[摘要] 仅仅用了39天就完成了原本需要6个月的设计工作!在托巴水电站项目中，中国水电顾问集团中南勘测设计研究院(简称中南勘测院)充分利用三维协
仅仅用了39天就完成了原本需要6个月的设计工作!在托巴水电站项目中，中国水电顾问集团中南勘测设计研究院(简称中南勘测院)充分利用三维协同设计的各种优势，轻松地满足了该项目业主对工期的严格要求。中南勘测院到底是如何做到的呢?
为满足苛刻的工期要求
位于云南省的托巴水电站是我国在澜沧江上建造的第四座梯级大坝，预计项目装机容量1400兆瓦，总投资约153 亿元。该项目不仅能够每年生产63.6 亿千瓦小时的电能，而且还提供蓄水容量为10.4亿立方米的水库。
托巴水电站的设计是个复杂的水利工程设计项目，涉及测绘、地质、施工、土木工程、水轮机工程、电气工程设计和建筑学等多个专业。如果按照传统的设计管理手段，项目所涉及的所有文件都要分发给设计人员和特定审查者进行文件审查，中间的环节非常繁琐。
这样一个复杂的项目，计划总体设计、施工工期只有75个月，其中24个月为设计、准备时间，39个月为施工时间，还有12个月是后期施工时间。不仅如此，托巴水电站位于澜沧江上，设计、施工的现场条件还很受周围环境的制约。
负责该项目设计的是中南勘测院。中南勘测院成立于1949 年，是综合的工程设计、采购和施工顾问公司，致力于水电和风电项目的工程总承包。在设计阶段，为了保证在业主要求的工期内完成设计任务，中南勘测院在现场办公室、长沙总部和云南省迪庆州部署了由60～80名设计人员组成的项目团队。
托巴水电站的勘测设计项目是在2011年初启动的，此时中南勘测院正准备上马以Bentley协同设计平台ProjectWise为核心的三维可视化协同设计系统。为了按时按质完成托巴水电站的工程设计任务，中南勘测院决定率先在该项目中采用三维协同设计。
艰难迈出一劳永逸的一步
中南勘测院希望在托巴水电站项目中将 整套三维设计软件结合起来应用，从而改进工程设计流程，促进不同专业设计人员之间的协同作业，提升整体项目管理水平。这些产品主要包含来自Bentley公司的 ProjectWise、Navigator、PlantSpace、Architecture、Structural Modeler、Substation、Promis·e和GEOPAK Civil Engineering Suite等。
其中，Bentley ProjectWise主要用于实现分布在各地的项目组成员的设计信息协同，Bentley Navigator专门用于动态审查和分析，Bentley PlantSpace主要用于管道整体设计和建模，Bentley Architecture用于建筑信息建模(BIM)，Structural Modeler用于BIM 设计和结构系统文档制作，Bentley Substation用于智能电气和物理变电站设计，Promis·e专注于电气控制系统的智能设计，GEOPAK Civil Engineering Suite主要用于公路和运输类基础设施的设计。
中南勘测院采用三维协同设计最主要的目的是满足托巴水电站苛刻的设计工期要求，但值得一提的是，项目组中所有设计人员对以上多个软件产品都不熟悉。按照一般人的理解，这可能反而拖延工期，适得其反。这也是国内勘测设计院在推广三维设计时普遍遇到的阻力。中南勘测院坚持在托巴水电站应用三维协同设计，是因为这将是个一劳永逸的做法。托巴水电站成功应用三维协同设计之后，他们会在各个项目中将它快速推广开来。
那幺，项目组成员要做的，就是快速学习相关的软件知识，并快速投入应用。值得庆幸的是，项目组成员没有让人失望。仅仅用了40天时间，他们就已经能在项目设计工作中使用各种专业三维设计软件。
设计准确度大幅提高
在中南勘测院项目组的努力下，托巴水电站成为国内首个采用三维协同设计的水电站项目。三维协同设计这一创新技术的采用，不但帮助项目组在业主要求的工期内完成设计任务，而且在以下几个方面充分体现了其应用价值：
首先，强化了位于不同地方、专注于不同专业的项目组成员之间的设计协同。在Bentley提供的协同设计环境中，中南勘测院负责托巴水电站的分布在三个地方的专项团队能够同时应用多个应用程序处理同一个设计项目，并实时参考其他成员的设计成果，这大大缩短了专门团队之间的沟通时间，增强了团队协作。无论项目组成员在哪里，设计内容涉及哪个专业，ProjectWise都能确保设计成果的实时性、准确性和合理性。
其次，有效提高了设计效率。托巴水电站项目总工程师龚德瑜介绍：“通过充分利用Bentley Navigator和i-models的主要功能，在参与设计人员数量相同的情况下，我们在39天内完成了原来需要 6 个月完成的设计工作。”
说到三维协同设计在托巴水电站项目中对设计效率的提升价值，不能不提其在早期的比选和选择大坝工程设计计划期间的表现。托巴水电站工程师何雷辉透露，通过应用Bentley的GEOPAK 和其他系列三维软件，他们仅用了5～8小时就完成了挖掘计划。而在过去，他们需要花费两周时间才能完成。同时，Bentley 软件还帮助他们快速、准确地完成了项目工作量统计工作。
此外，系统还有效缩短了设计出图时间。据悉，如果采用传统的二维设计方式，托巴水电站最终出图需要耗费2～3天，但是采用三维设计后，出图时间只要1天。龚德瑜解释道：“使用三维模型，我们可以对整个设计进行优化，自动生成二维图和计算项目工作量，从而提高效率，缩短项目周期。”
再次，通过执行碰撞检查和模型验证，减少了错误、疏忽和结构内部布局的冲突，优化了设计质量，空间布局更加合理。记者来了解到，这使得设计成果的准确度大幅提升。值得一提的是，如果采用传统的二维设计手段，如果缺乏有效的碰撞检查、模型验证手段，水电站项目在设计完成施工时，施工现场经常会遇到结构和组件冲突等情况发生。这时候，该设计结果就要返回去重新设计。
Bentley 的三维设计技术提供了更加清楚、直观和生动的设计表达结果，为设计人员提供了明确的空间布局关系。通过三维模型，结构和设备的空间布局关系变得显而易见。在三维设计环境中可以实现许多在二维设计中很难实现的空间布局模式。此外，具有复杂形状的设备可在多维环境中动态显示，使它们一目了然。借助三维设计技术，托巴水电站的布局设计时间从传统采用二维设计的1～2周缩短至不到8 小时。
最后，三维协同设计技术所实现的数字化移交，为水电站的业主在后续的施工、运维中提供了数据基础。中南勘测院项目组通过建立项目工程数据库，为发电站业主提供了统一的涵盖了水电站整个设计生命周期的信息，确保了数据的有效性、精确性和一致性。这样，设备维护管理、员工培训和报告演示都可使用三维模型快速、轻松实现。
因为有了托巴水电站设计项目的成功经验，在2011年5月底完成该项目之后，中南勘测院很快就于同年7月15日在全院范围内发布三维可视化协同设计系统，正式进入三维可视化协同设计系统的实用化阶段。
（责任编辑：孙悦）
