對輸變電工程推行三維設計的幾點看法
2018年7月,國家電網有限公司下發了《國家電網有限公司關于全面應用輸變電工程三維設計及建設工程數據中心的意見》,在意見中明確提出了工程三維設計及數字化建設的目標:從2018 年下半年開始,國網公司新建35kV 及以上輸變電工程全面應用三維設計;同步啟動建設工程數據中心,滿足工程具備數字化移交和公司全業務數據共享要求。到2020 年底前,公司所有新建、改建、擴建35kV 及以上輸變電工程具備數字移交條件,總體上實現三維設計、三維評審、三維移交。做為一名長期從電力工程的設計人員,用我的經歷及個人認識,談談對輸變電工程推行三維設計及數字化移交的幾點看法。
最早接觸三維設計是2006年我在一家國有大型電力設計院工作的時候,當時發電廠的設計工作任務重,周期短,趕工出來的施工圖,在現場的碰撞嚴重,特別是專業間的管道及設備,碰頭打架尤為嚴重,現場大量的設計變更,給工期及造價帶來了極大的影響,業主意見很大。借鑒國外的設計經驗,當時國內的幾大電力設計院在設計競爭市場就把電廠的三維設計提到了風口,各大院都表明自身的三維設計能力與優勢,并承諾業主在施工圖階段可以通過直觀的三維設計有效解決碰撞問題。我所在的設計院也花大價錢購置了三維設計平臺及軟件,成立了三維數字化中心,將工藝設計與布置設計重新進行了設計流程重構,并在三維設計的基礎上提出了“數字化電廠”的概念,以期將三維設計與DCS,ECS,還有電廠的MIS系統進行信息的融合,當時的通信技術及物聯網技術還沒有今天發達,所謂“數字電廠”一說,也就停留在投標書的專題報告的前期研究層面,真正實施的項目,鳳毛麟角。事實上,當時的設計院在電廠的三維設計還是只是摸索與嘗試,設計人員從CAD轉向三維設計過程中,消化軟件及設計流程,還有建模的工作不可一蹴而就,設計的效率并不高,未能有效解決碰撞的問題,加之設計院的投入與產出并不協調,利益的驅動不明確,一時的熱情終究維持不了長久的事業。
這一晃,就是十年光陰。在當年電廠未走通的路,近年在輸變電工程領域,風聲水起。2016年,我在上海地區從事輸變電工程的設計工作,國網上海市電力公司與國網上海經研院在輸變電工程推行數字化設計及移交的工作上起步早,且推進迅速,先后擬定并下發了一批數字化工作標準,例如《輸變電工程數字化移交標準(試行)》及《電網工程數字化交付管理辦法》等,并進行了多次修改升版。我們設計團隊也成立了BIM攻關與學習小組,搭建設計平臺,配置高端硬件設施,組織外委單位培訓并進行等級證書考試取證,積極參加電力公司組織的輸變電工程的三維設計競賽,為了鍛煉隊伍,即便業主沒有要求的情況下,我們也主動進行三維建模并積極進行流程探索工作。
在整個社會信息化,數字化突飛猛進的大背景下,新的生產力勢必會推動行業的效率,如何將BIM技術與電力生產緊密掛鉤,與工程的全壽命周期協調發展,是我們當前需要認真思考的問題。
目前三維設計及數字化移交基于BIM(建筑信息模型)的體系構架,它是工程設施的數字化表達;它是在開放標準上建立、完善和利用設施的行為過程;它是一個透明且可持續性的工作環境,對項目設施進行有效管理。不管我們用什么軟件,用什么平臺,基于什么工作標準,最終實現是一項應用于工程設施全生命周期的三維數字化技術,它以一個貫穿其生命周期都通用的數據格式與信息化模型,它是項目決策的基礎和共享信息的資源。國網公司要求從工程設計入手,也是理所當然,設計是工程的龍頭,也是項目執行與實施的關鍵所在。
電力工程的三維設計經過十年的醞釀與發展,我也在這十來年中斷斷續續的經歷,今天,我用膚淺的思考,提出對于電力工程推行三維設計的幾點看法:
1、不久的將來,一名合格設計人員的要求與內涵將被重新定義,BIM是工具很重要,設計思想與設計能力更重要。
企業需要是既懂工程設計規范又懂BIM設計手段的工程技術人員。現在我們可能會覺得了解BIM的概念,能夠翻模三維應付業主就行。不錯,BIM只是工具,在沒有將BIM運用于工程價值的“秀”時代,這種僥幸的心理可能還有一定的過渡期,這個臨界點即將到來。隨著對BIM價值的挖掘與內涵的延伸,具備BIM的設計能力才是最關鍵。什么是BIM的設計能力?軟件永遠只是輔助工具,而最核心的永遠都是人的專業知識和管理水平,而且是懂得BIM內涵及其高級運用的工程技術人員,這兩者的結合是需要很長時間。
將來的工程師,是會懂協作,會管理,深刻理解并掌握數字化表達,并在自己的專業領域內具有執業資格的人才。未來的電氣工程師自然就是電氣工程師與BIM工程師靈魂融合,設計人員必須用三維的手段,三維的流程,三維思維來完成你的工作。
2、BIM是未來設計工作的創新焦點,它能為設計企業帶來設計帶來核心競爭力,BIM也可能是設計院的雞肋。
BIM不等同與CAD,CAD只會讓你提高畫圖效率,很難實現優化設計。當年設計院甩掉了圖板而采用CAD,CAD時代發展的推動力是其COPY功能,改改就是一個相似的工程。用過Revit(做BIM最主流的一個建模軟件)的伙伴都知道,其參數化之強大,可以讓設計人員從更高的角度去思考自己的設計是否最好,特別是它協同能力,可以讓團隊的專業性更好融合,無縫對接。如果讓BIM成為你個人與團隊競爭力的法寶,需要進行的是設計管理創新與設計流程創新,讓個人的專業、價值與需求在新的流程中重新賦值,讓團隊的服務能力、價值回報與業主的效益掛鉤,強者恒強,一個有BIM思維的團隊,其復制能力遠超CAD時代,其核心競爭力也將不可限量。
相比于施工企業與業主方,BIM之于設計院來說,最有可能雞肋的隱憂。對于在民用建筑與市政工程來說,施工企業BIM用的多,介入時間(特指BIM竣工模型)多在機電管線安裝前,使用MEP功能來解決管線安裝的問題,這也是施工單位使用BIM最主要的功能。至于4D模擬、裝修方案等雖然也在用,但對施工單位來說并不是最核心的部分。業主方很重視BIM,就中國的整個信息化水平,還有社會生產力的發展,絕大多數的都還沒有一個清晰的思路去運用BIM,目前只是將模型建好,完成的BIM的信息化試點,將很多風險轉嫁給了參建各方。
設計院是弱勢群體,有人才與技術優勢,設計工作先行,業主方從設計入手推行BIM就順理成章。設計院想把事情做好,也有做好事情的沖動。但是BIM是一個系統工程,目前無論是從使用習慣還是投入產出比來說,一句話,目前的大環境下設計采用BIM不是一個很好的選擇。連試行了多年的建筑行業,在BIM的運用上,設計院多是為了檢驗自己的設計錯誤,減少返工率,電力工程目前采用BIM,僅僅只能做一個翻模工作,正向設計都還談不上。BIM在整個行業就變成了雞肋,不做又不行,做起來沒有什么實際意義,BIM與數字化設計做的好的設計院,僅僅成了一個領導吹噓的噱頭。而且就BIM在整個數字化運用的全壽命周期來看,設計階段只占全壽命周期的十分之一不到的時間,完全依靠設計院來整一個合適的電力工程的BIM設施出來,路還很長。
3、BIM未來發展與驅動,需要與之適應的工程建設模式,比如IPD模式。
小智在前期推送過《BIM來了,IPD還會遠嗎?》系列文章,在此不贅述,有興趣的可以在歷史文章中溫故。
什么是IPD模式呢?簡單來說,就是在開始動工前,業主就召集設計方、施工方、設備供應商、監理方等各方一起做出一個BIM模型,這個模型是竣工模型,即所見即所得,最后做出來就是這個樣子。然后各方就按照這個模型來做自己的工作就行了。在IPD模式下,由項目各主要相關方組成的項目團隊在項目早期就介入其中,項目各方以相互信賴為基礎的協同工作一直延續到項目交付,并通過IPD合同結成契約關系,使團隊成員的風險和利益一致,以保證項目在所期望的造價和工期內滿足業主的要求。在這種模式下,施工過程中是不需要再返回設計院改圖,材料供應商也不會隨便更改材料進行方案變更。這種模式雖然前期投入時間精力多,但是一旦開工就基本不會再浪費人、財、物、時在方案變更上。最終結果是可以節約相當長的工期和不小的成本。
以國家電網公司的工程建設模式為例,項目的各參建方都是與業主獨立的契約或合同。不論采用了哪一種設計手段,項目實施各方的利益沖突與矛盾并沒有解決,大家站在各自的利益角度,該吵就吵,該鬧就鬧,可能的改變是設計手段的提升,能夠減少設計的修改變更,但是BIM在推動設備制造、施工、監理的技術革新層面并沒有太大的積極效果。站在工程的全壽命角度上看,數字化移交前期是基建口子上的事情,將來是為運行維護服務的,如何挖掘與發揮工程設施的數字化系統價值?所以,通過建設模式與管理模式的嘗試與實踐,來推動BIM在電力基建項目中的應用,用BIM來推動與融合國網公司在“三集五大”管理體系的建設,將信息化通過一種方法、手段與理念來落地,在建設投資、建設安全與運行維護協同優化,利益共享,是留給我們的思考。
在國家電網公司推動下的三維設計及數字化移交,是“數字國網”建設總體要求的重要舉措,對高質量建設國家電網具有重要意義,為推動當前設計手段升級與信息化建設可謂鼎之輕重。在意識轉變、習慣改變、人才培養、模型庫建設,標準化設計等方面,隨著工作的縱深推進,都會迎刃而解。相比于我們遇到的表面困難,我們需要更為深刻理解的是BIM的思想與內涵。
BIM是一種方法,即如何運用信息化的手段來進行建設活動。最重要的是,BIM是一種思想,一種如何分析事物看待世界的思想。
責任編輯:仁德財