談BIM水利水電勘測設計行業轉型升級

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摘要：水利水電勘測設計行業的發展正經歷著市場化、產業化、信息化的變革過程，隨著bim技術在水利水電勘測設計行業應用的深入，行業生產關系、項目管理模式和個人管理習慣均發生改變，與此同時，BIM與行業傳統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的整合和創新亟待解決。本文首先介紹和分析了水利水電勘測設計行業的特點和發展現狀，以及BIM的概念、內涵與發展，在此基礎上分析了BIM技術在水利水電勘測設計行業中的應用現狀，結合BIM的模擬性、參數化、協同合作、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；正向協同設計；全生命期

1.引言

水利水電行業是國家重要的基礎性、戰略性行業，在國民經濟和社會發展中占有重要地位。水利水電工程是一項異常復雜的系統工程，投資規模巨大、歷時時間長、影響因素眾多、專業協作復雜，需要勘測、設計、施工、管理、監理等多企業、多專業參與，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在水利水電工程建設領域中占有舉足輕重的地位，行業規模也隨著國家經濟和水利水電工程建設市場的高速發展，在行業單位及人員隊伍數量、經營規模、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務得到了行業的高度重視，如工程總承包、生態水利以及傳統的勘測設計工作向工程建設、運維等階段的相關業務工作延伸等。但在目前水利水電勘測設計市場競爭激烈的情況下，各設計單位的業務范圍、技術能力等方面的同質化現象是比較嚴重的，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]。信息化作為勘測規劃設計現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、實現技術創新、形成差異化競爭優勢的重要途徑，也是水利水電勘測設計單位持續快速發展的重要支撐。三維設計使得水利水電工程勘測設計數字化成為可能，BIM應用使得工程設計實現了信息化發展。

2.BIM的概念、內涵與發展

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一標準GBT51212-2016》中規定：建設工程及其設施物理和功能特性的數字化表達，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”。建筑信息模型的創建、使用和管理統稱為“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字化模型，是該項目相關方的共享知識庫、資源數據庫，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據在其全生命周期內進行設計、施工和運營的業務過程，允許所有項目相關方通過不同技術平臺之間的數據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是利用數字原型信息支持項目全生命信息共享的業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、可持續分析、高效設計、多專業協同、施工現場控制、竣工資料記錄、設施管理、退役拆除等。國外BIM技術發展起步早，商業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業界的分水嶺，發達國家基本已完成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中的應用現狀

BIM技術在水利水電勘測設計行業起步較晚，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，以物聯網、大數據、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，項目應用多元化發展；如項目類型由大型水利水電工程向水環境、水資源、水生態等新興業務發展；業務類型由勘察設計向總承包、全過程咨詢等發展。傳統的水利水電勘測設計行業面臨著由線性工作、粗放型管理向協同生產、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等其它行業也全面進軍各種傳統行業，如阿里聯合中國城市規劃設計研究院中標雄安新區規劃建設BIM管理平臺、谷歌開發洪水精確預測模型系統、華為拿到甲級測繪資質、“鴻蒙”系統兼顧自動駕駛、滴滴開始三維建模等等。隨著互聯網時代的深刻變革，BIM、GIS、云計算、大數據、物聯網、人工智能等信息化技術對傳統水利水電勘測設計行業不斷滲透，整個行業的產業結構、生產模式和管理模式發生了重大變化，“BIM+新一代信息化技術+水利水電勘測設計”將成為行業發展新常態。

4.水利水電勘測設計行業轉型升級

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、業務流程等發生了深刻的變化，為水利水電勘測設計行業的生產模式帶來了深遠的影響，能夠有效驅動傳統的水利水電勘測設計行業由傳統的二維線性生產模式轉型升級為三維正向協同設計，實現地質、水工、施工、機電等多專業之間的協同。傳統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律，是理念的回歸。傳統的水利水電勘測設計流程采用的是線性作業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將傳統的線性作業轉型升級為串行協同，部分設計工作前置或簡化（如軟件自動完成算量統計、檢測碰撞等，快速準確），通過中心化溝通方式，使整個作業過程透明化，極大提高了溝通效率。錯漏碰缺是傳統的水利水電勘測設計“老大難”的問題，在三維正向協同設計模式下，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；通過三維協同設計可一次性精確獲取模型的各種圖形算量參數如數量、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、設備明細統計過程繁瑣的難題。

4.2BIM驅動管理模式的轉型升級

傳統的水利水電工程建設具有體量大、周期長、專業復雜、不確定性因素多等特點，很難實現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據庫，建立與成本、進度、質量相關數據對應的時間、空間、工序維度關系,數據處理能力達到構件級，從而實現傳統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、大數據、移動互聯網、物聯網、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生產過程升級之后，隨之而來的監管方式也需要發生變化。行業監管再不是過去簡單的監管，而是監管的服務化，要想實現智慧的監管，則需要通過行業大數據提供更多的服務，這些數據無論是提供給企業或者是行業主管部門，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，進行價值鏈和產業鏈的融合和改造，從而催生出新的商業模式創新。水利水電勘測設計是水利人的根基，但需與其它產業融合發展，與其它專業融合發展，才能創造新的應用生態和業務生態。BIM技術不僅僅帶來水利水電勘測設計行業生產和管理手段的改變，對于行業的技術創新和轉型升級具有深遠的影響，未來必定是行業信息化建設的重點。

參考文獻

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

[2]龐永祥.企業的轉型升級與發展創新[J].施工企業管理,2016(9)：77-78.

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

[4]汪莉莉.以技術創新為動力,推動產業轉型升級[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：長江勘測規劃設計研究有限責任公司