【摘要】本文以建筑工程设计流程和进度管理为研究对象，在建筑工程设计管理现状和问题等相关研究的基础上，运用协同设计等相关理论与方法，对建筑工程设计流程优化，运用关键链技术对工程设计进度管理进行优化，并以B项目为对象进行了实证研究。本文的研究有助于协同设计理论和建筑工程设计管理理论的发展，为设计企业提升工程设计效率和质量提供了方法和手段。
【关键词】协同设计；流程优化；关键链方法
改革开放三十多年来，随着我国经济的快速发展，建筑工程行业也取得了巨大进步，建筑工程的数量和质量都得到了很大提升，建筑工程设计的复杂性也日益增强。但是，建筑工程设计管理中仍然采用传统管理模式，导致建筑工程设计中存在很多问题，也制约了建筑工程设计的发展。因此对建筑工程设计企业来说，要实现建筑工程设计创新和发展，就需要对建筑工程设计流程管理和进度管理进行改造，引进协同设计的理论和方法。
一、建筑工程设计流程及进度管理现状
就我国设计单位来说，目前的建筑工程设计流程大概如下，见图1。
建筑工程设计进度管理是建筑工程设计管理者在建筑工程设计中为保证工期目标，制定实施建筑工程设计计划，并在计划的实施运行过程中对计划的执行情况进行监督控制，及时发现建筑工程计划实施中的风险因素及其原因，并对计划进行修订与完善，保证建筑工程设计及时的完成。建筑工程设计内部进度管理可用图2表示。
二、建筑工程设计流程及进度管理中的问题
2.1建筑工程设计流程管理中的问题
1、设计软件落后，设计分析手段不足。目前我国建筑工程设计工作大部分以平面设计为主，建筑设计中的平面设计使得设计师很难发现平面图中的问题。同时，分析手段和软件的不足也会影响工程设计的质量，容易导致问题的出现。此外，软件的不足也不利于对建筑性能进行分析。
2、建筑工程设计标准不统一，国家标准，行业标准和自身标准设置混乱。同时，电子文档存在兼容性差异，数据文件的命名和归档标准不一样，特殊插件的出现使得一些设计图稿和文档无法及时高效传播，降低了建筑工程设计的效率。
3、建筑工程设计协同设计薄弱，信息沟通不畅。传统的设计职能分工使得设计团队专业之间及各个专业之间各自为政，协同设计的意识较为薄弱。同时，大部分设计院技术设备落后，软件设备简单，也对各个专业之间及专业内的相互沟通交流造成了困难。工程设计缺乏协同、沟通和信息交流的后果就是较多的返工和隐藏的问题，降低了建筑工程设计的质量和效率。
2.2 建筑工程设计进度管理中的问题
1、建筑工程设计周期较短，设计进度计划的制定方法较为落后。业主压缩设计周期使得设计单位迫于压力片面追求短工期，降低建筑工程设计的质量。同时，仍然采用传统的甘特图和其他简单直接的方法进行进度计划制定和管理，影响设计进度的效率。
2、缺乏先进进度管理理念、方法和先进技术手段和软件的支撑。而我国建筑设计行业忽视理论学习，对先进进度管理理论、方法和工具的吸收引入较慢，都在一定程度上制约了工程设计进度管理的发展和进步。
3、工程设计进度受各种风险因素的影响较大，使得对工程设计进度管理困难。建筑工程设计进度受到各种风险因素的影响，加大工程设计进度管理的困难。我国目前针对设计进度风险的缺乏相应认识，风险预防措施和风险应对预案、解决办法都严重不足，扩大了各种风险因素对建筑工程设计的影响。
三、基于协同设计的工程设计流程及进度管理优化
3.1 设计软件及标准的统一协同
建筑工程设计的实现需要依靠相应的工程设计软件，软件水平的高低对建筑工程设计的质量和效率有直接影响。因此，基于协同设计的建筑工程设计流程管理中必须对建筑工程设计软件有一定的选择标准，并引进选择先进的建筑工程设计软件，利用好现有资源，从而提高建筑工程设计的效率和质量。建筑工程设计软件协同选择影响因素及具体指标如表1。
建筑工程的协同设计中，设计企业标准不统一，使得在工程设计中不同专业、不同阶段的设计无法融合和有效交流，无法实现协同设计，降低工程设计的效率质量。因此，对设计企业的设计标准改进是协同设计有效开展的需要。对采用CAD设计企业来说，设计标准的改进体现在CAD标准的建立和应用，而对采用BIM的设计企业来说，在CAD标准的基础上应加强BIM标准的建立和应用，保证BIM项目的有效顺利开展。
建立有助于协同设计实施的CAD标准，围绕样式、图层、图纸及参照文件、文件夹结构及文件命名标准构建建筑工程设计的CAD标准。BIM标准可以分为技术标准和实施标准。技术标准是实施标准的技术基础，BIM实施标准是技术标准应用于建筑工程设计中的使用规则，是BIM在建筑工程中对资源、行为和交付物的规范，围绕BIM技术标准和实施标准构建适合协同设计的BIM软件标准。
3.2 协同设计流程管理优化模型
3.2.1 基于协同设计的工程设计流程优化理论模型
协同设计在工程设计流程中的应用可以分为三种：流程类、协作类和管理类应用。将协同设计在工程设计流程中的流程类、协作类和管理类应用到工程设计中，对建筑工程设计流程管理进行优化，构建协同设计的流程管理优化模型，有助于建筑工程设计流程管理的改进。协同设计的流程管理优化模型如图3。
从图3可以看出，协同设计流程管理优化模型体现在专业内和专业间的流程优化，并通过相互之间的整合来达到协同设计流程整体的最优，体现协同设计流程管理的优越性。在专业内的协同设计流程管理优化方面，工程设计可以在建筑专业设计模型平台服务器中进行，实时交换数据和信息，提高了工程设计的效率。同时，建筑专业工程设计项目负责人可以通过平台服务器对建筑专业工程设计的整个流程和进度进行监控和管理，此外，施工图出图的审核也可以在平台服务器的支持下同步进行，提高了专业内工程设计的效率。在专业间协同设计流程管理优化方面，各个专业基于协同设计平台服务器来协同工作，实时发布数据和信息，同步更新到协同设计平台服务器上。通过协同设计平台服务器，各个专业可以实时互通，交流在设计中的信息和更改，更好地位提高协同设计的效率提供条件和保证。
3.2.2 基于BIM的建筑工程设计协同设计概念模型
从上节的分析可以看出，建筑工程设计流程的优化，更需要基于计算机和网络的全新建筑工程设计软件的支撑，特别是BIM（建筑信息模型）的支持。BIM是建筑信息模型的简称，即指基于先进的三维数字设计和工程软件所构建的可视化的数字建筑模型，给予设计师、建筑师、开发商等各个环节人员提供模拟和分析的科学化的协作平台，支持设计人员利用三维技术对项目进行设计和管理[13]。构建了基于BIM的建筑工程设计协同设计概念模型，如图4。
其原理是遵循建筑工程设计的基本流程，在建筑工程设计全周期中将BIM变成建筑工程设计中所有行为的载体，各个专业的界限模糊化，同时在BIM平台上进行实时交互设计，真正做到各个专业之间的并行设计，节省了建筑工程设计的时间。在参与设计的主体管理中，在BIM专业技术人员的支持和帮助下，参与设计的各个专业设计师通过BIM平台协同工作，不同专业之间实时互联，实时通过BIM平台更新、推送、传达各个专业的设计数据和模型参数，并能通过BIM平台及时沟通了解不同专业的需求，学习不同专业的知识，达到建筑工程设计团队的目标和任务。
3.3关键链实施的方法和步骤
在建筑工程设计的进度计划的制定中实施关键链技术，核心就是找出建筑工程设计的关键链，根据工程的资源约束条件对其关键链进行调整和更改，削减工序时间，通过设置项目缓冲、资源缓冲及输入缓冲时间来满足不确定需求，对资源进行调整，并在工程设计进度中对缓冲和关键链进行监督管理，保证建筑工程设计进度的顺利完成。具体步骤和方法如图5。
四、基于B项目的实例研究
4.1 B项目简介
B项目是一个大型旅游度假工程项目，位于我国经济金融中心上海市，项目建设内容包括游乐区、后勤配套区、公共事业区，整个度假区将包括一个旅游乐园、两家主题酒店、零售餐饮娱乐区、休闲设施、人工湖以及配套的停车场和交通枢纽，首期开发建设工程计划用5年至6年时间完成。
4.2 B项目软件和标准的统一协同
在B项目的综合工程设计中，由于工程设计的复杂性和参与设计主体的广泛性等特性，对工程设计的信息化手段和技术提出了很高的要求。运用了先进的三维CAD技术，B项目的BIM 团队为B项目的工程设计提供三维设计技术及BIM技术支持，设计团队及分包顾问团队将应用3D Autodesk CAD Revit 完成B项目总体和区域开发的初步和施工图设计，B项目某些特殊需求方面，B项目设计团队的项目总体和区域开发设计3D 模型初步设计应用Level of Detail 200，而施工图设计3D 模型则应用效率较高的Level of Detail 300。
在B项目中，设计标准的统一协同具体表现在CAD标准的统一和BIM设计软件Autodesk Revit的标准的统一。首先在CAD标准的统一协同方面，B项目设计团队组织设计人员要学习使用业主公司的CAD制图规范，运用业主的方案图纸，从而保证设计软件和图纸标准的统一，并符合业主的需求，从而改善工程设计软件和技术标准的统一问题。其次在BIM的标准方面，制定了BIM软件的技术标准的统一规范，针对BIM实施标准：设计行为标准，设计交付标准，协同管理的标准进行了统一和规范，有利于B项目各个专业的信息实现及时、无损沟通和交互，为所有信息共享和业务协作提供保证。
4.3 B项目中协同设计流程优化
依照B项目工程设计的流程，采用协同设计理念、BIM技术，对B项目的工程设计流程进行了协同设计优化，优化后的B项目协同设计流程如图6。
从图6可以看出，在B项目的协同设计流程中，将协同设计和BIM技术应用到B项目的工程设计中，优化了B项目的工程设计流程。应用协同设计在B项目设计流程优化的前提是各个专业的协同，在基于BIM的协同设计平台上相互交换数据和交流设计理念方法，进行并行设计。同时各个专业的设计和审核是同步进行的，通过BIM的协同设计平台，而审核人员可以同时对工程设计进行审核和技术评估，从而做到边设计边审核，提高了B项目工程设计的效率和质量。
此外，基于BIM的协同设计平台是B项目协同设计流程优化的条件和重要保证。协同设计平台在B项目中起着枢纽和联结纽带的作用，是联系业主、总设计师、各个专业设计人员的重要平台和途径。首先，设计师可以通过协同设计平台与业主沟通，充分理解业主的需求和各项经济指标要求，并在方案设计、初步设计和施工图设计的过程中随时与业主沟通和汇报。业主也可以通过协同设计平台监控B项目工程设计的进度和状态，从而方便工程设计的开展。其次，总设计师、工程设计审核人员可以通过协同设计平台监控、审核工程设计的各个阶段进度及其设计质量，及时发现工程设计中的问题和偏差，采取相应措施进行修正和改进。
4.4 关键链进度计划在B项目中的应用
运用关键链方法制定B项目的进度计划，首先对B项目的工程设计活动进行分解和排序，在确定B项目的详细活动内容之后，对各项活动的逻辑关系和顺序进行排序，如图7。
工作包分解完成后开始对工作包进行时间分配，采用传统90%完成率来估计活动时间确定关键路径，考虑资源的约束，对进度周期进行调整，确定关键链。如图8，找出关键路径为：1→2→3→4→8→13→18→22→23，时间变为：T=5+5+5+10+15+15+10+10+10（暖通专业延迟时间）=85天。
采用关键链方法，在B项目中对单个工序的安全时间进行缩短，按照50%的完成时间来进行计算，建立新的关键链。通过对各个工序的安全时间的删减，虽然整体工程设计时间缩短了，但是工程项目中的风险增大了，容易导致工程项目的延误和拖延。因此，在关键链理论中通过设置项目缓冲时间、资源缓冲和输入缓冲来解决工程设计项目中的风险问题。对项目缓冲时间（PB）来说，应用50%的方法来制定了缓冲时间。运用关键链进度计划制定方法，对B项目工程设计进度计划进行资源约束，缩短工序周期，并通过设计中缓冲区的方法削减工程设计中的风险，从而形成了最优工程设计进度计划，如图9，总工期确定为63天，达到了B项目工程需求。
五、结论与展望
本研究以协调设计应用于建筑工程设计流程管理和进度管理为研究对象，在协调设计理论基础上，梳理了我国建筑工程设计流程管理和进度管理的现状和问题，运用协同设计的方法对工程设计流程管理进行优化，并应用关键链方法到工程设计进度计划制定中，应用到B项目的工程设计管理实践中。有利于进一步丰富建筑工程设计管理及协同设计的相关理论，有利于建筑工程设计效率的提高，为工程设计企业提供一种全新工作方式、管理思路和模式。由于建筑工程设计管理的内容及协同设计方法较为复杂和丰富，尽管本研究对协同设计应用到建筑工程设计管理中提出了一些有益的尝试，但由于时间有限，较短时间难以形成成熟的理论体系，因此本研究仍然处于起步阶段，有待改善和提升的地方。
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作者简介：李意德（1979-7 ），男，汉族，湖南平江人，毕业于同济大学环境科学与工程学院，研究方向：项目管理
