托巴水電站三維協(xié)同設(shè)計(jì) 耗時(shí)從6個(gè)月縮至39天

       僅僅用了39天就完成了原本需要6個(gè)月的設(shè)計(jì)工作!在托巴水電站項(xiàng)目中，中國(guó)水電顧問集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院(簡(jiǎn)稱中南勘測(cè)院)充分利用三維協(xié)同設(shè)計(jì)的各種優(yōu)勢(shì)，輕松地滿足了該項(xiàng)目業(yè)主對(duì)工期的嚴(yán)格要求。中南勘測(cè)院到底是如何做到的呢?

　　為滿足苛刻的工期要求

　　位于云南省的托巴水電站是我國(guó)在瀾滄江上建造的第四座梯級(jí)大壩，預(yù)計(jì)項(xiàng)目裝機(jī)容量1400兆瓦，總投資約153 億元。該項(xiàng)目不僅能夠每年生產(chǎn)63.6 億千瓦小時(shí)的電能，而且還提供蓄水容量為10.4億立方米的水庫(kù)。

　　托巴水電站的設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的水利工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，涉及測(cè)繪、地質(zhì)、施工、土木工程、水輪機(jī)工程、電氣工程設(shè)計(jì)和建筑學(xué)等多個(gè)專業(yè)。如果按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)管理手段，項(xiàng)目所涉及的所有文件都要分發(fā)給設(shè)計(jì)人員和特定審查者進(jìn)行文件審查，中間的環(huán)節(jié)非常繁瑣。

　　這樣一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，計(jì)劃總體設(shè)計(jì)、施工工期只有75個(gè)月，其中24個(gè)月為設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備時(shí)間，39個(gè)月為施工時(shí)間，還有12個(gè)月是后期施工時(shí)間。不僅如此，托巴水電站位于瀾滄江上，設(shè)計(jì)、施工的現(xiàn)場(chǎng)條件還很受周圍環(huán)境的制約。

　　負(fù)責(zé)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是中南勘測(cè)院。中南勘測(cè)院成立于1949 年，是綜合的工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工顧問公司，致力于水電和風(fēng)電項(xiàng)目的工程總承包。在設(shè)計(jì)階段，為了保證在業(yè)主要求的工期內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，中南勘測(cè)院在現(xiàn)場(chǎng)辦公室、長(zhǎng)沙總部和云南省迪慶州部署了由60～80名設(shè)計(jì)人員組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。

　　托巴水電站的勘測(cè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目是在2011年初啟動(dòng)的，此時(shí)中南勘測(cè)院正準(zhǔn)備上馬以Bentley協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)ProjectWise為核心的三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為了按時(shí)按質(zhì)完成托巴水電站的工程設(shè)計(jì)任務(wù)，中南勘測(cè)院決定率先在該項(xiàng)目中采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)。

　　艱難邁出一勞永逸的一步

　　中南勘測(cè)院希望在托巴水電站項(xiàng)目中將 整套三維設(shè)計(jì)軟件結(jié)合起來應(yīng)用，從而改進(jìn)工程設(shè)計(jì)流程，促進(jìn)不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員之間的協(xié)同作業(yè)，提升整體項(xiàng)目管理水平。這些產(chǎn)品主要包含來自Bentley公司的 ProjectWise、Navigator、PlantSpace、Architecture、Structural Modeler、Substation、Promis·e和GEOPAK Civil Engineering Suite等。

　　其中，Bentley ProjectWise主要用于實(shí)現(xiàn)分布在各地的項(xiàng)目組成員的設(shè)計(jì)信息協(xié)同，Bentley Navigator專門用于動(dòng)態(tài)審查和分析，Bentley PlantSpace主要用于管道整體設(shè)計(jì)和建模，Bentley Architecture用于建筑信息建模(BIM)，Structural Modeler用于BIM 設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)文檔制作，Bentley Substation用于智能電氣和物理變電站設(shè)計(jì)，Promis·e專注于電氣控制系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)，GEOPAK Civil Engineering Suite主要用于公路和運(yùn)輸類基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)。

　　中南勘測(cè)院采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)最主要的目的是滿足托巴水電站苛刻的設(shè)計(jì)工期要求，但值得一提的是，項(xiàng)目組中所有設(shè)計(jì)人員對(duì)以上多個(gè)軟件產(chǎn)品都不熟悉。按照一般人的理解，這可能反而拖延工期，適得其反。這也是國(guó)內(nèi)勘測(cè)設(shè)計(jì)院在推廣三維設(shè)計(jì)時(shí)普遍遇到的阻力。中南勘測(cè)院堅(jiān)持在托巴水電站應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)，是因?yàn)檫@將是個(gè)一勞永逸的做法。托巴水電站成功應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)之后，他們會(huì)在各個(gè)項(xiàng)目中將它快速推廣開來。

　　那么，項(xiàng)目組成員要做的，就是快速學(xué)習(xí)相關(guān)的軟件知識(shí)，并快速投入應(yīng)用。值得慶幸的是，項(xiàng)目組成員沒有讓人失望。僅僅用了40天時(shí)間，他們就已經(jīng)能在項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作中使用各種專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件。

　　設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度大幅提高

　　在中南勘測(cè)院項(xiàng)目組的努力下，托巴水電站成為國(guó)內(nèi)首個(gè)采用三維協(xié)同設(shè)計(jì)的水電站項(xiàng)目。三維協(xié)同設(shè)計(jì)這一創(chuàng)新技術(shù)的采用，不但幫助項(xiàng)目組在業(yè)主要求的工期內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，而且在以下幾個(gè)方面充分體現(xiàn)了其應(yīng)用價(jià)值：

　　首先，強(qiáng)化了位于不同地方、專注于不同專業(yè)的項(xiàng)目組成員之間的設(shè)計(jì)協(xié)同。在Bentley提供的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中，中南勘測(cè)院負(fù)責(zé)托巴水電站的分布在三個(gè)地方的專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)能夠同時(shí)應(yīng)用多個(gè)應(yīng)用程序處理同一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并實(shí)時(shí)參考其他成員的設(shè)計(jì)成果，這大大縮短了專門團(tuán)隊(duì)之間的溝通時(shí)間，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作。無(wú)論項(xiàng)目組成員在哪里，設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及哪個(gè)專業(yè)，ProjectWise都能確保設(shè)計(jì)成果的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和合理性。

　　其次，有效提高了設(shè)計(jì)效率。托巴水電站項(xiàng)目總工程師龔德瑜介紹：“通過充分利用Bentley Navigator和i-models的主要功能，在參與設(shè)計(jì)人員數(shù)量相同的情況下，我們?cè)?9天內(nèi)完成了原來需要 6 個(gè)月完成的設(shè)計(jì)工作�！�

　　說到三維協(xié)同設(shè)計(jì)在托巴水電站項(xiàng)目中對(duì)設(shè)計(jì)效率的提升價(jià)值，不能不提其在早期的比選和選擇大壩工程設(shè)計(jì)計(jì)劃期間的表現(xiàn)。托巴水電站工程師何雷輝透露，通過應(yīng)用Bentley的GEOPAK 和其他系列三維軟件，他們僅用了5～8小時(shí)就完成了挖掘計(jì)劃。而在過去，他們需要花費(fèi)兩周時(shí)間才能完成。同時(shí)，Bentley 軟件還幫助他們快速、準(zhǔn)確地完成了項(xiàng)目工作量統(tǒng)計(jì)工作。

　　此外，系統(tǒng)還有效縮短了設(shè)計(jì)出圖時(shí)間。據(jù)悉，如果采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式，托巴水電站最終出圖需要耗費(fèi)2～3天，但是采用三維設(shè)計(jì)后，出圖時(shí)間只要1天。龔德瑜解釋道：“使用三維模型，我們可以對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，自動(dòng)生成二維圖和計(jì)算項(xiàng)目工作量，從而提高效率，縮短項(xiàng)目周期�！�

　　再次，通過執(zhí)行碰撞檢查和模型驗(yàn)證，減少了錯(cuò)誤、疏忽和結(jié)構(gòu)內(nèi)部布局的沖突，優(yōu)化了設(shè)計(jì)質(zhì)量，空間布局更加合理。記者來了解到，這使得設(shè)計(jì)成果的準(zhǔn)確度大幅提升。值得一提的是，如果采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)手段，如果缺乏有效的碰撞檢查、模型驗(yàn)證手段，水電站項(xiàng)目在設(shè)計(jì)完成施工時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)遇到結(jié)構(gòu)和組件沖突等情況發(fā)生。這時(shí)候，該設(shè)計(jì)結(jié)果就要返回去重新設(shè)計(jì)。

　　Bentley 的三維設(shè)計(jì)技術(shù)提供了更加清楚、直觀和生動(dòng)的設(shè)計(jì)表達(dá)結(jié)果，為設(shè)計(jì)人員提供了明確的空間布局關(guān)系。通過三維模型，結(jié)構(gòu)和設(shè)備的空間布局關(guān)系變得顯而易見。在三維設(shè)計(jì)環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)許多在二維設(shè)計(jì)中很難實(shí)現(xiàn)的空間布局模式。此外，具有復(fù)雜形狀的設(shè)備可在多維環(huán)境中動(dòng)態(tài)顯示，使它們一目了然。借助三維設(shè)計(jì)技術(shù)，托巴水電站的布局設(shè)計(jì)時(shí)間從傳統(tǒng)采用二維設(shè)計(jì)的1～2周縮短至不到8 小時(shí)。

　　最后，三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化移交，為水電站的業(yè)主在后續(xù)的施工、運(yùn)維中提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。中南勘測(cè)院項(xiàng)目組通過建立項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)庫(kù)，為發(fā)電站業(yè)主提供了統(tǒng)一的涵蓋了水電站整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期的信息，確保了數(shù)據(jù)的有效性、精確性和一致性。這樣，設(shè)備維護(hù)管理、員工培訓(xùn)和報(bào)告演示都可使用三維模型快速、輕松實(shí)現(xiàn)。

　　因?yàn)橛辛送邪退�電站設(shè)計(jì)項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，在2011年5月底完成該項(xiàng)目之后，中南勘測(cè)院很快就于同年7月15日在全院范圍內(nèi)發(fā)布三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)，正式進(jìn)入三維可視化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)用化階段。