孫 偉

（中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051）

對水利水電工程設(shè)計(jì)而言，其需要考慮的內(nèi)外部因素較多，這也就使得水利水電工程設(shè)計(jì)的難度更大。三維協(xié)同設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，是現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)。三維協(xié)同設(shè)計(jì)中，水利水電工程的相關(guān)外部因素處于不斷的變化過程中，因此需要在設(shè)計(jì)中需要做好設(shè)計(jì)的交互處理，加強(qiáng)質(zhì)量管控，提升三維協(xié)同設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，保證水利水電工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。

1 三維協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量控制概念

三維協(xié)同設(shè)計(jì)是一種全新的設(shè)計(jì)理念，為保證其設(shè)計(jì)效果，在設(shè)計(jì)過程中必須做好相應(yīng)的質(zhì)量控制工作。三維協(xié)同設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制應(yīng)該貫穿于工程設(shè)計(jì)全過程的控制過程，其質(zhì)量管控的對象是設(shè)計(jì)過程本身。質(zhì)量管控主要包含了對產(chǎn)品質(zhì)量與設(shè)計(jì)工作質(zhì)量的控制。對三維協(xié)同設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制而言，產(chǎn)品質(zhì)量是基礎(chǔ)與重點(diǎn)，而工作質(zhì)量的控制為設(shè)計(jì)質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)提供了重要的前提與保障。產(chǎn)品質(zhì)量控制效果的明顯特征，設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)水平等直接可以在產(chǎn)品質(zhì)量中加以呈現(xiàn)。而工作質(zhì)量與產(chǎn)品質(zhì)量相比，具有一定的隱性特征，其實(shí)施效果直接反映著設(shè)計(jì)單位的協(xié)同能力、資源調(diào)配能力等。因此，對三維協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量控制而言，產(chǎn)品質(zhì)量與工作質(zhì)量之間存在著緊密的聯(lián)系，二者缺一不可。

2 三維協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

三維協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用主要是要以計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)為基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用相應(yīng)的仿真軟件等，在設(shè)計(jì)過程中直接在系統(tǒng)內(nèi)呈現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，三維協(xié)同設(shè)計(jì)主要可以呈現(xiàn)出可視化的特征。

2.1 系統(tǒng)骨架及驅(qū)動模型

三維協(xié)同設(shè)計(jì)以系統(tǒng)骨架為基礎(chǔ)，該骨架主要是要對數(shù)字幾何量等應(yīng)用三維模型拓?fù)涮匦缘姆绞郊右赞D(zhuǎn)換，是一種相對特殊的處理方式。在這種處理方式下，在后期的設(shè)計(jì)過程中可以直接呈現(xiàn)各個(gè)工程要素的可視化圖形，隨后，這些圖形以圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲于系統(tǒng)內(nèi)，在后期需要使用時(shí)，系統(tǒng)可以直接對這些數(shù)據(jù)等加以調(diào)取。三維協(xié)同設(shè)計(jì)理論以骨架在組織上的多級樹結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由于骨架類型的多樣性，比如總骨架、子骨架等，這些不同的骨架使得在三維協(xié)同設(shè)計(jì)中代表了不同的構(gòu)件單位，比如頂層基本骨架是工程設(shè)計(jì)的總骨架等。三維設(shè)計(jì)中，遵循自頂向下的設(shè)計(jì)方式，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要以工程結(jié)構(gòu)的特征著手，實(shí)現(xiàn)三維立體模型的擴(kuò)展與延伸，從而逐步呈現(xiàn)完整的工程空間結(jié)構(gòu)與形狀。

2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)模式

三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用過程中，參數(shù)化設(shè)計(jì)模式是其中的重要內(nèi)容。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)過程中結(jié)合工程的規(guī)模、結(jié)構(gòu)等，確定工程的草圖，隨后在三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程中，在系統(tǒng)內(nèi)輸入結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸、位置信息等，并做好必要的標(biāo)準(zhǔn)。在此情況下，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須從參數(shù)化變量中對這些相關(guān)的參數(shù)加以科學(xué)設(shè)計(jì)，做好相應(yīng)的修改，此修改最終會直接與相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)整同步變化，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)調(diào)整與更改。因此，三維設(shè)計(jì)模式下的設(shè)計(jì)效率更高。

2.3 模板化設(shè)計(jì)理念

三維協(xié)同設(shè)計(jì)中，需要堅(jiān)持模塊化設(shè)計(jì)的思想，通過模塊化設(shè)計(jì)，可以在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)模型的模擬，這種設(shè)計(jì)思想下的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)更為直觀。對水利水電工程項(xiàng)目而言，其很多構(gòu)件較為復(fù)雜，比如擋土墻、板、柱等構(gòu)件，在水利水電工程中的應(yīng)用極為普遍，如果在設(shè)計(jì)過程中每次都對這些構(gòu)件加以建模處理，不僅會造成資源的浪費(fèi)，還延長了設(shè)計(jì)時(shí)間。而應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)可以有效解決此類問題。將一些定型構(gòu)件作為設(shè)計(jì)模板，這樣，在后期的設(shè)計(jì)中就可以對這些設(shè)計(jì)模板加以直接調(diào)用，不僅節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，還提升了整體設(shè)計(jì)的效率。而且，模塊化設(shè)計(jì)與參數(shù)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同。

2.4 協(xié)同化設(shè)計(jì)

水利水電工程設(shè)計(jì)中，涉及的工程專業(yè)較多，因此，在設(shè)計(jì)中必須做好相應(yīng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，以保證整體的設(shè)計(jì)效果，避免在設(shè)計(jì)過程中不同的專業(yè)之間存在矛盾。協(xié)同化設(shè)計(jì)要求相關(guān)人員需要在設(shè)計(jì)過程中對相應(yīng)的設(shè)計(jì)信息等加以整合，使得各個(gè)專業(yè)之間可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同化設(shè)計(jì)，這種協(xié)同化設(shè)計(jì)簡化了設(shè)計(jì)流程，使得各個(gè)專業(yè)、環(huán)節(jié)之間可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同，有效保障了設(shè)計(jì)的效率。

3 三維協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

3.1 提高水利水電工程設(shè)計(jì)工作的效率

傳統(tǒng)的水利水電工程設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)工作主要是以工程的規(guī)模、建設(shè)目標(biāo)等為基礎(chǔ)，在綜合勘察工程區(qū)域自然地理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)相關(guān)的二維設(shè)計(jì)圖紙。但是，當(dāng)前，在經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的背景下，水利水電工程承擔(dān)著更多的功能，并且水利水電工程規(guī)模逐步擴(kuò)大，在此情況下，傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)的要求，無法直觀呈現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的總體設(shè)計(jì)思路，而三維協(xié)同設(shè)計(jì)本身可以直觀呈現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路。在水利水電工程的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)工程的實(shí)際情況，建立三維立體模型，在該模型內(nèi)開展一系列的設(shè)計(jì)工作，突破了傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的弊端，提高了設(shè)計(jì)的效率，在一定程度上可以減少設(shè)計(jì)變更的出現(xiàn)。

3.2 降低設(shè)計(jì)校審的時(shí)間

水利水電工程中，如果應(yīng)用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式，當(dāng)設(shè)計(jì)方案確定以后，相關(guān)的專業(yè)人員需要對設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)方案等加以校審，這種校審過程需要的人力投入較大，且耗費(fèi)的時(shí)間較長。并且對校審過程而言，其本身的流程較為復(fù)雜，一旦校審人員在校審過程中沒有遵守相應(yīng)的校審規(guī)范，就會導(dǎo)致各種錯(cuò)誤的出現(xiàn)。這種情況下，必須進(jìn)行多次的校審，方能避免錯(cuò)誤的出現(xiàn)。而三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式下，主要以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等為基礎(chǔ)，其校審主要是在系統(tǒng)內(nèi)對相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案與圖紙等加以校審，這種校審過程本身可以實(shí)現(xiàn)自動跟蹤與記錄，簡化了校審流程，縮短了校審的時(shí)間。

3.3 改善水利水電工程設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量

對水利水電工程項(xiàng)目而言，應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)，需要充分考慮水利水電工程的總體規(guī)模，構(gòu)建三維可視化模式，在該模型中實(shí)施一系列的設(shè)計(jì)工作，這種設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用有效提升了設(shè)計(jì)方案的整體質(zhì)量。在三維協(xié)同設(shè)計(jì)模式下，計(jì)算機(jī)通過構(gòu)建三維模型，可以在模型內(nèi)進(jìn)行工程相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，隨著設(shè)計(jì)人員對相關(guān)數(shù)據(jù)、參數(shù)等的調(diào)整，其三維模型逐步一定的變化，當(dāng)調(diào)整結(jié)束以后，也就在該模型中呈現(xiàn)了最終的三維設(shè)計(jì)效果，從而也就保障了水利水電工程設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 水利水電三維協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量控制流程

在水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)的質(zhì)量管控中，應(yīng)該應(yīng)用“5MIE”方法，分析在三維協(xié)同設(shè)計(jì)中可能引發(fā)設(shè)計(jì)質(zhì)量問題的因素，從這些因素著手，實(shí)施質(zhì)量控制，如圖1所示。

圖1 影響水利水電工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素

4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)分解表

在水利水電工程協(xié)同設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)任務(wù)分解表是一種極為有效的質(zhì)量控制手段。設(shè)計(jì)任務(wù)分解表的應(yīng)用不僅能夠在設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)合理的分工與協(xié)作，還能夠?qū)崿F(xiàn)良好的設(shè)計(jì)質(zhì)量控制。設(shè)計(jì)任務(wù)分解表使得各個(gè)設(shè)計(jì)部門與人員可以明確自身的設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)而確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)順序，科學(xué)分配各個(gè)設(shè)計(jì)人員的任務(wù)，在這種質(zhì)量控制方式下，有效保障了設(shè)計(jì)成本等的有效控制。

4.2 設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表

水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表也是設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的有效手段。設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表的實(shí)施中，要求相關(guān)人員需要對不同時(shí)期的進(jìn)展情況等加以實(shí)時(shí)掌握，在此基礎(chǔ)上對項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)、進(jìn)度等加以科學(xué)規(guī)劃。因此，設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表是水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)中項(xiàng)目進(jìn)度控制的主要手段，有效保障了項(xiàng)目的順利實(shí)施。在設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃表的指導(dǎo)下，相關(guān)部門需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施的具體情況，科學(xué)確定進(jìn)度計(jì)劃表。在后期設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格根據(jù)此計(jì)劃表來實(shí)施，有關(guān)進(jìn)度管理人員要檢查工程實(shí)際情況與進(jìn)度計(jì)劃表之間的差異性，如果存在較大的偏差，需要及時(shí)對相關(guān)的工程問題加以分析與處理，采取必要措施等，保證水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)可以在規(guī)定的工期范圍內(nèi)完成。

4.3 工程質(zhì)量控制

水利水電工程三維協(xié)同設(shè)計(jì)過程中，質(zhì)量控制的實(shí)施極為重要。相關(guān)人員需要在設(shè)計(jì)操作環(huán)節(jié)，應(yīng)重視設(shè)計(jì)決策問題的處理，以水利水電工程的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，進(jìn)行開發(fā)方式等的科學(xué)選擇，保證設(shè)計(jì)流程的規(guī)范化。另外，在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具、技術(shù)等，保證其設(shè)計(jì)能夠符合水利水電工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與要求，明確劃分各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)，做好設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制。質(zhì)量控制人員需要在設(shè)計(jì)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，并采取必要的改進(jìn)措施。

5 結(jié)束語

三維協(xié)同設(shè)計(jì)是當(dāng)前設(shè)計(jì)領(lǐng)域現(xiàn)代化發(fā)展的重要表現(xiàn)，在很多工程建設(shè)中，三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用極為普遍，這種設(shè)計(jì)方式與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，具有明顯的優(yōu)勢，可以大大提升設(shè)計(jì)的效率，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提升水利水電工程設(shè)計(jì)的效果。