企业信息化—建筑设计企业的新一轮竞争

    信息技术发展对各行各业的影响是广泛而又深刻的，这种影响直接表现为现有技术的进步和更新换代，间接表现在生产组织模式和管理方式的转型，更长远的影响表现在人们的思维模式转变。
    信息技术推动了建筑科学的进步和发展。  当代日新月异的计算技术，使原来大量无法计算和量化的技术问题得以解决，提高了建筑设计的技术含量和设计深度。
    信息技术给建筑行业带来的不仅是技术进步，更是建筑创作的新理念和新理论，工程管理学的新理论和新方法。也可以说，信息技术不仅是手段，更重要的是思维方式的转变。
    信息技术带动建筑技术进步主要体现在提高设计工作效率和提高新的技术手段两个方面。建筑设计企业信息化进程催生了一系列新技术的出现，而反过来，新技术的出现又大大推动了企业的信息化向前发展，两者相辅相成，互相促进。而目前在建筑设计领域正在运用和备受关注的信息技术主要涉及三维建筑CAD技术、协同设计技术、建筑工程设计数据库、虚拟仿真技术以及网格技术。
一、三维建筑CAD技术
    随着计算机运算速度、图形处理能力及图形学理论的发展，CAD软件技术已经有了质的飞跃，CAD技术的应用正在从辅助绘图(Drafting)向辅助设计(Design)转变，新一代CAD标志着建筑设计进入计算机辅助设计阶段。
    三维建筑CAD技术采用面向对象技术，以三维对象为基础建立参数化模型。它不仅包含几何信息，还包含设计参数及其它技术信息，具有可视化好，形象直观，设计效率高等优势。设计过程中的构件尺寸均可进行动态修改，设计完成后，由于这种三维实体模型上包含有丰富的设计参数信息，可以启动三维／二维关联功能，在二维设计图成品的过渡期内，可由三维模型直接自动生成设计和施工人员所习惯的二维工程图，如果二维工程图上有修改也可以返回三维同步修改调整。更为重要的是三维CAD模型上集成了大量的设计参数、材料和设备等信息，这就方便了其它专业设计的数据共享与集成。可以预见，未来建筑设计产品是集成多种不同数据信息的三维实体的电子文件。
三维CAD技术的发展应用，设计工作从二维到三维的回归，使设计过程更加直接、直观、简便，确保了建筑设计质量，便于与业主、施工单位及管理部门的沟通，减少了建筑师繁重的绘图和各种沟通协调的工作负担，而将主要精力投入到设计构思和创作上，设计周期可大大缩短。
而CAD与VR技术的结合，则可以让建筑师克服在推敲建筑空间尺度，体验空间关系时所遇到的困境以及可能产生的问题。目前在汽车制造业中，汽车设计过程CAD技术应用水平较高，一种新型汽车款式设计一般只需要一年半的时间，设计效率的提高加快了汽车款式的更新，满足了现代人们追求时尚的需求。
    其他行业三维信息技术的成功经验为建筑设计领域加快实现三维信息化提供了很好的有力的条件，三维CAD技术是信息化征程的起点。
二、协同设计技术
    建筑设计是围绕客户的需求各专业互相沟通协调集成后的综合成果，因此，协同设计是建筑设计过程中是一个十分重要且不可或缺的环节。协同设计的水平是反映建筑设计水平的重要标准，工程项目规模越大，协同设计的作用越凸显。
    在工程设计领域，协同设计技术的发展为传统的CAD技术赋予了新的设计理念，正在改变着现有的设计模式。工程设计是多专业综合的成果，强调的是整体技术水平，最终技术成果不是各专业的简单叠加，而是互有取舍，有退有进，所以相互协调配合的过程是设计过程的重要环节，最终设计产品质量很大部分取决于协同工作的水平和质量。工程施工中出现的设计问题，多数是由于设计周期短，各专业间协调不充分造成的。目前工程项目规模越来越大，设计周期越来越紧，专业间协调、管线综合难度也越来越大。由于设计阶段协调工作得不到应有保障，造成的返工和浪费惊人。有专家通过调查研究认为，75％工程建设项目成  本是在设计阶段确定的。因而，协同设计发展和运用不仅为提高设计质量提供技术手段，同时也为工程建设节约大量的宝贵资金。
    1．协同设计工作模式
    建筑设计过程中不同专业内部、不同专业之间以及不同层面上都必须贯彻协同设计的理念。如下图所示，建筑，结构，水暖电等各专业内部存在着分工合作与交流，而各专业之间更是要频繁的进行沟通协调，使设计数据(当然应该是三维CAD数据)高效通畅的流动起来，提高设计效率。
   
 
    另外，建筑产品设计不仅需要设计技术上的协同，更需要设计单位、  施工单位、材料供应商、业主、管理部门等各个主体之间合作上的协同。
2．协同设计平台的建立
    欲实现上述协同设计工作模式，必须建立企业级协同设计平台，包括宽频带的网络与存储系统，CAD制图标准与外部—引用；建筑CAD数据交换标准、建筑设计工程数据库以及企业CAD资源配置管理等。
(1)网络与存储系统
    协同设计必须有一个公共的协同工作区，各种复杂的应用，如信息发布、电子邮件、即时通讯、文件传输、数据存取、软件应用环境、数据库服务等都是基于这个协同工作区运作。因此，建立高效可靠的网络与存储系统是协同设计平台的基础。这不仅是本地协同的基础，甚至配合以广域网、VPN、IP电话、远程视频会议系统和未来可能实施的网格技术，同样可以实现异地的资源共享和协同设计。
     为解决网络运行的速度和存储容量的瓶颈问题，万兆网络平台以及新的存储体系结构是企业信息化高端以及高效应用的基石。目前万兆网络交换机的产品技术已成熟，价格已不再高不可攀，万兆网络应用也已注定将是今后几年网络发展的主流，但是，万兆网络应用不应该仅仅只是增加网络的带宽这么简单，而应该是为建筑设计人员提供更好、更高的网络性能和建筑设计应用特性，充分满足建筑设计需求。
    随着企业内部和外部用户的日益增长，企业服务器的数目和存储的数据也急剧增长。事实上，数据库的平均存储容量每年要翻上一番。管理对这样庞大的数据的访问、对其进行维护以及将相关数据提供给有需求的用户已经变成一件昂贵、费时的事。高效地存储和访问数据已经成为整个行业的焦点。对作为信息提供源的存储系统而言，现有技术受到空前的挑战。存储区域网(SAN)。方案可以算是目前当之无愧的首选。由于SAN是通过一个单独的SAN网络(通常是高速光纤网络)把存储设备和挂在LAN上面的服务器群相连，这样当有海量数据的存取需求时，数据完全可以通过SAN网络在相关服务器和后台的存储设备之间高速传输，对于LAN的带宽占用几乎为零。而且服务器可以访问SAN上的任何一个存储设备，提高了数据的可用性。
    (2)CAD制图标准与外部引用
    设计项目各专业全面采用CAD技术，并且所有专业在网上一个协同工作区工作。为了集成和共享各专业的CAD数据，实施全过程项目管理，须建立适合企业协同设计系统的CAD制图标准，如统一规范图纸幅面及格式、绘图比例、字体、图线、图层等，利用CAD基础平台的外部引用功能进行动态设计，实时跟踪相关专业最新设计信息，保证工作一致性，更易于实施模块设计、交叉设计、多版次设计和复用设计。
CCTV项目的协同设计模式构架示意图
 
    (3)建筑CAD数据交换标准
    协同设计的核心是建筑设计CAD信息交换与共享。上面已经提到，基于建筑信息模型的三维CAD技术可以提高建筑设计效率，提高建筑设计质量，而建筑信息模型的成败关键是在不同软件之间的信息共享，  因为各个软件上都有本公司内部定义的格式，这给数据在不同软件商的软件之间交换带来困难。  国际协同工作联盟IAI(International Alliance for Interoperability)制定的IFC(1ndustry Foundation Classes)标准，是国际建筑业事实上的工程数据交换标准，并已经被接受为国际ISO标准，通过引入IPC标准，建筑CAD数据共享系统在横向上可以支持各应用系统之间的数据交换，在纵向上可以辅助解决建筑物全部生命周期的数据管理。
    IFC标准是面向对象的三维建筑产品数据标准，短短的几年中，其在建筑规划、建筑设计、工程施工、电子政务等领域获得广泛应用。同时，IFC标准统一了建筑设计CAD的文件格式，极大的方便了数据库的创建和管理维护。
    基于IFC标准的建筑CAD数据共享平台一旦被引入建筑设计领域，所有的相关专业可以在同一个三维IFC建筑数据模型上进行协同设计，任何更改都能立即体现为对建筑模型本身的更改。比如结构工程师可以从三维模型中获取梁、柱、墙等结构信息，导入结构计算软件进行计算，并对模型进行修正。给排水工程师可以在三维模型中布置各种管道，根据梁、柱、墙的位置进行碰撞检测。建筑节能专业人员可以从三维模型中获取墙、顶、门窗的厚度、大小、材质等数据，进行导热率计算……，这样就从根本上解决了各专业之间的数据同步问题，消除了人为疏忽或信息沟通不畅造成的设计错误和延迟，极大地提高了设计效率和准确性，真正实观了建筑的协同设计。
    另外，三维IFC建筑数据模型还可以广泛应用于城市规划(建立城市数字化模型)、建筑施工(施工过程中可直接与设计单位共享数据)、房地产开发、物业管理等领域，最终形成数字化城市模型。从而实现三维IFC建筑数据模型在建筑的整个生命周期被反复利用。
三、建筑工程设计数据库
    为了使设计人员把精力放在研究新问题和技术创新上，建立企业级的建筑工程设计数据库是非常有必要的。
    数据库创建和维护人员按照一定的数据标准(如IFC标准)把各专业标准图块、图例以及设计成果输入到数据库中，便于设计人员通过档案管理系统，查阅和重复调用，大大缩短设计周期，提高设计效率。
另外数据库还包含重要的设计基础信息，如国家和地方指定的各种设计标准和规程，地区的气象数据等各种设计过程中涉及的信息。
    此外，数据库应规划和实施建立材料库的标准化、采购过程信息化的工作。将工程建设的基础设计阶段、详细设计阶段、采购阶段到施工阶段的材料、设备等数据信息收集管理、分类，逐步建立企业级和项目级的材料数据库。
    建筑工程设计数据库的建立是一项系统工程，必须统一规划、统一建设、统一标准、统一采购(硬件、软件)，确保信息安全、畅通、及时、完整，不受组织结构调整的影响。
    建筑工程设计数据库是CAD设计的重要环节，是由硬件，软件和知识相结合的专家系统，应由一批专门人员对设计经验信息进行加工、分类、存储。这个数据库越丰富，越强大，设计人员的设计效率和水平相应就越高。
四、虚拟仿真技术
    传统建筑设计一般根据经验以及规范的规定进行，而虚拟仿真技术可以在计算机上把建筑设计中涉及到的复杂的物理现象如结构、流体、热在计算机上模拟并真实的再现出来，从而更加直观的指导设计并体现建筑设计的成果。而诸如三维打印机以及虚拟现实技术的应用更加使设计人员、业主能在方案阶段就能领略到创意的效果。
    虚拟仿真技术可以模拟现实生活中不可能模拟的或者成本极高的灾害、事故产生和分析，如消防安全、风、地震、交通流量模拟等，是一种新的手段，未来必然会有非常广泛的应用。而仿真技术需要高端硬件软件的支持，如超级计算机，专业分析软件等，对人力资源也提出很高的要求，所以是资金密集、技术密集型的应用，仿真技术的水平势必会成为衡量建筑工程设计水平的重要标准。
五、网格技术
    如今，大众级别的计算机，蓬勃发展的宽带和开源的系统软件一起使企业网格计算成为可能；网格计算使不同种类的计算机节点通过自管理的软件作为一个单独的虚拟系统成为网格中的一个功能节点；网格扩展了基于标准的开放式集群平台的概念，可以支持任何互连的计算设备之间进行协作——甚至将其扩展到全球任何一个角落。网格囊括了台式电脑、部门级服务器、大型SMP系统和大型数据中心服务器，能够以空前的规模效益提供更为经济的资源。网格技术可将计算资源进行“虚拟”组合，并可以不限地点、硬件类型和操作系统的差异使它们协同工作，从而实现总体性能大于各部分相加的整体优势，这和我们前面提到的协同设计有着不谋而合之处。
    利用网格技术，可以考虑整个企业内硬件软件建设的资源共享策略，做到统一部署，集中管理，提高使用效率，避免了重复投入。通过加强网络环节管理，提高服务水平，甚至可以实现行业之间的资源(如超级计算机)的共享。
六、企业建筑CAD软件的配置与管理
    一方面，目前我国设计企业使用量大面广的CAD软件绝大部分是国外的平台和由国内一些软件企业在国外平台上二次开发的，缺乏自主知  识产权和核心技术，在应用时难以脱离国外的开发环境，依赖性很大。国外软件平台开发商对我国设计企业知识产权的种种限制，使我国勘察设计企业内部使用非正版软件支撑平台的风险加大。
    另一方面，近两年，我国政府在保护知识产权方面做了大量工作，“中国保护知识产权的原则和目标不会打折扣”的承诺已经在国际上树立了口碑。胡锦涛总书记在相关会议上表示，今年将全面推进大型企业的软件正版化工作。为此，国家版权局和供应商都加大了打击盗版的力度。从主观和客观方面讲，正版化都迫在眉睫，中国勘察设计协会把近期行业信息化的重点放在正版化和国产化方面，都表明了正版化问题的重要性。
    企业使用正版软件是不可回避的现实问题，通过合理的软件配置与管理可以尽最大可能的发挥所购买正版软件的效益，从而节省购买软件的费用。建筑CAD软件的配置与管理是应该仔细考虑的，据了解国际知名的建筑设计咨询公司如Maunsell、Hyder、Arup等都是根据员工的工作岗位进行合理的软件配置与管理。结合国内建筑设计企业实际情况，应采取相似的建筑CAD软件的配置与管理措施。主要的设计人员配置带二维平台的三维设计软件，绘图人员配置二维绘图软件，主要的审图人员配置免费的读图和标注软件。
    企业在CAD设计网络应用方面，首先应使用网络版CAD软件。从长远来看，大型设计企业工程师，建筑师人手一套CAD软件的做法显然是不科学，更是不经济的。软件正版化势在必行，大型建筑设计企业使用网络版软件不仅能节省企业投资，对CAD资源进行集中管理，不仅可以充分发挥购得软件的利用效率，便于软件升级维护，而且便于在源头实现设计的集成。
      七、信息化促使建筑设计业的生产管理方式的转变
    信息化在推动建筑设计技术进步的同时也促进企业信息管理的集成。
    现代项目管理基于一套完整的网络协同环境和统一的数据库管理系统，形成星形或网状的信息流动机制，使建筑设计人员、工程施工单位、设备材料供应商，房产开发商可以在公共的信息平台通畅的交流信息，增加了信息的透明度，不仅解决了传统过程中信息传递成为项目进展瓶颈的问题，还可以对信息进行高效的存档和快速的检索。同时，以工程项目为核心进行信息化集成的管理模式便于实现管理的扁平化，大大节省企业的运营成本，加快了项目进展的节奏。
    管理扁平化是一种先进的模式，而扁平化要求信息化，企业信息化能够提升管理的控制力，提高企业的竞争力。
    企业管理进行信息化集成的目的，是基于信息技术，把先进、适用、有效的企业管理体制，运用于企业管理的各个环节和层次，从而改善企业的经营环境、降低经营成本、提高企业竞争力；在企业内构建商流、物流、资金流、信息流的快速渠道，使得企业内部各部门的数据运行更加准确、及时、全面、详实，同时适时地对数据或信息进一步加工处理，提高信息的实用价值，供企业领导层进行科学决策，更好的把握商机，创造更多的发展机会。
 
    如上图所示，财务、经管、人事、服务等各部门的不同信息都要汇总到信息中心经过加工处理后得到可以为部门乃至企业领导提供决策。依据的信息，而各部门的有关过程或历史信息可以在信息平台上根据管理要求迅速获得；而不是以前阶段仅解决了文件快速传输批阅的信息流动问题，判断能力没有借此获得任何提高。
    要实现这个过程，要求原始信息的采集必须高质量、规范化、系统化，便于信息加工的程序，提高决策效率。而且，在网上，程序公开透明，便于监督，有利于提高企业的监管和审计水平。 
 
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