前言：本站為你精心整理了建筑工程并行設計探究范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

1并行工程設計

隨著信息時代的到來,世界范圍內的市場競爭變得越來越激烈,建筑工程設計中傳統的順序設計已經難以適應市場競爭的需求。因此,降低設計成本,提高設計質量成為設計單位贏得競爭、求得生存與發展的關鍵。在這種市場環境下,迫切需要一種縮短設計周期、保證高質量、低成本、有效的建筑工程產品設計開發的新方法。在這種迫切需要下,將以加速產品設計開發過程為目的、綜合考慮產品生命周期各環節的并行工程理論運用到建筑工程設計中受到了越來越多的設計單位和學術界的廣泛關注。

2并行工程的基本概念

2.1并行工程的定義

目前,人們普遍采用Winner在美國國防分析研究所(InstituteofDefenseAnalysis,IDA)的R-338報告[1]中給出的定義:“并行工程(ConcurrentEngineering,CE)是集成地、并行地設計產品及其相關的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統化方法。這種方法要求產品開發人員在設計一開始就考慮產品整個生命周期中,從概念形成到產品報廢處理的所有因素,包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。”并行工程的目標為提高產品質量、降低成本、縮短產品開發周期和產品上市時間。

2.2并行工程的特點

并行工程特點可以用4C來概括,即并行性(Concurrent)、約束性(Constraint)、協調性(Coordination)和一致性(Consistent)。并行性要求產品和過程設計在同一個框架內并行進行;約束性要求在產品設計時考慮過程的約束性(包括過程的時間效益,成本效益等等);協調性要求產品和過程密切協調;一致性要求產品和過程中的重大決策要取得并行工程小組人員意見的一致。

2.3應用并行工程的效益

美國IDA的研究結果表明并行工程的效益是明顯的:(1)設計質量改進———使早期生產中工程變更次數減少50%以上;(2)產品設計及其相關過程并行———使產品開發周期縮短40%~60%;(3)產品設計及其制造過程一體化———使制造成本降低30%~40%;(4)產品及其有關過程的優化———使產品的報廢及反復工作減少75%[2]。

3建筑工程并行設計實施的集成框架體系

建筑工業幾個世紀形成的專業知識分離造成了建筑體系的“離散化”:建筑師不欣賞工程師的杰作,反過來也一樣。設計專業就像有幾個行星的宇宙,每個都在它自己的軌道上愉快地生存著。這種分散性的最壞結局是交流問題。缺乏交流,產品開發過程中就不可能使下游設計過程中的需求及早地反饋給相應的過程,也就不可能使設計徹底優化。

隨著建筑工程復雜度的提高,單個專業的設計人員很難獨立完成整個建筑工程的設計過程。從上個世紀末,建筑過程就要求管理和規劃人員、建筑師、結構師和施工人員的合作[3,4]。建筑工程設計只能由各個專業的設計人員共同完成,而各專業設計人員對同一建筑物設計的側重點不同,處理的信息也就不同。例如對于一塊樓板來說,建筑師把它看成是分隔空間的構件,而結構工程師把它看成是承受荷載的構件。由于各個專業設計人員對建筑物處理的信息不同,那么在設計過程中各專業設計人員之間的矛盾就會不可避免的產生。為了在設計過程中及早地解決各專業之間的矛盾,就必需要求各專業之間能夠及時地做到數據共享。因此說各專業之間及時的數據共享是實施建筑工程并行設計的基礎。

3.1建筑工程并行設計集成的內容

實現建筑工程并行設計,和各個專業之間的設計集成,就是要把不同的專業、不同功能的CAX系統(計算機輔助系統),如建筑、結構、給排水,暖通以及有限元分析,信息管理等系統,按不同的用途有機的結合起來,用統一的執行控制程序來組織各種信息的傳遞,保證系統內信息流暢,并協調各子系統有效地運行。集成內容包括:

(1)物理集成

通過計算機聯網實現系統的物理集成。由各自具有自主功能而又通過通信手段相互連接起來的計算機組成復合系統,達到硬件、軟件、數據等資源共享。為集成系統提供運行環境的支撐。

(2)軟件集成

軟件集成包括CAX應用程序的集成和信息集成兩個方面。采用系統核心(SystemKernel)將CAX軟件系統對環境的依賴集中于一體,為CAX應用程序提供各種幫助,包括數據的統一管理、程序管理、數據接口和運行控制等。

3.2建筑工程并行設計集成的功能

(1)通過數據文件轉換器實現不同系統間的信息共享。

(2)把不同系統的數據信息轉換成中性格式,如轉換成產品數據表示和轉換成國際標準STEP形式,從而實現各系統數據與中性格式的轉換和共享。

(3)通過公共數據庫實現各系統數據信息的共享。

(4)實現不同專業應用軟件和同一專業的不同功能的應用軟件集成,處理和支持建筑工程設計過程中的各種數據,解決多種、異構數據庫及媒介(文本、圖像、語言、圖形)數據的集成。

(5)通過網絡多媒體數據庫實現異地系統協同共享信息資源,實行并行工程處理。以工程項目為核心,使不同地域的設計人員能及時的共享圖形庫、數據庫、材料庫及一切網上資源,使各專業設計人員,用戶能夠對設計等問題及時的,面對面的進行討論和處理。通過高速信息網絡的應用和虛擬設計,實現異地協同設計[5]。

3.3建筑工程并行設計集成的方式

整個集成系統以工程數據庫為核心,以圖形系統和網絡環境為支持,運用接口技術,把各個CAX應用軟件及設計管理系統連接成一個有機的整體,使之相互支持,相互調用,到達信息共享、信息及時交換,以發揮出單項CAX應用軟件所達不到的整體效益,減少了由于各設計間的矛盾而造成的重復設計以及設計返工。

3.4建筑工程并行設計集成的總體結構

集成的總體結構劃分為三個域:支撐域、執行域和管理域支撐域的主要任務是為并行設計、集成化設計提供一個高效、可靠、功能完備和用戶友好的數據通訊、信息以及知識共享的工作環境;管理域基于CE原理,對執行域實施監督、管理,確保執行域中產品及其相關過程的設計嚴格按照CE的原理和方法開展[6]。

(1)支撐域

在支撐域上,基于計算機網絡,完成并行設計和產品數據的分布式存儲。支撐域以共享數據為基礎,為執行域搭建一個可供各專業之間并行協同設計的平臺,由硬件與通訊,信息集成,工具集成三部分組成,硬件與通訊滿足了并行工程對數據通信的要求;以產品數據數據庫管理系統為基礎,通過統一的產品數據管理、約束管理等集成化管理,實現了建筑工程設計過程以及后續的施工過程的信息集成;在共享數據的基礎上,集成面向執行域各成員的應用平臺和接口,為各專業設計人員提供了集成的系統工作環境。

(2)執行域

在支撐域提供的環境下,在管理域的監控和管理下,設計的各項活動組成了執行域。各專業設計人員在支撐域提供的環境下,按照管理域對其的要求開展并完成其工作。

(3)管理域

管理域的主要任務是按5個坐標,即計劃與進度控制、技術組織與管理、質量控制、成本控制及人員的組織與管理,對建筑工程設計的整個過程實施集成化的面向并行工程的組織與管理,以保證整個設計過程的并行、一體化設計的順利進行。在管理域中,設計過程的管理是以活動/過程的組織與管理為基礎的,并在各項約束條件下(資源約束、進度約束等),通過對活動/過程的組織與管理來實現的。

4建筑工程并行設計實施的特點

(1)按照并行設計理論,建筑工程設計中的各專業設計必須同時進行,并且盡可能地在設計的早期對方案的可行性做出正確的評定。然而建筑工程設計固有的一些串行設計很難打破,如在沒有建筑方案的條件下,根本不可能進行結構設計,所以說完全的“并行設計”在建筑工程設計中不可能實施,只可能是最大限度在設計過程的局部實行并行設計。只有在各專業設計任務之間完全數據共享的情況下,將各專業設計按其設計對象反映概念的抽象程度分成層次,才能使各專業設計在不同的概念層次上實現并行設計。也就是說建筑工程并行設計是宏觀上的串行設計,微觀上的并行設計[7]。

(2)在建筑工程設計的STEP標準應用協議出臺前,各項設計任務之間的信息共享用數據接口技術實現,一定要建立好各專業之間的雙向關聯性,即當一方有設計更改時,能及時驅使另一方做出相應更改,保持共享數據庫的一致性,不至于在施工過程中才能發現設計缺陷。

(3)建筑物不光要滿足功能需要,還要求外形美觀;建筑師的工作在某種程度上來說也是一項藝術工作,在實行建筑工程并行設計時,應當讓建筑師沿用傳統的設計方式,即在平面圖上打樣,由系統自動生成參數化的三維模型。

5結束語

幾個世紀的建筑歷史形成了今天完整的技術和商業組織機構,建筑-工程(A-E)軟件開發適應了這種舊體制,并試圖模仿計算機時代前的手工設計過程。直到最近,建筑產品開發的范圍還局限于各個工業部門的內部,這種開發在每個部門內獨立進行。建筑工程的這種交換方式常常導致信息遺漏、重復、混亂、誤解、耽誤,并最終引起訴訟。其結果是,建筑物要花很長時間才能設計和建成,并且建造和經營的成本比需要的高。

并行工程是一個龐大的系統工程,本文對建筑工程并行設計的理論和方法做了初步的研究和探索,給出一個建筑工程并行設計的實施框架體系以及建筑工程并行設計的特點。具體實施建筑工程并行設計是一個非常艱難的過程,還需要大量的研究與實踐。