工程數據怎么在流動中產出價值?這個「跨界」產品做了個大膽的嘗試
作者:147小編 更新時間:2024-10-09 點擊數:

你好,這里是BIMBOX。
現在建筑業談BIM已經離不開數字化了,無論是國家層面的數字中國戰略規劃,還是市場對新業務的需求,都齊刷刷地指向「數據」這片新的海洋。
但置身事內的圈內人,也深知數字化沒有想象的那么容易,業務割裂、數據標準欠缺、多人協同低效、成本效益難評估、參與者不足,每一條都是在企業數字化轉型的進程中一定會遇到的坎。
如果把所有這些問題背后的原因簡單歸納到一個點上,可能是「物理載體限制」。正如影像領域的光碟、物流領域的快遞單、支付領域的紙幣,對應工程行業就是紙質圖。如果信息一定要經過一道物理實體的「轉載」,那么最底層的一點點小摩擦,一定會隨著數字化的規模被不斷放大,最終變成一系列發展的阻礙。
你說未來有沒有可能,所有上游都不必交付給下游一份紙質的圖紙和文件,所有人都直接基于數據進行協作呢?
這件事在其他行業正在發生,光盤、手填快遞單已經消失不見,我們日常使用的紙幣也越來越少,但你的第一反應肯定是——各種法規不允許建筑業邁這么大的步子去改變。
那么以終為始,你猜10年后、30年后、50年后,建筑業的圖紙會不會消失呢?法律法規會不會被科技改變呢?畢竟,沒有紙質訴狀和判決書的數字法院已經上線運行,網約車也從曾經的法外之地變成了合法運營。

答案似乎是確定的,只不過這件事什么時間發生、被誰推動去改變,每個人心里會有不同的想法。
或許真正難的,是人們思維上的轉變。
最近我們看了一場產品發布會,下來后聯系了產品的開發方——北京跨世紀軟件技術有限公司的平臺事業部總監郭永偉,進行了一次深度對談,看到這家公司在推動建筑行業全面數字化這件事上,做出的一次很大膽的嘗試。

今天想把我們對這次發布產品的了解詳細講給你,若是正好符合你企業的需求,可以試試看,同時我們也站在他們的視角,看這家老牌的開發公司對數字化的未來是怎樣設想、怎樣行動的。
跨世紀這家公司早在1999年成立,也正因為成立于世紀之交,所以取了這個名字。它一直專注在大交通行業的軟件研發,包括公路、鐵路、市政、水運等領域,到今天也已經是一家20多年的軟件公司了。
在交通行業比較為人熟知的產品,比如主打橋梁設計出圖的橋梁大師、主打三維BIM設計的設計大師、主打施工階段全過程管理的建造大師,都出自這家公司。
今天主要想和你聊的,是他們今年才正式對外發布的、主打全周期數字化的產品:跨~界云空間。
一句話描述:它是一個跨世紀公司自主研發的云端工程數字化平臺,目標是實現從方案到設計、施工到運維的一體化管理。
看這句話你可能沒法理解它到底是個什么產品,實際上無論是在跨世紀擅長的交通領域,還是在更廣泛的數字化領域,跨~界云空間的定位都是一款很特別的產品,有很多設計走的都是非常有趣的技術路線,聽我慢慢給你聊。
目前跨~界云空間的四個核心的定位,分別是:
?基于云端的圖形引擎
?集成在各種業務場景里的工具
?為參建各方提供的數字平臺
?基于云端的數字化工程服務
這些定位,具體到平臺的界面里,對應的則是一系列的功能模塊,我們先拆開看看這四個定位和對應的功能,再回來說說數字化這件事兒。

Part.1 基于云端的圖形引擎
目前行業里提到國產自主可控圖形引擎,大體上路線分兩種:要么是基于桌面端的編輯建模引擎,主要處理單體建筑的精細化設計;要么是基于云端的展示引擎,可以渲染顯示大體量的模型。但這兩條路線的融合卻很少有公司去嘗試。
另外比較常見的通用引擎,因為缺少GIS能力,也不太適用于交通行業。
跨世紀同樣是堅持國產自主可控,不過在引擎方向走了一條很特殊的路線,把引擎架設在云端,可以是公有云或是私有云,同時包括了具備編輯內核的BIM引擎、BIM+GIS的展示引擎、和面向業務的數字孿生引擎。

值得一提的是云端編輯這一點,和很多引擎都有很大的區別。
這樣設計的目的,是讓數字孿生模型去掉「互傳、修改、再互傳」的環節,直接在平臺上即開即用,由不同人在各階段進行模型迭代,也讓生產者和使用者直接在一個環境下使用數據。
具體到用戶的使用場景,可以直接在跨~界云空間上使用的引擎有兩個。
BIM Windows
可視化工程網盤
盡管在技術上叫引擎,不過在使用時,你可以把它理解為一個可以直接打開很多格式文件的工程網盤。
常規的二維圖紙格式dwg、dxf,三維模型格式rvt、dgn、nwd、IFC、fbx、3dxml、obj、skp,以及GIS格式3sm、3mx、3ditiles、osgb等等,都可以在平臺上合并加載。
當然,作為一款網盤工具,它也支持PDF、Office文檔、視頻、圖片等文件直接在線查看。

能勝任這方面工作的平臺也不少,重點說說跨~界的幾個特點。
首先是對公路、鐵路、市政、水利等線性工程模型友好,尤其是BENTLEY的DGN格式支持得很好,大體量線性工程模型加載很快,同時也支持毫米級精度查看和測量。

其次是上傳很簡單,不需要任何插件轉換成中間格式,直接源文件拖拽到平臺,所有轉碼工作在后臺自動完成。

值得一提的是,BIM Windows轉碼之后會利用動態切片緩存,把模型切成若干部分,根據用戶的請求顯示對應的部分,同時使用LOD流式加載,當用戶需要放大查看細部的時候再進一步加載細節,這樣既兼顧了上傳轉碼的速度,也能兼顧模型的打開和查看速度,普通配置的電腦也可以流暢加載。

BIM與GIS合并加載,把線性工程模型定位到大坐標系場景里。除了前面說到的GIS數據、實景建模數據,也可以加載開源的數據地圖,比如必應、ArcGis、天地圖、高德等等。

所有模型構件都可以查看BIM屬性,還能手動加入「標簽」,標簽可以鏈接視頻文件、鏈接其他模型的文件,點擊標簽就能直接打開,還可以鏈接物聯網傳感器的數據顯示。

平臺提供了常用的引擎功能,比如三維剖切、保存視圖、添加批注,或者在Web端直接進行長度、面積、體積等數值的測量。

所有在線文件可以直接分享,其他人在瀏覽器里打開鏈接就能直接查看模型。

跨~界不是一個封閉的平臺,可以把合并后的模型導出為obj、gltf、datasmith等格式,構件的屬性、材質可以一并導出。
BIM Station
云端建模平臺
很多引擎都可以解決可視化查看的問題,但沒有同時解決編輯的問題,需要修改的時候需要在建模端修改,再重新轉碼、上傳,這在一定程度上決定了BIM模型進入平臺之后,是否能在不同應用場景下直接迭代。
我們就經常遇到粉絲的提問,到了施工或者運維階段,需要一些小修改,但每次都要到源頭上找設計師,可很多工作已經不是設計師的責任了,而且重新修改上傳會導致之前做好的一些后續工作也需要重來一遍。
BIM Station就是用來解決這個問題的云端編輯引擎,不需要安裝,直接在瀏覽器里,進行二維三維操作。
二維方面,已經基本達到了CAD的二維繪圖能力,常見的移動、復制、偏移、旋轉、縮放、鏡像、陣列,還有高階的延伸、打斷、修剪、倒角、創建復雜面、尺寸標注等都可以支持。

三維方面,可以創建球、塊、柱、錐等模型,也支持直接在二維基礎上拉伸、放樣、旋轉出三維形體,像是剪切、倒角、孔洞、凸出、殼體、壓印,還有實體之間的相并、相減、相交等布爾運算,同時具備一定的參數化三維建模能力。

當然,在實際項目中,設計師直接使用這種底層的線、面、體操作,從零做項目的情況并不多,重要的是利用BIM Station,可以對平臺里的其他模型,包括上傳的rvt、dgn等模型進行加工修改,甚至進行一些更高階操作,這些操作都需要引擎在底層能支持才可以,這就要講到下面的工具了。
Part.2 應用工具
前面講到的圖形引擎,在很多工作場景里,是被隱藏在「后臺」的。像是設計建模、施工用模等場景,則是需要一些建立在引擎能力之上的軟件工具。
所以,你也可以把BIM Station理解成BENTLEY的MicroStation,只不過是在線版的,很多工具都是在它的基礎功能上開發出來的。
很多企業對BIM的落地應用很難開展起來,很大程度上是因為大多數人的「建模工具」和「用模工具」還是同一套工具,沒有針對應用場景設計不同的軟件。
為了讓模型和數據發揮作用,跨~界云空間基于BIM提供了很多工具,包括方案設計工具、施工深化工具、動畫制作工具等等,讓不同環節的人利用瀏覽器里的工具,不需要安裝軟件,就可以把BIM數據用起來。

下面舉幾個例子,說說跨~界云空間上目前已經開發出來的軟件功能。
BIM Works
總體方案設計
這是一款針對路橋隧行業,快速進行方案設計、修改、匯報展示的工具,主打的就是一個「快」。可以把以往路橋分專業推進、一周左右的設計時間,壓縮到一天甚至幾個小時完成。
它能以上傳到平臺的地形和路線數據為基礎,快速生成全線的道路、橋梁、隧道、交安、景觀等專業的模型。
比如橋梁建模,在立面圖中根據設計高程線和地面線的關系,設定橋梁中心樁號、跨徑表達式、斜交角度等參數,創建橋梁符號,讀取路線信息之后就可以創建橋梁模型。

比起手動建模,這種自動生成模型的速度要快上很多,變更的過程中,只要修改這些參數,模型也會同步修改,很省事兒。

針對道路專業,選擇路線起始樁號,可以快速創建路基模型,也可以捕捉路線上的其他單位工程,通過路基快速鏈接相鄰的兩個單位工程,還能根據路面寬度自動批量創建標線模型,另外路燈、標識、護欄等批量創建也不在話下。

隧道模型也是通過選擇起止樁號快速創建,可以通過生成的隧道表快速定位到對應的模型、查看每個隧道斷面。

針對快速匯報展示的場景,不需要導出、渲染,可以很方便地在模型里直接開展漫游,快速查看車流模擬,進行方案比選。

當然,BIM Works只是用來滿足項目前期的快速方案設計,到了施工圖階段,還需要進一步由專業設計師進行深化,這項工作可以通過平臺和本地深化設計工具的數據打通來實現,我們放到后面再說。
CSC SiteLayout
臨建場布
施工準備階段,還有一個比較常見的應用,就是臨建規劃、場地布置等工作。這項工作的核心需求是快、直觀、成本低。
CSC SiteLayout也是布設在云端的工具,施工人員只要直接打開存儲在云端網盤的模型,調用對應的功能,就可以在三維實景上,快速完成規劃選址、便道設計和場地布置工作。

支持DTM、實景和HGT高程等格式的地形數據,在地形上直接指定邊界完成場地平整,并自動計算填挖方量。

選擇系統預設好的便道斷面,在地形上選擇關鍵點,就能創建便道路線,也可以通過調整點修改便道設計方案,填挖方量也是在這個過程中自動計算。

場地布置可以在自定義的場地邊界上,或者在導入的CAD平面布置圖上,通過拾取或者繪制的方式布置參數化圍擋,然后通過點選、拾取等操作,完成大門、場區道路的創建。

輸入標高、層數和間數,可以快速參數化創建活動板房,也可以參數化快速布置塔吊、龍門吊、砂石料倉、鋼筋加工棚等臨時建筑。

平臺也提供了臨建場布構件庫,常用的構件比如攪拌機、水泥罐、裝載機、混凝土罐車、制梁臺座、轉換臺座、存梁臺座等等,拖拽就可以實現快速布置,直接查看三維布置效果。

CSC WBS & Modeler & 4D
BIM施工應用
這三個模塊,主要是解決BIM模型從設計到施工的銜接和復用問題,也就是常說的「設計施工一體化」,比如施工直接使用設計模型進行進度模擬、工藝模擬,再比如每次變更都不需要重新回到建模軟件修改。
如果設計院只是把模型打包、發給施工方,這距離施工方能用起來還有挺大的差距,因為設計和施工的建模邏輯是不一樣的。比如設計建的是整體的橋墩,而施工則需要對橋墩進行流水段分解和管理。
在CSC WBS模塊里面,在設計環節給模型賦予的信息和編碼都傳遞給下游,接下來平臺根據構件編碼,自動進行WBS分解,生成結構樹,工程師也可以按照分部分項劃分標準,重新綁定工程模型,后續施工方就可以按照這個新的結構樹來管理模型。

利用CSC Modeler,工程師可以直接打開上一步完成的模型,把里面的構件按照施工邏輯進行拆分,比如把一根橋墩按照規則拆分成多段,切分后WBS結構樹也會自動更新。

反過來,對于同時施工的一組構件,也可以把它們合并成組,以便和施工現場的施工段相對應。

利用CSC 4D,可以繼續利用切分成組的模型,平臺里所有協作者都可以進入模型,根據施工任務,一起編制施工計劃。完成之后,用可視化的方式進行進度模擬。

從現場收集、通過Excel表格導入的實際進度數據,也可以和施工計劃進度進行對比、分析,查看提前開工、滯后開工等施工段的數據。

需要注意的是,不止從跨世紀自己的平臺建的模型,由其他軟件建模、上傳到云端的模型,一樣可以進行這樣的施工段劃分加工應用。
這樣不同場景被切分成不同的模塊,操作學習難度很低,負責某個具體環節的施工人員很容易就能快速上手。這樣模型在項目推進的過程中才能在同一個平臺里持續迭代,這也是跨世紀堅持做云端工具的原因。
CSC Simulate
施工模擬動畫
設計和施工過程中基于BIM做了很多的應用成果,最終都需要在開會時給甲方匯報、給現場交底。這個模塊的作用,就是基于前面做好的模型成果,在云端簡單快速地出一個匯報動畫。
工程師可以利用內建的構件庫,加入工程機械設備;模型分段在前面的環節已經做好了,直接拿來用就可以。

給每個構件和施工段,賦予相應的動作,比如移動、旋轉、顯隱、透明、變色等等,再賦予開始時間和結束時間,就可以自動生成一段施工工藝模擬動畫。

上面說的所有應用,對于施工單位來說,不需要按用戶購買獨立的單機軟件,工具都部署在云端,只要有賬號,登錄就可以干活兒,成本更低、自由度也更高。
Part.3 數字化平臺
跨~界云空間的底層邏輯不是模型驅動,而是數據驅動,無論原始文件是什么格式,進入到平臺都變成可識別、可編輯的數據,最終讓這些數據通過云端的打通,服務到不同的具體業務。
作為用戶,最主要的體感就是企業在云端部署之后,不需要安裝軟件,在瀏覽器登錄賬號就可以隨時使用。
看完上面的介紹,你可能會有個誤解:跨~界云空間里集成了一些「軟件」,能實現不同的功能。
這么理解并不算錯,但實際上每個模塊,都應該視為不同業務、不同人員,對同一套模型和數據的各種「操作」。
平臺的特點就在這兒了:并不是每個軟件單獨處理一種文件格式,而是所有操作都對平臺里同一套數據進行「業務化操作」。
除了這些操作,平臺還提供了給參建各方使用的數據功能,比如模型內的數據校驗、公共資源庫、工作流程管理、數字化協同等等。
舉幾個應用場景來說明這些功能。
在線模型檢查
上傳之后的模型,可以理解為脫離了原來的軟件,任何擁有賬號的人都可以在線查看。
同一個模型,在上傳新版本之后,可以自動進行模型對比,找出版本之間的差異點,哪些是新增的、哪些是刪除的、哪些是修改的,一目了然,設計師和工程師就不需要從頭檢查了 。

選擇模型分類和檢查標準,可以在線遍歷模型,檢查模型的精細度和構件信息是否完整。

線上審批
平臺里內置了流程引擎、組織關系和人員角色,設計師上傳到項目里的文件,可以直接發起審批流程,審批流程可以根據不同企業的要求自己定義。

相關的負責人查看模型的時候,可以給任意視圖和構件添加定位,加入批注、審批意見,平臺會按照事先定義好的審批流程,把任務分配給對應的人員角色。

任務和意見會實時反饋給設計人員,可以在平臺里查看消息,也可以在模型視圖直接定位問題、進行修改。修改完成后,由審核人員審批同意,就可以走到下一個審批節點,直到流程完成。

平臺會記錄審批流程,讓設計全程留痕,最終會生成一份校審單,用于線下的簽字和歸檔。
云端構件庫
企業部署平臺之后,會擁有一套線上的資源庫,可以統一管理企業的參數化構件、公共標準圖紙、標準庫,通過在項目中不停迭代這個資源庫,可以最大程度實現知識資產的積累和復用。

通過這些應用你會看到,跨~界提供的不只是在線文件瀏覽方案,而是用在線的方式,通過一定的流程,把文件里的信息去做數字化處理,參與協作的人,都可以在不改變原有生產流程的前提下,為數據流的迭代做出貢獻。
Part.4 云端數據服務
說到這兒,你可以理解跨世紀想做的事,是幫助企業的各崗位人員,在保持生產行為的同時,積累、迭代工程項目的數據。
而跨世紀想要做的是這樣一個挑戰:數據和云端的平臺深度綁定,把一部分生產工作直接搬到線上,在生產項目成果的同時,把可供所有人調取的數據也生產出來。
同時,兼顧一些線下的客戶端軟件,讓他們圍繞著云平臺這個核心,生產出來的數據直接放到平臺里,需要的數據也去平臺里面拿。
除了前面說到的rvt、dgn、3dxml等設計格式,跨世紀自家的軟件也在和跨~界云空間實現數據打通。

比如已經研發升級了20年的橋梁大師,是一款參數化、批量化的橋梁設計軟件,最新的2023版更新了很多功能,其中最大的更新之一,就是和跨~界云空間打通,形成了一個橋梁專業的協同設計平臺,可以實現快速方案設計、一鍵出圖、在線圖紙審核。
我們來看一下這種線上-線下的數據協同是怎么開展的。
對于項目負責人,只要登錄平臺,導入統一的路線和標準資料,就可以保證所有人的項目文件與項目指導書中的方案保持一致;根據路線數據,通過BIM Works快速創建方案模型,一鍵生成三維模型,再通過系統級別的任務分配,把基于模型的協作和審批流程走起來。

對于設計師,可以在本地啟動橋梁大師,在平臺里簽出設計任務,自動根據分配的任務創建項目,任務中的標準圖、設計資料都是從平臺上同步下來的,可以保證項目數據一致。在橋梁大師中完成橋梁的結構、布梁等設計,利用一鍵出圖功能完成圖紙,然后再次把圖紙成果簽入到平臺繼續審核。

這樣的平臺對企業來說就形成了一個數據中臺,形成了一系列云端的數據服務。
另外,跨~界支持二次開發,底層功能都以數據接口或者二次開發接口的方式開放給用戶,有開發能力的用戶可以基于這些接口進行二次開發,去滿足自己的業務流程。
比如前面說到的可視化工程網盤BIM Windows基礎框架,場景的渲染、相機,動畫腳本,基礎界面的要素控制,模型構件的顯示,還有總體方案設計工具、臨建場布工具、施工深化工具等等,都是跨世紀自己在平臺上開發出來的功能,這些功能也可以由用戶通過調用接口和組件二次開發自己做出來,甚至做得更好。
關于平臺目前的功能先說到這兒,如果你感興趣,想要申請試用、開個測試賬號、或是提出功能需求,都可以私信我們。
Part.5 未完的第一步
目前跨~界云空間是剛剛發布的1.0版本,未來最重要的發展方向就是不斷完善云服務,包括桌面端和移動端支持,釘釘、微信、Web支持,標準圖和構件庫等等。
我們來回看一下,開頭的一句話介紹:它是一個跨世紀自主研發的云端工程數字化平臺,目標是實現從方案到設計、施工到運維的一體化管理。
要實現這個目標,當然是一家公司無法完成的,跨世紀走出的第一步,是在他們最擅長的交通領域,搭建了一個基于云端的整體框架,走通了其中的一些模塊。
在發布會后的交流中,他們幾次強調,非常希望邀請行業里的朋友一起合作,來完成這個目標。
目前,跨世紀已經和不少公司合作,基于他們的業務場景,去實現專屬的平臺開發。
比如,和一家大型國企合作,打造了一個總體方案設計系統。通過這個平臺,設計師可以導入2D設計方案,也可以合并多種軟件的BIM方案模型,利用云端的構件資源庫,借助向導功能高效地完成橋梁方案設計,同步進行光照、排水、行車、經濟指標的分析和模擬,并且可以實現設計、顯示和匯報的一體化。

再比如,和一家城市軌道交通項目部做了一個盾構監測平臺,不同于一般的智慧大屏,這個平臺上基于BIM Windows和現場數據的掛接,集成了盾構的實際進度信息,比如可視化展示推進到哪一環、穿越了哪些風險源等盾構項目的專屬信息。

此外,跨世紀也和同濟大學合作,開發了一款橋梁結構分析系統。基于云端,直接利用BIM模型生成結構計算模型,很大程度簡化了有限元分析的前置處理工作,同時融入了同濟大學強大的橋梁設計理論,可以完成折面梁格等多種結構的精細化計算分析,也支持最新的橋梁規范。

全程看了跨~界云空間的發布會,董事長袁國平的演講很值得感慨。
他說,作為一位代碼工程師、一個創業20多年的圈內人,這應該是他最后一場公開演講了。從最早參與開發國產CAD軟件PANDA、PICAD,到后來自己寫路線大師、橋梁大師、設計大師等軟件,再到今天發布跨~界云空間這個產品,自己在制造業、公路行業和基礎設施行業中前行,也經歷了行業從CAD、BIM到數字化的變遷,直到退休之前,在「軟件公司董事長、橋梁專家」這些頭銜之外,他最熱愛的事情還是寫代碼。

有一張PPT,他在幾年前就寫好了,里面藏著這位自嘲為「老碼農」的從業者一個小小的野心:希望在未來,做一個「虛擬設計院」。
呈現在前端的是一系列工具軟件,幫助設計師快速完成方案設計;中間層協同平臺提供知識庫、構件庫和數據庫,為設計和施工的數字化協同和推進提供數據支撐;后端的云服務,完成自動建模、出圖等工作。設計、變更、施工過程中,所有人都可以隨時回到前端進行快速修改,數據在前、中、后三端自由流動,打造一個所有參與者互聯互通的設計環境。

在這個計劃里,沒有紙質圖的影子。
而這樣一個小夢想的第一步,就是要把所有的工作流搬到云端,沒有不同版本文件的互傳,沒有會遺失信息的轉換,讓工程數據在流動過程中創造價值。
發布會前先了解到跨世紀的這個想法,我還是替這個團隊捏把汗的:目前行業能接受這種純線上工作的理念嗎?
深入了解產品之后,算是松了一口氣,在技術層面上,跨~界云空間并不是強制大家把所有工作一次性搬到線上,它對單機軟件的各種格式還是保持著良好的支持,即便一家用戶不認同這樣的理念,也不妨把它當做一個本地建模之后、上傳并產生后續價值的管理平臺。
但下面是我的猜測:這種對本地軟件的支持,或許是跨世紀在過渡階段做出的妥協——讓一部分人先用起來、讓一部分企業參與到合作中來——而從整個產品的功能和規劃上,我還是看出了他們期待的未來,一個沒有圖紙、只有數據的未來。
回到一開始的問題:20年后、50年后,還會有人使用紙質版的圖紙嗎?
跨世紀給出的答案是:一定沒有了,并且他們希望自己成為加快這個歷史進程的其中一份子。
這個過程中可能會經歷很多的阻力和磨難,歷史也必然不能單純地被夢想改變。未來一定是數據的商業價值越來越高、圖紙除過審之外的存在意義越來越低,天平傾斜到一定程度,再有法規的跟進。
而我們需要做的,就是把數據的價值不斷挖掘出來,而如同水和金錢,只有流動起來的數據,才有可能做到這一點。
好了,今天的內容就聊到這兒,有態度,有深度,BIMBOX,咱們下次見!

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