谈BIM水利水电勘测设计行业转型升级

摘要：水利水电勘测设计行业的发展正经历着市场化、产业化、信息化的变革过程，随着BIM技术在水利水电勘测设计行业应用的深入，行业生产关系、项目管理模式和个人管理习惯均发生改变，与此同时，BIM与行业传统的生产和管理模式的矛盾也日益凸显，BIM技术如何驱动水利水电勘测设计行业的整合和创新亟待解决。本文首先介绍和分析了水利水电勘测设计行业的特点和发展现状，以及BIM的概念、内涵与发展，在此基础上分析了BIM技术在水利水电勘测设计行业中的应用现状，结合BIM的模拟性、参数化、协同合作、可视化等特点，分析了BIM技术在水利水电勘测设计行业生产模式和管理模式转型升级中的作用和重要性。

关键词：BIM；生产模式；管理模式；正向协同设计；全生命期

1.引言

水利水电行业是国家重要的基础性、战略性行业，在国民经济和社会发展中占有重要地位。水利水电工程是一项异常复杂的系统工程，投资规模巨大、历时时间长、影响因素众多、专业协作复杂，需要勘测、设计、施工、管理、监理等多企业、多专业参与，对工程的设计、建设、管理均有很高的要求。水利水电勘测设计行业在水利水电工程建设领域中占有举足轻重的地位，行业规模也随着国家经济和水利水电工程建设市场的高速发展，在行业单位及人员队伍数量、经营规模、技术能力等方面都得到了快速提升。近年来，水利水电勘测设计的延伸业务得到了行业的高度重视，如工程总承包、生态水利以及传统的勘测设计工作向工程建设、运维等阶段的相关业务工作延伸等。但在目前水利水电勘测设计市场竞争激烈的情况下，各设计单位的业务范围、技术能力等方面的同质化现象是比较严重的，如何破解这一问题已是各设计单位努力研究、探索的重点方向[1]。信息化作为勘测规划设计现代化的基础和重要标志，是提高生产管理水平与效率、提升产品质量与科技含量、实现技术创新、形成差异化竞争优势的重要途径，也是水利水电勘测设计单位持续快速发展的重要支撑。三维设计使得水利水电工程勘测设计数字化成为可能，BIM应用使得工程设计实现了信息化发展。

2.BIM的概念、内涵与发展

关于BIM的概念，美国国家BIM标准（NationalBuildingInformationModelingStandardNBIMS）定义BIM是设施的物理特性和功能特性的数字表达，它是一个共享的知识资源，是为设施全生命周期中所有的决策提供可靠支撑的信息模型[2][3]。2016年，我国了首部BIM标准——《建筑信息模型应用统一标准GBT51212-2016》中规定：建设工程及其设施物理和功能特性的数字化表达，在全生命周期内提供共享的信息资源，并为各种决策提供基础信息，简称“模型”。建筑信息模型的创建、使用和管理统称为“建筑信息模型应用”，简称“BIM应用”。目前对于BIM的理解主要包含三个方面，一是强调BIM的模型作用，即建筑信息模型（BuildingInformationModel），认为BIM是建筑工程设施的物理特征和功能特性的数字化模型，是该项目相关方的共享知识库、资源数据库，为项目全生命周期内的所有决策提供可靠的信息支持；二是强调BIM的过程作用，即建筑信息建模（BuildingInformationModeling），认为BIM是是建立和利用项目数据在其全生命周期内进行设计、施工和运营的业务过程，允许所有项目相关方通过不同技术平台之间的数据互用在同一时间利用相同的信息；三是强调BIM的管理作用，即建筑信息管理（BuildingInformationManagement），认为BIM是利用数字原型信息支持项目全生命信息共享的业务流程组织和控制管理过程。建筑信息管理的效益包括集成和可视化沟通、更早进行多方案比选、可持续分析、高效设计、多专业协同、施工现场控制、竣工资料记录、设施管理、退役拆除等。国外BIM技术发展起步早，商业化渗透率和应用成熟度普遍都较高，并产生了显著的成效。在2010年前后，全球进入BIM时代，BIM成为国际工程公司的标配；2013年为世界BIM业界的分水岭，发达国家基本已完成BIM的普及，完成了BIM从建模到用模，从辅助设计碎片化应用到全生命周期应用。BIM在中国的起步应用与国际几乎同步，主要分为三个时期：2004年BIM传入中国，IFC标准和BIM概念产生；2007年BIM开始起步，BIM技术、标准及软件开展研究，在大型项目中开始试点；2011年为BIM发展元年，国家层面出台了相关BIM政策，并开始全面推行BIM。我国BIM应用发展虽然较快，但整体应用水平较低，可提升空间大[4][5]。

3.BIM技术在水利水电勘测设计行业中的应用现状

BIM技术在水利水电勘测设计行业起步较晚，大致分为三个阶段（如图1所示）：BIM1.0：建模为主，碎片化应用，如浏览、展示、漫游等；BIM2.0：正向设计，系统化应用，如设计与施工一体化、运维管理、项目管理集成等；BIMx.0：BIM+GIS，以物联网、大数据、人工智能、云计算等智能技术加持。目前，水利水电勘测设计行业的BIM技术应用处于BIM2.0向BIMx.0过渡的初始阶段，项目应用多元化发展；如项目类型由大型水利水电工程向水环境、水资源、水生态等新兴业务发展；业务类型由勘察设计向总承包、全过程咨询等发展。传统的水利水电勘测设计行业面临着由线性工作、粗放型管理向协同生产、精细化管理的转型升级，整个市场投标要求使用BIM逐步常态化和政策化，市场竞争中同行竞争日益白热化，IT等其它行业也全面进军各种传统行业，如阿里联合中国城市规划设计研究院中标雄安新区规划建设BIM管理平台、谷歌开发洪水精确预测模型系统、华为拿到甲级测绘资质、“鸿蒙”系统兼顾自动驾驶、滴滴开始三维建模等等。随着互联网时代的深刻变革，BIM、GIS、云计算、大数据、物联网、人工智能等信息化技术对传统水利水电勘测设计行业不断渗透，整个行业的产业结构、生产模式和管理模式发生了重大变化，“BIM+新一代信息化技术+水利水电勘测设计”将成为行业发展新常态。

4.水利水电勘测设计行业转型升级

4.1BIM驱动生产模式的转型升级

BIM被誉为CAD甩图板后的第二次设计变革，其设计理念、业务流程等发生了深刻的变化，为水利水电勘测设计行业的生产模式带来了深远的影响，能够有效驱动传统的水利水电勘测设计行业由传统的二维线性生产模式转型升级为三维正向协同设计，实现地质、水工、施工、机电等多专业之间的协同。传统的水利水电勘测设计思路为三维构思、二维出图、三维理解，是323模式，经历了多次的三维到二维、二维到三维的转换，容易出错；BIM变革设计理念为三维构思、三维设计、三维理解理念，是333模式，简单直观，是认识事物的基本规律，是理念的回归。传统的水利水电勘测设计流程采用的是线性作业和分布式沟通的方式，存在过程繁琐和信息不对成的问题。BIM将传统的线性作业转型升级为串行协同，部分设计工作前置或简化（如软件自动完成算量统计、检测碰撞等，快速准确），通过中心化沟通方式，使整个作业过程透明化，极大提高了沟通效率。错漏碰缺是传统的水利水电勘测设计“老大难”的问题，在三维正向协同设计模式下，可通过碰撞检查自动定位到设备碰撞位置，反馈给相关专业快速进行调整，极大简化了校审工作量，提高了设计质量和效率；通过三维协同设计可一次性精确获取模型的各种图形算量参数如数量、质量、体积、面积、形心、惯性矩等，省去了人工算量的过程，尤其是解决了对复杂异性结构工程算量精度低下、设备明细统计过程繁琐的难题。

4.2BIM驱动管理模式的转型升级

传统的水利水电工程建设具有体量大、周期长、专业复杂、不确定性因素多等特点，很难实现精细化的全生命周期管理[6]。BIM作为一种完备的信息模型,能够将水利水电工程项目在全生命周期中各个不同阶段（规划、设计、施工、运维等）的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，基于BIM建立水利水电工程关系数据库，建立与成本、进度、质量相关数据对应的时间、空间、工序维度关系,数据处理能力达到构件级，从而实现传统的粗放型管理模式向精细化的全生命周期管理模式转型升级的目标。工程全生命周期精细化管理流程如图2所示。

5.总结

BIM+云计算、大数据、移动互联网、物联网、VR等新技术，能够将新一代信息技术内嵌到水利水电勘测设计行业的生产和管理过程中，从而引领整个生产和管理过程的升级，改变并形成新的生产和管理模式。当水利水电勘测设计行业生产过程升级之后，随之而来的监管方式也需要发生变化。行业监管再不是过去简单的监管，而是监管的服务化，要想实现智慧的监管，则需要通过行业大数据提供更多的服务，这些数据无论是提供给企业或者是行业主管部门，都可以辅助决策者更加快速准确的进行决策。即在新的生产和管理模式运行中，进行价值链和产业链的融合和改造，从而催生出新的商业模式创新。水利水电勘测设计是水利人的根基，但需与其它产业融合发展，与其它专业融合发展，才能创造新的应用生态和业务生态。BIM技术不仅仅带来水利水电勘测设计行业生产和管理手段的改变，对于行业的技术创新和转型升级具有深远的影响，未来必定是行业信息化建设的重点。

参考文献

[1]蔡鸥.传统水电勘测设计企业转型升级中BIM技术应用探讨[J].南方能源建设,2017，4(3)：19-22.

[2]庞永祥.企业的转型升级与发展创新[J].施工企业管理,2016(9)：77-78.

[3]张杰,谭明.时代的命题:BIM技术助力企业转型升级[J].智能建筑与城市信息,2014(7):47-49.

[4]汪莉莉.以技术创新为动力,推动产业转型升级[J].中国建设信息化,2016(14):18-21.

[5]潘慧冰.基于BIM技术的建筑企业转型升级研究[D].吉林建筑大学，2018.

[6]许强,付琴,吴红杰.基于BIM的工程项目全生命周期项目管理研究[J].科技创新导报,2018,15(19):180-181.

作者：谢明霞 王小毛 张乐 刘小飞单位：长江勘测规划设计研究有限责任公司