吳軍偉

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引言

“1980 年～2000 年處于傳統(tǒng)時(shí)期，管理效率低下，生產(chǎn)靠人工。

2000 年～2020 年處于建筑信息化時(shí)期，企業(yè)注重管理信息化，實(shí)施流程在線(xiàn)審批、OA 協(xié)同辦公、各種ERP 管理軟件出現(xiàn)；生產(chǎn)工具方面，通過(guò)CAD 工具、工程造價(jià)軟件提升效率。

2020 年～2030 年處于建筑數(shù)字化時(shí)期，建筑企業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)型EPC 模式并推行數(shù)字協(xié)同平臺(tái)；生產(chǎn)端上應(yīng)用BIM 平臺(tái)、建筑機(jī)器人、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)。

2030 年～2040 年處于建筑數(shù)智化時(shí)期，數(shù)據(jù)生態(tài)多方協(xié)同、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)為核心生產(chǎn)力，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)決策?！?/p>

——摘自《2022 年中國(guó)建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究報(bào)告》[1]。

建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)歷了不同階段，從傳統(tǒng)時(shí)期到信息化、數(shù)字化再到數(shù)智化。這一進(jìn)程是逐步推進(jìn)的，每個(gè)階段都帶來(lái)了管理效率和生產(chǎn)效益的提升。在建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，市政工程在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中具有復(fù)雜性和規(guī)?；?、多方協(xié)同和整合、長(zhǎng)周期和維護(hù)性、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和響應(yīng)以及公眾參與和透明度等特點(diǎn)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型通過(guò)建立信息化系統(tǒng)和平臺(tái)，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能，提升市政工程的管理效率、優(yōu)化資源配置、增強(qiáng)服務(wù)水平，并實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展和智能化治理。未來(lái)，建筑行業(yè)將繼續(xù)朝著數(shù)智化方向發(fā)展。企業(yè)將借助數(shù)字協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)成為核心生產(chǎn)力。

1 國(guó)內(nèi)外數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景

1.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型描述

數(shù)字化轉(zhuǎn)型[2]（digital transformation）的概念最早由IBM 在2012 年提出，強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用新一代數(shù)字技術(shù)，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等，來(lái)改變組織的業(yè)務(wù)模式、流程和價(jià)值觀，以提升客戶(hù)體驗(yàn)、增強(qiáng)協(xié)作能力，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 國(guó)外數(shù)字化轉(zhuǎn)型狀況

國(guó)外數(shù)字化轉(zhuǎn)型的狀況呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)。各個(gè)國(guó)家紛紛制定相關(guān)政策和戰(zhàn)略，投資于數(shù)字技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以提升經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)發(fā)展水平。

2017 年，思科（Cisco）[3]在《數(shù)字化轉(zhuǎn)型成就制造業(yè)升級(jí)》也提出全數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略應(yīng)著重于全新的客戶(hù)體驗(yàn)、創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模式、提高員工的創(chuàng)新能力三大主要領(lǐng)域。

2017 年，埃森哲在發(fā)布的《展望》[4]期刊報(bào)告中提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型三部曲：制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)、采取數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動(dòng)、達(dá)成數(shù)字化轉(zhuǎn)型成果。全球第三大企業(yè)級(jí)應(yīng)用軟件及服務(wù)商Infor[5]則提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要包括兩個(gè)方面，一是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，二是差異化競(jìng)爭(zhēng)。麥肯錫咨詢(xún)公司（簡(jiǎn)稱(chēng)麥肯錫）在其相關(guān)報(bào)告[6]中提出成功轉(zhuǎn)型領(lǐng)軍企業(yè)六部曲，重點(diǎn)提出構(gòu)建人員轉(zhuǎn)型思維和數(shù)字化能力，強(qiáng)化數(shù)字技術(shù)建設(shè)注重信息安全建設(shè)。

從各大公司給對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方案中可以看出，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)不僅僅限于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也是組織文化與管理的變革。

1.3 國(guó)內(nèi)數(shù)字化轉(zhuǎn)型狀況

當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)的大背景下，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的速度、結(jié)構(gòu)和動(dòng)力都發(fā)生了深刻的變化。為了適應(yīng)新的發(fā)展形勢(shì)，國(guó)家在“十四五”規(guī)劃中明確提出了“加快數(shù)字化發(fā)展”的具體目標(biāo)，工程行業(yè)也在這個(gè)背景下紛紛轉(zhuǎn)型，朝著智能化方向邁進(jìn)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型將為工程設(shè)計(jì)智能化帶來(lái)全新的發(fā)展理念[7-9]，是瞄準(zhǔn)未來(lái)科技發(fā)展趨勢(shì)的重要舉措。因此，工程行業(yè)需要不斷優(yōu)化自身的技術(shù)，全面推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為工程設(shè)計(jì)智能化的發(fā)展注入新的活力和動(dòng)力。

在市政工程設(shè)計(jì)企業(yè)普遍經(jīng)歷高速化、規(guī)模化、同質(zhì)化的發(fā)展階段之后，如何由規(guī)?；鲩L(zhǎng)向高質(zhì)量發(fā)展過(guò)渡，成為不得不面臨的重要命題。與此同時(shí)，隨著數(shù)字化、信息化技術(shù)的快速迭代及其與各行業(yè)的深度融合，如何適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的挑戰(zhàn)并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)模式的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也成為了設(shè)計(jì)企業(yè)的核心戰(zhàn)略問(wèn)題。

隨著高質(zhì)量發(fā)展時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為設(shè)計(jì)企業(yè)立足之本。為推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，設(shè)計(jì)企業(yè)需盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)水平，將數(shù)字化作為“十四五”期間發(fā)展戰(zhàn)略之一。本文圍繞筆者所在企業(yè)在技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)、管理制度和人才培養(yǎng)戰(zhàn)略方面分析數(shù)字化進(jìn)展，提出設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型存在的瓶頸以及可能的發(fā)展方向[10，11]。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的相關(guān)研究可以看出，加快工程設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程，培育和發(fā)展核心優(yōu)勢(shì)，加速數(shù)字化設(shè)計(jì)研究、加強(qiáng)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、積極引入新技術(shù)、建立新的管理體系，提升企業(yè)在工程建設(shè)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力已成為工程設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略抉擇。

1.4 數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展方向

數(shù)字化轉(zhuǎn)型在土木工程領(lǐng)域的發(fā)展方向包括建立數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，引入建筑信息模型（BIM）技術(shù)，應(yīng)用無(wú)人機(jī)和遙感技術(shù)，推動(dòng)工地信息化，以及引入智能化監(jiān)測(cè)與維護(hù)技術(shù)等。數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)解決了市政設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)整合和協(xié)同工作等復(fù)雜問(wèn)題。同時(shí)，信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)。這些設(shè)施實(shí)現(xiàn)了市政設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的集中管理和共享，提高了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。數(shù)字化轉(zhuǎn)型還積極引入新技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，應(yīng)用于市政設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)的優(yōu)化等，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智能化的發(fā)展。數(shù)字化市政設(shè)計(jì)行業(yè)的特點(diǎn)包括復(fù)雜性和多功能性、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智能化發(fā)展以及高效和可持續(xù)發(fā)展。這些特點(diǎn)將指導(dǎo)行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的實(shí)踐和發(fā)展。

2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線(xiàn)

2.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

數(shù)字化設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用依賴(lài)于信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，其中包括數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、云資源等。這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)可以為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持和良好的運(yùn)行環(huán)境。目前，筆者所在企業(yè)已完成內(nèi)外網(wǎng)融合，云共享設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)，正在籌劃建設(shè)數(shù)據(jù)中心以支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)設(shè)施需求，在軟件研發(fā)方面也積極從數(shù)字專(zhuān)業(yè)smedigital 微服務(wù)[12]研發(fā)框架向smedigital 統(tǒng)一開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)。

（1）數(shù)據(jù)中心建設(shè)

數(shù)據(jù)中心是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中的核心基礎(chǔ)設(shè)施，主要用于存儲(chǔ)和管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心，可以將各種數(shù)據(jù)整合，方便統(tǒng)一管理和使用，為后續(xù)的數(shù)據(jù)價(jià)值提供基礎(chǔ)保障。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)

采用多層次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)的性能和安全性，并推進(jìn)內(nèi)外網(wǎng)融合。為數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)的穩(wěn)定、快速、安全地運(yùn)行提供了保障，建立了穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)考慮可靠性、靈活性和擴(kuò)展性等方面，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工具的需求。

（3）云共享平臺(tái)建設(shè)

進(jìn)行設(shè)計(jì)云資源建設(shè)，使用云計(jì)算平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)資源共享和彈性擴(kuò)展，以提高企業(yè)的效率和靈活性，用戶(hù)在外差情況下都可以使用云平臺(tái)提供的軟件和算力資源。提供多人協(xié)作的設(shè)計(jì)環(huán)境，使得多個(gè)團(tuán)隊(duì)或人員可以在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行協(xié)作設(shè)計(jì)，共享數(shù)據(jù)，加速設(shè)計(jì)進(jìn)度，提高協(xié)作效率。在云平臺(tái)上搭建設(shè)計(jì)資源庫(kù)，方便工程師使用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)模板、素材和工具，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

（4）Smedigital 統(tǒng)一開(kāi)發(fā)平臺(tái)建設(shè)

Smedigital 為SMEDI 與digital 兩個(gè)單詞組合而成，以此作為框架的名字，為SMEDI 數(shù)字化轉(zhuǎn)型助力。Smedigital 開(kāi)發(fā)框架基于Spring Cloud 微服務(wù)系列技術(shù)搭建，以領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、六邊形架構(gòu)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試等理論為支撐，形成面向開(kāi)發(fā)人員的Smedigital 開(kāi)發(fā)框架與面向業(yè)務(wù)專(zhuān)家的Smedigital平臺(tái)。Smedigital 開(kāi)發(fā)框架致力于提供更好的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)，讓開(kāi)發(fā)人員關(guān)注業(yè)務(wù)本身，而不是相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)；Smedigital 平臺(tái)提供的靈活配制功能，可以讓非編程人員也可以在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)后，在系統(tǒng)中配制想要實(shí)現(xiàn)的功能。

2.2 數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)

協(xié)同設(shè)計(jì)是必然的趨勢(shì)，CAD 發(fā)展至今二維設(shè)計(jì)模式的提效趨勢(shì)已進(jìn)入瓶頸期，規(guī)劃設(shè)計(jì)中存在的大量重復(fù)性工作，反復(fù)修改所產(chǎn)生的多版本冗余圖紙極大地消耗著有限的人力資源。非模型化的方案往往與實(shí)際方案存在出入，產(chǎn)生業(yè)主方的心理落差，同時(shí)，無(wú)法提供可行性與安全性校驗(yàn)的支撐數(shù)據(jù)。在協(xié)同設(shè)計(jì)方面，筆者所在企業(yè)以及多個(gè)專(zhuān)業(yè)院所共同進(jìn)行了協(xié)同設(shè)計(jì)相關(guān)研究，基于交通、水務(wù)常用三維設(shè)計(jì)工具進(jìn)行了相關(guān)探索。

（1）協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)環(huán)境[13，14]

在數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)中，協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)環(huán)境是關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施?；谶_(dá)索3DEXPERIENCE 體驗(yàn)平臺(tái)、AutoDesk360 等協(xié)同環(huán)境，形成了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)語(yǔ)言與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（圖層線(xiàn)性、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等），進(jìn)而在統(tǒng)一的數(shù)字環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)的設(shè)計(jì)成果共享，為各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同奠定基礎(chǔ)。

在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)出載體發(fā)生了變化，從非結(jié)構(gòu)化的二維圖紙信息轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)化的三維數(shù)據(jù)，使得設(shè)計(jì)成果在工程全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)流轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于施工運(yùn)維需求進(jìn)行充分考慮，提供管理決策依據(jù)。

（2）BIM 技術(shù)深入應(yīng)用

近年來(lái)，BIM 技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展速度迅猛，已成為市政工程設(shè)計(jì)的必備工具。筆者所在企業(yè)作為BIM標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)路線(xiàn)探索的先行者，早在2012 年就基于達(dá)索系統(tǒng)的3D 體驗(yàn)平臺(tái)，與達(dá)索系統(tǒng)共同建立研發(fā)中心為土木工程專(zhuān)業(yè)人員提供行業(yè)解決方案體驗(yàn)，專(zhuān)注于橋梁、給水、污水處理設(shè)施、道路、軌道交通、開(kāi)放式建筑物和地下建筑物等領(lǐng)域，最終形成了極具特色的專(zhuān)業(yè)模塊（Civil Designer），在各類(lèi)工程領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在BIM 標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)路線(xiàn)探索、應(yīng)用示范等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并推動(dòng)了行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，數(shù)字化業(yè)務(wù)已拓展到長(zhǎng)三角、雄安、粵港澳大灣區(qū)、安徽、新疆等區(qū)域。

（3）專(zhuān)用設(shè)計(jì)工具研發(fā)

筆者所在企業(yè)在數(shù)字化業(yè)務(wù)持續(xù)投入，筆者所在單位陸續(xù)推出了SMEDI-RDBIM（2015）、SMEDI-BDBIM（Para3D）（2015）、橋梁BIM 正向設(shè)計(jì)系統(tǒng)（鋼結(jié)構(gòu)）（2017）、SMEDI-BIM 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)（2018）、基于構(gòu)件庫(kù)的橋梁正向設(shè)計(jì)軟件（2019）等設(shè)計(jì)工具類(lèi)軟件。由于專(zhuān)業(yè)特性的不同、設(shè)計(jì)協(xié)同的需求以及不同階段對(duì)設(shè)計(jì)深度的差異，設(shè)計(jì)行業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目還使用EICAD、CATIA 3DE、Autodesk Revit、管立得、路易等市場(chǎng)化軟件[15]，見(jiàn)圖1。

圖1 協(xié)同設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用情況

（4）協(xié)同設(shè)計(jì)流程建設(shè)

建立通用數(shù)據(jù)空間，以標(biāo)準(zhǔn)化的流程完成生產(chǎn)任務(wù)，有利于提高各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員的工作協(xié)同性和設(shè)計(jì)成果的標(biāo)準(zhǔn)化程度，提高設(shè)計(jì)成果交付的質(zhì)量和效率，為設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)賦能。在實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)打通的基礎(chǔ)上建立完整的多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程，以道路交通工程設(shè)計(jì)為例，見(jiàn)圖2。

圖2 BIM 正向協(xié)同設(shè)計(jì)流程

2.3 新技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用

新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是數(shù)字化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型的重要方向，可以大幅提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。例如：自動(dòng)化校審和出圖、MBD（Model-based definition）和智能建造技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用可以提供更高效、更準(zhǔn)確、更智能的設(shè)計(jì)解決方案，推動(dòng)數(shù)字化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

（1）自動(dòng)化校審及出圖

自動(dòng)化校審及出圖的主要內(nèi)容有確定標(biāo)準(zhǔn)校審流程和規(guī)范、選擇自動(dòng)化校審和出圖的軟件工具、建立數(shù)字化設(shè)計(jì)文件管理系統(tǒng)、建立三維模型自動(dòng)化校核系統(tǒng)、建立智能化校核審查系統(tǒng)。通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)校審流程和標(biāo)準(zhǔn)校審規(guī)范，將校審流程數(shù)字化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校驗(yàn)，提高校審效率和準(zhǔn)確性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。研發(fā)設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的自動(dòng)生成，減少手工繪圖和出圖的時(shí)間和精力，提高出圖的準(zhǔn)確性和一致性。

（2）AI 輔助設(shè)計(jì)內(nèi)容生成

利用AI 技術(shù)輔助設(shè)計(jì)師完成一些重復(fù)性、低效率的設(shè)計(jì)繪圖工作，例如自動(dòng)化繪制平面布置圖、快速生成方案、修改設(shè)計(jì)等。其次，可以快速處理大量設(shè)計(jì)文檔和技術(shù)資料，并生成高質(zhì)量技術(shù)文檔，例如自動(dòng)生成技術(shù)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)方案報(bào)告等，見(jiàn)圖3。此外還對(duì)以市政設(shè)計(jì)領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，輔助決策者進(jìn)行決策，例如根據(jù)城市交通數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)交通狀況，優(yōu)化交通設(shè)計(jì)方案等。

圖3 Cha tGP T 界面以及對(duì)AIGC 的自解釋

（3）MBD 與智能建造

MBD 和智能建造是兩種數(shù)字化技術(shù)，它們的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字化制造的無(wú)縫連接。MBD 將設(shè)計(jì)信息集成到三維模型中，為智能建造提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，為機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。智能建造利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工全過(guò)程的可視化和優(yōu)化，可以將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反饋到MBD 中，為設(shè)計(jì)提供優(yōu)化反饋。通過(guò)這種有機(jī)結(jié)合，可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)流程、提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步推動(dòng)工程設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，見(jiàn)圖4～圖6。

圖4 自動(dòng)化滾籠機(jī)

圖5 鋼梁生產(chǎn)廠

圖6 MBD 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，需要不斷探索新的數(shù)字化技術(shù)，推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步推動(dòng)工程設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與改進(jìn)建議

《設(shè)計(jì)行業(yè)專(zhuān)業(yè)升級(jí)與數(shù)字化智慧化轉(zhuǎn)型融合發(fā)展的策略—數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景研究》報(bào)告中基于國(guó)家及行業(yè)發(fā)展的數(shù)字化政策對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)字化典型場(chǎng)景以及發(fā)展瓶頸都做出了詳細(xì)的研判。

在此結(jié)合近年設(shè)計(jì)行業(yè)在設(shè)計(jì)手段提升工作實(shí)施過(guò)程中對(duì)于研究與應(yīng)用提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）注重需求端驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展，集中力量推動(dòng)頂層規(guī)劃。

設(shè)計(jì)行業(yè)在十四五局之年開(kāi)展“設(shè)計(jì)手段提升”工作，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃對(duì)于水務(wù)、路橋板塊分別制定研發(fā)計(jì)劃，由信息部作為主管部門(mén)統(tǒng)籌各設(shè)計(jì)院開(kāi)展相關(guān)工作，取得了一定的研發(fā)成果。但在成果推廣階段存在問(wèn)題，因?yàn)楣こ添?xiàng)目類(lèi)型以及設(shè)計(jì)習(xí)慣流程不匹配，經(jīng)分析原因在于各個(gè)需求端并沒(méi)有達(dá)成需求的一致性以及優(yōu)先級(jí)反饋。后續(xù)應(yīng)積極收集分析需求端的反饋，充分認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)師關(guān)心和急迫需要解決的問(wèn)題，提供貼合實(shí)際情況的技術(shù)解決方案。

（2）加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，維持技術(shù)引領(lǐng)的目標(biāo)。

設(shè)計(jì)端一直是市政工程領(lǐng)域的技術(shù)引領(lǐng)者，在發(fā)展的過(guò)程中一直是國(guó)家隊(duì)、排頭兵的角色，但是土木建筑行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展程度毫無(wú)疑問(wèn)是排倒數(shù)位置的。所以，在工程設(shè)計(jì)數(shù)字化領(lǐng)域的發(fā)展需要對(duì)標(biāo)的除了同處于同行業(yè)的鐵四院、華東院、市政華北院等業(yè)務(wù)相似的企業(yè)，也應(yīng)該同步對(duì)標(biāo)IT、互聯(lián)網(wǎng)等頭部企業(yè)，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的監(jiān)測(cè)。

（3）考慮實(shí)際發(fā)展水平，結(jié)合新技術(shù)與數(shù)字化設(shè)計(jì)。

結(jié)合設(shè)計(jì)行業(yè)《數(shù)字化融合發(fā)的展略》一文以及設(shè)計(jì)行業(yè)在數(shù)字化專(zhuān)業(yè)的科研課題立項(xiàng)，對(duì)于先進(jìn)技術(shù)“云、大、物、移、智”是有共識(shí)的，但是專(zhuān)業(yè)發(fā)展的不平衡也造成數(shù)字化設(shè)計(jì)及交付存在“三維數(shù)字化正向設(shè)計(jì)”“二維設(shè)計(jì)+三維數(shù)字化建模”“二維設(shè)計(jì)+三維意向表達(dá)”同時(shí)并存的局面，需要根據(jù)發(fā)展情況考慮發(fā)展路徑，尋求復(fù)現(xiàn)次數(shù)多價(jià)值高的應(yīng)用場(chǎng)景，不能盲目的追求上“新技術(shù)”。

（4）追求研發(fā)動(dòng)態(tài)平衡，樹(shù)立標(biāo)桿找準(zhǔn)業(yè)務(wù)切入點(diǎn)。

由于設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)本身標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化資源的積累和自動(dòng)化工具的開(kāi)發(fā)形成制約。在標(biāo)準(zhǔn)化程度不足，需求呈現(xiàn)多樣性的前提下靠一家企業(yè)甚至一個(gè)部門(mén)的投入，很難在工具開(kāi)發(fā)質(zhì)量和速度方面，與市場(chǎng)上如廣聯(lián)達(dá)這樣的專(zhuān)業(yè)化公司規(guī)模化開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的研發(fā)成果相比擬。設(shè)計(jì)行業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)字化應(yīng)體現(xiàn)“專(zhuān)業(yè)化+數(shù)字化”綜合新優(yōu)勢(shì)，找準(zhǔn)業(yè)務(wù)切入點(diǎn)與傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)結(jié)合，從異形程度高、空間關(guān)系復(fù)雜度高、工業(yè)化程度高的設(shè)計(jì)項(xiàng)目入手，提供品質(zhì)保障、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化價(jià)值。

（5）構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型的管理體系與人才培養(yǎng)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成功需要建立適應(yīng)的管理體系和培養(yǎng)具備數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的高素質(zhì)人才。通過(guò)改變傳統(tǒng)管理方式、引入先進(jìn)管理方法和工具，提高市政設(shè)計(jì)項(xiàng)目的管理效率和質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，培養(yǎng)學(xué)生和員工的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新思維。這樣才能推動(dòng)數(shù)字化市政設(shè)計(jì)行業(yè)朝著高效、智能和可持續(xù)的方向發(fā)展。

4 數(shù)字化轉(zhuǎn)型管理體系建設(shè)

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步，市政設(shè)計(jì)行業(yè)正經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深化期。在外部市場(chǎng)的需求促進(jìn)下，數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展、新技術(shù)新工具日新月異，但是目前設(shè)計(jì)行業(yè)的數(shù)字化管理手段相對(duì)遲滯，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、采集、流通、使用流程的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)，數(shù)據(jù)定價(jià)規(guī)則的缺失一定程度制約了參與的積極性。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)決策也已成為重要趨勢(shì)。工程設(shè)計(jì)企業(yè)需要將數(shù)據(jù)應(yīng)用貫穿于整個(gè)轉(zhuǎn)型過(guò)程中，以實(shí)現(xiàn)更高效、精準(zhǔn)和可靠的生產(chǎn)決策。該過(guò)程的目標(biāo)是優(yōu)化生產(chǎn)決策，并配高效的管理體系，從而提高企業(yè)的整體效率和競(jìng)爭(zhēng)力。

4.1 推行設(shè)計(jì)數(shù)字化管理

企業(yè)內(nèi)部相關(guān)部門(mén)和組織需要制定設(shè)計(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)方針和管理政策，推廣數(shù)字化技術(shù)和工具，支持和鼓勵(lì)加強(qiáng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新投入如，從而全面提升設(shè)計(jì)數(shù)字化水平和競(jìng)爭(zhēng)力。為設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型營(yíng)造良好管理環(huán)境、奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提高數(shù)字化轉(zhuǎn)型參與者的主動(dòng)性和積極性。目前，iMIS 設(shè)計(jì)門(mén)戶(hù)、工程總承包項(xiàng)目EPC 管理系統(tǒng)、CBIM 協(xié)同管理系統(tǒng)的應(yīng)用，也提供了良好的示范作用。

4.2 優(yōu)化數(shù)據(jù)管理流程和制度

（1）數(shù)據(jù)生產(chǎn)、采集、流通、使用的基礎(chǔ)性規(guī)則

明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)、采集、流通、使用的基礎(chǔ)性規(guī)則是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟之一。在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，需要制定統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)管理制度，避免不同數(shù)字化平臺(tái)出現(xiàn)不兼容問(wèn)題，增強(qiáng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的開(kāi)放性，并優(yōu)化數(shù)據(jù)資源全生命周期管理。

（2）數(shù)據(jù)資源的定價(jià)（取費(fèi)）機(jī)制

數(shù)據(jù)資源的定價(jià)（取費(fèi)）機(jī)制也需要研究和制定，以鼓勵(lì)各主體院參與數(shù)據(jù)積累和共享，提高企業(yè)整體數(shù)字化水平。這樣可以最大程度地利用數(shù)據(jù)資源，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率。通過(guò)完善數(shù)據(jù)管理制度，規(guī)范數(shù)據(jù)的采集、使用和共享等流程，可以有效促進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)現(xiàn)，提高數(shù)字化水平和質(zhì)量。

4.3 提升數(shù)據(jù)資源價(jià)值

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策（DDDM）是一種重要的決策方式，它通過(guò)將業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)緊密配合，并利用可視化產(chǎn)品呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，得出企業(yè)運(yùn)營(yíng)決策。通過(guò)數(shù)據(jù)感知，數(shù)據(jù)導(dǎo)向以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的三步走策略，最終實(shí)現(xiàn)由大數(shù)據(jù)分析與算法自動(dòng)計(jì)算，得出企業(yè)運(yùn)營(yíng)決策。

現(xiàn)在很多企業(yè)，尤其是在一些相對(duì)比較自動(dòng)化高頻的場(chǎng)景，比如京東自動(dòng)化的物流倉(cāng)儲(chǔ)，或者一些互聯(lián)網(wǎng)的公司需要做實(shí)時(shí)決策，如網(wǎng)頁(yè)顯示的內(nèi)容推薦等，都可以做到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的效果，完全由算法大數(shù)據(jù)來(lái)幫助企業(yè)運(yùn)營(yíng)，人工干預(yù)非常小。

5 數(shù)字化人才培養(yǎng)

目前，設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化人才需求缺口巨大，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)體系無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)字化需求，需要進(jìn)行有效的數(shù)字化事業(yè)平臺(tái)搭建，完善人才激勵(lì)機(jī)制、有效的匹配人才職業(yè)成長(zhǎng)。進(jìn)一步增強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)干部和設(shè)計(jì)師數(shù)字思維、數(shù)字認(rèn)知、數(shù)字技能，培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型人才。

（1）培養(yǎng)數(shù)字化復(fù)合型人才。在青年職工中廣泛開(kāi)展BIM 技術(shù)應(yīng)用大賽，“我為設(shè)計(jì)行業(yè)獻(xiàn)一計(jì)”征集、創(chuàng)新創(chuàng)效系列活動(dòng)等，鼓勵(lì)大家圍繞數(shù)字化開(kāi)展創(chuàng)新、孵化產(chǎn)品；在評(píng)優(yōu)表彰中，設(shè)置數(shù)字化先鋒等數(shù)字化項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，營(yíng)造崇尚創(chuàng)新、尊重人才的氛圍。對(duì)數(shù)字化人才的激勵(lì)，則以市場(chǎng)化為導(dǎo)向，參照同行業(yè)、同規(guī)模、同業(yè)績(jī)和同職位進(jìn)行對(duì)標(biāo)，結(jié)合項(xiàng)目數(shù)量、項(xiàng)目類(lèi)別、工作成效等進(jìn)行綜合評(píng)判。

（2）完善數(shù)字化職業(yè)發(fā)展序列。設(shè)置系統(tǒng)規(guī)劃師、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)師、數(shù)據(jù)管理師、解決方案經(jīng)理、產(chǎn)品經(jīng)理、項(xiàng)目經(jīng)理、研發(fā)工程師、運(yùn)維工程師等不同的數(shù)字化崗位，明確相應(yīng)的崗位要求、發(fā)展方向和職級(jí)。與此同時(shí)，建立數(shù)字化崗與工程管理崗、工程技術(shù)崗之間的橫向轉(zhuǎn)換機(jī)制，滿(mǎn)足不同類(lèi)型數(shù)字化人才發(fā)展的需要。

（3）引入外部校企合作。設(shè)計(jì)行業(yè)可以加強(qiáng)與高校和科技公司的合作，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。這種合作可以從多個(gè)方面入手，例如共同研發(fā)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、建設(shè)智能化設(shè)計(jì)流程、開(kāi)發(fā)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)等。同時(shí)，也可以通過(guò)合作，借助其豐富的技術(shù)和人才資源，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

6 小結(jié)與展望

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是不可避免的趨勢(shì)，市政設(shè)計(jì)行業(yè)需要積極應(yīng)對(duì)內(nèi)外因素的影響，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。內(nèi)在動(dòng)因直接關(guān)系到企業(yè)的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)推動(dòng)力，它主要包括內(nèi)部管理的需求，如提高效率、降低成本、促進(jìn)數(shù)據(jù)集成和智慧決策等。外力驅(qū)動(dòng)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要推動(dòng)力量，促使企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中保持敏銳的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和持續(xù)創(chuàng)新的動(dòng)力，包括客戶(hù)的個(gè)性需求、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手帶來(lái)的壓力等。

“十四五”時(shí)期將是設(shè)計(jì)行業(yè)工程數(shù)字化發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，為推動(dòng)“專(zhuān)業(yè)化+數(shù)字化”的高質(zhì)量發(fā)展，有必要通過(guò)不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)研發(fā)，不斷完善數(shù)據(jù)資源管理制度、人才培養(yǎng)機(jī)制，持續(xù)提升數(shù)字化設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)成熟度。建立和完善數(shù)字化設(shè)計(jì)的組織體系，規(guī)范數(shù)字化設(shè)計(jì)的流程，提高設(shè)計(jì)師的數(shù)字化素養(yǎng)和能力，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)價(jià)值最大化，助力設(shè)計(jì)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。