黃宏亮

摘 要 在我國，水利水電工程屬于規(guī)模較大、難度較強、高新技術(shù)應(yīng)用率較高的大規(guī)模工程。水里水電工程在進行開發(fā)和實施過程中，最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵的部分，就是對工程施工的設(shè)計，而水利水電工程的設(shè)計，則需要考慮多種因素，需要多領(lǐng)域多專業(yè)的配合才能做到的。因此，水利水電工程的設(shè)計要求精確迅速，以達到誤差少，節(jié)省資源等目的。近年來，水利水電工程設(shè)計研發(fā)出三維設(shè)計軟件并得以應(yīng)用，三維設(shè)計軟件從一定程度上提升了工程設(shè)計的效率和效果，特別是三維協(xié)同設(shè)計。

關(guān)鍵詞 三維協(xié)同設(shè)計 水利水電工程 應(yīng)用研究

中圖分類號：TP39 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.06.016

Application of 3D Collaborative Design in Water Resources

and Hydropower Engineering Design

HUANG Hongliang

（Changjiang Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430212）

Abstract In China， water conservancy and hydropower project belongs to the larger， more difficult is strong， high utilization rate of large-scale high-tech engineering. Water and hydropower projects dealing with the development and implementation process， the most basic and critical part is the design of the project construction， and water conservancy and hydropower engineering design， you need to consider a variety of factors， the need of multi-disciplinary cooperation in various fields in order to achieve a. Therefore， water conservancy and hydropower engineering design requirements accurately and quickly， in order to achieve less errors and saving resources. In recent years， water conservancy and hydropower engineering design and development of three-dimensional design software and to apply， three-dimensional design software to some extent， enhance the efficiency and effectiveness of project design， especially three-dimensional collaborative design.

Key words 3D collaborative design; water resources and hydropower; application research

水利水電工程的設(shè)計，是水利水電工程建設(shè)的重要依據(jù)。在水利水電工程設(shè)計的發(fā)展中，主要經(jīng)歷了三個較為具有代表性的階段，分別是手工繪圖階段、電腦繪圖階段以及三維設(shè)計階段。目前國內(nèi)最為尖端的技術(shù)，就是三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)，三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)是由三維CAD技術(shù)演進而來的，并在三維CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了多領(lǐng)域協(xié)同的可能，具有許多CAD技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，業(yè)已成為當(dāng)前水利水電工程設(shè)計的發(fā)展主流趨勢。本文主要通過研究三維協(xié)同設(shè)計的概念、應(yīng)用價值、發(fā)展現(xiàn)狀以及軟件的分析和應(yīng)用，分析三維協(xié)同設(shè)計的發(fā)展前景。

1 三維協(xié)同設(shè)計的概念

三維協(xié)同設(shè)計是一種能夠?qū)⒏黝I(lǐng)域技術(shù)人員進行同平臺工作的協(xié)作型設(shè)計軟件，也就是說，三維協(xié)同設(shè)計也可以被稱為是三維模型設(shè)計的協(xié)同效應(yīng)。這種設(shè)計工作方法，能夠?qū)⒏鞣N不同領(lǐng)域的工作人員的工作變得精準(zhǔn)化和可視化。并且能夠有效的提高水利水電工程設(shè)計的效率和質(zhì)量。當(dāng)代水利水電工程建設(shè)中，工程復(fù)雜性越來越高，工程的規(guī)模越來越大，而三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)能夠充分滿足當(dāng)前越來越高的設(shè)計要求，對設(shè)計過程中的多角度多領(lǐng)域的平衡能力也越來越高，使得三維協(xié)同設(shè)計在產(chǎn)生和發(fā)展之余，成為水利水電工程的熱門技術(shù)。在水利水電工程的設(shè)計發(fā)展中，另一項廣受關(guān)注的設(shè)計要求，就是環(huán)保節(jié)約的要求，而在水利水電工程的建設(shè)中，做到“投資省、耗能低、環(huán)保好”，也是當(dāng)代水利水電工程設(shè)計中廣受重視的設(shè)計出發(fā)點之一。這些要求，都能通過三維協(xié)同技術(shù)得以實現(xiàn)，三維協(xié)同技術(shù)能夠極大的減少水利水電工程設(shè)計過程中的人才和物料的浪費，并且能夠通過虛擬模擬，極大地減少了水利水電工程建設(shè)施工中出現(xiàn)的問題，對水利水電工程的施工具有非常重要的指導(dǎo)作用。

2 三維協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用價值

三維協(xié)同設(shè)計在應(yīng)用中，具有二維和三維CAD設(shè)計無法比擬的優(yōu)勢，主要有設(shè)計形象、設(shè)計中空間布局設(shè)計率、設(shè)計準(zhǔn)確性以及校審便捷性等五大特點。

2.1 設(shè)計形象的優(yōu)勢

三維協(xié)同設(shè)計的一個最直觀的優(yōu)勢，就是能形成虛擬的三維模型，并且能夠通過這種三維模型，模擬出水利水電工程建設(shè)的建設(shè)過程，通過對這種建設(shè)過程的模擬，找到建設(shè)過程中容易出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的誤算，并將設(shè)計中不協(xié)調(diào)的問題查找出來進行修改，并且可以將所做的工程設(shè)計直觀地播放給審查和各級領(lǐng)導(dǎo)觀看，能夠直觀地表現(xiàn)出水利水電工程設(shè)計的效果，具有非常明顯的形象優(yōu)勢。

2.2 空間優(yōu)勢

空間優(yōu)勢是指，三維寫作能夠通過空間建模，實現(xiàn)二維設(shè)計技術(shù)不能實現(xiàn)的空間布置設(shè)計，通過對水利水電工程進行空間布置設(shè)計，能夠最大程度地提高了二維設(shè)計技術(shù)中無法做到的對空間布置設(shè)計的把握，進而解決了二維技術(shù)下，空間布置的缺陷，使水利水電工程的空間布置更為直觀和合理。減少水利水電工程施工建設(shè)過程中的問題。

2.3 提高水利水電工程設(shè)計的設(shè)計效率

水利水電工程的設(shè)計是一項非常耗時的，且需要多領(lǐng)域技術(shù)人員合作的項目，因此，在設(shè)計過程中，講究團隊的協(xié)作和效率的提升，因為團隊的協(xié)作和效率是水利水電工程設(shè)計時間短、效果好的基本保證。通過三維協(xié)同技術(shù)，能夠使同一平臺上對不同領(lǐng)域的技術(shù)人員做到專業(yè)配合，避免了傳統(tǒng)二維或三維CAD設(shè)計當(dāng)中需要各技術(shù)人員分別設(shè)計，然后進行修改和協(xié)商的問題。減少了設(shè)計稿件和設(shè)計模型的修改時間，保證了水利水電工程設(shè)計中的效率。

2.4 提高了設(shè)計方案的質(zhì)量

三維協(xié)同技術(shù)在水利水電工程設(shè)計中，能夠有效提升設(shè)計方案的質(zhì)量。這是由于三維協(xié)同技術(shù)在水利水電工程的設(shè)計過程中，能夠在計算機內(nèi)設(shè)計出三維模型，這些模型中的數(shù)據(jù)就是實際建設(shè)中的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)是唯一的并且能重復(fù)使用的。技術(shù)人員可以根據(jù)模型中的數(shù)據(jù)對設(shè)計方案進行修改，并且能夠做到修改過程中的數(shù)據(jù)十分精確。減少了設(shè)計方案的確定和修改過程中的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。

2.5 減少了校審時間

傳統(tǒng)的二維或三維CAD設(shè)計技術(shù)，需要對圖紙和設(shè)計方案進行大量時間的校審，校審程序較為復(fù)雜，校審期間可能由于工作人員的疏忽，需要進行多次校審，出現(xiàn)錯漏的幾率較大，而通過三維協(xié)同技術(shù)，能夠在計算機上進行可視化校審，通過這種可視化校審，能夠自動批注和跟蹤管理，減少校審的步驟和次數(shù)，將校審時間大大縮短，并且提高了校審期間錯誤檢出率。

3 三維協(xié)同設(shè)計行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)，作為一種高新水利水電工程設(shè)計技術(shù)，在我國的市場中具有非常好的發(fā)展前景，并且這種技術(shù)，已經(jīng)率先在機械、電子、石油、電力甚至是航天領(lǐng)域中應(yīng)用，并起到了非常關(guān)鍵的作用，提升了上述領(lǐng)域中的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和使用體驗，而在水利水電工程設(shè)計中，三維協(xié)同技術(shù)從2003年期就已經(jīng)開始研究，受到當(dāng)時許多先進的研究單位的重視和研究，并于5年后在業(yè)界小范圍的應(yīng)用，主要在我國的各個省份的樞紐建設(shè)中起到了關(guān)鍵的作用，也使業(yè)界看到三維協(xié)同技術(shù)的優(yōu)勢。三維協(xié)同技術(shù)在水利水電工程的建設(shè)和設(shè)計中，能夠直觀地將設(shè)計的理念和結(jié)果通過計算機表現(xiàn)出來，更加符合人類的思維方式和思維習(xí)慣，將二維設(shè)計技術(shù)中，需要技術(shù)人員將二維的設(shè)計內(nèi)容轉(zhuǎn)為三維的設(shè)計內(nèi)容的步驟，減少了由于認知問題所出現(xiàn)的錯誤和誤差。從而減少了設(shè)計的修改和變化次數(shù)，提高了設(shè)計的效率。

但現(xiàn)如今，我國國內(nèi)并沒有大面積地推廣和應(yīng)用三維協(xié)同技術(shù)，這是由于我國國內(nèi)應(yīng)用于三維協(xié)同技術(shù)的計算機平臺較少，需要依托于其他國家的計算機應(yīng)用平臺，才能夠使用和進行水利水電工程的三維協(xié)同技術(shù)的設(shè)計。并且三維協(xié)同技術(shù)的費用較高，許多省市三維協(xié)同設(shè)計平臺的應(yīng)用和二次開發(fā)力度不夠，開發(fā)經(jīng)驗和使用經(jīng)驗貧乏，無法大范圍推廣使用三維協(xié)同技術(shù)，為三維協(xié)同技術(shù)的開發(fā)和使用帶來了一定的阻礙。我國的三維協(xié)同技術(shù)存在一定的廣闊空間，但目前的技術(shù)發(fā)展不成熟，發(fā)展速度較為緩慢。

4 三維協(xié)同設(shè)計的軟件使用優(yōu)勢

目前在我國應(yīng)用較多的三維協(xié)同設(shè)計軟件為Microstation Bentley系列軟件，下面主要分析Microstation Bentley軟件在三維系統(tǒng)設(shè)計過程中的使用優(yōu)勢。

4.1 Microstation Bentley軟件在工作效率提升中的優(yōu)勢

Microstation Bentley 軟件，是三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)使用中較為常用的一種軟件，設(shè)計人員能夠在進行設(shè)計前，將該項目的各個領(lǐng)域的設(shè)計需求和設(shè)計目標(biāo)進行文件建立，并分別將各個文件建立在Microstation Bentley 軟件中，以種子文件的形式表達出來，這種方式能夠使各領(lǐng)域的工程設(shè)計人員通過找到自己的子文件進行設(shè)計工作，并且文件在進行設(shè)計和修改后能夠保存在Microstation Bentley 軟件中，無需設(shè)計人員自己單獨創(chuàng)建文件進行保存，且在同一平臺中的各位工程設(shè)計人員可以進行溝通和分析，將設(shè)計中所遇到的問題進行及時的修改，也使得工程設(shè)計的團隊的設(shè)計速度和設(shè)計效率得到非常大的提高。

4.2 Microstation Bentley系列軟件具有非常精準(zhǔn)的工程量計算結(jié)果

Microstation Bentley 軟件的另一大優(yōu)勢，就是能夠非常精準(zhǔn)地計算出工程計量的結(jié)果和數(shù)據(jù)，設(shè)計人員在使用二維技術(shù)或三維CAD技術(shù)進行設(shè)計時，需要進行人工手動計算各部分的數(shù)據(jù)和結(jié)果，人工計算的數(shù)據(jù)結(jié)果無法做到100%準(zhǔn)確，不可避免地會出現(xiàn)錯誤和漏洞。但通過Microstation Bentley 軟件進行三維協(xié)同設(shè)計，設(shè)計人員能夠通過該軟件對設(shè)計過程中出現(xiàn)的不同的數(shù)據(jù)和結(jié)果進行精準(zhǔn)的區(qū)分和計算，保證了工程量計算的零失誤。設(shè)計人員的主要工作就是將工程所需的材料和數(shù)據(jù)進行不同屬性模塊的定義，就可以達到零失誤的目的。

4.3 Microstation Bentley系列軟件的建模形象直觀

水利水電工程在設(shè)計完成后，需要向業(yè)主方進行設(shè)計理念和方案的匯報，傳統(tǒng)的二維技術(shù)或三維CAD技術(shù)，無法做到對設(shè)計方案進行三維立體和動態(tài)的建模，設(shè)計人員只能通過書面文字形式或者是通過手工制作模型的形式進行匯報，書面文字形式的匯報方法缺乏主觀感受，而手工制作模型又無法動態(tài)地表現(xiàn)出設(shè)計的成果和理念。因此，這兩種方法在設(shè)計結(jié)果的匯報上都給設(shè)計人員帶來了很大的不便。通過Microstation Bentley 軟件，設(shè)計人員能夠?qū)⒃O(shè)計理念和設(shè)計結(jié)果通過三維模型的方式進行展示，而設(shè)計成果能夠通過渲染、動畫、配音等方式，對水利水電工程建設(shè)后的使用做出模擬。保證了業(yè)主方在聽取匯報時的感官感受，大大提高了設(shè)計方案的回報效果，有效提高了業(yè)主方的滿意程度。

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