中南建筑设计院

对于一个长期面对生产力挑战的行业，在创新和效率之间取得平衡并不总是一件容易的事。然而，建筑业正在数字世界中寻找自己的定位，重新构想有关建筑设计与建造的新方式。建筑、工程与施工（AEC）企业通过虚拟孪生技术超越建筑信息建模（BIM），在概念阶段就融入工程和施工专业技术，将人员、数据和工作流程无缝联系在一起。

中南建筑设计院（CSADI）设计开发的武汉新一代天气雷达项目就是一个很好的示例。这个双螺旋型气旋状气象塔将在中国气象灾害监测网络中发挥关键作用，充分彰显出中南院在价值链中运用先进技术整合所有学科的理念，并在实际施工前通过虚拟方式完善设计构造。中国努力推动智慧建造的决心，为中南院实现愿景提供了强大后盾。

中南院董事长李霆指出：“我们的愿景是转型成为一家高科技企业，管理城市建设的方方面面。近年来，中国建筑业积极支持设计、采购、施工（EPC）的发展理念，一系列政策也在推动这一理念的发展。就EPC而言，设计起主导作用，总包则整合了所有学科。通过将产品和流程设计相结合，此前碎片化的项目管理如今真正实现了一体化。”

中南院相信3DEXPERIENCE平台能帮助其实现互联的智慧建造的愿景。

李霆表示：“要想获得成功，我们必须拥有最强大的工具。因此我们高度重视同达索系统的合作，并积极采用 3DEXPERIENCE 平台开展工作。我们需要通过试点项目来测试平台功能，而武汉新一代天气雷达项目就非常合适。它帮助我们将结构、水、暖、电和岩土工程等各个学科整合到虚拟孪生中，从而实现真正的协同设计。”

如此多样化的项目要想成功，必须将整个价值链中的所有利益相关方整合到统一环境中，以便考虑所有人的要求，避免在整个过程中丢失任何信息。

李霆说：“例如，当我们与总包方共享3D模型时，可以做到非常细节化和精确化，而且模型基本保持不变。所有利益相关方从其自身学科出发，在同一个模型上开展工作，这也是我们首个在整个生命周期中都采用单一模型的项目。”

中南院工程数字研发中心主任张慎博士则认为数字连续性带来极大优势：“我们使用3D体验平台的主要目标是基于单一数据源，实现以数据驱动的业务。这可帮助我们将设计、施工、运营与维护之间的数据高效连接起来，以便我们确切掌握每个阶段的情况。”

从2D绘图转向3D数字模型对中南院而言具有重大的变革意义。

李霆表示：“3DEXPERIENCE平台对我们的思维发生重大转变起到了催化剂的作用。过去我们采用2D CAD开展工作时，每个学科都在独自工作，绘制自己的图，这往往会导致错误和工作优先级难以协调，而实时协作则能避免这一问题。”

设计人员在施工之前会与客户共享新一代天气雷达项目设计的照片级效果图。

中南院工程师杨浩解释道：“我们使用3DEXCITE进行天气雷达项目的内装设计，基于输出的效果图辅助材料选择，帮助我们的客户清楚地了解建筑完工后会是什么样子。”

此外，3DEXPERIENCE平台还有助于简化项目管理，确保在恰当的时间为所有参与方准确分配任务，并根据其自身角色需要赋予其相应的功能权限。

杨浩表示：“我们使用3DEXPERIENCE平台的ENOVIA将10多个不同学科（如给排水和暖通）整合在一起，并对不同人员赋予不同的权限。项目经理向各学科负责人分配任务，确保整个流程更加清晰透明。”

通过这种优化、透明的工作方法，中南院相对于过去能减少错误，并显著加速项目完工。

张慎表示：“我们实现了创纪录的设计效率。所有利益相关方都能实时看到彼此在模型上的更新，这样我们就能将设计效率提升近30%。在统一模型中进行设计、施工规划能避免承包商误解或臆测，这能将施工过程中的错误率降低将近60%。整个施工周期缩短近30%。”

武汉新一代天气雷达不是一个传统的建筑。塔身的外立面以“气旋”为设计灵感，呈双螺旋型。这种复杂的设计通过3DEXPERIENCE 平台上的CATIA进行了数字化优化，确定下来建筑的完美旋转角度，并准确计算得出用于外立面幕墙版的1000多块玻璃纤维增强混凝土的形状和规格，从而降低了施工难度和成本。

张慎表示：“武汉新一代天气雷达项目的外形本身就非常复杂；它有着双曲外形，就好像两个人在跳双人舞一样。CATIA帮助我们明确建筑曲面最佳角度为18度。”

针对如此复杂的设计，精确的3D模型显得至关重要，可以向承包商展示最终要呈现的成果是什么样子的，以及如何实现。中南院使用CATIA为各个学科创建详细的参数模型，包括建筑、结构、机械、电气、管道和外立面工程，且支持生成配置和变体管理。

张慎表示：“我们与建筑承包商共享一个模型，对方案进行深化设计，使钢筋、钢结构、幕墙和施工措施模型都得到了有效的统一，并能精确展示到底该怎么进行施工。”

在虚拟世界中优化天气雷达项目设计方案并模拟施工，减少了实际施工阶段的不确定性，帮助中南院节约了时间和资金。

张慎表示：“我们使用DELMIA创建虚拟孪生，对施工过程和自动化设备进行仿真，从而能在施工开始前测试并验证方方面面的问题，确保所有工序明确，整个过程万无一失。”

施工仿真对保证工人施工的安全也发挥了关键作用。

杨浩表示：“我们对施工过程中的幕墙版吊装进行了仿真，将悬挂平台位置、障碍和风力计算等具体因素考虑在内，从而帮助确定工人进行建筑外立面作业的理想工作条件。”

采用智慧建造方法意味着中南院必须想办法管理其现在生成的海量数据。中南院采用 3DEXPERIENCE平台上的ENOVIA存储所有数据和知识模板。

李霆表示：“从2D工程绘图转型到3D数字模型需要开展大量工作。3D模型要整合海量信息并清晰呈现，包括尺寸、材质、成本和流程信息等。这推动我们在3DEXPERIENCE 平台上创建自己的建筑虚拟孪生三维标注技术规程（MBD）。我们相信，通过开展上述工作，我们的数字化施工的进程将大大加快。”

杨浩补充道：“我们已通过3DEXPERIENCE平台积累了大量知识，我们的模板库正在不断扩充，这有助于我们今后加速推进新项目的落地。”

与此同时，中南院还使用NETVIBES等工具管理所有施工相关数据，并能在清晰的看板中查阅相关数据。

张慎表示：“NETVIBES帮助我们高效协同施工过程、施工进度管理和施工质量管理数据。承包商能在3D模型中导入并查看所需的所有数据，随着我们不断推进智慧建造流程的发展，这在未来也会带来巨大帮助。”

对中南院来说，这只是开始。中南院目前正在探索如何在其他项目中使用3DEXPERIENCE平台，利用该技术实现高效工作，并为之制定相关业界标准。

张慎表示：“以现在为起点，我们希望今后能使用统一的3D数据模型推进预制工厂自动化机床的发展，这将带动整个建筑行业的重大转型。”

放眼未来，中南院计划使用3DEXPERIENCE平台强化其智慧建造的能力。

李霆总结道：“我们与达索系统一起取得巨大进步。中南院现在必须抓住数字发展机遇，成为行业领先者。在达索系统的帮助下，我们将实现自我重塑，从一家传统的工程咨询企业转型为一家工程建设领域的高科技企业。”