十多年前，一場(chǎng)觸及靈魂的變革在黃河勘測設計規劃有限公司悄然展開(kāi)......
這場(chǎng)變革源于一線(xiàn)工作者的迫切需求，源于公司帶頭人的高瞻遠矚，更源于設計者對未來(lái)的殷切期盼......
這場(chǎng)變革讓業(yè)主對公司的產(chǎn)品刮目相看，讓企業(yè)員工的工作效率提升飛快，更讓公司在全國勘察設計單位綜合實(shí)力百強企業(yè)里更上一層樓......
這場(chǎng)變革，就是由三維設計所引發(fā)的BIM（建筑信息模型）技術(shù)應用之路。
2015年9月23日，時(shí)任黃河設計公司工程設計院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)工程院）院長(cháng)的牛富敏向前來(lái)考察蘭州水源地建設項目的蘭州市市長(cháng)袁占亭（現任蘭州大學(xué)黨委書(shū)記）介紹了該項目的工程信息化管理系統。作為一名專(zhuān)家型領(lǐng)導，袁占亭對這套系統頗感興趣，在詳細考察之后，給予其充分的肯定。
這套集進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、費用控制、HSE〔健康（Health）、安全（Safety）和環(huán)境(Environment）三體系〕管理和溝通管理于一體的信息化管理系統，此后又被應用于黃藏寺水利樞紐工程等EPC(指公司受業(yè)主委托，按照合同約定對工程建設項目的設計、采購、施工、試運行等實(shí)行全過(guò)程或若干階段的承包)工程項目之中，起到了良好的市場(chǎng)效果。
這一切，卻要由畫(huà)圖紙最基本的方法說(shuō)起。
從零開(kāi)始，緊抓機遇點(diǎn)燃激情
由于傳統的設計行業(yè)所交付的成果必須是可以直接在紙面上呈現的二維設計圖，所以目前水利水電行業(yè)的工程師，必須會(huì )使用CAD（計算機輔助設計）技術(shù)設計平面圖紙。
三維設計，是新一代數字化、虛擬化、智能化設計平臺的基礎。BIM技術(shù)則是三維設計的一種集合信息技術(shù)。多年來(lái)，BIM技術(shù)在設計領(lǐng)域發(fā)展迅速，但始終沒(méi)能取代傳統二維圖紙在交付階段的作用。
黃河設計公司信息中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)信息中心）副主任牛衛華說(shuō)："即使在目前的高校教育之中，BIM技術(shù)也是一門(mén)新興的學(xué)科，沒(méi)有廣泛推廣開(kāi)來(lái)。"
2003年之前，在制造業(yè)領(lǐng)域及建筑設計領(lǐng)域，三維設計已經(jīng)逐漸推廣。但是在水利水電行業(yè)，三維設計依舊是一片空白。
"2003、2004年，主要是一些業(yè)余喜歡三維設計的設計人員自己摸索著(zhù)使用三維設計技術(shù)，在個(gè)別項目的個(gè)別階段使用三維技術(shù)攻克難題，在整個(gè)行業(yè)內沒(méi)有一個(gè)公司系統性地推廣這項技術(shù)。"牛衛華說(shuō)。
2004～2006年期間，黃河設計公司看到了行業(yè)發(fā)展的未來(lái)趨勢，選取了當時(shí)應用較為廣泛的歐特克（Autodesk）、奔特力（Bentley）和達索（Dassault）這3家公司的軟件進(jìn)行比較評估。"因為達索公司的CATIA（提供機械設計、設備與系統工程、分析模擬等產(chǎn)品方案的系統）軟件參數化能力強，建模較為便捷，設計人員最終選定這款軟件來(lái)進(jìn)行實(shí)驗應用。"信息中心應用部副主任余軍說(shuō)。
2007～2008年，黃河設計公司開(kāi)始使用CATIA軟件，進(jìn)行具體的項目設計。2007年第一次將該技術(shù)應用在南水北調中線(xiàn)魯山段的設計過(guò)程中，"當時(shí)主要用于驗證傳統2D設計的成果，通過(guò)參數驅動(dòng)，實(shí)現參數化建模。"牛衛華說(shuō)。
然而，由于CATIA軟件最早應用于機械軍工領(lǐng)域，要適用于水利水電行業(yè)，就必須建立相應的模板庫。此外，一些特殊的設計，如隧洞錨桿設計還需要使用一些自主編程的命令來(lái)實(shí)現操作。
工程院副總工郭莉莉深有體會(huì )："從傳統二維到三維設計，是設計師理念觀(guān)念的一次重大轉變。要邁過(guò)這道坎，必須一切從零開(kāi)始。"
2009年3月，黃河設計公司召開(kāi)了三維設計推進(jìn)會(huì )，決定以工程院為主，推動(dòng)水利水電專(zhuān)業(yè)研究推廣應用。同年，公司申請了水利部"948"項目，依托軟件代理商兩次短期培訓，展開(kāi)了基于CATIA軟件的啟發(fā)式互助學(xué)習，在幾個(gè)月的時(shí)間里探索出了水利水電工程土建各專(zhuān)業(yè)的三維實(shí)現方法。
2010年，黃河設計公司開(kāi)始組建專(zhuān)業(yè)的BIM團隊，由喜歡新技術(shù)應用的工程院院長(cháng)牛富敏牽頭，抽調對三維設計感興趣的年輕人，正式開(kāi)展基于CATIA V5的三維水電設計研發(fā)工作，研究如何取代傳統的二維設計，提升設計手段，提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
起步之時(shí)，國內水利水電三維設計尚沒(méi)有成熟的經(jīng)驗可循，市面上甚至找不到一本相關(guān)的參考書(shū)籍，有的只是一點(diǎn)點(diǎn)可憐的基礎知識和對三維世界的憧憬，BIM科技創(chuàng )新團隊一群年輕人憑著(zhù)自己對三維世界的熱情、執著(zhù)甚至是癡迷開(kāi)始了探索之路。
"邊研發(fā)、邊推廣、邊應用，一切都是摸著(zhù)石頭過(guò)河。"郭莉莉說(shuō)。
在研發(fā)過(guò)程中，他們逐漸體會(huì )到，在土石開(kāi)挖、鋼筋配筋等領(lǐng)域，三維設計天然比二維設計有優(yōu)勢。"比如，在云南石門(mén)坎水電站雙曲拱壩的設計中，布置建筑物表孔、中孔、底孔、交通橋等，傳統的二維設計布置會(huì )遇到一些困難，電梯井的位置與壩后的交通橋有多大的交涉？二維設計需將這些剖面疊放到一塊考慮，且只能局限在某高程斷面，很難整體判斷。而三維設計則可以在多個(gè)高程斷面上進(jìn)行整體判斷，一目了然地解決這些問(wèn)題。"余軍說(shuō)。
2012年，"948"項目正式結題，在此過(guò)程中，工程院通過(guò)引進(jìn)、吸收、開(kāi)發(fā)軟件，總結了一套水利水電三維建筑物的建模方法和思路流程。
""948"項目對我來(lái)說(shuō)，是開(kāi)啟了一扇通往三維世界的窗口。從此以后我認識到，新一代信息技術(shù)不是一個(gè)概念，而是一個(gè)觸手可及的現實(shí)，而它的發(fā)展空間卻又是無(wú)限的。"郭莉莉說(shuō)。
推廣應用，BIM技術(shù)遍地開(kāi)花
2012年3月，南美洲厄瓜多爾，郭莉莉碰上了自己工作以來(lái)最大的難題。
當時(shí)，科卡可多•辛克雷水電站工程已經(jīng)開(kāi)工。前期由于"施工標準"的爭議，以及庫區聚集建筑物較多，交叉部位空間關(guān)系復雜，傳統的二維設計面臨種種困難，經(jīng)常一個(gè)圖紙6版都通不過(guò)。為了提高圖紙質(zhì)量，黃河設計公司決定在這個(gè)項目上全面應用BIM技術(shù)。
在施工現場(chǎng)，他們發(fā)現調蓄水庫的開(kāi)挖圖有一些問(wèn)題，施工作業(yè)面上有一個(gè)24千米的隧洞圖紙設計有紕漏，如果不及時(shí)做出合格的圖，關(guān)鍵線(xiàn)路無(wú)法開(kāi)挖，會(huì )影響到整個(gè)工期。當時(shí)，作為施工總包方的中國水電建設集團發(fā)出了告急通知。
作為科卡可多•辛克雷水電站工程的設計副總工程師，郭莉莉深知這個(gè)項目對中厄雙方的意義。圖紙審查有21天的期限，必須在這個(gè)時(shí)間段里提交出審查合格的圖紙。再送回國內重新畫(huà)圖紙，顯然已不現實(shí)。
郭莉莉當場(chǎng)決定，用三維設計的方法再出一張新圖紙。兩個(gè)當地的工程師負責計算準則、翻譯等工作，通過(guò)一天多的方案確定，她開(kāi)始現場(chǎng)制圖。睡眠和休息已經(jīng)顯得如此奢侈，她調動(dòng)了全部精力，把近幾年來(lái)BIM技術(shù)的研究充分應用到制圖過(guò)程中，4天之內，他們就將西班牙語(yǔ)的施工圖趕制出來(lái)，把調蓄水庫的方案、施工圖、計算書(shū)、計算準則等整個(gè)一套資料交給了咨詢(xún)公司。14天內，咨詢(xún)公司給出回復，這次的圖紙一次過(guò)關(guān)，沒(méi)有出現任何紕漏。中國水電建設集團的代表當面稱(chēng)贊郭莉莉工作的偉大。
"當時(shí)，我切身感受到三維設計給工程帶來(lái)的效率提升。從方案到計劃書(shū)，刨去一天多確定方案的時(shí)間，制圖僅僅用了不到3天時(shí)間。這4天里，我們完成了以往采取二維技術(shù)一到兩個(gè)月的工作量。"郭莉莉說(shuō)。
而墨西哥咨詢(xún)公司除了佩服中國人的干事創(chuàng )業(yè)精神之外，也認識到BIM技術(shù)的重要性，開(kāi)始主動(dòng)介入三維建模，以提高工作效率。
不僅如此，在科卡可多•辛克雷項目的樞紐沉砂池配筋設計中，黃河設計公司也嘗試應用三維配筋設計，不僅設計質(zhì)量大幅提升，減少了校審人員的實(shí)際工作投入量，更是讓產(chǎn)品在該項目嚴格的交付過(guò)程中全部一次性通過(guò)。
自此，不僅工程院所有的部門(mén)都對BIM技術(shù)青睞有加，規劃、建筑、交通、生態(tài)、地鐵、地質(zhì)、測繪等業(yè)務(wù)部門(mén)也開(kāi)始搶著(zhù)應用各種適應于自身的BIM技術(shù)。
2012年9月，工程院數字工程（三維設計）研究應用中心正式成立。這支團隊背景涵蓋壩工、水道、樞紐、廠(chǎng)房、施工、新能源等工程設計及信息化應用專(zhuān)業(yè)，具有豐富的工程設計經(jīng)驗和BIM高級應用技能，大大推動(dòng)了黃河設計公司BIM技術(shù)的應用范圍，基于CATIA軟件的BIM技術(shù)應用逐漸成熟。2017年，該團隊作為"十二五"時(shí)期涌現出來(lái)的先進(jìn)集體，被授予治黃先進(jìn)集體獎。 而2014年1月黃河設計公司成立的軌道交通設計研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)軌道院），鑒于CATIA軟件的局限性，另辟蹊徑，在歐特克公司的REVIT（提供支持建筑設計、MEP工程設計和結構工程的工具）軟件平臺上進(jìn)行了新的探索。 "我們公司2009年開(kāi)始從事軌道交通勘察設計業(yè)務(wù)，在此之前，在小浪底工程、科卡可多•辛克雷水電站工程、南水北調中線(xiàn)穿黃工程等項目中已經(jīng)對地下工程設計具備了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，也參與了北京多條地鐵線(xiàn)路的設計項目。"軌道院副院長(cháng)柴志陽(yáng)介紹。 前身隸屬于工程院的他們深知BIM技術(shù)的重要性。通過(guò)考察，他們發(fā)現，在軌道設計的過(guò)程中，BIM應用其實(shí)已經(jīng)深入每個(gè)工程師的心中。在北京、上海、深圳等地的軌道設計項目中，凡是2億元以上的項目，必須用BIM技術(shù)進(jìn)行設計。而應用領(lǐng)域最多的則是REVIT軟件。 "REVIT軟件在市政、道路、橋梁、渠道等設計中應用廣泛，有一套成熟的體系。"柴志陽(yáng)說(shuō)。 2014年，黃河設計公司的BIM團隊正式成立，由信息中心牽頭。該團隊致力于BIM技術(shù)的二次開(kāi)發(fā)、族庫建立、4D探索應用、虛擬現實(shí)、協(xié)同初步、標準制定、專(zhuān)業(yè)培訓。而軌道院的工程師充分掌握了REVIT這門(mén)新的BIM技術(shù)。 在鄭州市軌道交通3號線(xiàn)新柳路站的設計中，他們將這門(mén)技術(shù)充分應用到了設計中。通過(guò)三維建模，站廳層、3號線(xiàn)站臺層、4號線(xiàn)站臺層所有的建筑結構模型，站廳層部分的機電模型融合起來(lái)，不僅可以從中直接提取工程量、圖紙，還可以開(kāi)展碰撞檢測，優(yōu)化模型，提高設計質(zhì)量。 而通過(guò)將REVIT建筑模型直接導入到PathFinder（專(zhuān)業(yè)應急疏散模擬軟件）中，還進(jìn)行了疏散模擬試驗研究，統計出疏散的總時(shí)間以及每個(gè)出口每個(gè)時(shí)間點(diǎn)疏散人數曲線(xiàn)圖，對進(jìn)站閘機口的欄桿形式設置進(jìn)行了優(yōu)化設計。 "BIM技術(shù)帶來(lái)的不僅僅是效率的提升和質(zhì)量的保證，更是一種人性化的設計技術(shù)，將設計師的靈感和建設者的嚴謹融為一體。"柴志陽(yáng)說(shuō)。 2016年10月10日，在由中國勘察設計協(xié)會(huì )與歐特克軟件(中國)有限公司聯(lián)合舉辦的第七屆"創(chuàng )新杯"建筑信息模型（BIM）設計大賽上，黃河設計公司的"鄭州市軌道交通3號線(xiàn)新柳路站BIM設計"喜獲"城市軌道交通BIM應用獎"。 在多年的BIM研究應用過(guò)程中，黃河設計公司也收獲了無(wú)數的榮譽(yù)，僅去年年底，他們就獲得了諸多獎項：凱樂(lè )塔水電站BIM技術(shù)應用獲得首屆建設工程"中原杯"BIM技術(shù)應用大賽設計單項一等獎、第五屆"龍圖杯"全國B(niǎo)IM大賽設計組二等獎、第二屆中國建設工程BIM大賽單項三等獎；CCS水電站大型沉砂池BIM技術(shù)應用獲得第五屆"龍圖杯"全國B(niǎo)IM大賽設計組二等獎、首屆建設工程"中原杯"BIM技術(shù)應用大賽設計單項二等獎...... 把握未來(lái)，綜合應用開(kāi)拓市場(chǎng) 2016年，黃河設計公司提出建立黃河數字咨詢(xún)系統，計劃到2020年開(kāi)發(fā)完成。 這套面向未來(lái)的系統，包含數字勘測、數字規劃、數字設計3大板塊內容，將實(shí)現工程勘察設計業(yè)務(wù)上中下游全面協(xié)同，大大提升大中型項目的應用水平。在此過(guò)程中，開(kāi)展黃河設計公司層面標準、制度建設，提升工程三維設計工作的規范性和工作組織的有效性，尤為重要。 余軍介紹說(shuō)："目前公司里應用BIM技術(shù)的院所很多，使用的軟件也各有側重，軌道院的REVIT平臺、工程院的CATIA軟件、測繪院的GIS平臺......各種不同的軟件適應不同場(chǎng)合的應用，但也為我們統一整合資源帶來(lái)了一定的難度。" 目前，國內幾大水利水電設計院在BIM產(chǎn)品技術(shù)的服務(wù)化方面，都還處在起步階段，把勘測、規劃、設計、施工、運行維護等過(guò)程跨階段地銜接起來(lái)，從BIM產(chǎn)品的全生命周期做工作，依然只是少數。 早在2014年，工程院就已經(jīng)實(shí)現了BIM技術(shù)應用的"雙50"目標，即50%的設計人員掌握、50%的生產(chǎn)項目應用。今年，黃河設計公司更要實(shí)現BIM技術(shù)在全體工程設計專(zhuān)業(yè)的普及率達到"雙30"目標，也就是30%的設計人員掌握、30%的生產(chǎn)項目應用。 "BIM技術(shù)在設計階段的應用效益比較明顯，但僅僅把它應用到設計階段是一個(gè)極大地浪費。未來(lái)，基于工程全生命周期管理的BIM產(chǎn)品必將逐漸產(chǎn)業(yè)化，我們的目標已經(jīng)不僅僅是要保證公司內部項目BIM技術(shù)的應用，更要走向市場(chǎng)，為其他業(yè)主直接提供專(zhuān)業(yè)的信息化產(chǎn)品。"牛衛華說(shuō)。 基礎應用已經(jīng)是常態(tài)化的工作任務(wù)，高瞻遠矚的他們，則把目光看向了未來(lái)。 2015年9月下旬，工程院數字工程中心簽下了一份特殊的項目--《河南天池抽水蓄能電站5D施工BIM模型建設管理平臺研究與開(kāi)發(fā)》。這是黃河設計公司首個(gè)BIM研發(fā)項目，它標志著(zhù)公司的BIM產(chǎn)品第一次走向市場(chǎng)。 創(chuàng )建天池抽水蓄能電站工程施工總布置的BIM模型，重點(diǎn)是籌建期主要建筑物，實(shí)現業(yè)主方對施工總體布置、施工方案更加直觀(guān)的優(yōu)化；通過(guò)與P6進(jìn)度軟件結合，實(shí)現3D BIM模型與時(shí)間、資金為一體的5D工程項目建設動(dòng)態(tài)管理，形成管理電站建設過(guò)程資料的綜合信息管理平臺，為在主體工程建設管理中推廣應用及數字化工程運營(yíng)奠定基礎。 郭莉莉說(shuō)："這些技術(shù)在我們蘭州水源地總承包項目中的應用已經(jīng)十分成熟，三維模型與設計、實(shí)際進(jìn)度的關(guān)聯(lián)、顯示、數據更新，隨時(shí)隨地的查詢(xún)、瀏覽和統計功能，為現場(chǎng)施工進(jìn)度、資源調配及投資管理提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。我們有信心為其他設計單位帶來(lái)成熟的BIM產(chǎn)品。" 今年7月28日，該項目在在鄭州進(jìn)行了自驗收。該項目的先導性研發(fā)工作，在行業(yè)內具有前瞻性，率先提出了針對抽水蓄能電站工程的5D BIM數據標準；研發(fā)的建設管理平臺規劃合理、流程清晰、架構先進(jìn)，并已在河南天池抽水蓄能電站工程中得到了初步驗證。 無(wú)獨有偶，今年7月6日，軌道院也與中鐵隧道院簽訂了一份BIM產(chǎn)品合同：要在一個(gè)月的時(shí)間內，做出3個(gè)地鐵站的BIM模型及圖紙。 柴志陽(yáng)說(shuō)："這在以前是不可想象的！這種工作量，以前一般需要12個(gè)人做兩個(gè)月左右的時(shí)間。如今，我們依靠自主開(kāi)發(fā)的BIM應用技術(shù)，僅靠8個(gè)人的團隊，用了20天左右的時(shí)間，就在7月27日將成果交付了出去。" 目前，BIM產(chǎn)品的市場(chǎng)化還僅僅是在不同的設計單位之間進(jìn)行，黃河設計公司在BIM產(chǎn)品技術(shù)的服務(wù)化方面，已經(jīng)走在了市場(chǎng)的前列。然而，BIM產(chǎn)品整體市場(chǎng)化，則需要一定的過(guò)程。"盡管現在很多施工方對BIM產(chǎn)品大加贊賞，離開(kāi)BIM模型很多施工進(jìn)度將大打折扣，但是目前國家層面的交付標準還是二維的，基于三維的BIM標準還未完成，目前的交付還只能用二維圖紙。"牛衛華說(shuō)。BIM產(chǎn)品的市場(chǎng)化，還有很長(cháng)一段路要走。 工程院院長(cháng)楊順群說(shuō)："近10年來(lái)，我們一直致力于BIM技術(shù)在工程設計中的推廣應用，基于達索系統精心打造數字工程設計平臺，積極將項目級的BIM應用向企業(yè)級BIM應用過(guò)渡，逐漸形成了以專(zhuān)業(yè)部普及應用、企業(yè)級數字設計平臺打造和工程全生命周期信息化應用全面開(kāi)展的可喜局面。" 為了推進(jìn)BIM技術(shù)產(chǎn)品在整個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的運用，和兄弟院所相互交流經(jīng)驗，2015年，黃河設計公司作為首批成員單位加入河南BIM發(fā)展聯(lián)盟；2016年，參與發(fā)起了《水利水電BIM設計聯(lián)盟》；今年，同法國達索系統（上海）信息技術(shù)有限公司共同承辦了全國水利水電工程BIM技術(shù)研討會(huì )。通過(guò)參與這些聯(lián)盟和協(xié)會(huì )，舉辦專(zhuān)業(yè)的研討會(huì )，黃河設計公司不僅為共同創(chuàng )建水利水電BIM綠色生態(tài)圈奠定了基礎，更提高了公司BIM技術(shù)的知名度，把握住了未來(lái)市場(chǎng)。 盡管這些只是未來(lái)的一個(gè)圖景，但通過(guò)上上下下的努力與觀(guān)念的轉變，黃河設計公司已經(jīng)牢牢將未來(lái)把握在自己手中。 "電子化審圖，數字化交付，通過(guò)一定的交付平臺，使得數字化產(chǎn)品（電子化圖紙）實(shí)現交付；再通過(guò)這個(gè)產(chǎn)品，使得施工、運行維護階段的數字化運用得以實(shí)現，讓BIM產(chǎn)品擁有一個(gè)自己完整的生命周期，這才能讓一個(gè)BIM產(chǎn)品發(fā)揮真正的作用。"談到BIM技術(shù)產(chǎn)品，牛衛華仿佛看到一個(gè)孩子的未來(lái)。