做一个跨界极客:中建五局工程创新研究院副院长田华访谈

发布日期:2021-09-15
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一听西门子,我们以为他是做家电的,实际上他有1.2万名软件开发人员,是欧洲第二大软件公司。所以建筑业要搞数字化转型,就要具备软件研发能力,逐步研发自己的软件,服务于自身需求。

 

 

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做一个跨界极客

中建五局工程创新研究院副院长田华访谈

田华自述  帅兵 尹瑶 整理

 

田华简介中建五局工程创新研究院副院长全国智标委BIM/CIM评估委员会专家湖南省BIM专家、重庆市BIM专家主导中建五局BIM应用获国家级奖项400多个获中建集团科学技术奖二等奖1项、三等奖1项参与近10个国家、地方BIM标准、指南及行业报告编写BIM软件著作权10项、省部级工法2项,专利3项(发明专利1项)

 

 

引子:和五局结缘,像是一个偶然

  我2005年重庆大学毕业参加工作。学建筑类专业。前一年10月中建五局到我们学校开了一个招聘会。讲实话,我自己也没有什么很明确的目标,对那些企业并不了解,有点像碰运气。就这么看,到处递简历。到了五局摊位前,聊了聊,双方都感觉可以,于是就签了。可以说我到五局,带点偶然。

  毕业后就到五局来了——大概是2005年6月底,军训结束分配到安装公司上海分公司。

  未来会怎样?我心里充满了期待。

 

第一次接触外资项目,画深化设计图

  上海分公司当时接了两个项目,一个是世茂的佘山别墅庄园一个是和记黄埔的别墅会所。我被分到佘山庄园项目搞了两个月。主要是学习,画图纸。9月份我被调到玉翠豪庭会所项目。当技术员,负责暖通专业。

  这是一个港外资项目。和当时国内工程不一样,采用的是通用的国际工程管理发包模式,相当于现在的EPC。施工管理的责任也不一样,当时国内项目,由设计院提供图纸,施工单位只要照图施工就行了。在那种工程管理模式下,业主只提供初步设计图,施工单位自己画深化设计图。

  负责出初步设计图的是工程咨询公司。这些工程咨询公司在国际上都非常有名。比如美国的SOM、凯达海达环球等,都是顶级的咨询公司或者叫事务所。一个工程既有机电咨询公司,又有结构咨询公司,多达十几家咨询公司为项目服务。

  我去了那个项目,开始学习画深化设计图。当时的机电顾问公司是美国非常牛的一家公司,名叫百城。他们出方案和初步设计图。我们再根据方案和初步设计图进行深化设计。深化设计图出来后,经咨询公司审核通过,再打印,交给工人施工。

  我们那时没有施工员和技术员之分,一个人既要负责技术,又要负责现场质量、进度和安全,负责图纸和方案,做材料计划,算量……现在几个人做的事情,我们一个人做了,确实挺锻炼人的。

  我们小年轻,又刚毕业,好问。美国公司的人都挺不错,经常给我们指导。每次把图纸拿过去审,他们就会指点这里怎样、那里怎样,在这个反复的过程中,我们的水平就逐步提高了。

  暖通专业在机电安装里面,有一个特别的地方,就是要负责做管线综合。一个工程有十几个专业,他们的图纸都交到你这里,由你综合到一张图纸上。简直就像是一团乱麻。你要在一张图纸上,理清各个专业线路,位置、空间、尺寸……互相之间不能打架。我要先想象这层大楼的空间关系,把所有这些线路的位置从二维变成三维,在一个虚拟的空间里进行定位。然后在平面图上把它们画出来,标好标高、位置和尺寸。

  虽然想象得很清楚,但画出来还是重重叠叠都是线条,看上去还是一团乱麻。具体施工时,要做很多梳理和解释。搞得人精疲力竭。所以当时我就想,有没有什么好方法解决这种难题。然后我就到网上找。好像冥冥之中有这么一个东西等着我去发现。

  那是2006年,我参加工作的第二年。

 

第一次用BIM技术,咨询公司一次就过了

  我当时特别想找一种技术手段解决深化设计的问题。我注意到制造业,尤其汽车制造厂家,他们的设计都是三维的,所有的线路和构件在一个空间里面,排列有序,直观明了。他们上世纪90年代就开始使用三维制图。比建筑业起码早了二十年。

  我就想,我们建筑业有没有这种技术啊?后来发现有人在CAD基础上做二次开发,开发了一些插件式的深化设计的工具。我用了一下,不是很好。于是看看日本怎么样。他们的建筑业也还没有三维制图,但搞了一个2.5维的东西。虽然还是平面,但有空间位置关系,能解决很多问题。于是我们就用这种工具画图。搞了两年,项目做完了。我也从技术员成长为专业主管。

  2008年上海分公司中标太平金融大厦。在陆家嘴,是个港外资高端写字楼项目。我调到这里做暖通专业主管,还是做图纸深化和管线综合。工作量非常大,每天都要做到凌晨才能回去休息,第二天一大早又开始做,天天如此。

  我一直关注画图技术的进步。我在国外一个网站上找到芬兰一款机电设计软件,叫MagiCAD。当时这个软件还没有进入国内。已经是三维了,有很多构件库,做起深化设计和管线综合来很方便,各个专业的东西都能生成三维的数字模型。于是我们就开始用了。

  记得我们第一次用这个软件做了一层楼的深化设计,出图后报给分公司,分公司一次就通过了。项目经理还特意把我叫到办公室表扬了一下。然后送给咨询公司审核,一次就过了。以前每次都要反复修改好几次,折腾一两个月是常事。

  当时每周召开一次图纸评审会,咨询公司特意叫我进行了一次展示说明。这应该是BIM技术第一次在国内项目上的应用。太平洋金融中心2011年竣工后获得了鲁班奖。

 

国内BIM综合运用的首个项目

   2010年太平洋金融中心项目还没完工,安装公司上海分公司中标杨浦创智园项目。调我去做专业主管,还是负责深化设计。10月,安装公司中标了一个大项目,这就是无锡恒隆商业广场。投标时,业主明确要求使用BIM技术。因此4、5月份投标时,我们就在做这方面的准备了。

  当时的安装公司总经理李凯(注:现任中建五局副总经理、总工程师)做我工作,让我去无锡恒隆搞BIM。其实我当初的梦想不是搞技术搞科研,而是当项目经理。当时还是服从安排到了无锡恒隆。

  在项目投标前期,公司让我先做一些准备,了解情况。中标后,业主要求用的BIM软件是美国的,也就是现在非常普及的Revit。这是美国Autodesk公司的产品,用来做建筑结构和机电安装三维设计的一款软件。

  当时这是一款新产品,刚进入国内不久,免费使用。我们从2010年5月开始对它进行学习和研究。

  无锡恒隆建筑面积有几十万平方米,光做深化设计的就有20来号人。我们先找Autodesk的中国总代理给我们做了10天封闭培训。从9月底开始一直到国庆节结束。主要学习软件怎么使用,然后我就带着他们回项目。

  当时我是项目经理助理,负责深化设计,兼管暖通专业现场整个线条的工作。那时分工和标段经理差不多,按专业划分标段,这个专业的所有事情都是你负责。

  那时,业主也对BIM技术非常感兴趣。专门找我给他们的工程师安装BIM软件,教他们怎么用。

  无锡恒隆项目结果非常好,但过程很艰辛。我们经常是晚上11、12点钟还在加班加点,基本上没有周末和节假日休息。

  BIM模型看上去很漂亮,实际上是一笔一画描出来的。要做一个门,就得画一个门。因为刚开始搞,门、柱、灯、管线、弯头、三通……这些“配件”在软件里都没有,都要先画出来。用到哪种材料,它们相互之间的关系,用什么连接方式……需要一个一个“建”出来。还有就是数字化模型,也费时间,一个小的可能做半天,复杂的一个人要做一两天。我们建的这些构件后来流到行业里面,为行业做了贡献。因为他们可以直接拿来用,而不用再重新做了。

  项目每周开周例会,讨论BIM深化设计图。我们专门买了一个投影仪,和一个拉杆箱,加上一台价值2.9万元的高性能电脑,相当于一个移动图形工作站。有时候一周有几次演示。拉过去拉过来,箱子拖烂了好几个。

  因为文件大,必须用高性能电脑,几万块钱一台的电脑买了好几个。

  2010年底,中建五局时任副总经理、总工程师谭立新到项目调研,听了我们汇报,非常重视,以后在各种场合呼吁大家学习、使用BIM技术。2011年,中建五局的科学技术大会就在无锡恒隆项目上召开。我在大会上作了一个报告。

  科技大会以后,BIM技术算是在中建五局正式起步推广了。五局为此争取了两个课题,一个是中建总公司重大专项课题,一个是住建部的科技示范科技项目。

 

从工地到机关,负责BIM技术应用和推广

  2013年,安装公司成立设计中心,把我调回机关。

  其实我不想回机关,想干项目,当项目经理,再当分公司总经理,继续发展当公司总经理,这样一个成长路线。领导反复做工作,只能服从安排。

  成立设计中心目的有两个:一是推广BIM技术,二是建设专业设计能力。我们从省内各大设计院破格招了几个专业人才,主要是电器、暖通、给排水专业,水平都很高。我当时是中心负责人,但他们的工资是我两倍。

  中心工作具体有五项:一是培训,二是课题研发,三是配合投标。当时投标,有没有BIM设计,BIM设计做得怎么样,业主是比较看重的。四是解决项目难题。五是创优创奖。

  我们基于无锡恒隆申报的中建总公司重大专项课题于2013年获得五局科学技术奖一等奖,2014年获得中建总公司科学技术成果二等奖。这是当时五局在总公司获得的最高奖。从2014年到2016年,每年我都会应邀到行业各种论坛做几次专题报告。

  2017年4月,我调到局科技设计部,负责BIM在全局的推广应用。主要做了五个方面的工作:一是体系建设,建章立制,做十三五规划;二是人才培养,不光在局里搞,也在二级单位搞;三是课题研发;四是为项目服务;五是创优创奖,成果集成。

  在科技设计部两年,我更多地在应用和推广上面下功夫,但也做一些课题。从2010年开始到现在,我一共立项了13个课题,大部分是省部级课题,还有两三个局级课题。但一直没有搞现在这种核心的底层的原始创新的东西。

  BIM技术推广这么多年,虽说成效显著,但离理想的效果还差得很远。还停留在一个比较浅的应用层级,价值没有充分发挥出来。只是指导现场施工,没有和企业的各个业务进行深度的融合。这是目前BIM技术应用的一个瓶颈。

  一项新技术,从萌芽到成熟普及,一般经历5个阶段:第一个阶段是萌芽期,就是2008年、09年、10年,少数人在尝试;第二个阶段是狂热期,2010年、15年、16年,大家都很感兴趣,大面积推广;第三个阶段是低谷期,大家花很大精力去学去用,感觉效果就这样了。现在整个行业就处在这个时期,遇到了瓶颈。第四个阶段是反思期,找到改进方法,进入第五个阶段,突破瓶颈,进入真正的成熟期和普及期。

  到第五个阶段还有很长一段路要走。我们现在就是要往上面走,使BIM技术真正跟业务进行深度融合,成为支撑项目的一个数据载体,成为企业数字化转型的一个底座。

 

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研发轻量化图形引擎

  数字建造分两个方面:一个是技术应用,我们一直用的都是别人的技术,买回来后跟我的业务结合。一个是技术研发层面。就是我们现在要做的。作为国家来讲,我们在关键技术上不能被国外卡脖子,作为企业来讲,我们在关键技术上也不能被别人卡脖子。我们要搞自己原创的东西。

  有一个词,叫行业极客。什么意思呢?就是说,我们觉醒了,然后奋力崛起,形成自己的核心技术产品,变成行业的引领者,这就是行业极客。

  建筑行业跟信息行业分属两个领域,我们现在搞的是跨界。数字化转型就是跨界融合,工程技术和计算机信息技术的融合。一个是底层核心的业务技术,一个是计算机软件技术,二者结合到一起。以前我们把自己的核心技术白白贡献给了软件公司,他们做出了软件再卖给我们。现在我们自己做,拿到这个业务知识资产的红利。

  制造业的巨头都是行业的软件巨头。我们也要成为这样的软件巨头。我们的需求非常大,特别是智慧工地,一个项目购买的软件费动辄几十上百万元,如果所有项目都要搞,那得多少钱?

  工程创新研究院是2020年4月份成立的,成立之初划了几个大方向,智慧建造、建筑工业化、轨道交通、地下空间等。智慧建造研究有两个方向,一个是应用,一个是研发。当时副总经理、总工程师邓尤东主管我们工作。他思路比较前沿,要求我们把60%的精力放在前沿技术上,40%的精力放在应用上。常务副院长李水生也非常关注建筑业前沿技术。

  我还在安装公司技术中心时,时任局副总经理、总工程师谭立新就让我对画图引擎做了一个课题,开发长沙地下城市综合管廊的平台和我们自己的协同设计平台。我们发现,要开发这个平台,必须用到图形引擎。

  轻量化图形引擎属于一个基础性技术。我们到全国进行调研确定了成都一家软件公司,美国达索公司的分销商,是一家飞机制造公司下属的软件公司。我们选他们来做平台开发。没想到,搞了三年一点进步没有。到2019年,我们就想能不能自己研发。工程创新研究院成立后,我们就把这个课题立起来了。就这样用了一年半时间,开发出了一个1.0版的产品。这是中建系统首个具有自主知识产权的BIM轻量化引擎。

  9月初,工程创新研究院与上海益埃毕建筑科技有限公司签订使用合同,标志着轻量化引擎得到市场认可,实现了产业转化。

   

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BIM轻量化图形引擎

  从技术层面来讲,BIM的应用门槛非常高,“卡”点很多。

  “卡”点一:难以迅速学习掌握建模软件。市面上有很多大型专业建模软件,十分复杂,难以迅速掌握。这么多年了中建五局做了那么多培训,最少有一两万人次,但真正熟练掌握、水平还不错的,可能只有四分之一。

  “卡”点二;传输和查看不易。BIM模型里包含三维的几何数据和非几何的信息数据,文件动辄几个G甚至十几个G,要想传输或者查看编辑,对计算机性能和网络要求非常高。有时一个文件要花几个小时才能传过去,打开它也不那么容易。

  “卡”点三:数据不能流转。发挥BIM技术的最大价值,最关键的是要实现数据在设计、施工、运维等不同阶段的流转。但因为BIM创建来自不同的软件和工具,格式不一样,对数据的定义也不一样。好比有说中文的、有说英文的、有说德文的,你听不懂我的,我听不懂你的。

  我们研发的BIM图形轻量化引擎分三步:第一是将市面上的60多种数据格式进行完整解析后,转换为一种格式;第二是通过一个中间件,在模型和应用之间搭接桥梁;第三是在保证信息不损失的前提下对模型进行重构压缩,转化为体量较小的文件。

  使用者可利用配套的前端框架,读取文件里面的信息,对BIM模型和数据进行展示操作交互。我们还提供丰富的API接口,实现跟管理系统的多维度整合,让数据快速传输到项目生产管理和企业经营的各业务流程中去,实现和业务的深度融合。

  因为进行了轻量化处理,文件很小,所以不再需要高性能电脑,一个2G的文件轻量化处理后,只有100多兆,普通笔记本、iPad、手机都可以轻松下载查看。项目各方和非专业人员也可以方便使用BIM技术,大大拓展了BIM技术的使用范围。

 

软件是建筑施工企业的核心竞争力

  硬件靠软件驱动。尤其是5G时代,数字化必将颠覆传统的施工生产管理形式。要进行数字化转型,必须打造自己的软件研发能力。未来,软件是建筑施工企业的核心竞争力。只买或租已经无法满足发展需求了。

  软件主要分建模软件、应用软件、管理软件三种。

  建模软件负责创建数据,应用软件负责使用模型,管理软件是项目管理平台。前两种软件哪种好就用哪种,但管理平台软件一定要掌握在企业自己手里面。它涉及到企业的核心经营数据,关系到企业安全,不能掌握在第三方手里。

  图形引擎相当于软件里面的芯片,十分关键。我们要研发具有自主知识产权的BIM智能化图形引擎,从底层来摆脱对软件公司尤其是国外软件公司的依赖,从而为智能建造和智慧城市的发展提供可视化的三维图形底座。

    计算机软件的发展趋势是云服务。在微信里面有一个在线文档编辑的小程序,这就是软件在线化。我们已经不需要软件了,一个链接打开,在浏览器里就可以编辑word文档,编辑 Excel表格,软件不在本地,而是在云端。所以云服务提供软件的方式,是未来信息化软件市场的一种主流方式。以前软件公司卖产品,现在变成卖服务了,需要使用就必须按年或按月交费。

    基于轻量化引擎,我们正在开发自己的应用系统,目前开发了两个平台:一是族库平台。目前族库里已有17,000多个构件。我们把全局的BIM力量整合起来,解决重复工作的问题。以前没有这个平台,你了搞一遍我又搞一遍,我们那么多项目,同样一个东西,有的可能重复做了几百遍。有了这个平台,就能极大地减少重复劳动。二是协作管理平台,主要是设计建模,管控平台,提高模型质量。建好的模型,传上来进行转化,在模型上面就可以整合查看。比如说,我们两个人共同搞一个项目,我负责机电,你负责结构,传上平台后就自动整合到了一块,我就看得到你的结构,你就看得到我的机电,解决了协作的问题。

   

未来……

  未来,基于轻量化图形引擎,我们可以做应用智慧工地、远程协助、运营管控平台等,有无限可能。目前已经列了两个省部级课题,一个是总公司的重大专项。总公司认为我们代表了前沿技术,做得也比较好,已经有一定基础了,下一步进行2.0版升级。我们正在写任务书。再一个是省科技厅也给我们立了一个重点研发课题。

    我们未来想对1.0版进行一个大的升级,思路有两个:

   一、转换过后,直接转换成我们自己的格式,把转换的数据格式再进行瓦片化转换。瓦片化是什么意思?相当于一个瓶子,转换出来后的格式是一个瓶子,是一个整体。下一步我们转换完成后,再对它进行细化分解,把它切成好多小数据块,以后调用数据,不是调用整个瓶子的数据,而是一点一点的下载。类似看视频,之前要把整个视频下载看,现在是边看边下载。   

    二、我们最终要达到一种超大模型的承载能力。未来我们经营智慧城市,从区域级到城市级,数据量呈几何级数增长,现在的电脑和手机没有办法承载。所以我们瞄准的是未来智慧城市更大体量的TB级的数据量模型,在我们的引擎上也能流畅实时地进行显示,跟我们的业务系统进行结合。

 

    今年是我参加工作16年最初我想成为一名项目经理,一个企业综合管理者,现在变成了一个科技工作者。我想,不管干什么,只要保持足够的好奇心和钻研精神,坚持长期主义,就一定会有所收获。


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