□王守中 王 偉

1.三維設(shè)計(jì)

今天由于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)計(jì)人員擺脫二維圖形的限制，進(jìn)入三維設(shè)計(jì)階段。三維設(shè)計(jì)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們面對的不再是抽象的二維空間，而是三維實(shí)體，二維圖紙只不過是三維設(shè)計(jì)的副產(chǎn)物，設(shè)計(jì)人員可以把更多的精力放在設(shè)計(jì)上，而不是畫圖上，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的想象力，使設(shè)計(jì)更加合理。同時(shí)三維設(shè)計(jì)表現(xiàn)直觀便于和非專業(yè)人士進(jìn)行技術(shù)交流。

三維設(shè)計(jì)軟件采用的尺寸驅(qū)動(dòng)，使得我們在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)階段即可迅速得到合理的設(shè)計(jì)方案和成果 （工程量、體形、碰撞等），并且這樣的成果可延續(xù)至產(chǎn)品的最終設(shè)計(jì)。

圖紙校審方便，圖紙的校審工作不再是圖紙尺寸的校審和依據(jù)圖紙尺寸去判別結(jié)構(gòu)的合理性，圖紙的校審工作發(fā)生根本性的改變，結(jié)構(gòu)的合理性可以從三維模型中直接獲取，尺寸的校審工作也不再是尺寸校對，轉(zhuǎn)變?yōu)闄z查尺寸標(biāo)注的合理性。

三維設(shè)計(jì)成果可貫穿建設(shè)項(xiàng)目的全壽命期，為產(chǎn)品的運(yùn)行、管理、維護(hù)直至壽命終結(jié)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。在三維設(shè)計(jì)階段，建設(shè)項(xiàng)目的整個(gè)活動(dòng)與過程“沒有計(jì)算機(jī)是做不到的”。

除了沒有計(jì)算機(jī)就做不到．在傳統(tǒng)的工作模式下也做不到。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要共同搭建一個(gè)模型，每一個(gè)成員在整體模型中完成自己承擔(dān)的部分?？梢郧宄乜闯雒恳徊糠衷O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是唯一的，相互間的關(guān)系是真實(shí)準(zhǔn)確的。設(shè)計(jì)者關(guān)注的是設(shè)計(jì)本身，模型建成之后，圖紙不過是對模型任意剖切得到的二維描述。此時(shí)“設(shè)計(jì)”和“繪圖”已清晰地分開的。

2.協(xié)同設(shè)計(jì)

“協(xié)同設(shè)計(jì)”是當(dāng)前設(shè)計(jì)行業(yè)經(jīng)常提到的一個(gè)概念。水利水電工程設(shè)計(jì)參與專業(yè)眾多，有測量、地質(zhì)、水工、機(jī)電、金結(jié)、廠房等，各專業(yè)參與其中，完成設(shè)計(jì)任務(wù)的某一部分。協(xié)同設(shè)計(jì)就是指在設(shè)計(jì)過程中，多專業(yè)相互配合，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)。由于多專業(yè)、多設(shè)計(jì)人員參與其中，每人對項(xiàng)目的理解參差不齊，設(shè)計(jì)思路各有差異，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生碰撞、配合等問題，從而降低設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。協(xié)同設(shè)計(jì)的作用正是使各專業(yè)相互交流、溝通、協(xié)調(diào)，以最大程度將設(shè)計(jì)中因協(xié)調(diào)不暢而產(chǎn)生的問題最小化。

二維設(shè)計(jì)也有協(xié)同，如上下游專業(yè)互提資料單，召開設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)會(huì)，設(shè)計(jì)人員參考其他人員的圖形文件等。問題是幾張圖紙不能完全展現(xiàn)所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，而各專業(yè)間圖紙表述內(nèi)容、類型、數(shù)量千差萬別，難以做到整套圖紙的協(xié)同。因此，二維設(shè)計(jì)無法達(dá)到實(shí)時(shí)協(xié)同，根源在于二維設(shè)計(jì)本身不具備實(shí)時(shí)協(xié)同的基礎(chǔ)。

以圖紙為工作對象的傳統(tǒng)工作方式，由于同一設(shè)計(jì)內(nèi)容在不同圖紙上重復(fù)出現(xiàn)而使得修改的工作量成倍增加，從而出錯(cuò)的機(jī)會(huì)也成倍增加。對于目前大量的一般設(shè)計(jì)項(xiàng)目來說．電腦繪圖的工作方式盡管有諸多弊端，但還是可以保證完成設(shè)計(jì)。甚至由于設(shè)計(jì)人員對此種工作方式的熟練操作，個(gè)人的高工作效率，掩蓋了其中的消極因素——團(tuán)隊(duì)低效率。但從設(shè)計(jì)項(xiàng)目的發(fā)展趨勢來看，項(xiàng)目曰趨復(fù)雜。參與設(shè)計(jì)項(xiàng)目的人員和團(tuán)隊(duì)眾多。專業(yè)化分工協(xié)作的趨勢曰趨明顯，專業(yè)化的范圍逐漸擴(kuò)大，專業(yè)分工更多更細(xì)，深度也逐漸加大。一些超大型的復(fù)雜設(shè)計(jì)項(xiàng)目，采用傳統(tǒng)的工作方式已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)了。

三維協(xié)同設(shè)計(jì)的工 作模式形成設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的梯形構(gòu)架和設(shè)計(jì)文件的多層次結(jié)構(gòu)——團(tuán)隊(duì)模式，設(shè)計(jì)人員更多地關(guān)注設(shè)計(jì)本身，而不只是圖紙。準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)內(nèi)容；清晰的文件結(jié)構(gòu)關(guān)系；規(guī)范的元素標(biāo)準(zhǔn)，決定了最終的輸出結(jié)果一定是正確無誤的。

3.兩項(xiàng)原則是協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

3.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的惟一性原則

它體現(xiàn)在三維設(shè)計(jì)中無疑是概念清晰操作明確的。三維協(xié)同設(shè)計(jì)以單一模型來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的惟一性，而當(dāng)應(yīng)用于二維設(shè)計(jì)時(shí)，惟一性的概念往往被忽略，根本的原因在于二維設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖紙概念的混淆。三維協(xié)同設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)體現(xiàn)在模型中，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖紙概念的區(qū)分是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)惟一性的基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以設(shè)計(jì)內(nèi)容為分工依據(jù)的原則

建立起了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)惟一性的概念，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)分工的依據(jù)就成為下一個(gè)應(yīng)當(dāng)解決的問題。以設(shè)計(jì)內(nèi)容而不是最終的圖紙內(nèi)容為分工依據(jù)是實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)另一個(gè)關(guān)鍵所在，合理有效的分工方式是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)惟一性的基礎(chǔ)，同時(shí)兩者互為充分必要條件。

4.三維協(xié)同設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)功能和信息共享管理上需要解決的問題

4.1 各專業(yè)間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

三維模型易于理解，無多義性，各專業(yè)三維模型可以關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)變更快。這就要求各專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)采用同構(gòu)的三維設(shè)計(jì)軟件，否則，難以保證有效的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

4.2 總體和局部的關(guān)系

機(jī)械行業(yè)一般采用自下而上的設(shè)計(jì)方法，首先設(shè)計(jì)各個(gè)零件模型，而后將零件模型按照模型的相對關(guān)系組裝即可。水利水電工程則采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行總體布置，再進(jìn)行水工建筑物細(xì)部設(shè)計(jì)?？傮w布置需要定義整個(gè)工程的關(guān)鍵定位、布置基準(zhǔn)、各水工建筑物相對位置關(guān)系和重要尺寸，這與三維設(shè)計(jì)軟件骨架設(shè)計(jì)思想是一致的，工程總體設(shè)計(jì)開始就要從工程裝配的最高層面上考慮工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，搞清楚整體裝配和子裝配的位置關(guān)系，上游向下游傳遞設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表達(dá)，有的放矢地進(jìn)行各專業(yè)設(shè)計(jì)。

4.3 統(tǒng)一的三維設(shè)計(jì)模型和參數(shù)

三維協(xié)同設(shè)計(jì)需統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)源，來保證數(shù)據(jù)的唯一性。通過統(tǒng)一管理設(shè)計(jì)模型和設(shè)計(jì)參數(shù)，使各專業(yè)在最新版本的三維模型上工作，一個(gè)專業(yè)的修改對其它專業(yè)的影響能即時(shí)體現(xiàn)。

4.4 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、關(guān)聯(lián)和知識(shí)信息的管理

三維模型含有大量的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、關(guān)聯(lián)和知識(shí)信息，這些信息通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)和三維模型融合在一起，可以非常方便地提取這些信息，進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)和管理。在二維設(shè)計(jì)中，這些數(shù)據(jù)無法和圖紙放在一起，也就沒有直接的關(guān)系了。

4.5 設(shè)計(jì)流程管理

在協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的統(tǒng)一管理下，對設(shè)計(jì)流程進(jìn)行定義和管理，設(shè)計(jì)活動(dòng)在協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)管理下進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員通過網(wǎng)絡(luò)對三維模型進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽、批注、修改等，完成三維設(shè)計(jì)、校核、評審、直至三維發(fā)布。

改變?nèi)说牟僮髁?xí)慣是困難的，改變?nèi)说乃季S方式則更困難。三維設(shè)計(jì)最大的難點(diǎn)不是投資和軟硬件設(shè)施，而是改變設(shè)計(jì)人員的思維方式和工作習(xí)慣。人們已習(xí)慣了以圖紙為對象的設(shè)計(jì)方法，一旦改變成以模型為設(shè)計(jì)對象，會(huì)感到無從下手，初期設(shè)計(jì)效率會(huì)有所降低。但是，無論我們是否真的愿意接受，三維設(shè)計(jì)取代二維設(shè)計(jì)是必然的，當(dāng)然，并不是所有設(shè)計(jì)都必須用到三維。如果說在電腦取代手工繪圖時(shí)，我們還可用鼠標(biāo)來模擬筆和尺，三維設(shè)計(jì)我們則沒有多少經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，也正是因此，三維設(shè)計(jì)所能夠帶給我們的沖擊和變革動(dòng)力才是真正值得期待的。□