三维协同设计

介绍了输变电工程数字化设计的发展趋势、中国电力科学研究院有限公司架空输电线路三维设计协同设计包所包含的四个设计阶段六个设计专业设计功能。

大型水电工程 EPC 项目具有技术难度大、牵涉面广、不确定风险因素多等特点，因此，需要一种创新性的、基于多要素、全信息的快速智慧决策系统，真正实现 EPC 项目管理信息系统“从无到有、从有到强、从强到智”。项目组依托杨房沟水电站工程，针对 EPC 模式下大型水电项目的管理特点，将传统的水电项目建设管理模式进行了创新，采用先进的 BIM、大数据、移动端、物联网等技术，借助数字化手段将工程建设精细化，管理深入至“单元工程级”，涵盖了工程设计、质量、进度、投资、安全等各个模块，实现了杨房沟水电工程设计施工的全过程数字化管理与智慧化管控。 本项目成果属于工程管理领域，主要管理创新成果包括：①首次系统地创建了一套基于 BIM的大型水电工程 EPC 项目的智慧管理体系，通过三维正向设计、智能建造、数字化移交等先进的技术手段实现了以设计施工一体化为核心的大型水电工程 EPC 项目全过程数字化建设管理创新，具有良好的应用前景和推广价值。②基于三维协同设计平台实现了水电工程全专业三维正向设计，并且实现了 BIM 模型的精细化、属性化和轻量化以及基于 BIM 模型的工程建设管理。③研发了可模块化配置的设计施工 BIM 管理系统，实现了大型水电工程 EPC 项目的设计施工一体化管控。④首次提出了有效解决大型水电工程 EPC 项目从“物理实体电厂”到“数字孪生电厂”的数据信息损失问题的整体移交方案，打通了工程全生命周期管理的“最后一公里”。 项目成果成功应用于杨房沟水电站工程，经济和社会效益显著，已有中国电力建设企业协会、水电建设监理协会、水力发电工程学会、水电水利规划设计总院、国电、国网新源等 30 多家单位到杨房沟水电站开展调研学习，各单位及专家一致认为本成果已达到国内外水电项目建设管理一流水平，具有很强的可操作性和推广价值。本项目的相关技术在两河口水电站、大古水电站、杭州地铁、雄安新区等项目中得到了应用，后续将在雅砻江流域卡拉、孟底沟等水电站中推广应用。项目组共计获得软件著作权 9 项，论文 8 篇，“工程三维数字化设计与施工管理一体化”成果被鉴定为“国际领先水平”。本项目对传统水电工程的建设管理进行了创新，真正实现了大型水电工程 EPC 项目基于移动设备的人机交互管理、扁平化管理、数据感知和共享管理，为大型水电工程 EPC 项目管理升级、优化生产组织提供了新思路、新方法，具有广阔的市场前景和巨大的应用价值，为国内同类工程建设创新管理思路提供了良好的借鉴。

本项目是基于二维设计数据库的缺乏而无法实现数字化移交的现状，在调查和分析国内三维设计管控相关信息资料和成果，并充分分析了制度和平台在三维管控中的力度，于2014年4月启动，经过短短两年时间实现了在公司内部全专业三维协同设计。该项目充分考虑了三维技术在EPC施工一体化中的优势，利用三维制度管理和平台管理两个手段，包括三维考核制度、设计深度制度及碰撞管理平台，确保三维设计成果符合设计施工一体化数据要求，实现了多专业的三维实体模型，通过对所构建的实体模型进行碰撞检查、优化设计，最终从模型中提取各种施工图及相应的材料报表实现了EPC0的一体化管控，精准掌控工程各项成本，形成企业的核心市场竞争力。

日本福岛核电事故发生后，三代核电技术因安全等级更高，得到了加速发展，成为了新建核电站的主流堆型。为发展中国核电行业，提升中国核电的竞争力，国家组织研发了华龙一号堆型，并开始了华龙一号的首堆设计和建造。在首堆设计过程中，各种信息化的工具和手段的应用极大的提升了工作效率和设计质量，缩短了设计工期，保障了首堆安全性。华龙一号三维协同设计与管理平台是信息化平台的重要组成部分，其研发和投用解决了长期困扰核电项目的异地协同设计和设计管理的两大难题，是华龙一号首堆建设中非常重要的工具软件。 平台在建设过程中攻克了三维布置设计、自动出图和在线校审签字的技术难题，实现了核岛土建、设备、管道、通风、托盘、仪控和各专业支吊架等的三维布置协同设计和设计策划、设计输入、设计输出、设计审查、设计评审、设计验证、设计变更等全专业全过程的设计业务信息化。充分利用“互联网+”技术，建成了国内最大的三维异地协同设计平台，并利用虚拟和分布式部署技术，显著提升了超大项目、多用户并发应用模式下的响应效率。首次利用大数据手段实现了对三维模型批量化、自动化的质量检查，革新了工程设计的质量检查手段，显著提升了设计质量。首次在核电设计领域实现了基于数据和模型的在线提资、技术状态管理、可视化电缆敷设，并攻克了多项基于模型的抽图关键技术，抽图自动化率达到90%以上，大幅提高了出图效率。华龙一号三维协同设计与管理平台的投用，解决了核电设计信息化的核心难题，为公司创造了巨大的经济效益，被国资委认定为央企信息化应用的典型案例，并向行业内外进行推介，促进了整个行业的信息化水平的提升。