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勘察设计行业信息化发展历程与展望

2019-02-23 09:45:01 文章来源:泥客论坛 字体:

自2000年原建设部发布《全国工程勘察设计行业2000-2005年计算机应用工程及信息化发展规划纲要》以来,我国勘察设计行业的信息化发展已近20年,期间经历了“十五”的网络建设和集成设计系统、“十一五”的信息化集成系统、“十二五”的数字化设计和云计算平台以及正在进行的“十三五”勘察设计“互联网+”应用4个阶段。工程设计技术的不断进步向企业信息化建设提出了越来越高的要求,而信息技术和数字化技术的快速发展也推动着勘察设计行业现代化的发展。

在中国勘察设计协会的领导下,行业单位的信息化工作取得了显著成就,为工程设计与技术创新提供了更加高效的基础平台和技术手段,带来了工作模式的巨大变革,在推动勘察设计行业又好又快发展中切实起到了促进作用。

勘察设计行业的变化与转型

自“十五”到现在的20年间,国内工程设计服务模式没有发生大的改变,依旧是由设计院完成方案设计、初步设计和施工图设计等设计服务,施工单位完成施工深化设计和后续的施工建造过程。在这一模式下,设计院内部有比较严重的专业割裂现象——设计院主要完成建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业的设计工作,而装修、景观、幕墙、亮化照明等专业则有专业设计公司完成。另一方面,从工程项目建造过程的角度而言,在项目决策过程中缺乏设计师的技术判断,设计工作与二次深化设计脱节,使设计师无法对建造过程进行有效控制。因此,一批设计单位开始采取设计总承包模式,设计单位整体承接设计任务,根据需要进行分项设计委托,通过这种方式对设计环节进行整体控制。

2003年,原建设部印发《关于培育发展工程总承包和工程项目管理企业的指导意见》。这一文件首次明确了设计采购施工(EPC)的工程总承包模式。而随着中国经济发展进入新常态,供给侧结构性改革成为新一轮经济改革的国家重点战略。工程建设组织模式的改革在加速进行,工程总承包成为了很多较大型勘察设计企业拓展新业务的突破口。2016 年以来,中共中央、国务院及住房和城乡建设部等部门不断出台文件,积极推进建筑和市政项目工程总承包。推行工程总承包模式,有利于实现设计、采购、施工等各阶段工作的深度融合,实现技术、人力、资金和管理资源的高效组合,提高工程建设效率,缩短工程建设周期。同时也有利于加快培养从事工程总承包的专业人才,打造一批具有勘察、设计、采购、施工和试运行等工程总承包能力的国际型工程公司推动产业转型升级。一些有条件的设计单位在设计总承包业务的基础上开始承接代建工作和工程总承包业务,以期能充分发挥建筑设计师在整个工程建设过程中的主导作用。

近2年,建筑师负责制成为新的热点话题,住建部在2017年发布《关于在民用建筑工程中推进建筑师负责制的指导意见(征求意见稿)》。建筑师负责制下的建筑师实际上是个设计咨询团队,责任建筑师发挥主导、协调、监督的作用,咨询团队或个人对其成果的专业性、正确性及完整性负相关的责任。建筑师负责制下,建筑师首先要具备较为广泛的专业技术能力和组织管理能力,具备极强的专业服务精神和责任心,还要有成本概念与投资控制能力。因此,建筑师承担着总体协调和总设计师的角色,对项目最终价值与品质起着关键作用。

企业信息化建设历程

从“十五”到“十三五”,企业信息化建设历程总结起来可以分为3个阶段:软件应用阶段,系统应用阶段和产业互联网应用阶段。

软件应用阶段

自“甩掉图板”之后,勘察设计行业信息化建设开始进入了计算机应用的阶段,加快了 CAD 技术的发展和普及。在“十五”期间,大部分单位已经完全普及 CAD 二维设计,同时也掌握了三维设计技术。CAD 设计软件进入百花齐放的阶段,各类面向不同专业和方向的设计软件相继面市。

CAD 设计软件最先引进了 Autodesk 公司的 AutoCAD 和 Bentley 公司的 Microstation,主要关注于二、三维设计与制图。随着计算机硬件与软件的快速发展,大量的 CAD 设计软件被引入国内,如 Catia,3DMax,SketchUp 以及 BIM 设计软件 Revit 等,并且出现了面向细分市场的软件,如面向参数化设计的 ProE,面向方案设计的 Rhino,面向结构分析的 ABAQUS,面向机电设计的 MagiCAD,面向建筑性能分析的 Fluent 等。

国内的软件厂商在这一阶段也开始起步,一方面在现有的 CAD 设计软件上进行二次开发,制作符合国内勘察设计行业的设计工具,如天正、鸿业等基于 AutoCAD 开发的设计工具,成为设计人员必不可少的设计利器。另一方面则在研发具有自主知识产权的设计软件,如二维设计软件中望 CAD,面向结构设计的 PKPM、探索者和盈建科,面向工程量造价的广联达和鲁班等,这些软件产品弥补了国内 CAD 设计领域的空白,提升了勘察设计行业 CAD 设计的普及率,同时也成为打造国产 CAD 设计软件的中坚力量。特别是在“十一五”期间,国产软件的技术水平得到较大提高,行业内出现了大批的国产软件用户,也带动更多的勘察设计单位积极使用国产 CAD 平台软件。

CAD 设计软件的应用与普及,提升了设计的效率与质量,提高了设计人员的单兵作战能力,但同时也带来了新的需求——企业管理与设计生产间的数据交互和传递。在这样的背景下,信息化建设进入了系统应用阶段。

系统应用阶段

计算机辅助设计系统的应用与普及,使设计人员的工作效率有了质的提升,在计算机硬件的快速发展、计算机网络技术的普及以及信息化建设新需求的推动下,相关企业逐渐开始关注勘察设计产品全生命周期管理系统以及企业资源管理系统的建设。

在2006年到2015年的10年间,勘察设计行业的信息化建设步入了飞速发展的时期。在中勘协“十一五”发展思路和“十二五”发展目标的指导下,勘察设计企业信息化工作分别从基础设施建设和信息系统建设两个方面展开。

基础设施建设

基础设施是软件系统的支撑平台,而基础设施建设则是以企业信息管理系统和数据资源中心的建设为目标来实施的。随着计算机技术的快速发展,企业信息化基础设施建设也在不断的进化。在这一时期,企业建起了万兆光纤主干、千兆到桌面的高速网络平台,实现了全区域 WIFI 覆盖。建立了以防火墙、入侵防御系统和网络通信控制为主的网络威胁防护体系以及双机热备、异地灾备等机制,保障网络的稳定性和数据的安全性。在服务器方面则大都采用了成熟的 VMWARE 服务器虚拟化技术以满足对图形图像处理和大数据量计算的需求。存储方面则采用基于磁盘阵列的二级存储结构,存储的介质仍然以机械硬盘为主。而在研发对磁盘读写稳定性和吞吐量要求较高的应用系统时,则开始尝试使用固态硬盘 SSD 和 NAS 作为存储介质。

在云计算技术逐渐成熟的时期,勘察设计企业开始转向云计算服务,积极发展云计算平台,把分散的信息技术资源整合成“一个共享的平台”,实现硬件、存储、软件、数据资源等的全面共享。在互联网、服务器虚拟化的基础上,采用超融合技术实现存储资源池化和虚拟化,利用 CPU、显卡虚拟化技术探索桌面虚拟化和应用虚拟化,逐步实现对文件和数据的集中管控,以及对 IT 资源的更有效利用。

信息系统建设

企业信息化基础设施的不断完善,推动了企业信息系统的建设。在建设初期,满足企业职能管理的各种信息系统不断上线。这些系统在上线初期帮助管理人员实现了信息化管理,确实提升了企业管理水平。但是这些系统是各自分散购置上线的,没有经过系统的规划,各种系统之间没有统一的数据交互标准。原来各自为政的信息系统逐渐无法满足日常办公、设计工作的需要,资源共享和系统集成成为信息化建设的首要任务。

随着勘察设计行业的发展,企业信息系统基本上形成了三大主要工作模块 :综合办公管理模块、工程项目管理模块和知识管理模块。综合办公管理主要实现企业日常行政事务管理,包括人力资源、财务、公文、技术质量和资产的管理以及综合办公等。工程项目管理模块可以归纳为市场经营管理和设计项目管理两部分,市场经营管理是设计院前期工作的重点,属于项目的立项计划管理,是设计项目总流程的前提;设计项目管理可以完成设计生产全过程的有效管理,实现项目数据的统计分析,达到项目协作和项目过程控制的目的。知识管理模块也可以划分为图档管理系统和知识管理系统。图档管理系统主要为项目电子图档的归档管理和借阅管理。知识管理系统则实现期刊论文、图纸、标准、科技成果、图书、视频等数字资源的检索和共享,对知识资源进行整体的分类管理,构建以知识为核心的设计院支撑体系。

随着 BIM 技术的出现和不断的深入应用,使工程项目管理的“颗粒度”进一步细化。在二维平面设计下,通过图形来表达设计意图,最终形成了以矢量图形组成的示意图,图面上各个设计元素通过文字标注和相应的图例来进行表达。因此,二维设计项目管理以文件为单位,基于设计文件进行文档管理、协同共享和电子交付。而在 BIM 设计时,则是通过构件来进行表达,所有的设计元素都是一个构件,它包含有与之相关的几何信息和非几何信息。这种模式类似于软件开发中的面向对象方法,每一个构件对应一个类(族),通过类生成一个对象(构件)。由于 BIM 设计的这种特性,整个建筑物被拆分为一个个容易被计算机识别的建筑构件,形成结构化的建筑数据库。因此,BIM 设计的过程也可以看做是建筑物进行数据建模的过程。而结构化的数据不仅可以提高工程项目管理的精细化程度,也可以加深工程项目管理与综合办公管理和知识管理之间的紧密程度,提升企业的整体管理水平。

产业互联网应用阶段

经过软件应用阶段和系统应用阶段的发展,形成了企业内部人与人之间的互联和数据信息的共享。但在行业层面,对于勘察设计行业和建筑业而言,仍然是一个线性产业生态圈,产业链不同环节、不同参与主体、不同区域之间是割裂开的、有边界的。

进入“十三五”时期,“互联网+”战略正式纳入国家政策的顶层设计,“云大物智移”(云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联)等新一代信息技术呈现了爆炸式增长,正在深刻的改变着我们的生活和生产方式及社会组织形态,同时也在改变我国的工业体系。在《中国制造2025》和《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》战略目标的指导下,中勘协发布了《“十三五”工程勘察设计行业信息化工作指导意见》,要求“着力增强 BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力,建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展,初步建成一体化行业监管和服务平台”。

在建筑工业化和信息化深度融合的大背景下,“云大物智移”技术快速向建筑领域渗透。企业积极运用 BIM 技术和新技术,构建企业间开放、共享的“互联网+”平台,建筑业各参与方通过平台实现信息共享、充分协作和资源整合,打破企业边界和区域边界的限制,实现合作共赢,打造高效、完整、多方共享共赢的产业生态圈,从而重塑行业创新体系。通过打造产业云平台,产业链的各方将从以往的串行的“价值链”合作模式向闭环的“价值环”模式升级,从而实现更强的资源整合能力及更高效的多方协作能力。

勘察设计企业信息化建设案例

中信设计是“建筑行业首家实现工程设计手段“甩掉图板、CAD 绘图”的设计企业,极大地提高了设计效率,完成了建筑设计工具的第一次革命,并获得住建部授予的“计算机应用先进集体”光荣称号,为中信设计成为百强院和后续的辉煌发展作出了应有的贡献。从“十五”到“十三五”,中信设计一直在加快信息化建设的步伐,取得了优异的成绩。2016年,中信设计再次获得中勘协授予的“工程勘察设计行业‘十二五’实施信息化建设先进单位”光荣称号。

中信设计信息化建设“十三五”规划

中信设计“十三五”期间的信息化建设规划,是以“互联网思维”改造和建设我院信息化系统,充分考虑“集成、共享、方便、快捷、安全”,打造“项目管理、协同设计、知识共享、移动互联”信息化平台,为总院提升效率、效益、竞争力提供保障和支撑。信息化建设目标为“SEID 四维一体”解决方案,它包括信息化四个维度的建设。第一维度是安全(Secure),建立涵盖网络安全和文件安全的长效安全管理机制,构建完善的信息安全体系。第二维度是高效(Efficient),借助移动平台推行项目全生命周期一体化管理,打造全过程数字化协同设计管理平台和知识管理系统,积极参与三维设计企业/地方标准制定,实现管理、生产高效一体化。第三维度是智能(Intelligent),通过大数据和可视化操作实现商业智能(BI),帮助总院做出合适的业务经营决策。第四维度是分布式(Distributed),以虚拟化技术为核心实现云计算,建立 BIM 计算中心,推进企业私有云平台的建设。

中信设计信息化建设成果

中信设计目前已经形成了“一个中心,二条主线,三大平台,五个系统”的信息化格局,确保了中信设计信息资源共享化、标准规范统一化、客户服务综合化、系统应用集成化、管理模式集中化。

在核心业务信息化建设方面,中信设计持续开展 BIM 技术、数字化技术应用的研究和实践,深化基于 BIM 技术的三维协同设计体系,推进 BIM 技术在全院全员中的普及。在国家网络人才安全与创新基地、乌鲁木齐火车站、光谷国际网球中心、新疆国际会展中心、二七滨江商务区等项目中进行了实践,并先后获得中勘协“创新杯”最佳 BIM 应用企业奖、最佳 BIM 工程设计奖、最佳 BIM 协同设计奖和最佳 BIM 绿色分析应用奖。积极探索工程大数据分析、虚拟建造和虚拟现实等数字化技术在勘察设计行业的应用,先后打造了智能构件库、虚拟商城系统、工程优化报告大数据分析系统、可交互式精装修系统等。利用 BIM 技术和云计算、大数据、物联网、人工智能、和移动互联网等技术打造互联网 + BIM + EPC 的工程建设全产业链平台。它以 BIM 技术为核心,以 EPC 方式为主导,通过互联网+产业的方式连接工程项目各参与方,对人员、物流、资金、数据和技术有效集成,实现对工程项目从设计、生产、施工到运维的全过程、全要素、全参与方的数字化、在线化和智能化,构建工程建设全生命周期的共享服务平台。

在管理信息化方面,中信设计建设有项目管理系统、项目协作云平台、协同设计平台、数字化出版系统、知识管理系统和档案管理系统。这些系统以项目管理系统为核心,形成中信设计信息化骨架,覆盖全院所有重点业务,保证企业核心竞争力的不断增强。项目管理系统的核心模块目前已初步建成,包括综合办公、人力资源、市场经营、财务管理、技术质量、资产管理、项目管理、数字化出版等8个模块。重点加入了“商业智能系统(BI)”模块,将企业的经营数据、财务数据、人事数据进行智能化处理,以报表、图形等方式呈给总院领导、部门负责人,帮助企业的经营人员和管理人员快速、精准的把握企业的运营策略。借助互联网+、大数据、云计算等信息技术打造了项目协作云平台,通过在各相关方间建立一个共享网络空间进行项目执行、协作,消除信息孤岛,提高了沟通协作的效率。积极推动建筑设计成果无纸化交付、电子签章及“蓝转白”改革,打造协同设计平台,推广数字化出版,采用电子文件直接绘蓝图套打签名签章技术,提升出图效率,降低成本。整合企业内部积累的优质资源,建立知识管理系统和档案管理系统,实施知识共享,提高企业的核心竞争力。

展望

传统勘察设计企业的核心资源是“人”,企业能力、经验都在“人”身上,经验的传递和积累也通过“师傅带徒弟”的方式进行,导致企业核心资源呈现出了脆弱性——一旦人员流失,就会出现企业断层现象。因此,勘察设计企业要抓住新技术革命和新管理创新浪潮的契机,深入开展数字化革命,从 IT 向 DT 转化,从以流程为中心向以数据为中心转化。勘察设计企业转型的关键在于“三化”,即数字化、在线化和智能化。数字化,即数据的结构化、可检索、高精度和可分析,利用 BIM 实现建筑的数字化。在线化,即数据在线化、人员在线化、工作在线化和协同在线化,用“互联网+”来实现在线化。智能化,即设计智能、管理智能和数据智能,通过积累数据驱动产业升级实现平台化。

“云大物移智”等新技术的大规模应用,使信息化与创新变革同步进行,并且将驱动企业商业模式的变革,为勘察设计企业带来新的发展机遇的同时也带来了强大的竞争压力。唯有继续加强信息化建设,充分发挥信息化的引领和支撑作用,以创新作为企业的驱动力,才能在未来的激烈竞争中占据领先地位。(来源:中国勘察设计杂志 2019 年2月刊)

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