談BIM水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

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摘要：水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展正經(jīng)歷著市場化、產(chǎn)業(yè)化、信息化的變革過程，隨著bim技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用的深入，行業(yè)生產(chǎn)關(guān)系、項(xiàng)目管理模式和個(gè)人管理習(xí)慣均發(fā)生改變，與此同時(shí)，BIM與行業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)和管理模式的矛盾也日益凸顯，BIM技術(shù)如何驅(qū)動水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的整合和創(chuàng)新亟待解決。本文首先介紹和分析了水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，以及BIM的概念、內(nèi)涵與發(fā)展，在此基礎(chǔ)上分析了BIM技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合BIM的模擬性、參數(shù)化、協(xié)同合作、可視化等特點(diǎn)，分析了BIM技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)生產(chǎn)模式和管理模式轉(zhuǎn)型升級中的作用和重要性。

關(guān)鍵詞：BIM；生產(chǎn)模式；管理模式；正向協(xié)同設(shè)計(jì)；全生命期

1.引言

水利水電行業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中占有重要地位。水利水電工程是一項(xiàng)異常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，投資規(guī)模巨大、歷時(shí)時(shí)間長、影響因素眾多、專業(yè)協(xié)作復(fù)雜，需要勘測、設(shè)計(jì)、施工、管理、監(jiān)理等多企業(yè)、多專業(yè)參與，對工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理均有很高的要求。水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)在水利水電工程建設(shè)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位，行業(yè)規(guī)模也隨著國家經(jīng)濟(jì)和水利水電工程建設(shè)市場的高速發(fā)展，在行業(yè)單位及人員隊(duì)伍數(shù)量、經(jīng)營規(guī)模、技術(shù)能力等方面都得到了快速提升。近年來，水利水電勘測設(shè)計(jì)的延伸業(yè)務(wù)得到了行業(yè)的高度重視，如工程總承包、生態(tài)水利以及傳統(tǒng)的勘測設(shè)計(jì)工作向工程建設(shè)、運(yùn)維等階段的相關(guān)業(yè)務(wù)工作延伸等。但在目前水利水電勘測設(shè)計(jì)市場競爭激烈的情況下，各設(shè)計(jì)單位的業(yè)務(wù)范圍、技術(shù)能力等方面的同質(zhì)化現(xiàn)象是比較嚴(yán)重的，如何破解這一問題已是各設(shè)計(jì)單位努力研究、探索的重點(diǎn)方向[1]。信息化作為勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志，是提高生產(chǎn)管理水平與效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量與科技含量、實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、形成差異化競爭優(yōu)勢的重要途徑，也是水利水電勘測設(shè)計(jì)單位持續(xù)快速發(fā)展的重要支撐。三維設(shè)計(jì)使得水利水電工程勘測設(shè)計(jì)數(shù)字化成為可能，BIM應(yīng)用使得工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了信息化發(fā)展。

2.BIM的概念、內(nèi)涵與發(fā)展

關(guān)于BIM的概念，美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NationalBuildingInformationModelingStandardNBIMS）定義BIM是設(shè)施的物理特性和功能特性的數(shù)字表達(dá)，它是一個(gè)共享的知識資源，是為設(shè)施全生命周期中所有的決策提供可靠支撐的信息模型[2][3]。2016年，我國了首部BIM標(biāo)準(zhǔn)——《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GBT51212-2016》中規(guī)定：建設(shè)工程及其設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，在全生命周期內(nèi)提供共享的信息資源，并為各種決策提供基礎(chǔ)信息，簡稱“模型”。建筑信息模型的創(chuàng)建、使用和管理統(tǒng)稱為“建筑信息模型應(yīng)用”，簡稱“BIM應(yīng)用”。目前對于BIM的理解主要包含三個(gè)方面，一是強(qiáng)調(diào)BIM的模型作用，即建筑信息模型（BuildingInformationModel），認(rèn)為BIM是建筑工程設(shè)施的物理特征和功能特性的數(shù)字化模型，是該項(xiàng)目相關(guān)方的共享知識庫、資源數(shù)據(jù)庫，為項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的所有決策提供可靠的信息支持；二是強(qiáng)調(diào)BIM的過程作用，即建筑信息建模（BuildingInformationModeling），認(rèn)為BIM是是建立和利用項(xiàng)目數(shù)據(jù)在其全生命周期內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營的業(yè)務(wù)過程，允許所有項(xiàng)目相關(guān)方通過不同技術(shù)平臺之間的數(shù)據(jù)互用在同一時(shí)間利用相同的信息；三是強(qiáng)調(diào)BIM的管理作用，即建筑信息管理（BuildingInformationManagement），認(rèn)為BIM是利用數(shù)字原型信息支持項(xiàng)目全生命信息共享的業(yè)務(wù)流程組織和控制管理過程。建筑信息管理的效益包括集成和可視化溝通、更早進(jìn)行多方案比選、可持續(xù)分析、高效設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同、施工現(xiàn)場控制、竣工資料記錄、設(shè)施管理、退役拆除等。國外BIM技術(shù)發(fā)展起步早，商業(yè)化滲透率和應(yīng)用成熟度普遍都較高，并產(chǎn)生了顯著的成效。在2010年前后，全球進(jìn)入BIM時(shí)代，BIM成為國際工程公司的標(biāo)配；2013年為世界BIM業(yè)界的分水嶺，發(fā)達(dá)國家基本已完成BIM的普及，完成了BIM從建模到用模，從輔助設(shè)計(jì)碎片化應(yīng)用到全生命周期應(yīng)用。BIM在中國的起步應(yīng)用與國際幾乎同步，主要分為三個(gè)時(shí)期：2004年BIM傳入中國，IFC標(biāo)準(zhǔn)和BIM概念產(chǎn)生；2007年BIM開始起步，BIM技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及軟件開展研究，在大型項(xiàng)目中開始試點(diǎn)；2011年為BIM發(fā)展元年，國家層面出臺了相關(guān)BIM政策，并開始全面推行BIM。我國BIM應(yīng)用發(fā)展雖然較快，但整體應(yīng)用水平較低，可提升空間大[4][5]。

3.BIM技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)起步較晚，大致分為三個(gè)階段（如圖1所示）：BIM1.0：建模為主，碎片化應(yīng)用，如瀏覽、展示、漫游等；BIM2.0：正向設(shè)計(jì)，系統(tǒng)化應(yīng)用，如設(shè)計(jì)與施工一體化、運(yùn)維管理、項(xiàng)目管理集成等；BIMx.0：BIM+GIS，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等智能技術(shù)加持。目前，水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的BIM技術(shù)應(yīng)用處于BIM2.0向BIMx.0過渡的初始階段，項(xiàng)目應(yīng)用多元化發(fā)展；如項(xiàng)目類型由大型水利水電工程向水環(huán)境、水資源、水生態(tài)等新興業(yè)務(wù)發(fā)展；業(yè)務(wù)類型由勘察設(shè)計(jì)向總承包、全過程咨詢等發(fā)展。傳統(tǒng)的水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)面臨著由線性工作、粗放型管理向協(xié)同生產(chǎn)、精細(xì)化管理的轉(zhuǎn)型升級，整個(gè)市場投標(biāo)要求使用BIM逐步常態(tài)化和政策化，市場競爭中同行競爭日益白熱化，IT等其它行業(yè)也全面進(jìn)軍各種傳統(tǒng)行業(yè)，如阿里聯(lián)合中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院中標(biāo)雄安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)BIM管理平臺、谷歌開發(fā)洪水精確預(yù)測模型系統(tǒng)、華為拿到甲級測繪資質(zhì)、“鴻蒙”系統(tǒng)兼顧自動駕駛、滴滴開始三維建模等等。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的深刻變革，BIM、GIS、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息化技術(shù)對傳統(tǒng)水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)不斷滲透，整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式和管理模式發(fā)生了重大變化，“BIM+新一代信息化技術(shù)+水利水電勘測設(shè)計(jì)”將成為行業(yè)發(fā)展新常態(tài)。

4.水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級

4.1BIM驅(qū)動生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型升級

BIM被譽(yù)為CAD甩圖板后的第二次設(shè)計(jì)變革，其設(shè)計(jì)理念、業(yè)務(wù)流程等發(fā)生了深刻的變化，為水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的生產(chǎn)模式帶來了深遠(yuǎn)的影響，能夠有效驅(qū)動傳統(tǒng)的水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)由傳統(tǒng)的二維線性生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級為三維正向協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、水工、施工、機(jī)電等多專業(yè)之間的協(xié)同。傳統(tǒng)的水利水電勘測設(shè)計(jì)思路為三維構(gòu)思、二維出圖、三維理解，是323模式，經(jīng)歷了多次的三維到二維、二維到三維的轉(zhuǎn)換，容易出錯(cuò)；BIM變革設(shè)計(jì)理念為三維構(gòu)思、三維設(shè)計(jì)、三維理解理念，是333模式，簡單直觀，是認(rèn)識事物的基本規(guī)律，是理念的回歸。傳統(tǒng)的水利水電勘測設(shè)計(jì)流程采用的是線性作業(yè)和分布式溝通的方式，存在過程繁瑣和信息不對成的問題。BIM將傳統(tǒng)的線性作業(yè)轉(zhuǎn)型升級為串行協(xié)同，部分設(shè)計(jì)工作前置或簡化（如軟件自動完成算量統(tǒng)計(jì)、檢測碰撞等，快速準(zhǔn)確），通過中心化溝通方式，使整個(gè)作業(yè)過程透明化，極大提高了溝通效率。錯(cuò)漏碰缺是傳統(tǒng)的水利水電勘測設(shè)計(jì)“老大難”的問題，在三維正向協(xié)同設(shè)計(jì)模式下，可通過碰撞檢查自動定位到設(shè)備碰撞位置，反饋給相關(guān)專業(yè)快速進(jìn)行調(diào)整，極大簡化了校審工作量，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率；通過三維協(xié)同設(shè)計(jì)可一次性精確獲取模型的各種圖形算量參數(shù)如數(shù)量、質(zhì)量、體積、面積、形心、慣性矩等，省去了人工算量的過程，尤其是解決了對復(fù)雜異性結(jié)構(gòu)工程算量精度低下、設(shè)備明細(xì)統(tǒng)計(jì)過程繁瑣的難題。

4.2BIM驅(qū)動管理模式的轉(zhuǎn)型升級

傳統(tǒng)的水利水電工程建設(shè)具有體量大、周期長、專業(yè)復(fù)雜、不確定性因素多等特點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的全生命周期管理[6]。BIM作為一種完備的信息模型,能夠?qū)⑺姽こ添?xiàng)目在全生命周期中各個(gè)不同階段（規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等）的工程信息、過程和資源集成在一個(gè)模型中，基于BIM建立水利水電工程關(guān)系數(shù)據(jù)庫，建立與成本、進(jìn)度、質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)對應(yīng)的時(shí)間、空間、工序維度關(guān)系,數(shù)據(jù)處理能力達(dá)到構(gòu)件級，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的粗放型管理模式向精細(xì)化的全生命周期管理模式轉(zhuǎn)型升級的目標(biāo)。工程全生命周期精細(xì)化管理流程如圖2所示。

5.總結(jié)

BIM+云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、VR等新技術(shù)，能夠?qū)⑿乱淮畔⒓夹g(shù)內(nèi)嵌到水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)的生產(chǎn)和管理過程中，從而引領(lǐng)整個(gè)生產(chǎn)和管理過程的升級，改變并形成新的生產(chǎn)和管理模式。當(dāng)水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)生產(chǎn)過程升級之后，隨之而來的監(jiān)管方式也需要發(fā)生變化。行業(yè)監(jiān)管再不是過去簡單的監(jiān)管，而是監(jiān)管的服務(wù)化，要想實(shí)現(xiàn)智慧的監(jiān)管，則需要通過行業(yè)大數(shù)據(jù)提供更多的服務(wù)，這些數(shù)據(jù)無論是提供給企業(yè)或者是行業(yè)主管部門，都可以輔助決策者更加快速準(zhǔn)確的進(jìn)行決策。即在新的生產(chǎn)和管理模式運(yùn)行中，進(jìn)行價(jià)值鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的融合和改造，從而催生出新的商業(yè)模式創(chuàng)新。水利水電勘測設(shè)計(jì)是水利人的根基，但需與其它產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，與其它專業(yè)融合發(fā)展，才能創(chuàng)造新的應(yīng)用生態(tài)和業(yè)務(wù)生態(tài)。BIM技術(shù)不僅僅帶來水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)生產(chǎn)和管理手段的改變，對于行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級具有深遠(yuǎn)的影響，未來必定是行業(yè)信息化建設(shè)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡鷗.傳統(tǒng)水電勘測設(shè)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級中BIM技術(shù)應(yīng)用探討[J].南方能源建設(shè),2017，4(3)：19-22.

[2]龐永祥.企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級與發(fā)展創(chuàng)新[J].施工企業(yè)管理,2016(9)：77-78.

[3]張杰,譚明.時(shí)代的命題:BIM技術(shù)助力企業(yè)轉(zhuǎn)型升級[J].智能建筑與城市信息,2014(7):47-49.

[4]汪莉莉.以技術(shù)創(chuàng)新為動力,推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[J].中國建設(shè)信息化,2016(14):18-21.

[5]潘慧冰.基于BIM技術(shù)的建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型升級研究[D].吉林建筑大學(xué)，2018.

[6]許強(qiáng),付琴,吳紅杰.基于BIM的工程項(xiàng)目全生命周期項(xiàng)目管理研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2018,15(19):180-181.

作者：謝明霞 王小毛 張樂 劉小飛單位：長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司