談BIM水利水電勘測設計行業(yè)轉型升級

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摘要：水利水電勘測設計行業(yè)的發(fā)展正經歷著市場化、產業(yè)化、信息化的變革過程，隨著bim技術在水利水電勘測設計行業(yè)應用的深入，行業(yè)生產關系、項目管理模式和個人管理習慣均發(fā)生改變，與此同時，BIM與行業(yè)傳統(tǒng)的生產和管理模式的矛盾也日益凸顯，BIM技術如何驅動水利水電勘測設計行業(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計行業(yè)的特點和發(fā)展現(xiàn)狀，以及BIM的概念、內涵與發(fā)展，在此基礎上分析了BIM技術在水利水電勘測設計行業(yè)中的應用現(xiàn)狀，結合BIM的模擬性、參數(shù)化、協(xié)同合作、可視化等特點，分析了BIM技術在水利水電勘測設計行業(yè)生產模式和管理模式轉型升級中的作用和重要性。

關鍵詞：BIM；生產模式；管理模式；正向協(xié)同設計；全生命期

1.引言

水利水電行業(yè)是國家重要的基礎性、戰(zhàn)略性行業(yè)，在國民經濟和社會發(fā)展中占有重要地位。水利水電工程是一項異常復雜的系統(tǒng)工程，投資規(guī)模巨大、歷時時間長、影響因素眾多、專業(yè)協(xié)作復雜，需要勘測、設計、施工、管理、監(jiān)理等多企業(yè)、多專業(yè)參與，對工程的設計、建設、管理均有很高的要求。水利水電勘測設計行業(yè)在水利水電工程建設領域中占有舉足輕重的地位，行業(yè)規(guī)模也隨著國家經濟和水利水電工程建設市場的高速發(fā)展，在行業(yè)單位及人員隊伍數(shù)量、經營規(guī)模、技術能力等方面都得到了快速提升。近年來，水利水電勘測設計的延伸業(yè)務得到了行業(yè)的高度重視，如工程總承包、生態(tài)水利以及傳統(tǒng)的勘測設計工作向工程建設、運維等階段的相關業(yè)務工作延伸等。但在目前水利水電勘測設計市場競爭激烈的情況下，各設計單位的業(yè)務范圍、技術能力等方面的同質化現(xiàn)象是比較嚴重的，如何破解這一問題已是各設計單位努力研究、探索的重點方向[1]。信息化作為勘測規(guī)劃設計現(xiàn)代化的基礎和重要標志，是提高生產管理水平與效率、提升產品質量與科技含量、實現(xiàn)技術創(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計單位持續(xù)快速發(fā)展的重要支撐。三維設計使得水利水電工程勘測設計數(shù)字化成為可能，BIM應用使得工程設計實現(xiàn)了信息化發(fā)展。

2.BIM的概念、內涵與發(fā)展

關于BIM的概念，美國國家BIM標準（NationalBuildingInformationModelingStandardNBIMS）定義BIM是設施的物理特性和功能特性的數(shù)字表達，它是一個共享的知識資源，是為設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標準——《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準GBT51212-2016》中規(guī)定：建設工程及其設施物理和功能特性的數(shù)字化表達，在全生命周期內提供共享的信息資源，并為各種決策提供基礎信息，簡稱“模型”。建筑信息模型的創(chuàng)建、使用和管理統(tǒng)稱為“建筑信息模型應用”，簡稱“BIM應用”。目前對于BIM的理解主要包含三個方面，一是強調BIM的模型作用，即建筑信息模型（BuildingInformationModel），認為BIM是建筑工程設施的物理特征和功能特性的數(shù)字化模型，是該項目相關方的共享知識庫、資源數(shù)據(jù)庫，為項目全生命周期內的所有決策提供可靠的信息支持；二是強調BIM的過程作用，即建筑信息建模（BuildingInformationModeling），認為BIM是是建立和利用項目數(shù)據(jù)在其全生命周期內進行設計、施工和運營的業(yè)務過程，允許所有項目相關方通過不同技術平臺之間的數(shù)據(jù)互用在同一時間利用相同的信息；三是強調BIM的管理作用，即建筑信息管理（BuildingInformationManagement），認為BIM是利用數(shù)字原型信息支持項目全生命信息共享的業(yè)務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、更早進行多方案比選、可持續(xù)分析、高效設計、多專業(yè)協(xié)同、施工現(xiàn)場控制、竣工資料記錄、設施管理、退役拆除等。國外BIM技術發(fā)展起步早，商業(yè)化滲透率和應用成熟度普遍都較高，并產生了顯著的成效。在2010年前后，全球進入BIM時代，BIM成為國際工程公司的標配；2013年為世界BIM業(yè)界的分水嶺，發(fā)達國家基本已完成BIM的普及，完成了BIM從建模到用模，從輔助設計碎片化應用到全生命周期應用。BIM在中國的起步應用與國際幾乎同步，主要分為三個時期：2004年BIM傳入中國，IFC標準和BIM概念產生；2007年BIM開始起步，BIM技術、標準及軟件開展研究，在大型項目中開始試點；2011年為BIM發(fā)展元年，國家層面出臺了相關BIM政策，并開始全面推行BIM。我國BIM應用發(fā)展雖然較快，但整體應用水平較低，可提升空間大[4][5]。

3.BIM技術在水利水電勘測設計行業(yè)中的應用現(xiàn)狀

BIM技術在水利水電勘測設計行業(yè)起步較晚，大致分為三個階段（如圖1所示）：BIM1.0：建模為主，碎片化應用，如瀏覽、展示、漫游等；BIM2.0：正向設計，系統(tǒng)化應用，如設計與施工一體化、運維管理、項目管理集成等；BIMx.0：BIM+GIS，以物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等智能技術加持。目前，水利水電勘測設計行業(yè)的BIM技術應用處于BIM2.0向BIMx.0過渡的初始階段，項目應用多元化發(fā)展；如項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)務發(fā)展；業(yè)務類型由勘察設計向總承包、全過程咨詢等發(fā)展。傳統(tǒng)的水利水電勘測設計行業(yè)面臨著由線性工作、粗放型管理向協(xié)同生產、精細化管理的轉型升級，整個市場投標要求使用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)也全面進軍各種傳統(tǒng)行業(yè)，如阿里聯(lián)合中國城市規(guī)劃設計研究院中標雄安新區(qū)規(guī)劃建設BIM管理平臺、谷歌開發(fā)洪水精確預測模型系統(tǒng)、華為拿到甲級測繪資質、“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)網時代的深刻變革，BIM、GIS、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能等信息化技術對傳統(tǒng)水利水電勘測設計行業(yè)不斷滲透，整個行業(yè)的產業(yè)結構、生產模式和管理模式發(fā)生了重大變化，“BIM+新一代信息化技術+水利水電勘測設計”將成為行業(yè)發(fā)展新常態(tài)。

4.水利水電勘測設計行業(yè)轉型升級

4.1BIM驅動生產模式的轉型升級

BIM被譽為CAD甩圖板后的第二次設計變革，其設計理念、業(yè)務流程等發(fā)生了深刻的變化，為水利水電勘測設計行業(yè)的生產模式帶來了深遠的影響，能夠有效驅動傳統(tǒng)的水利水電勘測設計行業(yè)由傳統(tǒng)的二維線性生產模式轉型升級為三維正向協(xié)同設計，實現(xiàn)地質、水工、施工、機電等多專業(yè)之間的協(xié)同。傳統(tǒng)的水利水電勘測設計思路為三維構思、二維出圖、三維理解，是323模式，經歷了多次的三維到二維、二維到三維的轉換，容易出錯；BIM變革設計理念為三維構思、三維設計、三維理解理念，是333模式，簡單直觀，是認識事物的基本規(guī)律，是理念的回歸。傳統(tǒng)的水利水電勘測設計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)轉型升級為串行協(xié)同，部分設計工作前置或簡化（如軟件自動完成算量統(tǒng)計、檢測碰撞等，快速準確），通過中心化溝通方式，使整個作業(yè)過程透明化，極大提高了溝通效率。錯漏碰缺是傳統(tǒng)的水利水電勘測設計“老大難”的問題，在三維正向協(xié)同設計模式下，可通過碰撞檢查自動定位到設備碰撞位置，反饋給相關專業(yè)快速進行調整，極大簡化了校審工作量，提高了設計質量和效率；通過三維協(xié)同設計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，尤其是解決了對復雜異性結構工程算量精度低下、設備明細統(tǒng)計過程繁瑣的難題。

4.2BIM驅動管理模式的轉型升級

傳統(tǒng)的水利水電工程建設具有體量大、周期長、專業(yè)復雜、不確定性因素多等特點，很難實現(xiàn)精細化的全生命周期管理[6]。BIM作為一種完備的信息模型,能夠將水利水電工程項目在全生命周期中各個不同階段（規(guī)劃、設計、施工、運維等）的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，基于BIM建立水利水電工程關系數(shù)據(jù)庫，建立與成本、進度、質量相關數(shù)據(jù)對應的時間、空間、工序維度關系,數(shù)據(jù)處理能力達到構件級，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)的粗放型管理模式向精細化的全生命周期管理模式轉型升級的目標。工程全生命周期精細化管理流程如圖2所示。

5.總結

BIM+云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網、物聯(lián)網、VR等新技術，能夠將新一代信息技術內嵌到水利水電勘測設計行業(yè)的生產和管理過程中，從而引領整個生產和管理過程的升級，改變并形成新的生產和管理模式。當水利水電勘測設計行業(yè)生產過程升級之后，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)管的服務化，要想實現(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，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確的進行決策。即在新的生產和管理模式運行中，進行價值鏈和產業(yè)鏈的融合和改造，從而催生出新的商業(yè)模式創(chuàng)新。水利水電勘測設計是水利人的根基，但需與其它產業(yè)融合發(fā)展，與其它專業(yè)融合發(fā)展，才能創(chuàng)造新的應用生態(tài)和業(yè)務生態(tài)。BIM技術不僅僅帶來水利水電勘測設計行業(yè)生產和管理手段的改變，對于行業(yè)的技術創(chuàng)新和轉型升級具有深遠的影響，未來必定是行業(yè)信息化建設的重點。

參考文獻

[1]蔡鷗.傳統(tǒng)水電勘測設計企業(yè)轉型升級中BIM技術應用探討[J].南方能源建設,2017，4(3)：19-22.

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

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

[4]汪莉莉.以技術創(chuàng)新為動力,推動產業(yè)轉型升級[J].中國建設信息化,2016(14):18-21.

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

[6]許強,付琴,吳紅杰.基于BIM的工程項目全生命周期項目管理研究[J].科技創(chuàng)新導報,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)劃設計研究有限責任公司