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对输变电工程推行三维设计的几点看法

北极星输配电网  来源:智见能源  作者:智见  2018/9/13 11:27:34  我要投稿  

北极星输配电网讯:2018年7月,国家电网有限公司下发了《国家电网有限公司关于全面应用输变电工程三维设计及建设工程数据中心的意见》,在意见中明确提出了工程三维设计及数字化建设的目标:从2018 年下半年开始,国网公司新建35kV 及以上输变电工程全面应用三维设计;同步启动建设工程数据中心,满足工程具备数字化移交和公司全业务数据共享要求。到2020 年底前,公司所有新建、改建、扩建35kV 及以上输变电工程具备数字移交条件,总体上实现三维设计、三维评审、三维移交。做为一名长期从电力工程的设计人员,用我的经历及个人认识,谈谈对输变电工程推行三维设计及数字化移交的几点看法。

(来源:微信公众号智见能源ID:SmartEnergyView作者:智见)

最早接触三维设计是2006年我在一家国有大型电力设计院工作的时候,当时发电厂的设计工作任务重,周期短,赶工出来的施工图,在现场的碰撞严重,特别是专业间的管道及设备,碰头打架尤为严重,现场大量的设计变更,给工期及造价带来了极大的影响,业主意见很大。借鉴国外的设计经验,当时国内的几大电力设计院在设计竞争市场就把电厂的三维设计提到了风口,各大院都表明自身的三维设计能力与优势,并承诺业主在施工图阶段可以通过直观的三维设计有效解决碰撞问题。我所在的设计院也花大价钱购置了三维设计平台及软件,成立了三维数字化中心,将工艺设计与布置设计重新进行了设计流程重构,并在三维设计的基础上提出了“数字化电厂”的概念,以期将三维设计与DCS,ECS,还有电厂的MIS系统进行信息的融合,当时的通信技术及物联网技术还没有今天发达,所谓“数字电厂”一说,也就停留在投标书的专题报告的前期研究层面,真正实施的项目,凤毛麟角。事实上,当时的设计院在电厂的三维设计还是只是摸索与尝试,设计人员从CAD转向三维设计过程中,消化软件及设计流程,还有建模的工作不可一蹴而就,设计的效率并不高,未能有效解决碰撞的问题,加之设计院的投入与产出并不协调,利益的驱动不明确,一时的热情终究维持不了长久的事业。

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这一晃,就是十年光阴。在当年电厂未走通的路,近年在输变电工程领域,风声水起。2016年,我在上海地区从事输变电工程的设计工作,国网上海市电力公司与国网上海经研院在输变电工程推行数字化设计及移交的工作上起步早,且推进迅速,先后拟定并下发了一批数字化工作标准,例如《输变电工程数字化移交标准(试行)》及《电网工程数字化交付管理办法》等,并进行了多次修改升版。我们设计团队也成立了BIM攻关与学习小组,搭建设计平台,配置高端硬件设施,组织外委单位培训并进行等级证书考试取证,积极参加电力公司组织的输变电工程的三维设计竞赛,为了锻炼队伍,即便业主没有要求的情况下,我们也主动进行三维建模并积极进行流程探索工作。

在整个社会信息化,数字化突飞猛进的大背景下,新的生产力势必会推动行业的效率,如何将BIM技术与电力生产紧密挂钩,与工程的全寿命周期协调发展,是我们当前需要认真思考的问题。

目前三维设计及数字化移交基于BIM(建筑信息模型)的体系构架,它是工程设施的数字化表达;它是在开放标准上建立、完善和利用设施的行为过程;它是一个透明且可持续性的工作环境,对项目设施进行有效管理。不管我们用什么软件,用什么平台,基于什么工作标准,最终实现是一项应用于工程设施全生命周期的三维数字化技术,它以一个贯穿其生命周期都通用的数据格式与信息化模型,它是项目决策的基础和共享信息的资源。国网公司要求从工程设计入手,也是理所当然,设计是工程的龙头,也是项目执行与实施的关键所在。

电力工程的三维设计经过十年的酝酿与发展,我也在这十来年中断断续续的经历,今天,我用肤浅的思考,提出对于电力工程推行三维设计的几点看法:

1、不久的将来,一名合格设计人员的要求与内涵将被重新定义,BIM是工具很重要,设计思想与设计能力更重要。

企业需要是既懂工程设计规范又懂BIM设计手段的工程技术人员。现在我们可能会觉得了解BIM的概念,能够翻模三维应付业主就行。不错,BIM只是工具,在没有将BIM运用于工程价值的“秀”时代,这种侥幸的心理可能还有一定的过渡期,这个临界点即将到来。随着对BIM价值的挖掘与内涵的延伸,具备BIM的设计能力才是最关键。什么是BIM的设计能力?软件永远只是辅助工具,而最核心的永远都是人的专业知识和管理水平,而且是懂得BIM内涵及其高级运用的工程技术人员,这两者的结合是需要很长时间。

将来的工程师,是会懂协作,会管理,深刻理解并掌握数字化表达,并在自己的专业领域内具有执业资格的人才。未来的电气工程师自然就是电气工程师与BIM工程师灵魂融合,设计人员必须用三维的手段,三维的流程,三维思维来完成你的工作。

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2、BIM是未来设计工作的创新焦点,它能为设计企业带来设计带来核心竞争力,BIM也可能是设计院的鸡肋。

BIM不等同与CAD,CAD只会让你提高画图效率,很难实现优化设计。当年设计院甩掉了图板而采用CAD,CAD时代发展的推动力是其COPY功能,改改就是一个相似的工程。用过Revit(做BIM最主流的一个建模软件)的伙伴都知道,其参数化之强大,可以让设计人员从更高的角度去思考自己的设计是否最好,特别是它协同能力,可以让团队的专业性更好融合,无缝对接。如果让BIM成为你个人与团队竞争力的法宝,需要进行的是设计管理创新与设计流程创新,让个人的专业、价值与需求在新的流程中重新赋值,让团队的服务能力、价值回报与业主的效益挂钩,强者恒强,一个有BIM思维的团队,其复制能力远超CAD时代,其核心竞争力也将不可限量。

相比于施工企业与业主方,BIM之于设计院来说,最有可能鸡肋的隐忧。对于在民用建筑与市政工程来说,施工企业BIM用的多,介入时间(特指BIM竣工模型)多在机电管线安装前,使用MEP功能来解决管线安装的问题,这也是施工单位使用BIM最主要的功能。至于4D模拟、装修方案等虽然也在用,但对施工单位来说并不是最核心的部分。业主方很重视BIM,就中国的整个信息化水平,还有社会生产力的发展,绝大多数的都还没有一个清晰的思路去运用BIM,目前只是将模型建好,完成的BIM的信息化试点,将很多风险转嫁给了参建各方。

设计院是弱势群体,有人才与技术优势,设计工作先行,业主方从设计入手推行BIM就顺理成章。设计院想把事情做好,也有做好事情的冲动。但是BIM是一个系统工程,目前无论是从使用习惯还是投入产出比来说,一句话,目前的大环境下设计采用BIM不是一个很好的选择。连试行了多年的建筑行业,在BIM的运用上,设计院多是为了检验自己的设计错误,减少返工率,电力工程目前采用BIM,仅仅只能做一个翻模工作,正向设计都还谈不上。BIM在整个行业就变成了鸡肋,不做又不行,做起来没有什么实际意义,BIM与数字化设计做的好的设计院,仅仅成了一个领导吹嘘的噱头。而且就BIM在整个数字化运用的全寿命周期来看,设计阶段只占全寿命周期的十分之一不到的时间,完全依靠设计院来整一个合适的电力工程的BIM设施出来,路还很长。

3、BIM未来发展与驱动,需要与之适应的工程建设模式,比如IPD模式。

小智在前期推送过《BIM来了,IPD还会远吗?》系列文章,在此不赘述,有兴趣的可以在历史文章中温故。

什么是IPD模式呢?简单来说,就是在开始动工前,业主就召集设计方、施工方、设备供应商、监理方等各方一起做出一个BIM模型,这个模型是竣工模型,即所见即所得,最后做出来就是这个样子。然后各方就按照这个模型来做自己的工作就行了。在IPD模式下,由项目各主要相关方组成的项目团队在项目早期就介入其中,项目各方以相互信赖为基础的协同工作一直延续到项目交付,并通过IPD合同结成契约关系,使团队成员的风险和利益一致,以保证项目在所期望的造价和工期内满足业主的要求。在这种模式下,施工过程中是不需要再返回设计院改图,材料供应商也不会随便更改材料进行方案变更。这种模式虽然前期投入时间精力多,但是一旦开工就基本不会再浪费人、财、物、时在方案变更上。最终结果是可以节约相当长的工期和不小的成本。

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以国家电网公司的工程建设模式为例,项目的各参建方都是与业主独立的契约或合同。不论采用了哪一种设计手段,项目实施各方的利益冲突与矛盾并没有解决,大家站在各自的利益角度,该吵就吵,该闹就闹,可能的改变是设计手段的提升,能够减少设计的修改变更,但是BIM在推动设备制造、施工、监理的技术革新层面并没有太大的积极效果。站在工程的全寿命角度上看,数字化移交前期是基建口子上的事情,将来是为运行维护服务的,如何挖掘与发挥工程设施的数字化系统价值?所以,通过建设模式与管理模式的尝试与实践,来推动BIM在电力基建项目中的应用,用BIM来推动与融合国网公司在“三集五大”管理体系的建设,将信息化通过一种方法、手段与理念来落地,在建设投资、建设安全与运行维护协同优化,利益共享,是留给我们的思考。

在国家电网公司推动下的三维设计及数字化移交,是“数字国网”建设总体要求的重要举措,对高质量建设国家电网具有重要意义,为推动当前设计手段升级与信息化建设可谓鼎之轻重。在意识转变、习惯改变、人才培养、模型库建设,标准化设计等方面,随着工作的纵深推进,都会迎刃而解。相比于我们遇到的表面困难,我们需要更为深刻理解的是BIM的思想与内涵。

BIM是一种方法,即如何运用信息化的手段来进行建设活动。最重要的是,BIM是一种思想,一种如何分析事物看待世界的思想。

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