中小设计企业数智化转型势在必行

——福建博宇建筑设计有限公司

数智化转型的实践与思考

福建博宇建筑设计有限公司  王少雄

伴随着智能建造与建筑工业化协同发展等一系列产业政策的出台，福建博宇建筑设计有限公司于2018年开启了公司的数智化转型进程。

与很多企业一样，对于是否开启转型进程，公司内部存在很大争议。尽管对于数智化转型趋势有不同判断，但经过反复讨论最终还是达成了共识——工程建设行业数智化转型是必然趋势。作为没有特殊背景、没有特殊资源的中小企业，只有具备一定的核心竞争力，结合技术、服务的差异化优势才可能在竞争激烈的市场环境中生存下去。与其等待市场变化，不如先一步做好应对市场变化的准备。

于是，公司首先在设计项目生产维度上进行数智化转型。公司内部进行了重大改造，成立了产业化中心，实行扁平化管理，产业化中心直属公司一级管理部门管理。部门内部构架简化，分为三维协同设计和数据应用两个分部。两个分部协同工作，所有研发工作均围绕设计工作及设计衍生服务进行。

如果把工程建设划分为设计、施工、运维三个阶段，设计阶段在全产业链的最前端。设计费用在工程项目总投资中占比低于2%，甚至更低，但设计实际对工程造价的影响却超过85%，可见设计阶段在全产业链中的重要性。公司希望通过设计阶段的BIM应用，在提供精细化设计产品的同时，提供完备的数字化设计基础信息，并将它们传递给产业链上其他各阶段应用，为参建各方提供决策、管理的数据依据，最终达到全产业链的数智化改造。

目前，BIM设计阶段应用存在三种工作模式：一是设计完成后，非设计团队依据设计图纸翻模、检测、反馈修改、数据应用；二是伴随设计过程，非设计团队随设计过程图纸翻模、检测、反馈修改、数据应用；三是设计团队直接应用BIM进行全过程、全专业三维协同设计，同步数据应用。

BIM应用离不开产业链上各方专业技术的支撑，专业技术也只有通过BIM应用才能发挥更大作用，才能跟上信息化时代的步伐。我们选择了第三种做法并全力实施，致力于设计模式BIM化改造和建筑全生命周期的BIM服务，主要从事建筑BIM全过程全专业三维协同设计、建筑BIM三维设计基础数据模型构建、建筑BIM设计施工管理平台一体化数据应用服务。不同于行业内目前普遍存在的BIM专业化路线，我们寻求的是设计专业BIM化的方向。部门内设计相关的五大基础专业（建筑、结构、给排水、暖通、电气）设计师，均在传统设计模式下工作五年以上，具备丰富的设计项目实践经验。通过短期的软件应用培训，直接选择合适的实际项目实施三维协同设计，发挥设计专业BIM化模式的优势。

中小设计企业构建这样一个部门，存在困难是必然的，主要体现在资金、人才两方面。我们采取的应对方式是产研结合，即所有运行项目均为实际项目，部门产值不满足部门开支的情况下，一定时期内公司补充一定的研发经费，保证设计、研发人员的收益不低于传统生产模式下同等人员的收益，并对创新成果给与特殊奖励。中小企业研发经费有限，在这种模式市场逐步接受前，如何做到产研平衡，也是我们很长一段时期内重点关注的问题。随着研发的推进、生产效率的提高，这个矛盾也将逐步缓解。

在实践项目中，我们采用了全新的设计模式，在三维BIM信息化模型环境下实现建筑、结构、机电全专业三维协同设计。在项目实践过程中，依据我们在传统模式下的设计经验，不断总结修正，制定了BIM设计应用的“标准化、一体化、精细化、自动化”四大指导原则。

标准化

标准化包含设计管理标准化，设计配合流程标准化，设计三维构件标准化，设计成果模型、数据及图纸标准化等。

从设计阶段考虑，标准化是提高设计质量、提高设计效率的重要基础条件，混乱的信息不利于设计质量和设计效率的提升。

从建筑全生命周期的层面考虑，建筑信息数据要在建筑全生命周期过程中发挥作用，充分应用的基础条件就是数据标准化。我们这个时代不缺数据，而是缺少有序的数据。传统设计模式下产生的图纸，包含dwg、pdf、jpg等文件广义上也是数据之一，但是这类数据缺乏标准、缺乏关联，在BIM应用模式中这类零散数据就很难被充分利用。因此，建立标准化的设计模型数据信息，保证模型信息的唯一、准确及关联，才能使模型信息在各阶段BIM应用中充分发挥作用。

福州东南眼科医院门诊综合楼BIM模型

一体化

一体化的概念是从设计阶段和建筑全生命周期两个层面考虑的。

设计阶段所有参与设计的专业，均在一个三维环境下协同工作。改变了传统二维制图时代，各专业各自设计制图，需要不停地提资、交圈等来保证设计的准确性。三维一体化协同工作模式下，所有的专业配合流程简化，各专业修改调整均能同步给参与设计的每个设计师，做到一体化的工作模式，提高了设计质量和工作效率。

建筑全生命周期需要产业链上各方协同工作。一体化的模型信息数据在设计阶段参建各方就能查看模型信息参与设计、反馈需求意见等。基础设计模型信息在整个产业链中传递，参与建造各方依据各自职责加载信息，在设计、建造过程中逐步形成项目模型数据库，建造结束时能提供完整的竣工模型信息传递给建筑运维阶段使用。

全产业链的一体化是逐步完善的，并非一蹴而就，需要长时间的探索、磨合，需要参与各方共同有序参与才能达到目标。不同于设计行业的很多公司追求BIM大而全的应用，现阶段我们主要致力于BIM管理模式在设计阶段的全方位落地应用。设计并创建基础BIM模型信息框架并逐步精细化，完备的设计模型信息在建造阶段以及将来的运维阶段才能充分发挥模型信息的优势。

▲福建博宇建筑设计有限公司“福州东南眼科医院门诊综合楼BIM正向设计”荣获2020全球工程建设业卓越BIM大赛最佳应用实践奖-建筑设计类-小型项目组第一名

精细化

精细化设计是设计公司的本质任务，我们改变传统模式图纸设计思维，在标准化的基础上采用三维构件思维进行设计。不同于现有常见的以图纸驱动模型翻模工作，我们是以模型驱动图纸的方式完成设计过程。

总结传统二维时代设计经验，专业间配合改为为读取其他专业构件数据并依据本专业需求连接数据，最终完成模型全部构件的数据连接，各专业遵循一套成熟的设计流程。在这样三维协同模式下的设计工作，可以发现众多以往二维设计时期无法发现的设计问题，把以往在建造过程才能发现的问题提前在设计阶段暴露，提前解决问题。精细化设计的目的是为后续建造阶段扫除障碍，避免纠纷、节约建造成本、提高建造效率。

BIM信息模型数据库

自动化

正是因为BIM三维协同设计模式下标准化、一体化、精细化等要求，使得设计工作量大幅加大，需要寻找提高设计效率的方法。也正是因为BIM三维协同设计模式下产生的模型信息数据，使得我们可以研发一些程序处理批量数据，简化设计方式，提高设计效率。虽然还未达到自动化的目标，但在一部分应用点上通过程序二次开发可以实现半自动化设计。目前，研发有通用、建筑、结构、MEP系统、PC拆分等模块，研发各类设计过程规范检测插件等，提高设计效率及质量。未来，随着软件的发展，我们还将会引入衍生设计、智能设计等加入到实践项目中。

从BIM在建筑全生命周期的应用角度看，设计阶段本身就是建筑数据初始创建阶段。以下结合几个实践案例，介绍各设计专业是如何依据指导原则在实践项目中完成BIM三维协同设计并创建基础建筑数据框架的。

建筑专业

建筑专业作为统筹专业，是在多方的需求、要求、各类限制条件下寻找逻辑耦合。对外遵守包括国家法律法规，平衡业主需求、用户需求、审美需求、职能部门各类规则、建造可行性、建造成本等；对内需要平衡结构、给排水、电气、暖通各专业的专业要求。面对众多的信息整合任务，需要反复修正设计方 向，在不断寻求合理性的过程中需要保证设计数据之间高度联动。而采用BIM三维协同设计模式使得这样的信息整合任务较二维设计时代完成度和精准度大幅提高。

我们建立自身设计配合工作流，可以完成方案设计、扩初设计、施工图设计全流程的设计工作。实现在设计阶段图模数据高度联动，每个设计构件携带设计信息，同时能正确的二维表达。我们认为，在很长的一段时期内，设计的图纸还是作为产业链过程中生产、加工、建造的重要依据。传统的二维设计图，只是各个构件信息在图纸上采用线条绘制的原理表达，真正的构造形式需要三维想象。BIM技术构建了三维实体图形，更加直观呈现各个构件之间的互动性和反馈性。图模数据高度联动避免信息扭转、人为失误。通过这种三维协同工作方式可以做到在建筑模型或图纸内就可以判别各专业配合是否符合设计要求，有效降低专业间沟通成本，提升设计精细度。

结构专业

结构设计因为需要应用力学计算软件，计算数据对接成为结构BIM三维协同设计的最大难点，我们应用盈建科软件进行结构电算，通过鸿业BIM结构软件、探索者BIM结构软件对接电算模型，导入Revit环境参与专业协同设计工作。通过各类项目的实践检测，总结经验，通过自主二次开发的插件，实现结构设计模型、设计图纸、设计数据的完整关联。所有结构设计构件均携带设计配筋等数据，同时与图纸高度联动。在传统二维模式设计中，最常见的设计失误，如建筑和结构图纸表达矛盾造成返工等，通过三维协同设计精确建模，所有构件按照设计标高定位，同时与图面标记联动，有效防止了设计人为失误。结构设计信息数据均存储在三维构件上，数据有迹可循，方便前期导入与后期导出。完备的设计模型图纸数据信息为下一步设计数据封装输出云平台应用做好准备工作，也为我们后期计划的BIM造价控制模块提供基础数据。

机电专业

机电各专业同样改变原来二维图纸设计的思维方式，将其转化为三维构件化思维设计，即在三维协同环境下把正确的构件摆放到正确的位置，构件携带正确的信息。建立三维设计模式下完整的配合工作流，各专业协同设计，电气、给排水、暖通专业共用设备标准化参数。抛弃传统提资概念，改为三维数据高度联动。各专业在协同环境先均能读取其他专业的参数，实现设计信息共享同步。提高设计质量及效率的同时，也为后续设计信息封装传递建立基础。

设计信息封装及传递

传统二维模式下，设计成果包含大量图集及部分文档表格。这些成果数据是离散的，容易造成后续造价计算、深化设计、建造过程对图纸的误判造成损失。而应用BIM三维协同模式的设计成果，是一个以模型为载体的携带有设计参数、设计信息、设计图纸的综合模型数据信息库。而对这个综合模型数据信息库的信息共享传递也是我们的重要课题之一。

我们通过选择合适的轻量化云平台，上传我们封装的设计图模数据成果。通过轻量化云平台共享的方式，将我们的设计信息准确地传递给参建各方，提高参建各方的沟通效率。在设计阶段各方均能访问云平台参与设计，设计方同步各方意见优化设计，逐步提高模型精度。

进入建造阶段，设计综合模型数据信息库可以继续加载建造各阶段的信息，作为建造阶段管理的数据基础。利用这个综合模型数据信息库也可在工程竣工阶段完成竣工模型，移交运维平台。

BIM应用是贯穿建筑全生命周期的，我们不满足于只解决设计阶段的BIM数据模型应用。2018年，我们参与投资了一家混合所有制创新型科技企业——福建省城投科技有限公司。该科技公司主要从事BIM技术研发、BIM装配式建筑设计、BIM铝模深化设计及BIM设计咨询顾问等各项服务，并具备研发生产、施工一体化管理平台的能力。

我们计划构建这样一种模式：设计阶段提供一套完整的设计模型数据信息库，在模型数据信息库框架基本构建完成后，同步传递给科技公司进行各项BIM深化应用，数据对接各类生产管理、施工管理BIM应用平台。

BIM设计团队与BIM施工阶段深化团队在设计阶段密切沟通，统一标准。根据各阶段的模型使用需求（装配式建筑拆分、深化设计、铝模设计、机电管综等），结合后端需求，优化设计阶段及项目其他阶段建模要求，确保项目模型信息顺利从设计阶段向下传递。BIM深化团队同步设计模型，进行PC、AT支撑一体化设计、管线优化、施工工艺优化等工作。通过与设计团队的密切配合，不断完善数据模型标准，将PC、AT深化设计环节的需求融入设计模型标准中，提高模型由设计阶段向深化设计阶段的模型传递效率。项目PC、AT深化设计模型成果输出构件清单、构件加工图，对接工厂加工生产工作。科技公司研发平台系统以对接设计BIM模型为基础，以计划管理为主线将各业务流程串联，解决建筑产业链多线程协作的各类问题，形成工程设计-构件生产-施工建造一体化、数智化的工程建设新型管理模式。

我们希望通过多方协同工作，在设计阶段创建的完整设计模型数据能有效传递给建造各阶段深化应用，在项目建设各阶段，参建各方依据各自的知识经验参与项目建设、应用数据模型进行项目管理并加载数据。数据模型在项目建设过程中逐步完善，成为参建各方知识经验的载体，包含设计方与建造方的知识经验等。伴随建筑全生命周期，BIM数据模型演变成为有价值的数据资产。

在企业数智化转型的起步阶段，我们没有提出宏大的计划，也无资金和实力马上实施BIM全系统平台开发等大规划。我们希望从产业链里对应的各个节点结合实际，逐步深化BIM应用，循序渐进接近目标。

现阶段，公司致力于设计阶段BIM应用体系的建立及完善，目标一是完成精细化的设计，为客户提供更好的设计服务；目标二是建立设计项目建筑信息数据框架，为后续的深化设计、构件加工、工程建造、项目运维等各阶段BIM应用提供完整的设计基础数据，充分发挥项目三维协同设计的优势，推动工程设计企业数智化改造的进程。我们希望创建的完整设计模型数据能有效地传递给建造各阶段，结合专业技术深化应用，为项目施工管理、项目成本控制、EPC项目、全过程工程咨询项目甚至更高理想的IPD项目提供完整的基础数据，为建筑全生命周期提供全过程的数据应用服务。

工程建设行业的数智化转型工作不可能一蹴而就，不是单纯依靠概念炒作、依靠华丽的电子大屏数据看板等就能解决。数智化转型工作需要产业链上各参与方沉下心，从基础数据开始研究应用，结合专业技术改进生产管理方式。建设行业的数智化转型工作千头万绪，是一项巨大工作量的系统性工程，且未来的发展充满不确定性。唯有各方秉持共同协作、回归本质的务实精神，重构生产管理模式，才能逐步推动建设行业向前发展。对于未来，我们想引用习近平主席2021年新年贺词的一句话：征途漫漫，惟有奋斗。