在设计院推广三维设计工作的思考

/在设计院推广三维设计工作的思考梁晖叶锐（中南勘测设计研究院，湖南长沙410014）摘要三维可视化协同设计不仅是设计院设计发展的趋势，可以大幅度提高工作效率和设计质量，也是项目实施工程全生命周期运行、数字化移交的开始和基础，推广三维可视化协同设计势在必行，但是在推广三维可视化协同设计过程中会遇到一系列问题，本文介绍了中南院三维推广应用针对遇到的问题采取的办法和措施。Abstract:Backedby3Dtechnologies,collaborativeworkingmodelisleadingthetrendinengineeringdesignindustryforitsoutstandingperformanceinenhancingbothefficiencyanddesignquality.3Dtechnologiesarealsoessentialforwholelifecyclemanagementanddigitalhandover.But,neitherCollaborativeworkingmodelnor3DtechnologiesarewildlyadoptedinChinesedesigninstitutes.ThethesisintroducedMSDIexperienceinadopting3Dtechnologies.关键词三维推广应用实施办法Keywords:3Dtechnologies,promotion,implement1目前三维设计的推广应用概况在上世纪60-70年代，工程师已经开始使用计算机来进行三维计算机辅助设计了。随着信息技术的发展，越来越多的工程技术人员开始使用三维技术来帮助他们解决设计过程各种问题。此时，三维CAD领域也开始出现了行业细分，像CATIA、I-DEAS、UG和SolidWork等系统，主要用户群在宇航、飞机、汽车、机械等制造业；三维地质建模软件多用于石油勘探业。这些行业的经济实力最雄厚，支持力度最大，研发力量最强，应用水平很高。而像MicroStation这样的通用三维CAD协同设计环境，其用户主要在能源交通、水利水电、工民建、港航等基础设施建设、工程勘测设计行业。而目前，国内各水利水电基本都处在二维制图环境下工作，将CAD等同于电子图板，而不是利用计算机来辅助我们的设计工作。其设计理念与设计方法上与传统的手工方式并无明显的区别，无法像三维设计那样直观反映产品的面貌和产品的各种物理信息，无法方便地进行工程量、材料表的统计，二维图修改的工作量繁重、复杂，全靠人工进行判断，错、漏、碰现象时有发生，严重影响设计效率和设计质量。三维CAD应用在水利水电行业也有30余年的历史了，早在非窗口化非图形化的DOS时代，国内就有这样的探索。随着现阶段国内水电行业的蓬勃发展，国家对水利水电开发步伐日益加大，各水利水电设计院的任务日益繁重，为了在逐步开放、竞争日益激烈的市场中站稳脚跟；为了适应水利水电工程勘测设计周期逐步缩短，对设计质量及设计效率逐步提高的需要，国内水利水电设计单位再一次将引进三维技术这一国际先进的设计手段和设计、管理理念放到一个战略位置。目前国内水电行业除了极少数设计院推广应用水平较高，大部分设计院正处在刚起步或者还为起步的阶段，如何在设计院推广三维设计工作成为广大设计院决策层面临的难题。2中南院三维设计推广过程及成果中南院自2010年成立数字工程中心，年底签订了Bentley软件购买合同后，正式实施三维设计，中南院三维应用推广分为“追赶计划”和“登高计划”，为更好的完成追赶工作，将“追赶计划”工作分为三个阶段，分别为：导入阶段，实用化阶段，推广阶段。其中导入、实用化阶段已于2011年顺利完满完成，现正实施推广阶段的工作，并在2013年年底前完成，我院将具备将水电三维可视化协同系统投入生产、三维可视化协同设计常态化的条件。在成功实施“追赶计划”的基础上，实施“登高计划”。开展具有中南院技术特色的科研创新，把在碾压混凝土坝、抽水蓄能电站、风力发电及其它新能源、工程总承包领域的优势融入到三维可视化协同系统中，并在此基础上向工程项目的数字化移交以及数字化运营领域拓展，逐步形成完善的全生命周期解决方案。同时探索三维可视化管理系统和生产管理系统的集成，最终形成完整的三维数字集成设计系统。登高计划拟于2017年年底前完成。目前中南院三维推广应用工作进展顺利，主要实施方法和成果有：2.1平台搭建2010年底与Bentley签订第一期三维软件购买合同后，并迅速搭建了我院三维设计系统平台。2012年12月与Bentley签订了5年的企业授权协议。平台搭建工作包括：安装、测试三维设计软件各个模块，对服务器、个人电脑进行硬件测试，购置服务器搭建中南院三维协同设计平台PW系统，建设三维设计专题网站，着手建立我院三维系统元件库等。配置了多台服务器作为模型组装、切图和渲染使用，并于2011年7月15日在院内发布了PW服务器。中南院三维系统管理模块主要是采用PW，管理我院三维设计项目的设计文件及相关资料，应用范围已遍及到全院所有相关的生产单位（主要有：地质、测绘、工程一院、工程二院、机电处、施工处等），对于专业设计协同起到了较好的效果。同时对设计文件系统调用、存档等起到了非常好的效果，下一阶段将会在全院推广，对于所有的二维图纸、报告、算稿将会通过PW进行管理和归档。并正在实施PW校审模块的二次开发工作，不久的将来PW管理模块将会和院生产管理系统一起全面对我院设计生产进行有效全面的管理。同时中南院已经在国内的宜昌设计院和国外的埃塞俄比亚GD3项目部部署了异地协同服务器，与本院数据服务器同步协同工作，可以实现宜昌设计院、GD3项目部与本院三维设计工作同步开展，且数据资料实时共享。图2-1院PW服务器部署2.2实施规划、管理办法及标准手册已基本编制完成《中南院三维可视化协同设计系统研发及应用规划》（待审批发布），并根据规划深入开展工作，将严格按规划目标要求，在今后几年内落实做好各项工作，保证规划目标的实现。《中南院三维可视化协同设计系统推广应用实施办法》等已经批准实施，将会对我院快速推广应用三维设计系统提供强有力的保障。并编制了各专业使用手册和校审、切图等操作手册近20本。

图2-2三维设计使用手册培训、考核及竞赛2011-2012年度，数字工程中心完成了16次培训工作，完成了3次考核工作，本年度共考核员工336人，通过考核的人数为282人，总体考核通过率83.93。其中主要设计部门通过考核的人数为265人，考核通过率86.32%。预计到2015年底，全院设计人员均通过三维考核，达到应用和校审三维设计水准。2013年度（截止至8月份），数字工程中心已经完成了6次培训工作和2次考核工作，本年度已经参加考核员工有337人，通过考核的人数为305人，总体考核通过率90.5。预计到2015年底，全院设计人员均通过三维考核，达到应用和校审三维设计水准。图2-3.2012年度三维可视化协同设计考核图2-4.2013年度三维可视化协同设计考核2011年11月份，数字工程中心联合院工会、院团委成功的举报了2011中南院三维可视化协同技能竞赛，此次竞赛在全院引起极大的反响，共有12家单位，263名设计人员参与了此次技能竞赛。竞赛分为个人赛和团体赛，同时个人赛根据参与项目情况，分为专业组和业余组。竞赛为在规定的时间内，完成规定的三维模型。此次竞赛也获得了“湖南省团组织工作创新奖”。2012年三维竞赛也与同年11月开展，此次竞赛跟以往不同的是，结合实际生产工作，实现三维设计在生产实践中的应用及设计手段、思路、方法的创新。以三维设计软件在生产中的实践应用成果，及在系统应用过程中的技术创新点为参赛内容。图2-5.2012年度三维竞赛应用类一等奖图2-6.2012年度三维竞赛创新类一等奖项目实施自推广三维系统以来，项目实施是重要的实现三维推广应用的手段，同时也是三维推广应用成功与否的标志，2011年，在完成了基础和专业培训后，数字工程联合院托巴、溧阳、琼中、龙盘项目部，采用集中办公的形式，在院外进行三维可视化协同设计，共有水工、机电、测绘、地质和施工专业参与了设计，完成了水电站所有模型，并进行了工程量统计和二维切图。通过集中办公三维项目设计，采取边培训边实施的方法，不仅帮助设计人员学习和巩固了三维系统软件使用，同时结合培训进行项目实施，可以达到更好的效果。2012年3月，开展了抽蓄典型设计三维设计工作，项目实施进行了三个月，深入细致的完成了项目的建模、碰撞检查、二维出图和汇报材料制作，重点实施了碰撞检查和二维出图工作，检查出多个专业的内部和相互之间的错漏碰现象，同时完成了100多张的二三维图纸和一段三维汇报视频。通过此次三维设计工作，将我院的三维设计工作深入到了更深的层次，也将推广及应用工作上升到一个新的高度。之后，实施了桃源、益地、托巴、GD3和天池等项目，跟以往不同的是，三维设计项目形式逐步由集中办公转变为在办公室常规化设计。这也是推广三维可视化协同设计系统工作的必经之路。宣贯与交流结合院内开展三维设计项目，数字工程中心将三维设计成果向院领导和各主要生产部门开展了系统细致的汇报，将在三维设计过程中所获得的经验、遇到的问题以及最终探索到的解决方法与各专业设计人员展开探讨，使各专业设计人员对三维设计有更清晰的认识，更直接体会到三维设计在各专业中应用带来的精确、直观、高效的优点。三维可视化协同设计系统推广应用过程中，我院积极与各兄弟院开展三维系统推广应用交流工作，通过在三维协同设计的组织、实施、技术及管理等方面的经验展开了深入的交流，互相讨论和交换了三维设计在行业内的实际应用、如何提高信息化管理水平和创造经济效益等方面的经验,促进了区域技术合作。系统开发目前Bentley系统软件还存在着使用习惯不贴近设计人员和软件模块缺失的问题，所以需要进行二次开发，针对以上问题进行改进和完善，中南院根据目前系统问题和院设计人员使用习惯进行了二次开发工作，目前已经完成厂用电系统需求收集及软件研发，正在进行测试。同时结合2011-2012年三维可视化协同设计项目完成大量电气、水机、暖通设备元件。广泛的应用于现阶段的三维可视化协同设计中。图2-7.设备元件库其他工程领域的三维可视化协同设计进行扩展研究，研究陆上风电、海上风电和其他新能源的三维设计开展方式；研究工民建、市政交通等领域的三维设计开展方式；研究水务工程等领域的三维设计开展方式。3三维设计推广过程中遇到问题的思考三维设计是工具的变革，同时也是设计理念的变革在三维设计开展之初，常有设计人员抱怨，总觉得三维设计难上手，或者总是抛不掉要先有二维再三维的模式，导致错误认为三维设计只是个辅助设计工具，从而不肯下心去学习。究其原因，主要还是对三维设计软件的使用不熟悉，若能熟练运用好之后，这些理念会逐渐消除。需要设计人员培训并带着项目去做好三维设计工作，以熟练掌握软件操作，并逐步领悟三维设计理念，做到直接三维入手再二维出图，从而真正提高效率。三维设计如何使所有设计人员包括管理人员接受三维设计如何使所有设计人员包括管理人员接受，是我们在考虑的问题。解决的主要办法是，打造尽可能多的成功案例，使大家尝到甜头，才有劲头搞好三维。我院的三维设计开展形式已经由集中办公形式向常态化办公形式转变；三维项目组织方式逐步从数字工程中心主导实施向生产部门独立实施，数字工程中心技术支持的方式转变，三维设计工作也列入项目总体工作计划中，参与项目的进度考核。通过在多个项目上成功开展三维设计，使各层级人员均尝到甜头，从而逐步消除抵触心理，为大家所接受。重点突破各专业二维出图方面的问题，通过三维建模后便捷的二维出图功能，能有效减轻设计人员的工作量，在市场上也会有更多的占有率，给企业的经营生产与市场拓展提供有力支撑。目前中南院三维培训工作已逐步实现由数字工程中心人员担当，目的性更加明确，针对院实际情况开展软件功能的培训。多做宣贯与沟通工作，参训的人员逐步由设计人员向院处级领导、校审人员、项目管理员转变。三维设计是否要全专业、全过程的实现三维设计一个重要的特点是讲究协同，这需要多个专业参与进来协调工作，才能从总体上提高产品质量与团队工作效率。而仅单个或少数几个专业做三维，是难以实现效率提高的，相反，还可能增加额外更多的工作量。解决的主要办法是，从项目开始实施三维设计之初，就让该项目涉及的所有专业参与进来，根据项目实际制定合理的参与深度，多专业协同参与。4结论三维可视化协同设计是项目实施工程全生命周期运行、数字化移交的开始和基础，三维后续工作任重而道远。三维工作人员要始终清醒认识到，目前的三维设计工作只是基础，三维未来的路还很长，需要三维工作者努力，因为还有很多更重要的工作要做，才能逐渐实现全生命周期、数字化移交等深层次的目标，最大化的利用三维技术手段为企业创造新的收入增长点。需要广大设计人员及早研究部署，提前布局，分步实施，认真细致的实施，逐步推广应用好三维可视化协同设计工作。参考文献【1】中南院三维可视化协同设计系统研发及推广应用规划大纲。Thethinkingofthepromotionof3DdesignworkintheinstituteLiangHui,YeRui(ZHONGNANENGINEERINGCORPORATION,Hunanprovince,Changsha410014,China)Abstract:CollaborativedesignvisualizationisnotonlythetrendintheDesignInstitute,butalsocangreatlyimprovetheefficiencyandqualityofdesign.Itisthebasisoftheimplementationoftheprojectlifecycleprojectrunningatthebeginningandthetransferandpromotingcollaborativedesignvisualizationimperatively.Butthree-d