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主管:住房和城乡建设部

主办:中国勘察设计协会

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工程图纸数字化归档输出交付研究

卜一秋 张立全 —北京院白图替代蓝图的实践

工程图纸数字化归档输出交付研究

北京院白图替代蓝图实践

卜一秋   张立全

北京市建筑设计研究院有限公司

 

摘要:在白图替代蓝图和设计文件全寿命期数字化管理的大趋势下,民用建筑设计单位从完善和提升设计文件管理出发,以落地实施为目的,结合设计管理信息化,研究工程设计图纸的数字化归档输出交付的应用解决方案。

 

关键词:工程设计图纸;数字化;文件管理;白图替代蓝图

 

1.研究背景

 

1.1 白图替代蓝图

白图替代蓝图,表面看来只是纸张和复制技术的问题,但认真分析可以发现,并非只是白图和蓝图那么简单,而是数字档案与实体档案的问题从根本上说,则是设计过程在归档输出与交付环节的信息化管理问题。

2011年5月,中国勘察设计协会下发了《“十二五”工程勘察设计行业信息化工作指导意见》,其中指出,提倡建立企业知识库,有效发挥企业知识管理体系功能。以图档管理电子化为知识管理核心基础,普及先进、实用的数字化图纸档案管理系统,推进白图替代硫酸纸图存档的变革,推动数字化存档管理标准编制,逐步实现项目文档管理的三个转变:从管理纸质档案向管理电子档案转变,从管理静态文档向动态电子文档过程管理转变,从只管理终版文件向文件的产生、审核、发布、交换、归档、交付等工程全生命周期的文件管理转变。要逐步实现电子文件的存储、共享、查询、权限、版本控制、电子传输等管理,提高沟通、协同工作效率,奠定实现工程全生命周期信息管理和建立工程数据仓库的良好基础。

“实现工程全生命周期信息管理和建立工程数据仓库”这个目标很宏大,从“十二五”起始之年已经风起云涌的BIM推广,会对这个目标的实现有所促进,但现状和目标实现的距离仍然遥远。从数据流转以及数据的全寿命期管理层面解决“白替蓝”似乎条件还不具备,而解决数字化归档和出版的浅层“白替蓝”条件基本具备,尽管不完美,但可以解决一部分问题终究是进步。

因此,北京市建筑设计研究院有限公司(以下简称“北京院”)希望从自身出发,从实操的角度切入研究,以部署实施为最终目标,研究制定在北京院切实可行的“白替蓝”行动方案。

 

1.2 蓝图与白图

所谓蓝图,是指通过晒印技术(即重氨复印法)得到的白底(或浅蓝底)蓝线图纸。近代以来,随着土木建筑行业的发展和成熟,设计和施工之间的分工愈加明确,而设计和施工之间的信息传递载体便是图纸。随着工业革命的大发展,社会的基本建设需求剧增,为了满足大批量的图纸需求,图纸的复制技术应运而生。1842年,德国人发明了硫酸纸,利用这种半透明的图纸通过感光材料和技术,可以快速复制大幅面的建筑工程图,在大大提高图纸生产效率的同时,也大幅度降低了成本。上世纪30年代,荷兰的奥西公司发明了蓝晒技术,并生产出了世界上第一台晒图机,机械化进一步提升了图纸复制的工作效率。一直以来,蓝图晒印技术在工程设计领域发挥着巨大作用但进入21世纪,晒图纸被列为是十大濒临淘汰的造纸技术与产品之首。

所谓白图,可以理解为白底黑线的图纸,或直接打印或通过复印设备复制。但是,白图替代蓝图所指的白图,显然不是通过复印得到的白图,静电复印技术产生的图纸的清晰度和牢固度都达不到工程档案的技术要求。因此,真正意义上的白图是指直接通过工程打印设备打印出的白底黑线的图纸。

与传统的晒印蓝图相比,打印图纸明显具备以下优势:(1)可简化设计流程管理,提高生产效率;(2)可降低综合成本,提高经济效益;(3)优异的图像品质,提高了图纸的可读性;(4)减少环境污染,保障员工身心健康。

 

1.3 蓝图与白图的母本

蓝图的母本是实体的硫酸纸的底图。而白图的母本,在理论上应该是指不可篡改的电子文档,严格地说应该是经过设计过程管理的设、校、审流程审批确认且完成电子签章过程的电子图档。在实体的蓝图的母本硫酸纸底图上,签字盖章是肉眼可视的,由结果直接说明过程,看到有签字盖章即可以判断其合法有效。白图的母本则不然,脱离开数据管理平台或签名认证系统,数字文档的合法性和有效性就无法验证。

 

1.4 电子签名与认证

全国人大常委会2004年8月28日颁布了《中华人民共和国电子签名法》,并从2005年4月1日起实施。《电子签名法》第一章第二条规定:“本法所称电子签名,是指数据电文中以电子形式所含、所附用于识别签名人身份并表明签名人认可其中内容的数据”。《电子签名法》第三章第十三条规定,电子签名同时符合下列条件的,视为可靠的电子签名:(1)电子签名制作数据用于电子签名时,属于电子签名人专有;(2)签署时电子签名制作数据仅由电子签名人控制;(3)签署后对电子签名的任何改动能够被发现;(4)签署后对数据电文内容和形式的任何改动能够被发现。

北京院《质量管理体系文件》2004版规定,北京院认可在CAD图形文件形成的图纸图签中使用数字化签名。严格来说,这种数字化的签名方式并非电子签名手段,而只是为简化设计人员签名操作的一种方式,因为它不满足上述四个必要条件的后三条。

 

2.传统的图纸归档交付方式及其利弊

 

尽管经过多年的积累和实践,北京院基本实现了设计项目从前期关注、方案投标、工程立项与策划、各阶段设计过程直至输出及归档全过程的信息化管理,但从输出、归档到档案管理的最后一公里,还存在一个离线的节点,使上述的数字化过程不能连贯,也就是输出和归档采用了纸介质实体图纸的方式,而存档则逆向地再将纸介质的实体图纸经扫描变为数字档案文件。

北京院一直沿用的是传统的图纸归档交付方式。其操作过程是:制作硫酸纸底图,在底图上手工签字盖章,底图归档,晒印蓝图,交付甲方。沿用这种方式的原因主要是工程设计行业在实现以CAD为工具的计算机辅助设计的同时,并没有解决设计成果形式的改变造成的成果转运过程的变化带来的新问题,相关管理部门在各环节的管理仍然停留在手工绘图阶段,没有对数字化成果的交付和全产业链上的延续使用作出规范要求。设计部门在应对甲方以及政府管理部门的不时之需时,没有适合于数字化成果应用的环境条件,因此,为避免不必要的麻烦,只能迎合现状条件采取最稳妥的方式。

这里,我们首先从客观现象讨论传统的图纸归档及交付方式的利与弊。

 

2.1 弊端

2.1.1 蓝晒技术落后

硫酸纸底图归档晒印交付这一传统方式最显著的的弊端是蓝晒技术落后。晒图劳动强度大,效率相对较低氨晒图机污染环境,伤害操作者身体健康而无氨晒图机的显定影效果不佳。每次晒图需要对硫酸纸底图进行曝光操作,其光照和高热对作为档案文件的硫酸纸底图损害较大。

2.1.2 文件一致性不易保证

由于蓝图的母本硫酸纸底图是存档文件,而硫酸纸底图的特性是刮改十分方便。这个特性在手工绘图时代是非常有利的,但在CAD时代,则往往会带来管理上的麻烦。一旦遇到图纸需要轻微修改,如修改CAD文件再重新打印则成本较高,而同时修改底图和CAD文件则在管理上较难控制。这导致本身就不受重视的CAD电子文件与归档底图版本的一致性更加无法保证。

对于设计过程中签章报出文件的版本管理更是一大难题。设计过程中各种原因需要重复多次报出的情况十分多见,到设计完成归档阶段,很难收集全部已用于报出的文件,因此,传统方式下设计过程报出这个关键环节的管控力度显得更加薄弱。

2.1.3 档案管理难度大

硫酸纸作为实体存档文件,也是后续蓝图复制的母本,调档晒印时需要查档、出库、传递、入库,工作量大。同时,实体图纸保存需要持续的空间投入,北京院每年的硫酸纸底图增量平均达到10万张。近几年,只得在外部租用库房解决图纸存放难题,库房紧张已成为所有设计单位普遍面临的问题。

 

2.2 有利之处

当然,尽管传统方式弊端明显,但也不是一点益处没有的,而且在某些情境下,利弊也是相对的甚至具有两面性。作为延续了几十年的设计交付手段,建设单位、设计单位、施工单位以及各级行政审批部门的使用和管理方式都是基于蓝图模式的,使互相间的交流一以贯之、轻车熟路。硫酸纸底图易刮改的特性,在手工画图方式下其实是重要的便利之处。而传统方式最大的益处是纸介质的图纸实体可见,不需要借助工具察看,不存在因工具软件的变化影响读取文件的风险,其上的签字和签章,也是被最广泛认可的。此外,当面对不规范的市场环境下甲方的不合规要求时,通过流程、权限控制的数字化签名确认和电子签章管理往往因管控严谨无法应对各种紧急需求,而传统的手工方式更容易变通。

 

3.数字化归档、打印交付解决方案的研究与实施

 

无论是按照一般的设计工作程序还是依据北京院质量管理体系的设计过程管理,传统方式下设计文件工程图纸的形成过程都是:设计人员编辑CAD文件→设计验证人员审核审定→打印形成正式底图图纸→设计各岗位人员签字签章→申请归档→公司审批签章→归档验收加盖档案章→晒印交付。

 

3.1 归档及交付的关键节点和前提条件

无论是设计成品的最终归档交付,还是设计过程中申请盖章报出交付,都需要满足两个必要的前提条件:

项目依据合法合规。工程项目依据条件充分,即具备应有的政府行政许可手续(批文、规划意见书等)同时,已按正常程序签订设计服务合同。

技术内容符合要求。设计文件具备报出的设计深度和技术条件。

在北京院项目管理系统环境下,第一个条件可在项目属性信息中查询;第二个条件则通过协同设计平台的设计策划所分配的权限按照质量体系规定的设计过程进行管理控制,具体介绍如下

3.1.1 对人员的管理

北京院项目管理系统具有严格的资格和权限控制。人员信息由人力资源管理系统统一维护,设计各岗位的任职条件由质量管理体系制定统一规则,项目管理系统依据规则实现自动筛选,这些措施保证了设计人员的任职符合管理要求。设计人员在项目设计中的工作权限由设计策划发布到协同设计平台,通过协同设计平台完成对每一个设计人员在项目中的工作范围和工作权限的控制。系统包含的一整套资格和权限管理机制保证了人员的合规任职和在规定范围内从事设计工作。

3.1.2 对文件的要求

北京院早在2006年4月就制定了企业级的《CAD制图标准》,并将此标准内置在企业版的各专业设计软件中。北京院根据具体情况和条件以及现有的管理方法,选定PDF格式作为正式归档文件格式。便携式文件PDF格式是目前国际通用作为文件交换的文档格式,2007年12月成为ISO 32000国际标准。它的优点在于跨平台、能保留文件原有图层(Layout)属性,作为一个开放标准的文档格式,具有最良好的兼容性和可靠性。

3.1.3 PDF文件制作

公司许可的AutoCAD和Microstation软件平台都具有PDF输出功能。同时,北京院项目管理系统的协同设计平台具备批量制作PDF文件的功能,协同设计平台的出图工具可自动识别带有北京院标准图框的图纸文件,无论是在模型空间还是布局空间,只要使用了符合制图标准的北京院标准图框,在图签各个栏位正确填写了内容,系统工具可以识别图签内容,依据PDF文件命名规则自动批量打印并自动排序,生成提交归档的文件清单。

3.1.4 设计人员的数字签名和签章

北京院《质量管理体系文件-设计过程作业指导书》规定,设计图纸图签中的签字栏和会签栏可以使用插入签名图块方式的签名(无数字证书认证的贴图签名),但首页、目录和计算书的首页签名必须手签。此规定首先是基于协同平台的权限管理功能,其次是基于针对设计文件套图及每一张图纸设计人员的责任的理解。与设计人员的签名相比较,设计项目的验证(审核、审定)人签字及注册建筑师、结构师的签章责任相对更加重要,对他们,我们采用了有数字证书认证的数字签名方式。

3.1.5 公司的电子签章

北京院图签上标有著作权声明:加盖有出图专用章的图纸,是BIAD(北京院)正式交付的施工图。也就是说,北京院认可带有出图专用章的图纸具有法律效力,可作为施工依据。数字化归档打印交付流程的终点,是交付甲方正式有效的施工图纸(应是打印出带有北京院出图专用章的图纸)。通过交付条件的流程审批,确认正式出图归档交付,此环节应是严格控制的产品交付环节,采用具有法律效力的CA认证的电子签章系统,方可保证产品文件的合法有效。

 

3.2 实施方案

3.2.1 方案形成

方案选择应充分考虑其满足国家和行业规范的法律有效性、档案和数据文件的一致性和安全性以及在项目实践中方便易行的可操作性。

根据前述设计过程末端的归档-输出-交付环节以及设计过程签章-输出-交付的管控关键节点的分析研究,笔者梳理出实现末端环节数字化的必要流程:【设计人员编辑CAD文件→验证人员审核审定】→【设计人员转存PDF文件→验证人员签名/设计人员签章→提交归档→公司审批授权签章→归档验收→打印(带章图纸)交付】。实现设计过程中数字化签章-输出的必要流程:【设计人员编辑CAD文件→验证人员审核审定】→【设计人员转存PDF文件→验证人员签名/设计人员签章→提交签章申请→公司审批授权签章→打印(带章图纸)交付】(参见图1)。

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图1

 

设计产品数字化归档交付的流程控制(图2)。

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图2

 

 

设计过程交付文件的数字化审签流程控制(见图3)。


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图3

 

3.2.2 法律有效性要求的实现

针对《中华人民共和国电子签名法》的相关规定,北京院采取了如下措施:设计人员数字签名的PDF文件采用Adobe的数字证书作为认证,每个设计人员制作并保存个人的数字证书,PDF文件可验证数字签名信息;选择符合国家计算机信息系统安全要求的电子签章系统对公司级印章进行控制,用章的审批流程通过项目管理的权限管理控制审批的有效性。此外,通过了签章审批并加盖了公司印章的pdf文件已被收入档案管理系统,由统一的打印管理控制打印输出,杜绝了非法打印的可能。

3.2.3 文件一致性和安全性要求的实现

PDF格式文件不易编辑,当PDF文件需要修改时,设计人员必须返回DWG文件进行编辑后重新制作PDF文件,这样就保证了作为数字化档案的PDF文件与其源头的DWG文件的一致性。DWG文件和PDF文件一同归档,既保证了档案文件的不可编辑篡改,又保证了作为设计成果数据文件的可拓展性和重复利用性。

选择PDF文件格式作为存档数字文件相对DWG文件格式更加安全,因为PDF文件更加不易编辑篡改。与扫描的PDF文件相比,虚拟打印制作的PDF文件保留有更多信息便于检索查询并有利于知识管理。电子签章系统控制下的PDF文件保证图纸在正常审批流程后打印带有北京院印章的硬拷贝,而非法获得的PDF文件打印后不会显示北京院印章。

3.2.4 可操作性要求的实现

多年来,北京院的信息化建设一直强调遵循可操作性原则。在通过信息化实现严格和规范化管控的同时,还应尽可能保证适应市场的一定程度的灵活性。根据前文的分析,管控的严格程度根据节点的重要程度来确定,人员通过协同平台的设计策划控制岗位角色权限,因此图纸上的人员签名重要程度相对较弱,在签名环节不予控制;验证过程和注册签章过程重要程度中等,采取弱控制即数字证书签名认证的方式加以控制(验证信息可查询,但文件被篡改时签名不显示失效);公司印章采用电子签章系统通过流程审批进行强控制(文件被篡改时签章显示失效,在脱离系统环境且未授权的情况下印章不打印)。我们在协同平台上开发了插件工具为设计人员提供帮助,如自动读取图签信息、批量转存PDF文件并自动标准化命名、批量加盖验证人和注册人员签章的工具等,这些措施被设计人员广泛认可,实现了提高效率和质量、保证项目在实践中的可操作性的要求。

 

4.结语

 

近年来,民用建筑设计行业白图替代蓝图的课题已有一些研究成果,最具意义的是上海现代集团承担了住建部《白图替代蓝图对策研究》课题,成为上海市作为住建部试点城市推行数字化审图和数字化交付的课题研究代表。但我们认为,作为可在全行业推广的解决方案目前尚未形成。据了解,设计单位实施数字化归档的成功案例极少,具有代表性和借鉴性的几乎未见。

北京院2006年推出了协同设计平台,实现了设计过程文件管理的信息化,设计团队通过协同平台实现了对设计过程电子文件的管理,实现了版本管理让设计过程中的CAD图形文件的完成过程可以追溯、协同关系管理可以让不同角色的参与者在范围和权限控制下有序工作。2008年上线的项目管理系统实现了项目过程中人财物各类资源要素的管理,项目的合同过程、收支过程、设计进程实现了可控、可查,对项目管理团队和公司经营、质量等管理部门以及公司运营管理提供了支持。北京院的设计管理信息化在行业内一直处于领先地位,其信息化工作的目标就是实现设计全过程的信息化,也就是设计产品数字化和全过程的信息化管理。

设计归档和图纸交付是设计过程的末端环节,北京院一直致力于将信息化管控延伸到该环节。这个目标的实现也将为设计全程的无纸化打下基础。在具备了数字化文件归档输出的能力之后,未来的远程交付和数字化交付才有可能实现。

北京院的数字化归档输出,也就是白图替代蓝图项目,已完成分阶段实施。2015年9月实施了设计成品文件的数字化归档打印交付;2016年1月实施了设计过程文件报出的数字化签章打印交付。从实施的效果来看,设计院内部管理控制力度大幅提高,工作效率初期有所下降,在熟悉新操作方式、优化管理流程之后,效率提升是有保证的。

同时,北京院实施白图替代蓝图以来面临的最大问题是外部环境的障碍。由于政府和行业尚未制定对数字化交付的具体标准和要求,无论是正式产品设计文件还是过程文件的交付,采用的仍然是实体图纸方式。接受方对数字文件电子签章的接受程度不高,尤其是设计过程报出文件,甲方和政府管理部门按照惯常的规定和做法,对打印出来的印章普遍持谨慎不接受的态度,迫使我们在电子签章之外补盖实体印章,甚至有些政府部门要求图纸上不能出现打印的印章。由此看来,工程图纸的数字化管理与应用是全行业的课题,既需要设计单位勇敢地带头打破常规,也需要相关各方尤其是政府和行业主管部门协调并进,共同推进数字化交付的全面普及。

 

 

参考文献

[1]刘军钛.十大濒临淘汰的造纸技术及产品[J].中华纸业,2013(3).

[2]白图替代蓝图在建筑设计中应用的优势[J].浙江建筑,2010(4).

 

作者简介

卜一秋  现任北京市建筑设计研究院有限公司知识中心主任。

张立全  现任北京市建筑设计研究院有限公司知识中心主任工程师。