三维设计推进中的政治经济学

 

　　华跃

 

　　宝钢工程技术集团有限公司

 

　　摘要：三维设计，特别是工厂三维设计在工程设计行业已经推进多年，但实际效果并不如人意，特别是当今BIM技术的发展，对工程设计单位应用新技术的要求进一步提高，从提升设计技术水平问题上升到了提高工程整体效益问题。找出更好、更有效的推进途经显得迫在眉睫。本文试图通过分析，找到问题根源，为在工程设计行业更顺利的推进相关技术提供另一种思路。

 

　　宝钢工程技术集团有限公司（简称宝钢工程）是宝钢集团的全资子公司。2006年初，为了提高工程设计质量，宝钢工程经过严格选型，在多个工厂设计软件中选择了Bentley 的工厂系列软件，并在多项工程上推广应用，取得了明显效益。但在推进过程中，也遇到了很多阻力，有了很多体会。经过深入分析，认识到了问题的根源，进而为后续推进策略的改进提供了重要帮助。

 

 

　　就像大多数公司一样，在三维设计，特别是三维工厂设计的推进过程中，对使用软件设计人员和资金的投入均遇到了瓶颈，很少有单位能实现真正的三维设计。此时大家会找出各种原因来解释发生的问题。如：软件学习掌握难度大、设计效率低、专业间不容易配合、出图可能不满足要求、领导不重视、奖励措施不到位等等。

 

　　但经过深入分析，我们认为上述原因只是现象，那么什么是根本原因呢？

 

 

　　这里我们借助政治经济学中的“生产关系和生产力”间关系来解释我们所遇到的问题。在政治经济学中明确两者关系为：“生产力包括劳动者、劳动资料、劳动对象三要素，而生产关系是人们在物质资料生产过程中所结成的社会关系。当生产关系与生产力相适应的时候，生产力能够较快地发展。当生产关系与生产力不适应，而又不调整或无法调整生产关系的时候，生产力只能缓慢发展，甚至停滞不前或后退，体现为生产关系对生产力的阻碍作用”。

 

　　借此，我们把三维设计软件、三维设计工程师、以及三维设计产品三要素看做生产力（或叫设计力）。我们知道，三维设计相对二维设计，其模型的直观性、通过模型的多专业整合、自动碰撞检测、精确材料统计等等显而易见，一定是更先进生产力。为之，我们可以购买最好的软件，对使用人做最好的培训，但是真的去干这件事，大家会觉得很累、很别扭、积极性无法提高。原因就在生产关系不适合生产力，或叫设计关系不适合设计力。因为我们长期形成了二维的设计环境，与三维设计要求的环境差别很大，即设计关系差别很大。这就如同生产关系与生产力间要相匹配一样，三维设计关系也需与三维设计力相匹配。

 

　　当引进一台设备，可能是生产效率更高，可能是功能更多、一台设备顶多台设备等等。那么对这台设备的操作团队、分工、技能、原料要求、产品输出及包装、物料存放、与生产线上的其他设备间的分工合作界面、以及加工过程中的管理等等生产关系也必须做出调整，如果沿用老的生产关系，其结果也就可想而知。在我们引进一个软件或系统时，就是引进了一台生产设备，这台设备在整体的生产环境中要发辉出价值，同样必须理清各种设计关系。

 

 

　　工程设计从前期方案、设计到后续实施要涉及到方方面面，存在着多方面的设计关系，例举如下：

 

　　设计人间关系：

 

　　设计团队组成、设计人间沟通、设计审核、设计变更。

 

　　专业之间关系：

 

　　设计基础资料准备、提资、专业协同、专业分工界面、会审会签。

 

　　软件之间关系

 

　　不同的软件平台、软件间接口、格式间转换。

 

　　工作环境关系

 

　　软件配置环境、对图面表达元素的共识、数据存放位置、沟通传递手段

 

　　图纸表达关系：

 

　　模型直接表达，转化为图纸表达、符号化表达。

 

　　二维、三维、信息间关系

 

　　已有设计图纸利用、设计模型到出图、模型图纸信息关联。

 

　　档案利用关系：

 

　　管理模型和图纸的目的、归档操作、档案文件形式、模型归档分类和级别、档案利用方法、模型信息安全级别、档案数据的消息关联。

 

 

　　我们归纳一下二维和三维的设计关系的差异点见下表：

 

　

　
 

　　对上述二维设计与三维设计的差异点做进一步分析如下：

 

　　二维设计是按照一定的规则约定，通过对实体的简化表达，来沟通设计人、审核人、施工人间的信息，这些信息在各角色的大脑中还是被翻译为三维影像，翻译的效率和质量取决于读图人的解图能力。

 

　　而三维设计是各角色间直接用三维影像进行沟通。这样二维设计图纸可以简化到一根线可以代表一根管道或一堵墙，而三维设计拒绝简化，在三维模型抽取的图纸上是管道和墙体的真实投影，部分可以简化为线条或符号。

 

　　这样就需要新的规则约定，来实现三维设计工作的内容、表达方式的三维化转变。

 

　　二维设计是在个人计算机屏幕上画图，要实现多专业在一个二维画面中进行叠加表达是很困难的。专业间的关系，只能通过互提资料和会审会签的串行工作流程间接实现。

 

　　而三维设计时，多专业可以在一个统一环境下建模，数据存放在服务器，彼此可以动态的看到对方的设计内容。实现在模型级、随时随地的多专业协同设计。

 

　　这样就需要有统一的设计环境、网络化数据管理环境，建立三维设计下的提资关系和会审会签关系，也就是协同设计关系。

 

　　二维设计下，图纸上主要表达的是本专业的信息，其他专业的信息不超过1%。

 

　　而三维设计，一个专业对其他专业的依赖较大，如果其他专业不能按照需求专业及时提供三维模型，需求专业就要为其他专业自建模型。如流体专业在向结构提交混凝土预埋需求时，需要结构的地下混凝土三维模型，结构专业不能及时提供，流体专业只能自建，这样做出的预埋需求非常清晰准确，但增加了流体专业的工作，所做地下结构三维模型，又不满足结构专业要求。

 

　　又如：精炼设计中，工艺设备布置需要钢结构和精炼设备的三维模型，而工艺设计时，这两个专业设计可能还没有开始。

 

　　这样就需要有适合三维设计的工序安排、进度策略、专业界面划分等。

 

　　二维设计，一个设计人可以完成本专业的从前期到最终出图的全过程。因为其画图时，是用的点、线、圆在图面上的堆积

 

　　而三维设计是设计元素的堆积，如：由不同规格的钢管、阀门、弯头、泵体等组合成管路，由不同形状的钢结构、砖头、门窗、墙面材料组成墙。

 

　　其设计效率是否能够提高，人员分工至关重要。这样就需要有人专职做基本构件（钢管、阀门、弯头、泵体、砖头、门窗、墙面材料）和外购件的构件级信息模型，有人利用基本构件做设计，有人将模型转换为二维图纸的不同设计角色。

 

 

　　在看清三维设计需要的设计环境与现有的二维设计体系有着较大的差别后，自然理顺三维设计关系就至关重要了，但往往这项工作是被忽视的，这就是问题的根源所在。

 

　　我们更注重软件的选型、人员的培训、模型的搭建效率等，而忽略了三维设计环境的梳理。

 

　　一旦看清问题的根源，自然就有解决的办法。我这里提供的思路是：以现有的贯标体系为基础，逐条梳理，研究三维设计体系。三维设计体系的建立需要从项目管理开始，以质量标准管理为保证，包括阶段划分、人员配备、进度安排、设计分工、数据管理、专业协同、审核、变更、图面表达、档案管理等等方面。

 

　　当我们的贯标体系中包容了三维设计体系时，相信三维设计将成为一项不止用来提高质量，还能用来提高效率的不可或缺的工具，从而不再为了三维模型而做三维设计。

 

　　当前BIM技术正在迅速发展，他涉及到了工程全过程的各个主体和过程，业主、规划、设计、分包、供货、施工、监理、政府等等，同样应该把BIM工作状态下的各种关系理顺放在首位，避免长期以图纸为纽带的工程关系阻碍以模型为纽带的BIM效益的发挥。