科技制造是利用現代科技手段把原材料加工成適用的產品，或將原材料加工成器物的生產活動，信息化時代，設計企業亟待實施“科技制造”戰略，屬于各制造業生產活動的范疇。本文所指交通設計企業的“科技制造”，主要是指結合交通設計行業的特點，研發并使用具有自主知識產權的BIM軟件平臺，參數化地、自動化地完成設計工作的生產活動。

　　我國高速公路發展30余年來，交通設計企業完成了從米格紙手工繪圖到計算機二維制圖的變革，現今又迎來了三維數字信息化時代的挑戰。2019年《交通強國建設綱要》發布后，面臨新發展、新機遇、新挑戰，如何在未來更高質高效地做好國省干線公路設計工作、維系生存發展，是擺在交通設計企業面前的重要課題之一。筆者認為，交通設計企業完全有必要、有能力實現相應平臺的開發搭建，實施科技制造，快速服務生產。

　　交通設計企業科技制造概念的提出

　　隨著信息化時代的來臨與演進，2017年至今，國家從戰略層面上要求設計企業盡快實現BIM設計輸出工作。2017年，交通運輸部下發《關于推進公路水運工程應用BIM技術的指導意見》后，諸多企業已成立了BIM應用研究部門，開始使用國際主流BIM軟件平臺進行設計探索與實踐。隨著BIM技術的發展與普及，交通設計企業逐漸認識到：信息化模型將會對交通設計質量與效率的提升發揮重要的推動作用。

　　調研發現，通過使用市場現有軟件平臺真正實現全員BIM輸出和管理，其可行性有待商榷。因此，交通設計企業應效仿工業企業，從“科技制造”角度出發，推動企業生產力發展。有能力的設計企業應抓住當前BIM正向設計的根本，建立企業內部共享的“標準化”資源，開展軟件開發工作，使構造物基本單元成為企業內在的標準化產品庫，通過后臺管理維護供前端生產直接參數化調用，完成“工業產品”的制造拼裝，提高生產質量與效率。

　　交通設計企業生產方式發展現狀

　　歷史發展

　　計算機輔助設計(CAD)技術被引入之前，交通設計行業的生產工具以水準儀、經緯儀、計算器、圖板、米格紙、直尺、彎尺、圓規、鉛筆、橡皮等為主，圖紙采取手繪的方式，設計稿定型后，經描圖、曬圖，裝訂成冊，交付使用。高速公路發展初期，由于技術經驗的不足，落后的生產力使得一條50公里左右的高速公路設計工作往往需要舉全設計院之力，連續奮戰近一年時間才能完成。這種“刀耕火種”的生產方式科技含量不足、總體效率低下，通用的設計成果難以被反復利用。據統計，這種現狀一直延續到20世紀末，才有了較大的改觀。

　　當前現狀

　　自上世紀末，隨著個人計算機(PC)的發展與普及，計算機輔助設計(CAD)技術被廣泛應用，工具的革新使得設計師從繁重的手繪體力勞動中解放出來，設計師與繪圖員的身份角色被區分開來，設計師將更多的精力投放到整體方案、結構計算和設計細節等工作中，通用的設計成果得到了電子化保存，實現了反復調用，整個設計行業的效率得到大大提高，高速公路設計周期縮短，質量得以提升。在新的生產工具的幫助下，從上世紀末開始，設計院單個生產部門每年可承接的高速公路設計項目增至1至2個。

　　勘察設計行業BIM軟件的應用現狀

　　交通土建行業期待BIM技術給生產力發展帶來二次革命，產生質的飛躍。目前，比較常用的、占市場份額較大的BIM應用軟件商主要包括以下3家：美國的歐特克(Autodesk)、美國的奔特利(Bentley)和法國的達索 (Dassault)。

　　歐特克公司的公路BIM典型解決方案以Revit、Civil 3D、Inventor、Infraworks為專業設計軟件，以Navisworks為后期整合軟件。Civil 3D軟件在傳統AutoCAD的基礎上，增加了數字地面模型、管道設計、道路設計、邊坡與壩體設計等面向土木工程輔助設計的功能。

　　奔特利公司的公路BIM典型解決方案以MicroStation、ProjectWise、OpenRoads Designer、OpenBridge Designer、ProStructures為專業設計軟件，以Navigator為后期整合軟件。由于支持帶狀結構和體量較大項目，目前在交通行業的應用較為廣泛。

　　達索公司的BIM典型解決方案以Catia、Enovia、Simulia為專業設計軟件，以Delmia為后期整合軟件。核心軟件Catia開發與應用最初主要針對的是飛行器設計制造，近年來，該公司根據市場發展的需要，也逐步向土木工程行業拓展及發展。

　　近年來，設計企業大多借助上述3家軟件商提供的服務，即常提到的A、B、D三大平臺，大力推進適合本領域的BIM應用和研發。

　　現階段交通設計企業面臨的問題

　　設計企業的生產力亟待根本性變革

　　CAD時代，設計人員一切工作在二維環境下進行，而實際上所有工程對象都在三維空間內延伸、變化，二維手段的局限在復雜地形、地質條件下日趨明顯。以橋梁設計為例，在1:2000地形圖、地形縱面線和橫斷面線上進行孔跨布置，由于地形信息缺乏連續性，往往不能夠準確把握設計限制條件，造成設計成果的偏差。

　　現行生產方式與甲方嚴格的質量進度要求的矛盾日益凸顯

　　在現有生產方式下，由于單個設計院的不同生產部門間的設計標準、設計習慣、出圖方式和風格未能實現有效、完全的統一，對于大量的常規預制結構，一線生產人員不得不各自為戰，進行手工的、重復的CAD作業，遇到大跨徑的、結構特殊的橋梁或立交區變寬、小半徑橋梁，往往難以騰出時間和精力進行設計，客觀上加大了勞務外包、設計質量的風險，同時，也會給設計企業自身技術水平發展和提高帶來不利的影響。

　　工程信息化的內在要求未能得到充分滿足

　　經濟的飛速發展、國家高速公路網規劃的不斷調整進化，給設計企業提出了更高的要求。為此，交通土建行業的BIM服務商應滿足業主對于道路主體和附屬設施的整套數字資產獲取的要求。按照目前市場上BIM軟件開發和應用水平，設計成果還不能夠快速且充分地以信息化模型的方式向下游產業鏈傳遞，建設單位在建、管、養等各階段利用BIM技術也將成為空談。

　　設計企業核心競爭力不夠明顯

　　對于一般設計企業而言，雖然能夠在勘察設計行業內享有一定的知名度，但是與一流設計企業相比，其競爭力就會稍顯不足。在BIM設計時代，如何通過研發具有自主知識產權的高效BIM正向設計軟件來促使企業技術水平和行業地位的提高，從而大幅提升自身市場競爭力，已經變得十分迫切。

　　進口BIM軟件存在諸多問題

　　目前，BIM技術在交通行業應用的必要性，已經得到業內的一致認可，但仍缺乏能夠真正實現BIM正向設計和電子交付的軟件。目前，各主流軟件公司數據不能實現完全兼容，數據傳遞時容易造成大量信息的丟失。建設單位、施工單位，包括加工企業都難以直接利用設計單位輸出的BIM設計成果。為滿足自身BIM需求，大多情況下企業仍需重新建模，客觀上造成了資源的大量浪費。

　　由于勘察設計行業的產品必須參照并符合相應國家標準及行業規范，圖紙產品中含有大量行業標準圖及企業通用圖等?，F有的BIM軟件針對這些標準構件并未開發出有效的工具，在實際設計中仍需手工建模并拼裝，不僅效率低下，而且精度不足。

　　進口軟件收費高昂，當全員BIM設計時代到來之時，如果依靠進口軟件，中等規?？辈煸O計企業將面臨著每年幾百萬元甚至上千萬元的軟件費用支出，企業生產成本將會倍數級增大。

　　另外，進口BIM軟件還存在下列一些問題：部分進口軟件對于簡單的道路結構物建模尚能勝任，但對大型復雜結構支持較差;面向公路行業的預制件族庫不足;程序運行消耗硬件資源情況嚴重;出圖不符合公路行業習慣與需求;底層代碼不開源，導致對軟件進行二次開發難度過大等。

　　科技制造實施的可行性和必要性

　　科技制造實施的可行性

　　據調查，國內工程設計軟件商的開發能力已經成熟，多家軟件商已掌握自主知識產權的底層代碼，無需依賴進口軟件的二次開發，能夠按照設計企業自身需求或行業通用需求，編寫相應設計軟件系統。研發真正的國產工業軟件，能夠促使我國工程設計領域擺脫進口軟件壟斷的束縛，保證地理信息和設計信息的安全性和設計成果的可靠性，有利于避免類似中興、華為等事件的再次出現，具有一定的現實意義。

　　科技制造實施的必要性

　　采用科技制造方式，使大量一線人員從繁重的重復勞動中解放出來，有利于投身**值服務、減少中間校審環節、整體提升設計品質、降低設計成本。

　　引入BIM技術后，橋梁上下部結構將在三維環境下布置，可輕易、多角度地觀察橋梁與地形的關系，即時生成孔跨方案施工平臺的填挖方情況，幫助設計人員第一時間判斷橋梁布置的合理性和經濟性，設計紕漏導致的工程變更將在很大程度上得以避免。

　　通過開發的系統，設計成果將以傳統二維圖紙和全線三維模型兩種形式提交，而全線三維模型將按照《公路工程信息模型統一標準》(Q/CCCC GL501-2019) 被賦予了豐富的工程信息，方便整套數字資產的移交，形成“一次工作、兩套成果”的生產方式，有利于促進企業技術進步、提高科技含量，進一步打響企業知名度、發揮社會效益、提高市場競爭力。

　　科技制造的原理認知與實施策略

　　標準化、參數化

　　如同輕工業領域運用自動化設備進行流水化生產，勘察設計企業的科技制造應該通過特定的設計軟件、系統、平臺進行標準化生產，標準件尺寸不應固定，應為參數化處理后的可最大程度地滿足最終產品的靈活標準件。

　　根據我國交通行業現有知識經驗積累以及企業設計習慣形成的常規結構，應在 BIM軟件中完成歸攏和梳理，并進行標準化和參數化處理，使用時只需遵循實際項目路線資料，填寫必要參數來實現常規結構的自動拼裝式建模。開發標準化、參數化的高效BIM正向設計系統，是破除交通行業BIM發展瓶頸的必由之路。

　　BIM正向設計

　　目前，雖然主流設計手段還主要以二維設計為主，但是在BIM設計時代即將來臨的今天，勘察設計單位的科技制造系統應該是支持BIM正向設計的系統，這是由我國交通行業BIM發展趨勢決定的。在進口軟件難以滿足交通行業需求的形勢下，從軟件底層開始的自主研發將成為唯一可行之路。標準件的定制應該是集體智慧的結晶，根據公路勘察設計各個專業現有需求，選擇可以進行標準化處理的構件，確定其可以參數化處理的部分，標準件和參數化規則在后臺經過嚴格的“兩校三審”，具體設計項目采用這些參數化標準構件時將可以不再經過校審流程，直接使用。

　　中國交通行業經過長期的發展，已經積累了大量成熟的常規結構，廣泛應用于各個高速公路建設項目。這些常規結構基本上都有標準設計方法，甚至形成了大量通用圖紙，將這些常規結構參數化智能設計直接引入BIM軟件研發，為設計人員提供各專業常規結構BIM設計工具，將有助于真正實現交通行業BIM正向設計，迅速提升目前勘察設計行業BIM設計效率及設計質量。

　　自動建模出圖

　　交通設計企業科技制造的具體做法是：最大范圍地選取標準化的設計經驗或者標準化構件，對標準設計經驗或者構件進行參數化處理，使其更具有普適性。根據參數，計算機自動匹配后臺經驗庫中相關組件，調用并將參數賦予后臺經驗庫或參數化標準件，實現標準化構件的參數化自動建模拼裝。同時，搭建常規結構參數化通用圖庫，在完成BIM模型設計時還可以根據輸入參數調取通用圖庫，生成常規結構二維圖紙，做到一鍵成圖。

　　這種標準化、參數化的BIM正向設計模式，將會對傳統的勘察設計體系帶來前所未有的變革。除傳統設計、復核、審核角色之外，將會出現后臺質量人的角色。后臺質量人負責確保常規構件的安全性和合理性，設計人員只需合理使用常規結構進行建模出圖工作即可。常規結構參數化經驗庫或通用圖庫可封裝為成品軟件，供其他勘察設計單位使用，后臺質量人所在單位收取相應費用。這種模式將有利于實現勘察設計單位的科技制造，也是中國交通BIM技術發展的正確方向。

　　為實現本文所述的科技制造概念，中國交通勘察設計行業需擁有真正獨立自主知識產權的BIM正向設計軟件，這不僅將推動我國BIM技術本質性進步，促使我國交通BIM設計軟件站上國際舞臺，也將為提升交通基礎設施設計與建設技術的國際地位起到極大的推動作用。

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