7月13日，達索系統大中華區基礎設施行業峰會圓滿落幕。中南建筑設計院股份有限公司工程數字技術中心主任張慎博士受邀出席，并在建筑工程分會場發表題為《從數字化邁向智能化——中南建筑設計院PLM領域應用及拓展》的主旨演講，結合湖北省疾病預防控制中心項目案例，分享中南建院在無圖設計、無圖建造環節的實踐、探索與思考。

 

 

現階段，住房和城鄉建設部聯合多部門發文，大力推動智能建造與建筑工業化協同發展，并提到“新型建筑工業化是通過新一代信息技術驅動，以工程全壽命期系統化集成設計、精益化生產施工為主要手段，整合工程全產業鏈、價值鏈和創新鏈，實現工程建設高效益、高質量、低消耗、低排放的建筑工業化。”由此可見，設計無疑是新型建筑工業化關鍵環節之一。因此，中南建筑設計院股份有限公司（以下簡稱“中南建院”）從建筑全生命周期管理的視角對政策趨勢進行解讀。

建筑工業化要求一模到底，需要大規模協同、大規模定制以及數據高效無縫流轉，即各專業、各企業共用同一個動態的三維數字模型，實現一模橫向到邊、一?？v向到底；

智能建造必然要求無圖建造。在智能建造體系中，工業軟件提供了全新的思維方式。三維數字模型包含結構化的完整數據，可以用于直接驅動智能終端。而二維圖紙需要經過解讀、轉換才能驅動智能設備，需要大量人工干預。

 

 

設計藍圖起源于1842年。試想一下，當我們步入數字化時代，三維數字模型是否可以真正取代已經存在近兩百年的圖紙交付形式？

設計的本質是解決問題。圖紙不是工程建設的必需品，而使用三維模型設計和交付一樣可以解決設計問題。因此，中南建院認為“無圖設計、無圖建造是從數字化邁向智能化的必經之路”，并不斷探索通過實際工程項目使用數字模型直接指導下游加工、施工、運維，使模型數據的價值最大化。基于上述思考，中南建院希望打造建筑全生命周期數字化管理PLM平臺，打通設計、施工和運維全過程，并以達索系統3DEXPERIENCE平臺作為數字底座匯聚基礎數據，同時開展一系列本土化、行業化應用開發。

 

 

為了實現該目標，中南建院在不斷通過不同類型的領航項目驗證無圖設計、無圖建造的技術可能性，并持續迭代對建筑全生命周期數字化管理的理解。湖北省疾病預防控制中心是繼武漢市新一代氣象雷達塔項目之后中南建院基于3DEXPERIENCE平臺完成的又一標志性項目。該項目位于湖北省武漢市洪山區卓刀泉北路，由中南建院與中國建筑第四工程局有限公司聯合承擔，同時雙方希望將其打造成國家數字建造技術創新重點項目成果應用示范工程。

 

 

為了將3DEXPERIENCE平臺更好適配建筑業的使用需求，并提高設計效率，中南建院相繼建立了項目模板庫和項目材質庫。

項目模板庫：建筑、結構、暖通、給排水、電氣和施工等各類行業工程模板250余項，用于快速建立三維模型。

項目材質庫：建立行業各類建材、內裝材質80余項，高品質呈現最終設計效果。

為了責任到人、高效協同，在項目策劃階段，項目組建立IPD模式工作團隊。深化設計、施工單位、項目管理團隊提前介入，基于統一平臺協作。自頂向下綜合考慮項目階段、專業、工作包創建項目結構樹，分工協作。制定基于同一平臺設計、校審、數據管理等各項流程，使工作有據可依。

以“一模到底，無圖建造”為目標，中南建院采用3DEXPERIENCE平臺在單一數據源的協同環境中建立三維數字模型，打通設計、仿真、加工、安裝、運維等全生命周期。過程中，項目組采用基于部件的設計（CBD）方法，實現不同設計階段LOD100至LOD400演進式設計，隨著項目進行不斷深化模型，實現一個模型用到底。隨后，張博士詳細介紹了該項目在每一個階段的技術舉措：

在方案階段，規劃布局遵循“一廊串聯、一核引領、生態共享、空間互動”的理念，利用CATIA建立模型體塊，完成方案推敲設計。

在勘察階段，構建三維地質模型，可以更客觀、更形象地描述地質體，克服用二維圖件描述三維地質體的局限性，實現根據地質層分布情況進行開挖、回填以及樁基礎長度設計。

在設計階段，建筑專業利用CATIA對幕墻曲面進行優化與板塊分割，減少47%板塊種類，極大降低施工難度與造價；結構專業自主研發3DEXPERIENCE-SAP2000軟件接口程序，提取骨架線，轉換為梁、柱、墻單元，調用SAP2000生成分析模型，進行結構分析計算，并返回設計截面；機電專業使用原理圖驅動三維設計，基于同一平臺和三維數字模型完成機電全專業協同設計，及時發現并解決專業碰撞及排布問題，減少管道占用高度。使用Dymola建立樓宇暖通系統、給排水系統、空調通風系統仿真模型，利用仿真結果為機電專項設計和設備選型提供定量的優化建議，同時模擬大樓動態運行狀況，分析室內溫度控制效果，計算系統能耗和碳排放量，建設低碳建筑。

 

 

在深化設計階段，中南建院研發了一系列工具，如鋼筋設計工具、機電開孔工具、管路末端布置工具和支吊架布置工具等，以支持快速建模、快速修改和快速算量。同時，利用設計仿真一體化技術，基于設計模型開展混凝土、鋼結構深化設計，完成精細化鋼筋、鋼節點設計。節約施工交底時間，縮短深化設計周期，準確計算材料用量。為有效把控設計質量，保證設計成果可追溯，項目組在全過程使用三維校審工具，完成設計、深化模型及施工措施、建造方案的校審。

 

 

在加工階段，中南建院一方面基于CATIA開展鋼結構加工設計，另一方面自主開發了加工設計工具，基于DELMIA實現自動生成加工圖、材料表，自動完成產品拆分、相同產品歸并、BOM表生成、IFC屬性寫入等工作。同時，項目組完成了數字模型直接驅動智能終端的技術驗證，利用同一數字模型，按板厚分類，優化排版和切割路徑，驅動切割機進行板料切割。模擬機器人焊接節點操作，生成操作數據，實現虛擬聯調。

 

 

在施工階段，中南建院通過施工仿真、施工措施設計、虛擬設計與建造（VDC）等技術，預演施工方案，預判建造難點，以優化資源使用、提升施工安全、控制過程成本、節約項目工期、提高建設質量。在施工現場，使用三維數字模型代替圖紙完成技術交底，以更加直觀的方式溝通，現場勞務班組普遍反饋理解設計成果更簡單，實施更方便。同時，中南建院搭建了基于3DEXPERIENCE的精益建造管理平臺，以“一清二楚 按部就班 精益求精”為建設目標，圍繞“交模型 管進度 算造價 看現場 驗質量”的項目關鍵要素，搭建進度管理、6D管理、計量計價、三維標注、三維作業指導書、仿真管理、現場管理等應用場景。

 

 

最后，結合湖北省疾病預防控制中心項目案例分享，張博士對從“無圖建造”邁向“智能建造”的技術路徑做出總結：

利用三維數字模型定義建筑，構建數字樣房；

利用數字樣房驗證設計方案，模擬施工工藝；

利用三維標注實現三維交付，形成數字產品；

利用數字產品驅動智能終端，實現智能建造。

中南建院正在推動從無圖設計、無圖建造到無圖審批、無圖招標、無圖結算、無圖運維的建筑全生命周期數字化管理的場景定義和技術驗證，并且與有關部門積極探討模型數據的確權、審批、監管等事項，打通基于三維數字模型的報建、設計、審查、招投標、施工、交付等全鏈條、全方位價值場景。相信未來，可期！

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