国机工业互联网研究院(河南)有限公司

一、基本

（一）案例简介

　　中机六院数字化协同设计平台以“标准先行、流程固化、资源支撑、平台助力”为指导思想，将数字化技术全面应用于机械工业第六设计研究院有限公司(简称中机六院)的设计业务，各业务人员通过平台开展项目的设计和管理，打通了各个常用设计软件的工程数据互用通道，全面提升设计质量和设计效率，初步达成无纸化高效协作、自动化流转、数字化交付、智能化检查的阶段目标，有力推动了企业数字化转型升级的进程。

（二）申报

　　国机工业互联网研究院(河南)有限公司(简称国机互联)隶属于中国机械工业集团有限公司，由中机六院联合多家单位成立的国家高新技术企业，是河南省智能工厂系统集成创新中心和制造业大数据应用产业技术研究院的共同载体。公司聚焦于工业、工程行业，通过在协同设计、可视化建造、数字化交付、企业数字化转型等方面的探索和实践形成了基于BIM的工程全生命周期数字化解决方案，为工程设计企业数字化转型提供成套产品和服务。

二、案例应用场景和产品技术特点

（一）技术方案要点

　　平台是由国机互联自主研发，品牌名为兮睿，主要包含协同设计管理子系统，设计资源管理子系统，和基于设计软件AutoCAD、Revit等开发的设计工具插件子系统(在设计软件端以E开头)3部分(架构体系如图1所示)，使用方式包括网页端、桌面客户端及与设计软件集成的客户端。平台协同设计管理子系统，通过项目设计人员管理、设计流程管理、标准化作业管理、设计成果管理，并与设计软件集成，实现多专业协同设计、多人异地协同工作。设计资源管理子系统，通过将企业常用设计企业进行统一管理，并通过二次开发的工具插件与设计软件集成，方便设计师调用，标准化设计内容。设计工具插件子系统，通过基于常用设计软件自主开发的工具插件，帮助设计师完成设计成果，并对设计成果进行合规性检查，大幅提高设计效率和设计质量。通过平台的实施，帮助企业建立了设计知识库，积累设计经验，提高企业核心竞争力。

　　图1 平台架构体系

（二）关键技术的难点和创新点

　　一是通过研究自主可控的设计数据格式，解决了设计数据跨设计软件传递和共享的问题。二是通过协同平台实现了二三维设计的无缝衔接，一处修改处处更新，解决了二维图纸和三维模型相互割裂协同性差、修改变更费时费力的问题。三是在自有数据格式的基础上，研发设计合规性检查系统，解决了传统设计模式设计质量严重依赖于设计人员自身的能力和人工校对审核、设计质量难以把控的问题。

（三）产品特点

　　1.建立协同工作体系，提升协作效率。使设计各参与方在同一个平台中开展工作，实现跨地区、企业、部门的协同设计，提高沟通与协作效率。

　　2.自研自主可控的数据格式，保障数据安全。目前，平台支持rvt、obj、3dm、fbx、ifc等多种数据格式，能够单向导入本平台，实现设计资源数据存储和数据交互的平台无关性，解决了各软件之间的数据交换问题，增加了数据安全性。

　　3.集成主流设计软件，实现跨平台数据流转。平台与多种常用设计软件集成，包括AutoCAD、Revit、SolidWorks(三维机械设计软件)等，通过自定义的设计数据格式，实现设计数据的跨平台流转和二三维实时协同。

　　4.丰富的设计工具，提升设计效率。平台提供设计工具供用户在线使用，覆盖工艺、建筑、机电等专业，支持设计、机电深化、设计出图表达、工程量统计等工作，提高设计效率。经统计，使用平台的工具，设计效率可提升30%以上。

　　5.丰富的构件资源，提升设计标准化水平。平台提供设计常用的构件资源，帮助企业建立专有云构件库，积累企业知识，提高企业标准化设计水平。

（四）应用场景

　　1.平台适用于各类工程设计企业。平台是以工程设计企业为核心，连接建设单位、勘察单位、施工单位的数字化协作平台，功能覆盖工程建设项目组织策划、设计辅助、协作管理、设计成果交付全过程，支撑项目各参与方协同工作。

　　2.平台适用于开展工程总承包业务的成套装备企业。企业通过平台优化企业设计工作流程，通过基于同一模型的设计协作，提升设计工作效率，降低设计错误概率，助力企业数字化转型升级。

三、案例实施情况

（一）案例基本信息

　　中机六院是全国性综合性甲级设计院，总部在河南省郑州市，现有12个生产部门(包含厦门、天津两个外地分院)，共有员工3000余人，为提高企业跨部门协同工作效率，应用了本数字化协同设计平台。

（二）应用过程

　　本着“标准引领、流程固化、资源支撑、平台助力”的原则，构建协同设计的标准体系，借助平台进行全专业、全过程的协同设计，并根据特定项目及专业开展深度应用。

　　1.进行跨区域、跨部门的设计协同

　　企业所有设计项目使用平台开展，所有人员基于平台进行协同工作。项目立项阶段，部门生产负责人确定项目负责人，下发项目编号。项目负责人组建项目团队，制定项目验收标准和要求，编制项目计划(如图2所示)。平台将计划任务推送给设计人员，由设计人员使用平台完成设计，上传过程资料，归档设计成果(如图3所示)，完成设计过程。图文中心直接打印已经归档的图纸，无需设计人员参与。

　　图2 编制项目计划

　　图3 归档设计成果

　　2.标准化设计过程

　　在平台实施前，设计过程需要大量的资料互提，设计成果也需要多次校审，过程管控复杂。企业将设计业务流程、设计作业任务进行标准化，形成作业标准，制定各类规章制度，对各部门、各岗位人员进行培训。通过将设计过程的设计任务进行梳理，制定设计任务的完成标准。最后，企业将梳理的标准流程和作业要求和平台进行集成。提资与校审等设计任务通过与设计软件集成的设计插件完成任务;设计人员按照要求提交过程文档，平台自动将过程文档提交协同设计关子系统的过程控制资料袋中，同时进行过程留痕(如图4、图5、图6所示)。

　　图4 设计控制文件

　　图5 专业间互提资料

　　图6 模型校审

　　3.统一管理企业设计资源

　　根据业务特点，中机六院建立企业级设计资源的管理流程、制作标准、审核标准。借助平台收集项目的资源，审核通过后，整理到企业资源库，建立企业项目模板、典型工艺流程、典型功能空间、专业系统、数字化构件、设备等设计资源库(如图7、图8、图9、图10所示)。设计人员在项目设计过程中，借助平台研发的与常用设计软件AutoCAD、Revit、SolidWorks集成的工具，获取并使用需要的设计资源。

　　图7 典型功能空间布局库

　　图8 典型专业系统库

　　图9 数字化构件库

　　图10 设备库

　　4.工艺方案规划

　　工艺设计人员根据项目的需求，确定工艺顺序，并在AutoCAD中绘制工艺流程图，借助平台设备库完成工艺设备的选型，确定设备能力。(如图11所示)

　　图11 工艺方案规划

　　5.工艺设备布置

　　工艺设计人员在Revit软件中，借助平台研发的设计工具导入绘制好的工艺流程图，使用平台推送的数字化构件，完成项目的工艺设备布置(如图12所示)，通过三维可视化模型进行方案评审。当工艺规划变更时，借助平台对变更内容进行核查，响应规划方案的变化(如图13所示)。

　　图12 工艺设备布置

　　图13 工艺方案变更核查

　　6.建筑方案布局

　　建筑设计人员利用平台规划模块和布局工具，进行车间分区规划(如图14所示)和工厂建筑功能空间快速布局，生成功能布局方案(如图15所示)，根据工艺方案需求和功能空间面积指标调整完善布局方案，划分建筑功能区、评审设计方案和规划主干管线空间。通过各专业可视化调整方案，最终得出初步的建筑布局、站房布局、机电主干线布局。

　　图14 车间分区规划

　　图15 建筑快速布局

　　7.快速施工模型设计

　　各专业设计人员应用平台的数字构件库和设计工具插件，快速完成设备选型、空间布局、管线路由连接(如图16、图17所示)。采用BIM三维空间进行一体化设计，将各专业模型整合为一个整体项目模型。施工模型继承方案阶段的信息，且设计表达完整，数据一致。

　　图16 建筑施工模型

　　图17 机电安装模型

　　8.快速设计出图

　　在数字化设计的模型的基础上，生成建筑施工图纸，包括建筑平立面图、剖面图、门窗表、设计详图等。借助平台二次开发的工具插件自动标注，一键出图，生成各专业综合管线平面图、单专业平面图、轴测图、剖面图、支吊架布置图和支吊架详图(如图18、图19所示)。根据综合管线模型，优化构造柱布置，自动生成一次、二次结构洞口及图纸，指导土建预留预埋。

　　图18 综合管线轴测图

　　图19 综合管线平面图

　　9.设计材料统计

　　设计完成后，设计人员利用平台开发的统计插件，实现土方量、材料量(如管线、桥架、电线电缆等)、机电设备清单的快速统计，并导出材料设备明细。借助明细，对设计方案进行优化完善(如图20所示)。

　　图20 管道用量统计

　　10.设计质量核查

　　企业通过建立常用的规则库，借助平台的工具对数字化设计成果进行检查，作为质量检查的辅助手段。目前，已完成在模型、图纸、构件的命名方式、设计属性数据、布局数量等设计数据的完整性核查，构件尺寸、净高的正确性核查，工艺、机电设备、管线的空间位置干涉核查等方面(如图21所示)。

　　图21 设计质量核查

　　11.设计模型编码

　　针对企业的EPC业务，中机六院建立了一套编码体系，涵盖设施设备的空间、系统、物料分类等信息。设计人员设计进行工程项目设计时，使用平台的编码模块进行编码，在设备选型的同时进行物料编码，空间规划的同时进行空间编码，系统设计的同时进行系统编码。所有编码信息存储在设计成果和平台中，随着设计的变更而自动更新(如图22、图23所示)。

　　图22 信息模型空间编码

　　图23 信息模型设备编码

　　12.设计成果交付

　　设计完成后，设计人员将成果上传到平台，通过平台将不同格式二维设计图纸和三维设计模型转换为统一的数据格式，交付给建设单位，设计成果满足数字化审查的要求(如图24所示)。

　　图24 设计成果交付

四

（一）解决的实际问题

　　1.提高了总体协作的效率。中机六院在进行多专业协作时，资料版本多、不同步，人工校审工作量大，图纸归档无效劳动占用时间多，总体协作效率低。依托平台实现了项目全过程无纸化高效协作，过程资料版本自动归集，专业碰撞检查与标准化合规检查自动化，图纸拆分、电子打印图纸和电子签章自动化，优化图纸归档与签章流程，做到图纸归档与成品交付零跑腿，不仅减轻了相关人员工作量，还大大提高了项目总体协作效率。

　　2.加强了设计过程管控。设计推进过程中，往往多项目并发，设计人员状态、任务进展不透明，过程控制监管困难。平台中多专业成果一体化呈现，专业协调一致性改善。利用平台数据接口将项目协作数据与企业原有管理平台一体化集成，质量记录自动电子装袋、任务状态自动留痕，使得设计过程变得相对透明，为企业优化资源配置、实现业财一体化、持续降本增效提供了可能。

　　3.提高了设计作业效率。BIM设计工作量大，设计过程中有大量重复性劳动，借助平台的设计工具和设计资源，提高了设计效率，使得设计人员可以全身心推敲设计方案。目前，管线标注工作长期停留在手动标注的阶段，工作量巨大。平台通过开发实现自动管线标注，并根据图面对标注内容自动对齐，标注准确完整、清晰美观，节省了设计人员大量工作时间，使其能专注于设计本身。

　　4.解决了数据共享与应用的问题。由于项目中二三维设计方式并存，项目协作出现数据共享瓶颈，设计效率低，质量难以保证。利用平台提供的工艺、土建、机电等专业高效应用工具，在不改变现有设计软件的的使用习惯基础上，可自动识别二维图纸信息，将二维图纸、三维模型与平台工程特征数据相互关联，与三维数据集协同的无缝衔接，很好的解决了二三维跨平台协作问题，也为跨阶段数据共享应用奠定了基础。

　　5.降低了数字化设计在设计企业的推广难度。三维设计性能低，缺少专门针对工厂设计特别是工艺设计的专业，中机六院借助平台建立起混合部署的云端工程设计数据共享环境，总部统一管理工程类型、专业模板与各类企业标准化资源库、参数化构件与设备设施库，各分子公司设计人员均可利用分布式部署的协作管理平台自动配置项目协作环境。平台实现了三维设计成果云端轻量化自动转换，WEB端与手机端在线浏览查看。借助平台工具简化从项目环境配置、设计过程到成果交付使用全过程的操作复杂度，大大降低BIM技术应用推广难度，加速生产人员积极参与到BIM技术应用活动中。

（二）应用效果

　　平台为中机六院搭建了一个基于互联网的协同工作环境，让不同位置、不同部门的项目人员在平台中协同工作，支撑了中机六院本部及外地分院3415用户的实时在线协作。

　　促进企业在项目全过程全专业全面推行无纸化协同设计。目前已服务二维协同项目5296个，三维协同项目239个，2020年归档交付电子图纸约11万张。企业平均协同工作效率提升30%。

　　为实现图纸、模型、数据三位一体的数字化交付提供了手段，降低了企业BIM设计应用推广难度。目前平台已经建设各类标准化设备数量超1089个，提供设备规格数据5313条，积累参数化构件13257个，典型功能空间563种，专业系统2362个。借助平台，中机六院已完成了数百项BIM技术专项应用服务项目，以及大量有信息模型技术应用要求的各类项目，为开拓工程全生命周期数字化咨询服务，实现业务数字化与数字业务化营收增长，奠定了基础。

　　执笔人:

　　国机工业互联网研究院(河南)有限公司(刘莹、关俊涛、张会兵、张汉玲)

　　审核专家:

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)