水利水电工程三维协同设计质量控制分析

高 博，赵映红，李 鹏，王 莹

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

水利水电三维协同设计项目处在不断变化的外部环境之中，其专业众多，内部流程错综复杂，组成因素众多，并且设计工作与外部环境间存在着信息的交互，这种开放且复杂的系统特性导致了对三维设计的质量要求更加严格。工程的设计质量在工程质量控制中的重要性不言而喻，设计质量控制不仅需要采用先进的技术手段，更要以先进的理论作为指导。设计质量的满足程度主要来源于对协同设计过程管控工作中所建立的一种基于三维协同设计的任务体系和工作流程。只有遵循系统的任务体系和工作流程，才能使协同设计过程的数据、文件及图纸组织的更加有序，避免不同部门设计任务的冲突，从而使设计工作流程更加流畅，满足功能实现、数据支持、设计内容和工程设计的要求。

1 三维协同设计质量控制概念

三维协同设计质量控制主要包括：设计产品质量控制和设计过程工作质量控制。设计质量控制应贯穿于设计质量形成的全过程，设计质量控制的对象是设计过程。产品设计过程中的质量包括两个方面：①产品质量；②产品设计过程中的工作质量。其中产品质量是核心，工作质量是设计质量的保障。产品质量具有显性特征，它能直接反映设计单位的设计水平、经验积累和知识更新程度。工程质量具有隐性特征，它所反映的是设计单位的设计工作协同能力、资源的调配能力和对设计工作的日常管理能力。二者相辅相成。在复杂项目设计的情况下，各专业互相协同来解决多任务冲突设计问题。因此，对设计工作质量的控制显得尤为重要。

2 水利水电三维协同设计质量控制流程

首先，按“5M1E”方法从多角度、各环节找出影响三维协同设计质量的原因，如图1所示。

图1 影响设计质量因果图

结合水利工程设计过程的特点，针对影响设计质量的重要因素，绘制各部门及相关专业人员的工作流程图，进行详细的项目任务分解，绘制设计质量控制流程图。

2.1 任务分解表

任务分解表是设计质量控制的重要手段之一，它不仅解决了三维协同设计项目分工不清晰的问题，而且更加明确和准确地说明了项目的范围，确定工作内容和工作顺序，明确设计人员的相应职责，便于划分和分派责任，为计划、预算、进度计划和费用控制奠定共同基础，确定项目进度测量和控制的基准，估算项目整体和全过程的费用。

结合南水北调中线京石段工程三维设计项目的设计任务（基于测绘数据，完成全线（200.4km）的数字地面模型；完成全线三维地质模型；完成全线所有建筑物（渠道、渡槽、倒虹吸、桥梁及涵洞等）的三维模型；完成道路、洞口及建筑物基础的三维开挖设计；金结、给排及电气等专业完成有关建模工作；实现全线（分段）模型总装；各专业根据需求，基于三维模型生成典型二维切图、剖面图，进行工程量统计；完成模型渲染、动画漫游）进行任务分解，绘制任务分解图如表1～表3所示。

表1 南水北调中线京石段工程三维协同设计任务分解

表2 南水北调中线京石段工程三维协同设计任务分解二级分配

表3 南水北调中线京石段工程三维协同设计任务分解三级分配

在设计任务开始之前制定三级流程表，逐层深入，逐层细化，将复杂的设计任务清晰准确地列入表中，为整个项目管理及设计质量控制提供重要的数据依据。

2.2 项目进度计划表

项目进度管理是在项目实施过程中，对各阶段进展程度和项目最终完成期限进行规划，有效的进度管理是项目质量控制和管理的依据，是保证设计项目按计划实施的重要环节。南水北调中线京石段工程三维协同设计项目进度计划如表4所示。

表4 南水北调中线京石段工程三维协同设计进度计划

项目进度计划表能够在规定的时间内，拟定出合理高效的进度计划 （包括多级管理的子计划），在执行该计划的过程中，经常要检查实际进度是否按计划要求进行，若出现偏差，便要及时找出原因，采取必要的补救措施或调整、修改原计划，直至项目完成。其目的是保证项目能在满足时间约束条件的前提下实现总体目标。

2.3 设计工作质量控制流程图

在设计过程中注重设计决策，选择合理的开发设计方式，是建立科学合理的设计流程的前提，选择先进的设计工具和质量设计技术，严格遵循设计工作的一般规律，科学合理地安排各个设计阶段的任务和职责，是提升设计质量的保障；在设计过程中，辅以设计分析，注重设计评审，通过早期报警克服设计缺陷，注重设计质量的持续改进，将质量问题记录并做统计分析，促进设计的改进，是有效实现PDCA质量控制的途径。南水北调中线京石段工程三维协同设计项目建立设计工作质量控制流程如图2所示。

图2 设计工作质量控制流程

3 结语

工程设计的大型化、多专业配合，带来了三维协同设计的市场需求。三维协同设计是三维模型设计的协同效应。三维模型为设计的可视化、精准性提供基础平台，而协同效应则带来高效率、高质量。三维协同设计的出现为工程设计尤其是数字化工程设计带来了新的设计方法和手段，对实现建筑的智能化提供了基础条件。开展三维协同设计有助于提高设计质量，降低工程成本，而且效果直观，是工程设计技术发展的必然趋势。随着信息技术的发展，设计质量控制信息化管理将先进的、可行的设计质量控制理论和设计质量控制系统实现联系起来，以对设计过程进行有效控制，提高设计质量。“零缺陷的设计质量控制”应该是设计质量控制发展的重要趋势。

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