BIM的終極目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)三維正向設(shè)計(jì)

　　在紅遍中國(guó)的《三體》小說(shuō)中，當(dāng)人類陣容龐大的宇宙艦隊(duì)對(duì)決三體的時(shí)候，人類與三體科技差距的硬傷讓水滴分分鐘秒殺人類宇宙艦隊(duì)……雖然三體只是人類對(duì)未來(lái)科技的暢想，但不容置疑的是，人類有史以來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)無(wú)不是基于科技之上的。誰(shuí)主導(dǎo)了科技進(jìn)步，誰(shuí)就能立于不敗之地。

　　而在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，隨著實(shí)景建模、連續(xù)性勘測(cè)、三維建模等一系列新技術(shù)的出現(xiàn)及其應(yīng)用的成熟，三維正向設(shè)計(jì)排浪中國(guó)，諸多大院正在積極探索并取得了成果。

　　筆者最近對(duì)話具有十余年BIM實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的Bentley系統(tǒng)土木設(shè)計(jì)產(chǎn)品副總裁DustinParkman，聽他講述BIM熱點(diǎn)以及在中外的成功實(shí)踐。

　　梅觀高速：三維正向設(shè)計(jì)的中國(guó)探索

　　素有"深圳中軸線"之稱的梅觀高速成為中國(guó)大交通行業(yè)探索三維正向設(shè)計(jì)的樣板。而在歐美許多國(guó)家已經(jīng)制定政策全面推動(dòng)三維正向設(shè)計(jì)，只因?yàn)樗钱?dāng)下城市化發(fā)展的關(guān)鍵解決方案之一。

　　問(wèn)：在中國(guó)，我時(shí)常聽到BIM就是翻模，不知在國(guó)外這是否也聽起來(lái)很耳熟？

　　Dustin:在世界各地，很長(zhǎng)一段時(shí)間大家都是通過(guò)翻模來(lái)實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用。但大家都有這樣一個(gè)共識(shí)，三維正向設(shè)計(jì)是BIM的終極目標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)，三維正向設(shè)計(jì)將逐步占有更大的市場(chǎng)。

　　在過(guò)去的五年中，美國(guó)聯(lián)邦財(cái)政撥款到各州以3D設(shè)計(jì)建模標(biāo)準(zhǔn)替代基于2D的標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)歐洲尤其是斯堪的納維亞地區(qū)，也在推進(jìn)這樣的工作流程。各國(guó)政府最終都會(huì)向新技術(shù)、新流程看齊。3D設(shè)計(jì)建模不僅能節(jié)約巨大的資金和人力物力，而且能解決現(xiàn)在城市化進(jìn)程中難以解決的問(wèn)題。中國(guó)的許多大院已經(jīng)在三維正向設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了積極探索，而深圳的梅觀高速就是這一探索的樣本，我們的解決方案助力在半年時(shí)間將持續(xù)七八年的方案設(shè)計(jì)階段快速推動(dòng)到初步設(shè)計(jì)階段，堪稱一個(gè)里程碑。
 

　　問(wèn)：請(qǐng)介紹一下梅觀高速在三維正向設(shè)計(jì)方面的探索。

　　Dustin:梅觀高速市政改造項(xiàng)目要求將原有高速公路改擴(kuò)建為城市快速路的主路，不僅要建成一道漂亮養(yǎng)眼的城市風(fēng)景線，也要在兩側(cè)新建城市快速路的輔路及道路配套系統(tǒng)，并要求考慮該軌道交通設(shè)施對(duì)于社區(qū)和環(huán)境的影響，整個(gè)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。

　　梅觀高速全長(zhǎng)19.3公里，總投資達(dá)94億人民幣，共設(shè)互通式立交8處、橋梁37座、綜合管廊總長(zhǎng)約17.6公里，同時(shí)項(xiàng)目所處地區(qū)公路網(wǎng)密集、車流量大、設(shè)計(jì)周期短，這些都給項(xiàng)目設(shè)計(jì)帶來(lái)了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，如果用傳統(tǒng)的勘測(cè)和設(shè)計(jì)方式，項(xiàng)目很難在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)交付。這也是多年來(lái)許多問(wèn)題懸而未決的原因。

　　問(wèn)：梅觀高速采用的BIM設(shè)計(jì)解決方案包括哪些？

　　Dustin:負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司（簡(jiǎn)稱"中交一公院"）通過(guò)運(yùn)用Bentley實(shí)景建模技術(shù)與OpenRoads道路設(shè)計(jì)系列軟件創(chuàng)建了全線地面實(shí)景模型、三維地質(zhì)模型和地下管線模型，快速構(gòu)建了虛擬的三位數(shù)字環(huán)境，然后在該環(huán)境中完成了道路、橋梁、綜合管廊設(shè)計(jì)。同時(shí)，基于OpenRoadsDesigner進(jìn)行了二次開發(fā)，快速創(chuàng)建和批量布置了復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)和綜合管廊復(fù)雜節(jié)點(diǎn)模型。最后，利用BentleyLumenRT對(duì)集成的模型進(jìn)行了道路方案景觀方案設(shè)計(jì)、交通導(dǎo)改方案以及整體項(xiàng)目方案的比選和優(yōu)化。

　　這一解決方案充分利用發(fā)掘了3D模型的可視化和數(shù)據(jù)化價(jià)值，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，大大提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，降低了項(xiàng)目成本：比原計(jì)劃的9個(gè)月交付時(shí)間提前了43天，節(jié)約了成本220萬(wàn)元人民幣，節(jié)省了計(jì)劃設(shè)計(jì)修改工作量約120天、初步設(shè)計(jì)審查時(shí)間約60天、管道設(shè)計(jì)錯(cuò)誤檢查時(shí)間約150天。

　　問(wèn)：三維正向設(shè)計(jì)就是一個(gè)"節(jié)約型"設(shè)計(jì)。它的節(jié)約不止于設(shè)計(jì)階段吧？

　　Dustin:過(guò)去人們對(duì)"節(jié)約"的理解僅僅限于與設(shè)計(jì)相關(guān)的節(jié)約，這是很片面的。真正為設(shè)計(jì)模式帶來(lái)變革動(dòng)力的是施工和運(yùn)維過(guò)程，因?yàn)檎蚬ぷ髁鲿?huì)在這些方面節(jié)約大量資金。從施工的角度而言，施工階段的費(fèi)用所占整個(gè)項(xiàng)目資金超過(guò)90%，節(jié)約10%施工資金遠(yuǎn)比從設(shè)計(jì)過(guò)程節(jié)約20%、30%的資金要多得多。

　　目前在美國(guó)市場(chǎng)，正是鐵路和公路系統(tǒng)的施工和下游運(yùn)營(yíng)維護(hù)驅(qū)動(dòng)了工程師改變他們的可交付條件。他們發(fā)現(xiàn)BIM交付條件為施工下游單位的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供了很多有用的信息。所以這才是真正的驅(qū)動(dòng)力量，并且會(huì)改變整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。

　　問(wèn)：看來(lái)BIM應(yīng)用是牽一發(fā)而動(dòng)全身。

　　Dustin:我一直在思考土木工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)在發(fā)生什么樣的改變。項(xiàng)目涉及不同領(lǐng)域，有設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工團(tuán)隊(duì)、運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)、維護(hù)團(tuán)隊(duì)，而這些團(tuán)隊(duì)并不會(huì)見面、也很少交流，在每個(gè)階段，他們會(huì)輸入相關(guān)的可交付信息，愿意按照既定的流程工作。當(dāng)前至少在大多數(shù)地方，這種合作都發(fā)生了很大變化，比如施工承包商在項(xiàng)目更早階段就開始參與，包括規(guī)劃和設(shè)計(jì)后的工作。這些不同的團(tuán)隊(duì)中有更多的交流活動(dòng)，共同致力于如何更高效率、低成本完成項(xiàng)目，保障正常運(yùn)營(yíng)，為公眾和企業(yè)減少額外負(fù)擔(dān)。這需要在早期進(jìn)行更多的整合、交流。

　　在交付之前，設(shè)計(jì)師可以按照自己的想法輕松更改模型，每一次更改，模型會(huì)自動(dòng)更新相應(yīng)數(shù)據(jù)，省卻了大量重復(fù)繪圖時(shí)間，這有助于他們?cè)谙薅ǖ臅r(shí)間內(nèi)為業(yè)主提供最優(yōu)秀、最具創(chuàng)意的設(shè)計(jì)作品；而施工方也可以通過(guò)輸入實(shí)時(shí)施工數(shù)據(jù)，隨時(shí)跟蹤、監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)度，同時(shí)還可以通過(guò)預(yù)先碰撞檢測(cè)將錯(cuò)誤率和返工率控制到最小。在項(xiàng)目交付后，3D模型中的所有數(shù)據(jù)都移交給運(yùn)維方，為后期運(yùn)維以及延長(zhǎng)資產(chǎn)的壽命周期提供了寶貴的信息資源。

　　BIM賦能：實(shí)景建模等已成三維正向設(shè)計(jì)技術(shù)新莊家

　　正如《三體》中技術(shù)改變世界，實(shí)景建模、連續(xù)性勘測(cè)以及綜合建模環(huán)境的行業(yè)解決方案等新技術(shù)與新模式正在成為BIM技術(shù)圈的新莊家，使得三維正向設(shè)計(jì)成為可行、高效的選擇。而對(duì)新技術(shù)的選擇也攸關(guān)三維正向設(shè)計(jì)的成敗。

　　問(wèn)：哪些新技術(shù)使得三維正向設(shè)計(jì)變得切實(shí)可行？

　　Dustin:實(shí)景建模、連續(xù)性勘測(cè)、綜合建模環(huán)境的行業(yè)解決方案等新技術(shù)正在成為BIM技術(shù)圈的新莊家。比如說(shuō)，實(shí)景建模對(duì)于復(fù)雜環(huán)境把不可能變成可能。它不僅大量簡(jiǎn)化了復(fù)雜的工作，在獲取數(shù)據(jù)方面簡(jiǎn)單易行，而且降低削減了成本，實(shí)現(xiàn)保真的信息和豐富的環(huán)境。在美國(guó)和澳大利亞等國(guó)家，連續(xù)性勘測(cè)也在作出杰出的貢獻(xiàn)，比如使用它來(lái)監(jiān)測(cè)土建工程每天的進(jìn)度，確保是否與我們土建的計(jì)劃進(jìn)度保持一致。

　　問(wèn)：請(qǐng)介紹一下連續(xù)性勘測(cè)的作用和操作。

　　Dustin:在初期的勘測(cè)數(shù)據(jù)采集階段以及在施工階段都可以使用連續(xù)性勘測(cè)。施工連續(xù)性勘測(cè)很重要，因?yàn)槊刻焓┕さ倪M(jìn)程都在變化，比如混凝土、鋼筋、安裝等等。很多不同的團(tuán)隊(duì)做著不同的工作，很多不同的事情都在變化。要想每一次都完全測(cè)量一個(gè)區(qū)域是不切實(shí)際的，而連續(xù)性勘測(cè)成為更好的方案。比如我在砌一個(gè)擋土墻，我知道自己不能在某個(gè)特定的時(shí)間完成，就用一個(gè)輕型的手持掃描儀把目前的狀態(tài)掃描下來(lái)，為下一步其他工作做準(zhǔn)備，隨后不斷地把各個(gè)小部分的勘測(cè)集中在一起并組合起來(lái)，最終形成一個(gè)完整的模型，這就是連續(xù)性勘測(cè)的工作方式。

　　問(wèn)：在概念與深化設(shè)計(jì)產(chǎn)品方面有哪些最新發(fā)展？

　　Dustin:比如在梅觀高速這樣的項(xiàng)目，傳統(tǒng)方式下通常需要使用六七種不同的產(chǎn)品來(lái)完成概念設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)以達(dá)到可交付條件。但采用OpenRoad所有的設(shè)計(jì)內(nèi)容都可以實(shí)現(xiàn)，其中有內(nèi)嵌的排水管設(shè)計(jì)模塊、公路設(shè)計(jì)模塊、混凝土設(shè)計(jì)模塊等等，把地表巖土工程和隧道接口等設(shè)計(jì)一起實(shí)現(xiàn)。

　　另外，中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院在天津?qū)氎娴囊粋€(gè)EPC項(xiàng)目，結(jié)合應(yīng)用OpenRoadDesigner、ProjectWise、Navigator、LumenRT等助推了設(shè)計(jì)施工一體化進(jìn)程。

　　在中國(guó)市場(chǎng)，自從我們?nèi)昵耙M(jìn)了實(shí)景建模技術(shù)之后，短期內(nèi)就取得了豐碩的成果。我們于不久前剛剛發(fā)布了OpenRailDesigner，這款產(chǎn)品與之前發(fā)布的OpenRoadsDesigner是并行產(chǎn)品。我們近期還推出了OpenBridgeDesigner。這三款產(chǎn)品是專門為道路交通行業(yè)打造的旗艦產(chǎn)品，既有相同的土木結(jié)構(gòu)基因，又各具特色。這些產(chǎn)品都是屬于提供綜合建模環(huán)境的CONNECT版本，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及后期的維護(hù)部門都將在其中找到自己的角色并在權(quán)限范圍內(nèi)共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)。

　　未來(lái)10年：三維正向設(shè)計(jì)踩著城市化發(fā)展的節(jié)奏

　　從10年前第一次來(lái)到中國(guó)，到最近3年頻繁造訪，Dustin的到來(lái)也體現(xiàn)了BIM在土木行業(yè)發(fā)展的節(jié)奏。未來(lái)10年，Bentley將在中國(guó)的城市化進(jìn)程中與用戶和伙伴同行。

　　問(wèn)：您是哪一年來(lái)中國(guó)的，在中國(guó)發(fā)展業(yè)務(wù)遇到哪些挑戰(zhàn)？

　　Dustin:我是10年前第一次來(lái)到中國(guó)，最近這3年來(lái)的越來(lái)越多，因?yàn)橹袊?guó)的土木市場(chǎng)BIM應(yīng)用發(fā)展的越來(lái)越快。

　　至于挑戰(zhàn)，不同的地區(qū)對(duì)于交付條件有不同的要求，當(dāng)我們和不同城市、不同行業(yè)合作的時(shí)候，所面臨的挑戰(zhàn)也各不相同。這不是說(shuō)這樣的工作有多復(fù)雜，這是進(jìn)入某個(gè)特別的市場(chǎng)必須要解決的問(wèn)題。對(duì)于我而言，這就是我們要做的工作。

　　問(wèn)：為著更遠(yuǎn)大的前程，Bentley如何與伙伴合作？

　　Dustin:我們盡自己的最大努力來(lái)拓展市場(chǎng)，提供平臺(tái)和軟件開發(fā)工具包，同時(shí)，鼓勵(lì)第三方合作伙伴基于我們的平臺(tái)開發(fā)產(chǎn)品，這一點(diǎn)非常重要，這樣可以鼓勵(lì)人們?cè)谖覀兊漠a(chǎn)品基礎(chǔ)之上開發(fā)新的軟件，這些軟件在我們的體系內(nèi)部可以進(jìn)行分銷。

　　作為一個(gè)全球性的軟件供應(yīng)商，有時(shí)我們不能識(shí)別一些本土化需求，這就是我們?cè)谶@里設(shè)本地團(tuán)隊(duì)與伙伴合作的原因。我們不僅僅是為了開發(fā)本地市場(chǎng)，同時(shí)還為本地的分銷商和企業(yè)開發(fā)自有產(chǎn)品提供支持體系，幫助他們走的更快、更遠(yuǎn)，這比我們自己來(lái)開發(fā)所有的軟件更加重要。

　　問(wèn)：未來(lái)10年，BIM技術(shù)將如何改變中國(guó)和世界？

　　Dustin:我相信城市化的進(jìn)程將會(huì)進(jìn)一步加快，世界各地的農(nóng)村人口都會(huì)繼續(xù)從農(nóng)村向城市地區(qū)集中。中國(guó)可能會(huì)是城市化最快的國(guó)家，因?yàn)橹袊?guó)政府一直在為城市化做相應(yīng)的準(zhǔn)備。

　　未來(lái)10年，一些地區(qū)的人口預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率為40%，而這些地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施很多都是200年前興建的。比如，改造老舊的和建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施需要600億美元，但根據(jù)大多數(shù)政府的估算，他們只能提供250億美元來(lái)做這件事，這就造成了一個(gè)高達(dá)350億美元的資金缺口。面對(duì)這么大的資金缺口，各國(guó)政府唯一的選擇就是如何運(yùn)用最先進(jìn)的技術(shù)大幅提高工作效率、降低成本。而BIM技術(shù)正是這些得到驗(yàn)證的解決方案之一。

　　結(jié)語(yǔ)：以三維正向設(shè)計(jì)，走向星辰大海

　　Dustin快人快語(yǔ)，充滿激情地?cái)⒄f(shuō)那些BIM向前進(jìn)的故事和方案，從10年前第一次出差來(lái)到中國(guó)看見這兒的機(jī)會(huì)，到對(duì)未來(lái)10年城市化發(fā)展和BIM應(yīng)用都充滿了信心和期待。

　　同樣地，我們的國(guó)家、我們的行業(yè)也在正向向前。憑借著高瞻遠(yuǎn)矚的戰(zhàn)略和創(chuàng)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，我們有理由通達(dá)理想中的星辰大海。