所有的不确定中，数字化是当前最确定的巨大机遇。勘察设计行业管理者和企业都应该积极把握这场数字化变革，重塑产业发展新动能，驱动下一轮经济的发展。