李嘉軍

(上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司，上海200041)

1 前言

在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)，以“藍(lán)圖”為核心設(shè)計(jì)成果交付以及歸檔的模式根深蒂固。然而，隨著企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)過程質(zhì)量管控的不斷提升和企業(yè)越發(fā)注重知識(shí)的積累重用，以及公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，“藍(lán)圖”的弊端越發(fā)顯現(xiàn)。[1][2][3]與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的普及和協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展和成熟，以數(shù)字化設(shè)計(jì)流程管理為核心的生產(chǎn)模式已成為可能。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家多年前已經(jīng)大范圍應(yīng)用無紙化技術(shù)，大大降低了圖紙交付響應(yīng)時(shí)間，減少打印與運(yùn)輸成本，完善電子化生產(chǎn)管理流程，提高協(xié)同設(shè)計(jì)效率，同時(shí)大大促進(jìn)了建筑業(yè)的節(jié)能減排。[4][5][6]

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)自2005年開始大力推進(jìn)基于數(shù)字化生產(chǎn)和管理的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，2012年進(jìn)一步研究基于協(xié)同設(shè)計(jì)的全過程數(shù)字化管理模式，與協(xié)同設(shè)計(jì)無縫結(jié)合起來，大大提升協(xié)同設(shè)計(jì)的水平，為建筑設(shè)計(jì)技術(shù)全面走向“無紙化”、“三維化”和“移動(dòng)化”奠定了基礎(chǔ)。

2 全過程數(shù)字化管理涵義及價(jià)值

2.1 全過程數(shù)字化管理涵義

從概念上來說，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的“全過程數(shù)字化管理”是更加強(qiáng)調(diào)先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)在工程咨詢行業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)的全過程電子化流程管理，開展無紙化生產(chǎn)和交付。

近年來，勘察設(shè)計(jì)行業(yè)在“藍(lán)轉(zhuǎn)白”的研究發(fā)展過程中，大多數(shù)的研究和試點(diǎn)工作都圍繞檔案的介質(zhì)問題來展開，取得了很多研究及試點(diǎn)成果，同時(shí)專家們也提出不能停留在檔案介質(zhì)替換的層面，應(yīng)進(jìn)一步研究實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)生產(chǎn)，提高工程建設(shè)行業(yè)的生產(chǎn)力，增強(qiáng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。建筑工程行業(yè)正在經(jīng)歷新的信息技術(shù)革命，“無紙化”、“三維化”和“移動(dòng)化”是未來的發(fā)展趨勢(shì)(圖1)，“無紙化”是這場(chǎng)信息技術(shù)革命的基礎(chǔ)，因此建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的全過程數(shù)字化管理工作要更加注重項(xiàng)目全過程的數(shù)字化設(shè)計(jì)與管理，即無紙化設(shè)計(jì)。

建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的主要生產(chǎn)成果為圖紙及相關(guān)說明文檔，工程設(shè)計(jì)圖紙的生命周期包括立項(xiàng)、策劃、設(shè)計(jì)、提資、校審、出圖、簽名、變更、出版、檔案、銷毀等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，由于有關(guān)法規(guī)、個(gè)人工作習(xí)慣等原因，存在紙質(zhì)和電子版并存及交互使用的問題(見圖2)，這種交互使用為設(shè)計(jì)流程的管理造成效率降低和質(zhì)量失控的風(fēng)險(xiǎn)。為了有效提升設(shè)計(jì)生產(chǎn)力，設(shè)計(jì)企業(yè)必須利用電子文件直接印制出版為圖紙，實(shí)現(xiàn)圖紙生產(chǎn)及交付全過程的數(shù)字化管理。

2.2 全過程數(shù)字化管理的價(jià)值

全過程數(shù)字化管理對(duì)于行業(yè)和企業(yè)來說，都蘊(yùn)藏著巨大的價(jià)值，具體來說可以分為以下四個(gè)方面:

(1)提高生產(chǎn)質(zhì)量，提升服務(wù)水平

建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)字化管理工作模式后，將檔案管理與質(zhì)量管理前移，充分結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)資源(比如CAD協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái))，基于工程設(shè)計(jì)流程，主動(dòng)在工程圖紙及過程文件等設(shè)計(jì)文檔的產(chǎn)生源頭實(shí)施采集和控制，打通了設(shè)計(jì)文檔的電子化歸檔流程，基本解決了設(shè)計(jì)文檔的及時(shí)性、完整性、一致性問題，從而達(dá)到質(zhì)量管理的目的。

同時(shí)在設(shè)計(jì)全過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過數(shù)字化管理平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)資料和信息的實(shí)時(shí)共享，大大提高了團(tuán)隊(duì)的溝通效率，項(xiàng)目信息的貢獻(xiàn)和協(xié)同也提高了設(shè)計(jì)過程的透明有序，隨時(shí)監(jiān)控設(shè)計(jì)進(jìn)展和質(zhì)量，使設(shè)計(jì)服務(wù)過程和能力提升至新的臺(tái)階。

(2)降低集成難度，提高管理效率

從圖紙生產(chǎn)成本、簽署時(shí)間與管理成本、物流成本等方面來說，全過程數(shù)字化管理都可有效降低企業(yè)綜合成本，提高管理效率。據(jù)美國(guó)JE Dunn和Gray Construction工程公司統(tǒng)計(jì)，可降低交付響應(yīng)時(shí)間的60%，減少打印與運(yùn)輸成本50%，通過無紙化工作，完善電子化生產(chǎn)流程管理，可以提高管理能級(jí)，存在更大的經(jīng)濟(jì)效益。[7]

全過程數(shù)字化管理平臺(tái)實(shí)施后，將與企業(yè)現(xiàn)有的各類管理應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)時(shí)共享集成各類信息諸如項(xiàng)目、合同、人力資源、項(xiàng)目進(jìn)展、收費(fèi)、完成百分比等，都將為建筑設(shè)計(jì)企業(yè)帶來完整的全新管理視角，從而大大提升管理能級(jí)(表1)。另外收集工程設(shè)計(jì)全過程中形成的各類圖紙和文件，可以及時(shí)整合各類數(shù)據(jù)資源，形成完整的檔案信息庫，為知識(shí)的沉淀和積累打下基礎(chǔ)。

(3)檔案源頭采集，減少檔案存儲(chǔ)空間

全過程數(shù)字化管理的流程中檔案管理采取源頭數(shù)字化采集方式，“哪里產(chǎn)生哪里采集”保證了檔案的即時(shí)性和完整性，而且由于是數(shù)字化采集這些檔案在項(xiàng)目組內(nèi)通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共享，改變了傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案保管模式，提高了檔案管理的效率，同時(shí)又提高了檔案重復(fù)利用的價(jià)值可行性，也大大緩解了困擾檔案部門的漲庫的難題。傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案(包括藍(lán)圖和白圖)存放具有各種的限制條件，通常要求恒溫恒濕、防霉、防蛀、防火的環(huán)境，而且需要大量的圖紙架和存放空間，各企業(yè)和政府相關(guān)管理部門都需要投入大量資金來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的保存。如此相比，電子檔案則相對(duì)容易便捷，投入也大大減少(表2)。

表1 藍(lán)圖模式與無紙化模式比較

表2 紙質(zhì)檔案與電子檔案存放方式對(duì)比

(4)減少環(huán)境污染，保障人身健康

全過程數(shù)字化管理的最終生產(chǎn)產(chǎn)品是白圖甚至是電子圖，所以可大大減少傳統(tǒng)生產(chǎn)方式對(duì)環(huán)境的污染與危害，美國(guó)William A.Berry＆Son工程公司在單個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用全過程數(shù)字化管理方式工作，項(xiàng)目圖紙量達(dá)到4.2萬張，節(jié)約706KG的CO2排放，并幫助項(xiàng)目獲得LEED認(rèn)證。美國(guó)綠色建筑委員會(huì)(USGBC)估計(jì)，若LEED認(rèn)證中采用采用“無紙化”工作，則每年可為節(jié)省美國(guó)2500萬噸CO2排放，我國(guó)的工程建設(shè)規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國(guó)，因此通過全過程數(shù)字化管理來幫助建筑業(yè)節(jié)能減排將具有巨大效益。

另外，藍(lán)圖散發(fā)氮?dú)?、一氧化物、碳、甲醇、乙醇、三硝基甘油、三氯乙烯，刺激眼睛、呼吸道粘膜，?dǎo)致或加重慢性呼吸道疾病，全過程數(shù)字化管理可減少辦公區(qū)污染源，減少對(duì)圖紙使用者的二次污染。

3 協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展歷程及趨勢(shì)

在工程咨詢領(lǐng)域，協(xié)同設(shè)計(jì)是指為了完成特定的工程設(shè)計(jì)目標(biāo)，由多專業(yè)、多組織的參與人員，通過高效的信息共享、交換和協(xié)同機(jī)制，分別以不同的設(shè)計(jì)任務(wù)共同完成共同的設(shè)計(jì)目標(biāo)。協(xié)同設(shè)計(jì)包含參與人員、產(chǎn)品、流程、組織和信息這五個(gè)要素，每個(gè)要素必須協(xié)調(diào)一致地工作，才能發(fā)揮協(xié)同的效率。目前，藍(lán)圖交付模式使得企業(yè)設(shè)計(jì)成果的管理中“重紙質(zhì)，輕電子”，阻礙了協(xié)同設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

協(xié)同設(shè)計(jì)包含的領(lǐng)域，涉及設(shè)計(jì)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的方方面面，包括CAD、CAE、BIM、知識(shí)管理(KM)、質(zhì)量管理(QM)、圖文檔管理(DM)、檔案管理(AM)、項(xiàng)目及流程管理(PM)等。上?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)自2005年初步建成，歷經(jīng)9年的建設(shè)、完善和推廣，平均每天超過1 600人登陸，11家分子公司全面覆蓋，終端超過2 500個(gè)。累計(jì)項(xiàng)目數(shù)超過800個(gè)，服務(wù)器上超過200萬張圖紙，關(guān)鍵技術(shù)獲得“2011年上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)”。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，協(xié)同設(shè)計(jì)提高生產(chǎn)效率超過20%，縮短工期超過20%，減少設(shè)計(jì)質(zhì)量方面的問題超過40%，取得了巨大的效益和成果，成為企業(yè)核心生產(chǎn)力之一。

4 全過程數(shù)字化管理平臺(tái)實(shí)施

現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)自2011年以來一直在研究基于協(xié)同設(shè)計(jì)的全過程數(shù)字化管理平臺(tái)模式，并取得了一定的成果。希望通過實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)全過程數(shù)字化管理來實(shí)現(xiàn)無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)。

4.1 基于圖紙等企業(yè)內(nèi)容的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)最大量的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括圖紙、計(jì)算書、質(zhì)量文檔、收發(fā)文等，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的來源有Auto-CAD/Office/計(jì)算軟件等，為了實(shí)現(xiàn)無紙化流程管理，能夠全面管控這些企業(yè)內(nèi)容的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)極其工具集成是平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)。

無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)是將無紙化技術(shù)嵌入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)字化管理工作模式。通過企業(yè)內(nèi)容集成的方式建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)(圖4)，組織協(xié)調(diào)各專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間、跨部門、跨企業(yè)的數(shù)據(jù)協(xié)同管理，提高數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)全流程的協(xié)同性和流程操作的便利性，通過權(quán)限管理、記錄追蹤、電子簽名和條碼標(biāo)識(shí)確保平臺(tái)的安全性，同時(shí)通過關(guān)鍵流程節(jié)點(diǎn)的控制，保證歸檔數(shù)據(jù)和信息的準(zhǔn)確性，歸檔圖紙的可利用性也將被大大增強(qiáng)(圖5)。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)的無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)中，除了CAD參照模式的協(xié)同工作模塊外，主要新增了電子出圖流程、數(shù)字簽名認(rèn)證中心、企業(yè)管理數(shù)據(jù)集成、數(shù)字檔案館及相關(guān)CAD工具，后臺(tái)通過企業(yè)內(nèi)容管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)文檔、信息、知識(shí)等數(shù)據(jù)的集中管理。

圖6 無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)文檔操作界面

圖7 圖紙電子簽名樣例

電子出圖流程主要包含CAD設(shè)計(jì)流程、CAD圖紙電子校審流程、CAD圖紙電子發(fā)布流程，由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)不同分子公司的圖框信息存在一定差異，平臺(tái)通過模塊定制的方式，為不同分子公司制定不同的模板。在協(xié)同設(shè)計(jì)和校審流程中，平臺(tái)提供了紅線批閱、批注統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量表單填寫、版本比較等功能(圖6)，以提高協(xié)作的效率。

根據(jù)國(guó)家發(fā)布的《電子簽名法》的要求，現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)建立了企業(yè)內(nèi)部的數(shù)字簽名認(rèn)證中心，電子簽名支持DWG/PDF/OFFICE等多種常用文檔格式，簽名樣例(圖7)，企業(yè)發(fā)放CA證書、數(shù)字簽名和UKEY，支持智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的電子簽名操作。為了提供協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的無紙化工作效率，平臺(tái)自主開了與CAD設(shè)計(jì)軟件集成的工具，包括標(biāo)準(zhǔn)化的套圖框工具(圖8)、圖紙二維碼標(biāo)識(shí)及圖框信息校驗(yàn)等功能。

圖8 標(biāo)準(zhǔn)化套圖框工具

4.2 數(shù)字化管理平臺(tái)與企業(yè)管理應(yīng)用系統(tǒng)的集成

設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)的管理應(yīng)用系統(tǒng)主要包括企業(yè)資源計(jì)劃管理(人力資源、財(cái)務(wù)、項(xiàng)目管理等)、質(zhì)量管理、知識(shí)管理、檔案管理，其中項(xiàng)目管理是關(guān)鍵，在新時(shí)期市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局和發(fā)展要求下，精細(xì)化的項(xiàng)目管理已具備條件執(zhí)行，同時(shí)也是企業(yè)精細(xì)化管理的必然需求。

協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)(EBM/ERP)與協(xié)同平臺(tái)的集成應(yīng)用，平臺(tái)中的項(xiàng)目信息、人員信息、數(shù)字認(rèn)證信息均來源于企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)的項(xiàng)目精細(xì)化管理以企業(yè)EBM(電子商務(wù)系統(tǒng))系統(tǒng)深化實(shí)施和應(yīng)用為目標(biāo)，在原有人力資源、財(cái)務(wù)和項(xiàng)目管理基礎(chǔ)上，與協(xié)同平臺(tái)深度結(jié)合，設(shè)計(jì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和人員從項(xiàng)目策劃、任務(wù)劃分、人力調(diào)配、進(jìn)度預(yù)測(cè)、完工匯報(bào)、成果審核、項(xiàng)目報(bào)銷、項(xiàng)目變更等方面管理全部在協(xié)同平臺(tái)中錄入數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)集成的方式，數(shù)據(jù)匯入企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果提交給相關(guān)管理部門，提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)全過程電子化的精細(xì)化項(xiàng)目管理，其中的各項(xiàng)流程審批由全過程數(shù)字化管理系統(tǒng)所在的企業(yè)內(nèi)容管理系統(tǒng)來承載和執(zhí)行。

基于全過程數(shù)字化管理流程的協(xié)同平臺(tái)與質(zhì)量管理、知識(shí)管理也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成。設(shè)計(jì)質(zhì)量管理所需的ISO表單全部嵌入在流程管理過程中，以系統(tǒng)自動(dòng)填充為主、人員手動(dòng)輸入為輔的方式，在設(shè)計(jì)流程管理過程中錄入質(zhì)量管理表單，在設(shè)、校、審的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處自動(dòng)審查和驗(yàn)證表單信息，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的可靠性。另外，平臺(tái)中所有的數(shù)據(jù)采用“主數(shù)據(jù)(文檔)+元數(shù)據(jù)(屬性)”的組織方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的標(biāo)簽化，便于檢索和重用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累的知識(shí)化，大大提高信息查找的效率。

根據(jù)檔案管理的特點(diǎn)和要求，建立數(shù)字檔案館(見圖9)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同平臺(tái)中圖紙電子會(huì)簽后即自動(dòng)歸檔，歸檔內(nèi)容還包含了與圖紙相關(guān)的信息，支持多種形式的圖紙查詢和調(diào)閱。

圖9 數(shù)字檔案館界面

5 全過程數(shù)字化管理的試點(diǎn)應(yīng)用

2013年上?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)選擇兩個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目開展示范應(yīng)用，兩個(gè)項(xiàng)目分別為都市設(shè)計(jì)院的福緣灣商業(yè)文化項(xiàng)目和華東院的上海動(dòng)物園綜合客運(yùn)交通樞紐項(xiàng)目。參與試點(diǎn)的項(xiàng)目組成員超過70人，包括設(shè)計(jì)及校審人員，覆蓋建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣5個(gè)專業(yè)，項(xiàng)目管理人員包括項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人以及各類簽章的管理人員，涉及的電子簽名種類有設(shè)計(jì)人員簽名章、執(zhí)業(yè)注冊(cè)章、出圖章、公司章和歸檔章，每個(gè)項(xiàng)目試點(diǎn)工程圖紙超過300張。

經(jīng)過試點(diǎn)看出平臺(tái)可以承載無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)工作，并計(jì)劃在2014年開展更大規(guī)模的試點(diǎn)應(yīng)用?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)無紙化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)批量簽署電子簽名，一定程度上把設(shè)計(jì)人員從繁瑣的簽名工作中解放了出來，同時(shí)電子簽名與企業(yè)數(shù)字簽名認(rèn)證中心的捆綁，保障了簽名的合法性、安全性以及電子化圖紙的知識(shí)產(chǎn)權(quán);文檔和圖紙自動(dòng)歸檔，也減輕了設(shè)計(jì)人員歸檔的工作量;多個(gè)系統(tǒng)的集成，減輕了管理人員重復(fù)輸入項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)的工作量，并最終提高了工作效率。流程中多環(huán)節(jié)多節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量管控，提升了項(xiàng)目的整體質(zhì)量。另外，電子化圖紙歸檔代替以前的紙質(zhì)圖紙歸檔，減輕了庫房壓力，減少了環(huán)境壓力，節(jié)省了社會(huì)成本，帶來了一定的社會(huì)效益。

6 小結(jié)

建筑設(shè)計(jì)行業(yè)正在走向“無紙化”、“三維化”和“移動(dòng)化”的新技術(shù)階段，“無紙化”是新的信息技術(shù)得到應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文結(jié)合上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)近兩年開展的全過程數(shù)字化管理平臺(tái)研究和試點(diǎn)工程情況，提出完整的建筑工程全過程數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)管理的流程和平臺(tái)建設(shè)中的關(guān)鍵問題和解決方案，為行業(yè)全過程數(shù)字化管理的發(fā)展提供參考。

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