中国数字工程产业 发展战略分析

编者按:本文是陈树铭博士15年前在广西电力工作期间,给国务院参事室有关领导就工程产业发展所写的战略性思考文章,其思想至今仍然不落后。

 

 

中国数字工程产业

发展战略分析

 

 

 

 

 

 

 

广西电力工业勘察设计研究院  陈树铭

2005年12月

 

 

 

 

 

序 言

数字工程是国家落实科学发展观,实现可持续、协调发展的必由之路!数字工程是国家通过新型生产力变革带动体制深化改革的必由之路!数字工程是国家走新型工业化发展道路的必由之路!数字工程是国家高质量、高速度、高效益发展,促进全社会和谐发展的必由之路!数字工程是国家同时落实原始创新、消化吸收再创新,以及集成创新三大层面创新的最广阔战场!

电力、矿产、能源、交通、铁路、水利等各行业的开发建设问题;水资源、环境、生态等的保护问题;地质灾害、洪灾、城市安全等的减灾防灾问题,一方面它们是国家科学发展观落实,可持续、协调发展实施的主战场,另一方面这些问题的落实、实施和解决又都是通过工程建设来作为核心载体和解决渠道;而基于工程建设全流程再造的数字工程产业必然是以上这些问题科学、高效、经济发展的必有之路;显然从这种意义上说,中国数字工程产业也必将是国家落实科学发展观,实现可持续、协调发展的必由之路!

生产制造业领域的新型工业化道路,发达国家早已成熟,已远远走在世界发展的前沿;但由于工程建设与IT技术、高新技术发展轨迹的错位,在全世界范围之内,工程建设行业整体上看仍处于离散、割据状态,远未象生产制造业自动化、集成化的流水线那样,存在从规划、勘测,到设计、施工、运营全流程生命周期的生产力集成系统与平台,在中国存在历史性的实现工程建设全流程生产力再造的契机;而数字工程就是基于工程建设全流程生产力再造基础上的自动化、集成化“流水线生产系统”;显然从这种意义上说,数字工程产业是国家大工程建设行业走新型工业化发展道路的必由之路!同时是国家走新型工业化发展道路的主战场!

水利、电力、城市建设等各行业分分合合、交错发展的历史,在某种意义上就是国家体制改革反反复复,艰难推进的一个缩影;其影响因素很多,一个关键因素是因为其是建立在落后生产力基础之上;而数字工程所带来的工程建设全流程再造,必然使工程建设行业生产力得到质的飞跃和发展,从而自然而然促进工程建设行业生产关系、管理体系、体制、模式的彻底再造,几十个工程建设行业条块分割、环节冗余、腐败滋生的现象将可以得到自然治愈,国家体制硬性改革所带来的瓶颈性阻力将得到避免,工程建设领域管理流程再造将水到渠成,顺利实现体制改革的软着陆;显然数字工程产业是国家通过新型生产力变革带动体制深化改革的必由之路!

原始创新、消化吸收创新,以及集成创新是国家科技创新的三大模式,在整个建设行业的全流程再造中,三维协同设计、三维地质智能化建模等是工程建设中核心,但在世界上仍然是一个空白,为具有核心竞争力的原始创新提供了历史性机会;激光雷达、光纤传感器、三维物探等是工程建设领域非常依赖的高尖端设备与技术,尽管与国外发达家仍有相当差距,但是中国建设的巨大市场空间为这些技术的引进、消化、吸收和创新创造了巨大的机会;整个数字工程又是一个完全没有构建起来的集成系统,数字工程的实现过程就是全生命周期的集成创新过程;显然数字工程产业是国家同时落实原始创新、消化吸收创新,以及集成创新三大层面创新的最广阔战场!

国家建设发展的主体很大一块集中于工程建设领域,其价值在很大程度上体现为全方位工程建设的高质量、高速度、高效益的推进;数字工程的应用必然为国家节省大量的投资,减少大量自然环境破坏,加快工程建设效益的发挥,为国家全面发展提供更全面的资金和环境保障;显然数字工程产业将基于更少的投资、更短的时间,实现更多、更好的工程建设,促进国家高质量、高速度、高效益发展,为社会创造更多绿色财富,将是促进全社会和谐发展的必由之路!

国际社会、经济、技术发展的历史与趋势,现代高新与IT技术的急剧积累,中国特色工程建设行业市场的蓬勃发展,中国新时期各类人才的趋于成熟,中国国家意志的进一步完善,……,这一切的耦合作用与融合,将庄严告诉全世界:中国发展属于自己的世界性“中国数字工程产业”的历史性机会已经到来!

目 录

1战略篇… 12

1.1中国信息产业战略分析… 12

1.1.1信息产业类型… 12

1.1.2中国信息产业问题分析… 13

1.2中国信息化战略分析… 14

1.2.1信息化的实施模式… 14

1.2.2信息化的生命线… 14

1.2.3信息化中的组织特性… 15

1.3中国工程建设现状分析… 15

1.3.1超大规模的工程建设投资… 15

1.3.2超长周期的工程建设工期… 16

1.3.3超复杂的工程建设环境… 16

1.3.4低水平的工程建设技术手段… 16

1.3.5较严重的工程建设浪费… 16

1.3.6较强烈的工程建设破坏性… 16

1.3.7低诚信的工程建设合约… 17

1.3.8低水平的工程建设经济效益… 17

1.3.9难保障的工程建设质量… 17

1.3.10较严重的重复工程建设… 17

1.3.11无保证的工程建设周期… 17

1.3.12较严重的工程建设转包… 17

1.3.13较严重的工程建设腐败… 17

1.3.14对人力资源及个人经验的高度依赖… 18

1.4工程建设行业的生产链信息化瓶颈分析… 18

1.4.1工程建设往往缺乏系统的规划… 18

1.4.2工程建设各环节高度独立,缺乏统一的管理… 18

1.4.3工程建设同一阶段中各专业高度独立,缺乏多专业共享与互动    18

1.4.4工程建设企业生产过程与经营管理过程、外部协作过程相对独立,缺乏多层次过程的信息共享与协同… 19

1.4.5工程建设单位的行业角色、企业角色及政务角色相对隔离,多角色总体信息化眷顾不周… 19

1.4.6缺乏工程建设海量数据的有序管理及大范围有效共享    19

1.4.7缺乏统一的数据模型和架构… 20

1.5中国所面临的瓶颈问题分析… 20

1.5.1水电开发问题… 20

1.5.2能源、矿产开发问题… 20

1.5.3地质灾害问题… 20

1.5.4防洪问题… 21

1.5.5城市安全问题… 21

1.5.6环境问题… 21

1.5.7水资源问题… 21

1.5.8基础建设问题… 21

1.6 社会对数字工程的召唤… 21

1.6.1遥感人的召唤… 21

1.6.2投资人的召唤… 22

1.6.3勘察人的召唤… 22

1.6.4设计人的召唤… 22

1.7数字工程产业战略分析… 22

1.7.1数字工程的简单定义… 22

1.7.2数字工程产业是21世纪上帝留给中国的最好礼物… 23

1.7.3数字工程产业是中国工程建设发展的历史性机遇… 24

1.7.4 第三世界发展为未来中国数字工程产业发展带来机遇    24

1.7.5数字工程是国家落实科学发展观,实现可持续、协调发展的必由之路    24

1.7.6数字工程是国家走新型工业化发展道路的必由之路    25

1.7.7数字工程是国家通过新型生产力变革带动体制深化改革的必由之路    25

1.7.8数字工程是国家高质量、高速度、高效益发展,促进全社会和谐发展的必由之路… 25

1.7.9数字工程是国家同时落实原始创新、消化吸收创新,以及集成创新三大层面创新的最广阔战场… 26

1.7.10数字工程是解决国家所面临的瓶颈问题的有力武器    26

1.8 数字工程的价值分析… 26

1.8.1 数字工程产业的本质特征… 27

1.8.2 数字工程产业的产业链… 27

1.8.3 数字工程产业的生态链… 27

1.8.4 数字工程产业的价值作用… 27

1.8.5数字工程产业的商业模式… 28

1.8.6数字工程产业的市场方… 28

1.9 数字地球产业战略分析… 29

1.9.1数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业的前提和基础… 29

1.9.2数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业的重要内容    29

1.9.3数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业深层次变革的基础… 29

1.9.4数字城市展望… 30

1.9.5数字流域展望… 30

1.9.6数字游戏展望… 30

1.9.7数字电网展望… 30

1.10 中国数字工程产业所带来的管理模式创新分析… 30

1.10.1中国数字工程产业的发展属于整体性的行业流程再造,必将导致行业经营管理模式上的巨大变革与创新… 31

1.10.2工程建设行业的彻底流程再造,必然导致相关企业的彻底流程再造,从而导致企业经营管理模式上的巨大变革与创新… 31

1.10.3中国数字工程产业是一个具有巨大发展前景的新兴交叉行业,必然导致大量金融、资本领域的创新… 31

1.10.4中国数字工程产业从分散模式到基于集中化、协同化、智能化基础上的流水线变革,必然导致各种技术的创新… 31

1.10.5中国数字工程产业的发展,必然导致IT发展模式彻底从产品到服务的变革… 32

1.10.6中国数字工程产业是中国世纪性的产业,必然导致国家政治与市场经济层面实现良性融合方面上的创新… 32

1.10.7新型中国数字工程产业下的各企业,必然导致大量新型管理人才的需求    32

2技术篇… 33

2.1 数字工程的架构体系分析… 33

2.1.1需求阶段… 33

2.1.2规划阶段… 33

2.1.3勘测阶段… 34

2.1.4设计阶段… 34

2.1.5施工阶段… 34

2.1.6运营阶段… 35

2.2 数字工程的特征分析… 35

2.2.1数字工程的环节特征… 35

2.2.2数字工程的核心战略点… 35

2.2.3数字工程领域中的密集高新技术特征… 36

2.2.4数字工程领域中的数值计算特征… 36

2.2.5数字规划将更加体现科学发展观… 37

2.2.6数字施工的特征… 38

2.2.7数字运营管理… 38

2.3 数字工程体系中的产品类分析… 39

2.3.1数字工程体系包含的主要产品类型… 39

2.3.2数字工程体系中产品体系的主要特点… 40

2.4 数字工程体系中的技术体系… 41

2.4.1数字工程体系中的行业技术… 41

2.4.2数字工程体系中的高新技术… 42

2.4.3数字工程体系中的IT技术… 42

3实践篇… 44

3.1 广西的区域战略特点为中国数字工程产业发展提供了良好的战略选择    44

3.1.1 中国-东盟一体化给广西带来了千载难逢的发展机遇    44

3.1.2中国泛珠江区域经济带给广西带来了历史性发展机遇    45

3.1.3广西集少数民族自治区、西部、沿海等特征于一体    45

3.1.4广西北部湾将作为中国最后一块尚未开发的黄金海岸提供了无限的想象空间… 46

3.1.5广西将可能成为中国能源通道的战略选择点… 46

3.1.6广西绿色人文环境优势凸显… 46

3.1.7广西自治区与北海市政府高瞻远瞩,已经探讨将数字工程产业作为广西信息产业发展的主导产业… 46

3.2广西电力工业勘察设计研究院为中国数字工程产业的发展提供了良好的战略性支撑骨干企业选择… 47

3.2.1广西电力工业勘察设计研究院是全国唯一同时横跨几大领域的综合设计研究院… 47

3.2.2广西电力工业勘察设计研究院拥有全国最优秀的领导团队    48

3.2.3广西院的信息水平在全国居于领先水平… 49

3.2.4广西院建立起了较完整的科研体系… 49

3.2.5广西院建立起了高新技术、软件的研发、应用体系    49

3.2.6广西院正在建立起数字工程产业试验基地… 50

3.2.7广西院已开始推进数字工程产业流程再造工作… 50

3.2.8广西院与大工程建设集团已建立起广泛的合作关系    51

3.3 选择广西北海发展中国数字工程产业谷的战略分析… 52

3.3.1选择广西发展中国数字工程产业的历史性机遇… 52

3.3.2北海中国数字工程产业谷的核心战略定位… 52

3.3.3北海中国数字工程产业谷的主导内容… 53

3.3.4北海中国数字工程产业谷的延伸产业… 53

3.3.5北海中国数字工程产业谷的核心理念… 53

3.4北海中国数字工程产业谷的核心发展目标… 54

3.4.1是数字工程产业的国际标准制定者… 54

3.4.2成为产业链中关键高端专利技术的拥有者… 54

3.4.3成为工程建设的服务支撑基地… 54

3.4.4成为工程建设支撑产品的提供基地… 54

3.5 北海中国数字工程产业谷的构架设计… 55

3.5.1北海中国数字工程产业谷战略发展委员会… 55

3.5.2北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛… 56

3.5.3中国数字工程学会… 57

3.5.4北海中国数字工程产业谷试验基地… 57

3.5.5北海中国数字工程产业谷管理委员会… 58

3.5.6北海中国数字工程产业谷风险投资集团… 58

3.5.7国家数字工程技术研究中心… 58

3.5.8北海数字工程企业战略同盟… 59

3.5.9北海数字工程及数字地球产业大学园… 60

3.5.10北海数字工程教育、培训基地… 60

3.5.11北海数据加工基地… 61

3.5.12北海三维代设基地… 61

3.5.13北海数字化施工集成、服务、支撑基地… 62

3.5.14北海软件研发基地… 63

3.5.15北海工程数值计算基地… 63

3.5.16北海数字工程产业配套高端设备的制造、组装、维修、测试基地    64

3.5.17北海其它数字地球产业基地… 64

3.6 现阶段实质性工作进展情况… 65

3.6.1广西院软件科技园取得实质性推进… 65

3.6.2广西院北海试验分院的实质性推进… 65

3.6.3火电、送变电、水电三大领域的勘测、设计体系的全流程再造已开始全面推动… 65

3.6.4 真三维数字城市样板的启动… 65

3.6.5 样板化生态水电工程建设基础信息采集的启动… 66

3.6.6海外资源整合初见成效… 66

3.6.7国内各类企业的连横合纵初见成效… 66

3.6.8 基于中国数字工程产业的民间协会工作推进已取得进展    67

4希望篇… 68

4.1 中国数字工程产业应该上升到国家战略来推进… 68

4.1.1 成为国家十一五规划的重要组成部分… 68

4.1.2 成为国家十一五信息规划的重要内容… 68

4.1.3 成为国家重点产业来支撑… 68

4.2 中国数字工程产业希望得到有关工程建设行业主管国家部委的支持    68

4.2.1 建设部… 68

4.2.2水利部… 68

4.2.3 交通部… 68

4.2.4 铁路部… 68

4.2.5 国土资源部… 68

4.2.6 铁路部… 68

4.2.7 国家旅游局… 68

4.2.8 水电领域… 69

4.2.9水电领域… 69

4.2.10矿山领域… 69

4.2.11煤田领域… 69

4.2.12石化领域… 69

4.2.13 其它领域… 69

4.3需要国家从结构层面支撑中国数字工程产业的发展… 69

4.3.1 体制层面… 69

4.3.2 制度层面… 69

4.3.3 组织层面… 69

4.3.4 标准层面… 69

4.3.5 经费层面… 69

4.3.6 市场层面… 69

4.3.7 法制层面… 69

4.3.8 政策层面… 69

4.3.9 其它层面… 69

1战略篇

1.1中国信息产业战略分析

1.1.1信息产业类型

从世界范围来看,信息产业基本划分为两大类型,前者是基于信息技术本身所延伸的产业,后者是信息技术对传统行业的改造、融合、变革所产生的新兴交叉产业。

1.1.1.1信息产业自身延伸产业

基于信息技术本身所延伸的产业,包含着很多的层面,如计算机硬件设备等的各种IT产品,操作系统、数据库系统、大型应用管理软件、浏览器等的各种系统平台软件,其核心技术都基本掌握在发达国家手中,我们更多的只能是引进、学习、追赶,而且在很长一段时间之内也很难超越,也很难形成具有核心竞争力的高附加值的拥有自主知识产权的完整产业。

1.1.1.2信息产业与传统第二产业的融合产业

基于信息技术与传统行业中第二产业相互融合所形成的新生产业来说,比较典型的有二大类,即产品制造业信息产业以及工程建设信息产业,它们基本都是以生产力作为驱动力,以生产、制造流程的再造作为核心因素。

对于产品制造业信息产业来说,产品的流水线、制造业原材料及产品流通方面的信息化,以及产品的三维设计高端软件等,发达国家都已形成了强大的技术壁垒,中国与之的整体差距还相当大。

1.1.1.3信息产业与传统第三产业的融合产业

基于信息技术与传统行业中第三产业相互融合所形成的新生产业来说,比较典型的有三大类,即娱乐文化信息产业,电子政务产业、电子商务产业,它们分别是以服务、管理作为驱动力,分别以产品流通、服务流程再造、管理流程再造作为核心因素。

对于娱乐文化信息产业来说也一样,《海底总动员》、高端游戏引擎等,在很长一段时间内,中国也很难形成类似具有核心竞争力的产品。

电子政务产业由于体制因素的禁锢,在一段时间内将很难造就一个新兴产业,同样电子商务由于中国社会文化诚信、习惯、道德等禁锢的影响,在一段时间内也很难成就一个新兴产业。

1.1.2中国信息产业问题分析

1.1.2.1中国信息产业面临的三大禁锢

中国信息产业发展这么多年一直很难形成核心竞争力的原因,主要可以归结为以下三大领域的深刻禁锢:

l 国家体制、企业体制层面等的体制性禁锢;

l 社会文化诚信、习惯、道德层面等的意识性禁锢;

l 生产力要素层面等的结构性禁锢。

1.1.2.2中国信息产业发展所依赖的国际环境

中国信息产业发展将严重的依赖相关领域的国际环境。国际环境因素有五个方面因素值得特别我们关注:

l 发达国家在该领域的技术积累以及技术壁垒程度;

l 发达国家在该领域各类优秀人才的聚集程度;

l 发达国家在该领域金融资本的投资水平;

l 发达国家在该领域本身存在的市场空间;

l 该行业是否存在发达国家与我国个性化差异比较大的层面。

1.1.2.3中国信息产业发展所依赖的国内环境

中国信息产业发展需要有一个良好的发展土壤,从我国目前现实状况看,环境要素主要表现为:

l 有没有从产业链的整体角度来定位、发展信息产业;

l 有没有形成综合的、专业化的、配套的、有特色的相关人才培养和合作体系;

l 有没有结合中国国情、特色,生产及社会各种实际需求,以及未来的客观发展趋势和规律,定位信息产业方向;

l 能不能建设好信息产业培育所需要的政策、市场、诚信、法律等软环境;

l 能不能消除信息产业市场中呈现的条块分割、杂乱、分散等病态格局。

1.2中国信息化战略分析

1.2.1信息化的实施模式

1.2.1.1自上而下模式

自上而下的信息化道路是我们很多领导、官员极易采取的一种信息化实施模式。其优点是有统一方向和行动纲领,缺点是高高在上,不切实际,容易造成形象工程。

1.2.1.2自下而上模式

自下而上的信息化道路是我们很多企业、部门采取的一种信息化实施模式。其优点是行动快,局部效益明显,缺点是很难站在全局的角度进行思维,容易造成低水平的重复建设。

1.2.1.3三层混合模式

合理的模式应该是基于行业战略骨干企业基础之上的,同时兼顾从上而下和从下而上的三层混合模式。这种模式的优点是既可以兼顾到全局和战略,又可以兼顾到实际需求。

1.2.2信息化的生命线

1.2.2.1生产力流程再造

在生产、制造行业,工程建设行业,以及农业生产等领域,生产力流程再造将是信息化中最为核心的生命线。

1.2.2.2服务流程再造

在商贸、农业、社区等服务业,服务流程再造将是信息化中最为核心的生命线。

1.2.2.3管理流程再造

在政务、党团管理、企业管理等领域,管理流程再造将是信息化中最为核心的生命线。

1.2.3信息化中的组织特性

1.2.3.1它组织特性

信息化它组织特性是整个信息化建设中的一种典型结构特性,它组织特性基本对应于自上而下的信息化实施模式。它组织特性是一种不健康的结构模式。

1.2.3.2自组织特性

信息化自组织特性也是整个信息化建设中的一种典型结构特性,自组织特性基本对应于自下而上的信息化实施模式。自组织特性也是一种不健康的结构模式。

1.2.3.3混合组织特性

健康的结构模式应该是以它组织特性为纲,以自组织特性为动力,两者良性耦合作用基础上的动态发展的混合组织特性。混合组织特性基本对应于三层混合的信息化实施模式。

1.3中国工程建设现状分析

1.3.1超大规模的工程建设投资

中国的整个工程建设规模将是前所未有的,将涉及到水利、电力、矿山、石油、交通、海洋、地下空间开发、城市建设、防洪、地质灾害治理、水资源开发利用、环境工程建设等各个行业,在未来的几十年里,每年都将达到几万亿的建设投资规模,将构成世界上的最大工程建设市场,为全世界相关技术的应用,相关企业的开拓提供了无限的想象空间。

1.3.2超长周期的工程建设工期

中国工程建设中大量的水利、电力、能源、交通、矿山等特大型工程,其建设周期往往从几年到十几年不等,有的甚至延续几十年,这种超长工期的工程建设,将给整个工程的全生命周期的实施添加了诸多的变数。

1.3.3超复杂的工程建设环境

中国工程建设中大量的水利、电力、能源、交通、矿山等特大型工程,其往往受到很多社会、历史、环境等复杂因素的制约,比如移民的科学安置、环境的保护、水土保持、历史文物的救助等。

1.3.4低水平的工程建设技术手段

现有中国工程建设中一方面在一些点上采用了不少所谓的世界第一技术,如第一高坝技术、第一高边坡技术等;另一方面却采用了大量原始的手段,比如大量农民工、大量低技术的手工劳动,大量设计人员无休止的加班,整体上造成工程建设技术水平低下,无论是效益上、质量上都很难得到真正保障。

1.3.5较严重的工程建设浪费

中国工程建设中普遍存在着较严重的浪费现象:该优化未能优化,该删除的未能删除,该减少的未能减少,该节省的未能节省等。

1.3.6较强烈的工程建设破坏性

中国工程建设往往由于缺乏系统的规划、分析和科学的实施,往往给生态、环境、资源等造成破坏和浪费,影响社会的可持续发展。

1.3.7低诚信的工程建设合约

中国工程建设的诚信环境比较差,偷工减料、以次充好、滞付合同款项等现象屡见不鲜。

1.3.8低水平的工程建设经济效益

中国工程建设中,由于技术、管理、手段等各种因素的影响,往往造成低水平的经济效益。

1.3.9难保障的工程建设质量

中国工程建设中,由于技术、管理、手段等各种因素的影响,往往造成工程质量低下,埋下各种工程安全隐患。

1.3.10较严重的重复工程建设

中国工程建设中不少的水利、电力、能源、矿山等建设工程,往往因为建设而建设,脱离自己的实际情况跟风而起;比较典型的案例是没有任何煤炭资源和交通优势的地方大量兴建火电工程。

1.3.11无保证的工程建设周期

中国工程建设中的工程建设周期往往是变化比计划快,半拉子工程、钓鱼工程并不少见。

1.3.12较严重的工程建设转包

中国工程建设中扒皮性的转包现象仍然普遍存在,层层扒皮将导致实际工程建设资金严重缩水,严重影响了工程建设。

1.3.13较严重的工程建设腐败

中国工程建设中腐败现象仍然严重存在,如果没有从生产力层面的自然王国替代人为王国来减少、优化、透明化流程环节,将无法真正消除工程性腐败。

1.3.14对人力资源及个人经验的高度依赖

中国工程建设中不管是规划、勘测、设计阶段,而是施工等阶段,都对人力资源和个人经验表现出了高度的依赖性。

1.4工程建设行业的生产链信息化瓶颈分析

1.4.1工程建设往往缺乏系统的规划

工程建设中往往缺乏系统的规划,往往基于领导意志、政绩意志闻风而动,不是基于广泛社会、自然、科学、技术等各种信息要素基础上的综合考虑工程。

1.4.2工程建设各环节高度独立,缺乏统一的管理

工程建设流程大体分为大小两类,大类即是上游勘测,中游协同设计,下游为施工、运营等阶段,小类即是设计,建模,分析等环节。现阶段工程建设中,不管是各个大阶段还是各个小环节,它们之间基本是互相脱节的,缺乏统一的管理、互动和协调,这种流程阶段之间的隔阂将大大阻碍整个工程建设生产流程效率的提高。

1.4.3工程建设同一阶段中各专业高度独立,缺乏多专业共享与互动

工程建设行同一阶段中各专业通常涉及多专业协同及相互提资问题。通常情况下,不同专业使用不同的软件、信息产品,这些来自不同国度和企业的产品,往往在不同专业的信息、软件之间存在的严重的异构数据模型和不一致的属性内容,严重限制了多专业之间的协同工作,在某一方面单方面专业设计、分析内容的改变,将可能造成全面专业工作的彻底推倒重来,或者是为整个工程建设产品埋下致命的隐患。

1.4.4工程建设企业生产过程与经营管理过程、外部协作过程相对独立,缺乏多层次过程的信息共享与协同

在目前信息化大环境下,各个工程建设单位都进行了不同程度的信息化建设和企业管理流程重建,但是大都停留在经营管理信息系统、项目管理系统层面及局部生产过程信息化平台孤岛阶段;尤其是局部生产过程信息化系统与经营管理过程信息化系统及外部协作过程信息化系统之间完全独立,基本不存在可交互性。这三个层面系统之间不能相互利用数据及功能,来互相借力促进,将导致生产过程由于缺乏管理而凌乱不堪,管理过程由于缺乏生产过程而如空中楼阁,难以深入到生产领域,难以有效的进行生产力评估及价值计算;同时管理层面因缺乏与外部协作层面交互,也将导致对战略性经营活动理解不够,对协作工作准备不周,对外部环境反映不够灵敏,从而成为工程建设企业管理的瓶颈。

1.4.5工程建设单位的行业角色、企业角色及政务角色相对隔离,多角色总体信息化眷顾不周

作为工程建设单位来讲,本身具备上述三种职责角色,目前的信息化现状统统都是着眼于一个层面,或者着眼企业角色,搞企业信息化相关的管理信息系统,市场营销和客户关系管理等等;或着眼于政务角色搞政务信息化;或仅仅适应现有行业流程、规范、经验搞浅层的行业信息化。这种多种职能角色分开处理的方式必然导致总体信息化策略的不明朗和重复建设,导致不同职能角色层面的信息化难以沟通,最终会设置一个信息化栅栏,限制信息化系统及工程建设单位的整体发挥。

1.4.6缺乏工程建设海量数据的有序管理及大范围有效共享

在工程建设中,我们积累了各种各样的数据资源,例如地形、地质数据,水文气象数据、设计图纸,施工数据,试验数据,采购清单,统计报表,项目管理数据,合同数据等等,如何给这些不同类型的海量数据资源提供统一的存储、访问、共享及搜索模式,是实现工程建设深度信息化的关键所在。

1.4.7缺乏统一的数据模型和架构

上述的诸多隔离性,从软件系统的设计角度来看,就是缺乏统一的数据模型,导致不具备共享和交互特性。缺乏统一的数据模型,从两个角度可以描述:其一就是模型数据结构不一致,例如有限元分析的网格状三维模型和三维建模可视化显示的参数模型就存在结构上的完全不一致性;其二,就是数据模型中数据体系的不一致,典型的就是设计模型缺乏分析模型需要的荷载信息。

1.5中国所面临的瓶颈问题分析

1.5.1水电开发问题

水电开发问题目前是社会的一个热点问题,如何在水电开发中考虑生态环境保护问题、地质灾害防治问题,解决地方移民问题和经济效益公平问题,实现资源节约型、环境友好型的水电开发将是目前水电开发工作者所必须面临的巨大挑战。

1.5.2能源、矿产开发问题

中国能源、矿产开发中的资源浪费严重,开发手段低级,开发效益低下,实现可持续的高效矿产能源开发也将是目前面临的巨大挑战。

1.5.3地质灾害问题

从城市地下水所引起的区域性地面持续沉降,到矿山开发带来的大面积地面塌陷;从暴雨所引起的泥石流到地震灾害等,中国的地质灾害问题正面临很严重的挑战。

1.5.4防洪问题

中国的防洪问题仍然很脆弱,流域的调度、防洪工程的建设等都还未能充分发挥效能。

1.5.5城市安全问题

从城市的缺水到城市的缺电,从城市的失火到城市的泄毒,从交通阻塞到城市的预警,从城市公共卫生应急到恐怖主义防治应对等,中国的城市安全正面临很严重的挑战。

1.5.6环境问题

从地质环境到生态环境,从水环境到气环境,从地面环境到地下环境,中国的环境问题正面临着很严重的挑战。

1.5.7水资源问题

从水环境的污染到水资源的过渡开发,从水资源的无效利用到水资源的铺张浪费,水资源将越来越成为一种不可替代的稀缺资源,中国的水资源问题正面临着很严重的挑战。

1.5.8基础建设问题

从高速公路到高速铁路的建设,从海底隧道到城市地铁的建设等,从工程的质量、效益、时间、破坏性等方面都面临着诸多挑战。

1.6 社会对数字工程的召唤

1.6.1遥感人的召唤

没有遥感技术在工程领域中的应用,就没有遥感的未来和希望,国家遥感工程技术中心的池主任如是说。

这就是说:遥感的生命在于数字工程产业的兴衰!

1.6.2投资人的召唤

没有数字化的流域规划报告,我作为怒江的投资人也只是人家板上的肉,云南怒江水电开发公司的陈总如是说。

这就是说:数字工程产业的发展将给投资人吃一颗定心丸!

1.6.3勘察人的召唤

勘察已不再是简单的打眼了,我们的三维数字化勘察绝对属于高尖端领域,中国工程院的张院士如是说。

这就是说:数字工程产业中的数字勘察产业的雏形已经开始出现!

1.6.4设计人的召唤

我们不再需要没完没了的通晓熬夜了,难道我们就是金钱的如此般奴隶了吗?设计人在呐喊!

这就是说:数字工程产业将是未来将设计人从工程建设下的奴隶身份解脱出来的革命者!

1.7数字工程产业战略分析

1.7.1数字工程的简单定义

数字工程就是将遥感、激光雷达、数码相机等测绘技术,地下电、磁、波、重力、地震等物探技术,水下声纳数据采集技术,地质三维建模技术,时空地理信息技术,三维协同设计技术,三维有限元、差分等工程数值计算技术,光纤、传感器、射频等采集技术,嵌入式技术,无限传输技术等各种IT技术,以及其它各相关新技术,融合于整个工程建设的规划、测绘、勘察、设计、施工、运营等的全过程,并以三维协同设计作为整个工程建设的龙头,实现全过程的三维数字化、信息化与可视化,最终实现整个工程建设行业的流程再造,而打造起来彻底信息化了的工程建设全流程体系。

1.7.2数字工程产业是21世纪上帝留给中国的最好礼物

世界发达国家基础建设超前大规模发展,错失了与IT技术的深度融合,给中国数字工程产业的发展带来了千载难逢的机遇。世界发达国家的大规模建设基本于90年代中期以前就已基本完成,而大量高端信息技术又是近十年来发展的产物;因此近十年来发达国家工程建设领域的萎缩,使发达国家缺失了大规模工程建设与信息技术全面融合的舞台和土壤,从而导致了大量优秀的海外科学家和IT人才错位了这块领地。

因此发达国家在全球范围未能如制造业与信息技术融合形成强大的整体解决方案、技术标准和产品那样,在数字工程领域也能形成相关技术标准和整体解决方案,给世界数字工程产业的发展留下了无限的想象空间。

目前在世界数字工程产业领域,尽管在两类信息产品层面上基本形成了一定的整体解决能力,其一是基于工厂的三维管理布置设计、施工仿真,以及材料采购及维修组织等相结合的全流程体系,其二是基于矿山的三维地质建模、开挖方量计算及工程数值计算等相结合的全流程体系;此外基于精密机械设计、加工、制造的三维协同设计平台如Pro/e、Ug等系统等也可以在一定程度上应用到工程建设中来。但是所有的这些仍不能满足工程建设信息化的要求,远不能构建起数字工程产业。

基于工程建设信息产业基础上的数字工程产业必将是中国信息产业最有可能整体突破,拥有自主知识产权,并在世界范围内具有核心竞争力,可以形成巨大规模的信息产业,可以说是21世纪上帝留给中国最好的信息产业礼物。

1.7.3数字工程产业是中国工程建设发展的历史性机遇

中国是目前世界上工程建设最为集中的区域,即使在未来10年之内也是如此,从市场空间来看,将远远的把发达国家和其它第三世界甩在后边。

在我国的第二产业中,生产制造业和工程建设业是最为重大的支柱产业。而工程建设行业更是最具中国特色的支柱产业,涉及到水利、电力、矿山、石油、交通、海洋、地下空间开发、城市建设、防洪、地质灾害治理等各个行业,其有着鲜明的特点:

l 其工程建设连续时间之长是世界罕见的,在未来20~30年之内都将是世界级水平;

l 其工程之建设规模也是世界罕见的,从水电、风电、核电、电网等的电力基础建设,到煤炭、石油能源工程建设,从高速铁路、公路、城市地下空间地铁工程等交通工程建设,到水道、河道等工程建设,举不胜举。

中国巨大的工程建设市场,为中国数字工程产业的发展提供了强大的试验田和市场空间,数字工程产业诞生在中国将是历史发展的必然选择。

1.7.4 第三世界发展为未来中国数字工程产业发展带来机遇

整个第三世界工程建设的滞后发展将为中国数字工程产业发展提供了广阔的国际平台。

整个第三世界的大规模建设从目前来看,至少比中国要滞后近十年,甚至更长。在未来5~10年之内,中国基于大规模工程建设基础上发展起来的数字工程产业,必然成为未来第三世界、乃至全世界工程建设领域信息支撑技术的标准制定者和关键核心技术的拥有者,从而为中国构建全球性的数字工程产业奠定基础。

1.7.5数字工程是国家落实科学发展观,实现可持续、协调发展的必由之路

数字工程产业是国家走新型工业化道路的重要组成部分,是国家跨水利、电力、交通、铁路、海洋等各行业走上科学、协调、可持续发展的必由之路,是国家在环境保护、资源优化配置、能源工程建设、基础设施建设、减灾防灾等领域实现协调、可持续、科学发展的根本保障,是国家自主创新的关键主战场。

数字工程产业将为大大减少工程建设中的浪费,大大提高工程建设的工期和安全性,实现工程的优化建设,以及实现工程建设与自然、环境的和谐、可持续发展,发挥着核心的作用。

1.7.6数字工程是国家走新型工业化发展道路的必由之路

中国的新型化工业道路的主战场更多是整个工程建设行业的新型化工业道路,可以说中国数字工程产业是国家新战略下走新型化工业道路的最主要体现。

1.7.7数字工程是国家通过新型生产力变革带动体制深化改革的必由之路

国家体制改革有两种模式,一种是主动的改革,另外一种是基于生产力关系变革以后自然而然引起的体制变革,数字工程就是这样一种可以带动国家体制变革的产业。随着数字工程的发展,水利、电力、城市建设等各行业条块分割等现象将自然而然愈合,国家基于工程建设领域等十几个部委的管理流程再造可以水到渠成的实现。

1.7.8数字工程是国家高质量、高速度、高效益发展,促进全社会和谐发展的必由之路

数字工程产业是属于投资型的产业,数字工程的深入推动,必将直接带来大量投资的节省、工期的质量水平的提高,工期建设的加快,可以节省大量的国家投资,可以增加更多的工程效益,为社会三农问题、社会低保问题、基础教育问题等社会瓶颈问题的解决创造更好的条件,促进社会更加和谐的发展。

1.7.9数字工程是国家同时落实原始创新、消化吸收创新,以及集成创新三大层面创新的最广阔战场

数字工程产业中为国家同时落实原始创新、引进消化创新,以及集成创新三大层面创新,提供了最广阔的战场。

基于工程建设的三维协同设计平台、三维地质智能化建模平台等产品是工程建设中核心的技术,但在世界上仍然是一个空白,而且国内外的目前水平基本在同一起跑线上,为具有核心竞争力的原始创新提供巨大的机会。

三维激光雷达技术、光纤传感器技术、三维物探技术等是工程建设领域非常依赖的高端设备,中国的研发水平与国外发达家仍有相当的大差距,但是这些技术在中国却有着国外所不具有的巨大市场空间,因此通过对这些技术的引进、消化、吸收和创新,必将在应用层面形成自己的创造力和知识产权。

整个数字工程是一个完全没有构建起来的集成系统,数字工程的实现过程就是全生命周期的集成创新过程。

1.7.10数字工程是解决国家所面临的瓶颈问题的有力武器

国家所面临的水电开发问题、能源、矿产开发问题、地质灾害问题、防洪问题、城市安全问题、环境问题、水资源问题等瓶颈问题,在某种意义上全面体现为科学的工程建设。因此基于科学化、经济化、可持续化、协调化基础之上的数字工程产业,必将成为解决国家所面临的瓶颈问题的有力武器。

1.8 数字工程的价值分析

1.8.1 数字工程产业的本质特征

数字工程产业将是一个真正综合行业技术、各种辅助高新技术、信息化技术,以及社会管理功能基础上打造起来的一个有机体系,既是一个高新技术下行业技术化了的信息化产业,也是一个信息技术化了的集成高新技术的行业领域产业,具有强大的生命力、创造力:

l 数字工程产业是基于传统整个工程建设行业的产业,是对传统整个工程建设行业质的革新的产业;

l 数字工程产业是各种相关高新技术密集应用的产业;

l 数字工程产业是IT技术深入融合的产业;

l 数字工程产业是给人、企业、社会管理、运营紧密关联结合的产业。

1.8.2 数字工程产业的产业链

数字工程产业的产业链将涉及到整个工程的全生命周期,工程所涉及产品的制造业,以及工程全方位服务功能。

1.8.3 数字工程产业的生态链

数字工程产业生态链将涉及体制、制度、人才、法制、道德、诚信、习惯等各个环节。

1.8.4 数字工程产业的价值作用

信息的价值主要体现在两个方面,一个是社会服务功能,一个是个人服务功能。从社会服务功能来说,信息产业只有能被服务于改造、优化、变革社会生产力本身,才能真正体现出其核心价值。数字工程产业就是这样能释放出巨大生产力创造力的产业。

现在很多中国软件企业常抱怨生存难,究其原因主要在于很多软件产品往往脱离生产力本身,而仅停留在外围开发一些不能给企业带来生产力提升的信息产品,就象一个傻瓜、坏蛋再美的衣裳也不能改变其本质一样,这使得信息化成为企业的形象和摆设,因而客户也就很难真的为此买单。

英国AVEVA公司是国际上从事三维管理设计软件研发的知名公司,其在中国的分公司,所有员工加起来不超过十人,但一年的PDMS产品销售额竞可以达到1个亿。这说明只有软件真正成为工程建设环节的关键生产工具时,软件的价值才能切实体现,也才能有效,真正的买单者才能广泛存在。

1.8.5数字工程产业的商业模式

数字工程产业将不再是简单的软件产业,而是一个为工程建设全流程提供生产力工具核心支撑服务的产业。它主要特点是:

l 信息、软件产品链本身已经成为工程建设生产力工具的关键成份,成为类似于生产制造业领域中的集成流水线;

l 信息、软件产品的版权不再是简单基于企业,而是基于某个具体工程,在一个工程上,版权不再受企业多少、使用人多少的限制,版权随着工程的结束而终止,信息、软件完全成为一种地道的必不可少的支撑性服务;

l 数字工程产业也不再是一个简单的软件和信息化产业,既是一个高新技术下行业技术化了的信息化产业,也是一个信息技术化了的集成高新技术的行业领域产业;

l 数字工程产业将打造工程建设整套技术标准,工程建设中铲同的勘测、设计、施工等工作将成为配套的简单劳务工作,支付工程建设整套技术标准的使用费用,将成为工程建设中的基本费用;

l 数字工程产业所需支出的费用,也将成为工程建设成本中的核心构成。

1.8.6数字工程产业的市场方

工程建设的投资方、工程建设总包方、工程建设中各专业承包方,以及工程的运营方都将成为买单者,这种买单将贯穿于工程建设的各个环节,甚至工程建设的整个维护、运营阶段的全生命周期。

1.9 数字地球产业战略分析

1.9.1数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业的前提和基础

数字城市、数字电网、数字电厂、数字水利、数字流域、数字旅游、数字游戏等数字地球产业,都是数字工程产业的自然延续,发展好数字工程产业就是抢占数字地球产业的制高点,为数字地球产业发展奠定基础。

1.9.2数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业的重要内容

工程建设的数字化是数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字化平台的重要内容;数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字化平台更多的是追求对现有世界的管理与运营;如果没有工程建设中的数字化,数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字化平台就必须依靠大量逆向建模和逆向数据采集才能实现基本的运营性数字化;而且有些只有通过工程数字化过程才能积累的关键信息,将永远不再恢复,数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字化平台的价值和意义也就不可能得到最大体现。

只有从工程的规划、测绘、勘察、设计、施工等就开始搭建起来的数字城市、数字电网、数字水利等数字化产业,才能从根本上落实科学发展观,实现社会、世界的可持续、协调发展。

1.9.3数字工程是数字城市、数字电力、数字水利等数字地球产业深层次变革的基础

安全、经济、文化未来将成为21世纪的城市三大核心特征,和谐、可持续的改造、利用大自然是未来数字水利、数字流域、数字矿山等数字地球产业发展的核心原则;没有数字工程,这些深层次的数字化产业就将很难推进;比如没有数字工程的推进,流域的科学调度与开发将苍白无力,防洪等减灾防灾就达不到价值最大化,数字流域就只能是花前月下;没有数字工程的推进,城市地下空间开发、地下水位的下降所引起的城市沉降、回灌、水环境污染、减灾防灾、安全预警等深层次的分析、决策、治理、防护、运营等将不可能得到全面实现,数字城市也就只是一个没有灵魂的庞然大物。

1.9.4数字城市展望

数字城市将是基于已有的各种基础信息和社会、人文、经济信息等的基础上,应用逆向重构、摄影、遥感、GPS,以及传感器感应、采集、识别技术等各种高新技术来获取、完善、更新所有信息,集城市建设、运营、管理、生活、文化、娱乐等所有功能于一体的,终端无所不在的,以无线、有线网络等作为媒介构建四维时空网络体系。

1.9.5数字流域展望

数字流域将是基于整个流域水资源的调度、防洪、水环境、水利水电工程建设等的全三维、全生命周期智能化、自动化、数字化体系。

1.9.6数字游戏展望

未来的数字游戏将与数字城市、数字电影、数字管理等融于一体,都是基于真实场景、真实人物、真实事件等条件下的数字游戏。

1.9.7数字电网展望

数字电网将是基于电网整个生态环境、运行环境、需求环境、支持环境等的全三维、全生命周期智能化、自动化、数字化电网体系。

1.10 中国数字工程产业所带来的管理模式创新分析

1.10.1中国数字工程产业的发展属于整体性的行业流程再造,必将导致行业经营管理模式上的巨大变革与创新

数字工程产业的发展与成熟,将导致整个行业性的彻底流程再造,传统工程建设规划方、投资方、勘测方、设计方、施工方、监理方、设备方,以及其它各配套领域企业的之间的流程、逻辑、接口、产品供给等各种关系将实现彻底的变革,整个生产效率将发生质的变化,行业的经营管理模式上也将随之发生彻底的变革,必然导致市场化、经济、管理等领域的巨大创新。

1.10.2工程建设行业的彻底流程再造,必然导致相关企业的彻底流程再造,从而导致企业经营管理模式上的巨大变革与创新

数字工程将导致整个工程行业生产流程的彻底再造,从而也就导致了工程建设行业中各类企业的生产流程再造,基于生产流程基础之上的企业管理流程因之也必须发生变革和再造,这种再造必然导致企业经营管理模式上的巨大变革与创新。

1.10.3中国数字工程产业是一个具有巨大发展前景的新兴交叉行业,必然导致大量金融、资本领域的创新

中国数字工程产业是一个具有巨大发展前景的新兴交叉行业,这个行业从生产模式到管理模式,从上游到下游,从工程建设行业本身到其它各可以实现融合的高新技术领域,都意味着巨大机会的存在,从而给各种资本、金融因素提供了巨大的创新机会。

1.10.4中国数字工程产业从分散模式到基于集中化、协同化、智能化基础上的流水线变革,必然导致各种技术的创新

中国数字工程产业的发展就是整个工程建设领域从分散、低技术含量、粗放型模式等向基于集中化、协同化、智能化基础上的流水线生产模式变革的过程,在这整个变革过程中包含了大量需要技术层面创新的元素,这种可以被创新的元素将给各个企业、创业者提供巨大的发展机会。

1.10.5中国数字工程产业的发展,必然导致IT发展模式彻底从产品到服务的变革

中国数字工程产业是一个将各种高新技术、信息技术与工程建设实现高度无缝融合后的产业。数字工程产业本身既是IT产业,因为IT在其中无所不在,贯穿于整个产业始终;同时又不是IT产业,因为IT已经融入到传统行业中,成为其中不可分割的工具和环境。事实上数字工程产业使IT真正回归到其本源,即IT的本质服务特征。

1.10.6中国数字工程产业是中国世纪性的产业,必然导致国家政治与市场经济层面实现良性融合方面上的创新

中国数字工程产业不仅仅是一个简单的市场化经济产业,也是一个与国家政治、社会因素极为紧密的战略性产业,如何从政策、社会层面对整个产业进行规划、指导和协调,从市场经济层面实现主导性的良性发展,给国家政策与市场经济两只手的良性合作提出了巨大挑战,从而也给各种制度创新营造了条件。

1.10.7新型中国数字工程产业下的各企业,必然导致大量新型管理人才的需求

中国数字工程产业是一个新型的产业,从生产流程、到管理流程,从企业到社会,从产品到模式等都将发生巨大的变革,这必然导致需要大量来促进中国数字工程产业发展的各种经营型、管理型、市场型、金融型等人才,为经营管理类高校的创新人才培养提供了巨大的机会和市场,同时也为数字工程产业经营管理类人才培养模式的创新创造了条件。

 

2技术篇

2.1 数字工程的架构体系分析

数字工程的结构体系就是工程建设全流程一体化的结构体系,基本可以用下图进行描述:

工程建设全流程一体化

2.1.1需求阶段

基于当地、外地、国内、国外的社会、经济、文化等知识仓库的自动化、智能化知识挖掘和决策分析提出工程建设发展需求。

2.1.2规划阶段

基于发展需求,结合行业历史、背景、现状,结合三维激光、数码、遥感、时空地理信息系统等专业分析技术,自动化、智能化的形成反映未来动态变化的、与自然环境协调的、整体适应人类可持续发展的数字规划报告。

2.1.3勘测阶段

基于数字规划报告,由数字摄影测量(三维激光、数码、遥感)、遥感地质、物探地质、水文气象监测、感应光纤、射频等高尖端技术,快速的形成基本的三维数字化测绘、勘察、监测、采集成果。

根据前阶段成果,充分考虑环境、自然、灾害的影响,确定补充勘察、测绘、监测、采集方案,现场边测绘、勘察、监测,边分析,以最少的工作量、最快的速度、最全的效果形成完整的三维数字勘测报告。

2.1.4设计阶段

规划、设计人员通过局域网、互联网、无线通讯,任意按权限和需求下载,使用三维数字勘测报告。比如在水电三维设计中,可自动进行任何剖面、隧洞等三维地质分析,并直接基于三维地质分析成果进行有限元分析和各种沉降、稳定等的专业分析。

水、机电、结构等各专业多用户,充分考虑环境、自然、灾害的影响,基于规范、经验、分析成果、试验成果等基础上的综合专家知识系统,并结合各种数值计算,实时在线的、自动化的、智能化的开展三维可视化设计,形成完整的三维数字化设计报告。

根据三维数字化设计报告,自动形成概预算成果,并自动组织三维施工优化仿真分析和施工组织方案设计。

2.1.5施工阶段

施工人员基于局域网、互联网、无线通讯,任意按权限和需求下载、使用任意区域的三维勘测信息和三维设计等各种成果。

以施工现场作为主平台,各个施工区位、各个施工设备与测绘方、勘察方、监测方、设计方、试验方、分析方、施工方、投资方、监管方等各个环节组成一个无缝的、实时的、交叉的、有机的立体虚拟运行网络体系,形成一个完全的无纸化四维数字化施工管理体系。

各方根据施工过程中所揭示出的动态信息和实际问题,充分考虑环境、自然、灾害的影响,动态的、自动化、智能化的修正、调整三维勘测成果和三维设计成果,并最终形成完整三维数字化竣工报告。

2.1.6运营阶段

将三维数字化成果与自动化控制进行无缝结合,实现设备运营中的自动化、智能化的三维可视化控制。

在工程任何运营期,管理方可以随时查询、分析任何区域的勘测、设计、竣工成果,并对工程安全、质量进行自动化、智能化、快速化的检测、监测、分析和控制。

将数字化、可视化、自动化、智能化的综合工程成果与相关各种管理、经营、调度等无缝的结合在一起,形成体系化的数字化的立体管理。

2.2 数字工程的特征分析

2.2.1数字工程的环节特征

数字工程中各个环节是完全互动和连动的,彼此互为条件、原因和结果的立体网络体系。比如测绘、勘察不再只是静态的测绘勘察,不仅仅只是设计、施工的条件,数字化施工中所揭示的信息反过来又可以为测绘、勘察信息的完善创造条件。

2.2.2数字工程的核心战略点

在数字工程体系中,三维协同设计处于整个流程的核心位置,所有新技术的实施,结合都是基于此环节贯彻与落实的。在未来数字工程产业中所打造的工程建设整套技术标准中,三维协同设计环节也同样起着核心作用,是技术标准的主要体现者。

目前三维协同设计的水平处在第二代和第三代之间,衡量是不是第三代协同设计的标准基本有两个:

l 是不是直接进行三维设计与建模,所有的二维图纸是否是自动生成;

l 所有的设计对象和属性是不是进行唯一性的统一管理。

第四代的三维协同设计将具有以下本质特征:

l 各专业之间的设计是实时无缝协同、互动的;

l 专业设计与分析、仿真是实时无缝协同、互动的;

l 各底层模型之间是完全一致的,为零接口模式;

l 专业规范设计已构建成一个完整的基于复杂关系的知识设计体系;

l 经验设计已构建成一个自学性的个性化的智能设计支撑平台。

三维协同设计的最终基本模式将表达为:极少数行业专家+多数简单技术工人+三维协同设计平台。

2.2.3数字工程领域中的密集高新技术特征

数字工程中测绘、勘察、监测、采集阶段工作将成为各种高新技术的密集应用场所和比拼的大舞台。

在数字工程产业中,遥感、激光雷达、数码相机等测绘技术的结合将代替测绘工作的大部分工作,地下电、磁、波、重力等物探技术与地质三维建模技术的结合将代替地质工作者的大部分工作,水下声纳数据采集技术将代替水下测绘者的大部分工作,激光雷达、数码相机、光纤、传感器、射频等逆向重构和采集技术将代替现场监测、检测、测试、试验、施工等工作者的大部分工作。

2.2.4数字工程领域中的数值计算特征

在现有的工程设计、分析中,工程数值计算仅停留在辅助分析阶段,这是远不够的。在水电、风电、核电、地下空间开发、矿山领域中,工程数值计算将扮演越来越至关重要的作用,工程数值计算将成为数字工程中极为重要和普遍的设计、分析手段。

工程数值计算未来将成为设计工作中最基本的环节,将贯穿于整个工程生命周期的始终:

l 三维地质、海洋、气象实体建模与三维数值计算自动、智能化融合;

l 仿真、模拟与三维数值计算无缝融合;

l 三维结构设计与三维数值计算无缝结合;

l 施工中各工况实时进行三维数值计算、分析与仿真;

l 三维数值计算结果的可视化分析及傻瓜式工程应用;

l 三维数值计算中的个性化与背景特征的有机融合。

2.2.5数字规划将更加体现科学发展观

数字化规划将导致城市建设、能源工程建设、水利工程建设等各工程建设领域规划手段、模式、效果等质的变化,使科学的发展观在整个工程建设的最开始就得到了最全面和深刻的落实;事实上也只有从规划阶段一开始就落实了科学发展观,工程建设全生命周期的科学发展观才能得到真正的保证和落实;数字规划的主要特点将体现为:

l 是基于更广泛社会、经济、人文、自然、环境等集成信息基础上的规划;

l 规划是体现规划对象未来全生命周期的变化、生长等动态性要素的规划,比如小区规划可以体现规划绿化生长对小区景观的影响;

l 是各种高新技术和IT信息技术集成融合后的数字化、可视化规划;

l 是随着已有规划逐渐的落实、实施,协同社会、环境、技术等的变化而与时俱进发生变化的规划。

2.2.6数字施工的特征

随着三维协同设计所带来的全三维数字化成果,以及各种分析系统、嵌入式系统的集成,数字化施工将成为一种必然,数字化施工将使工程施工实时、在线的系统、协调、有序管理、调度成为可能;其主要特点将体现为:

l 勘测、设计与施工实现实时互动;

l 检测、监测、试验与施工实现实时互动;

l 施工数值计算与施工实现实时互动;

l 施工仿真与施工实现实时互动;

l 无图纸化数字化施工贯穿于施工全过程;

l 实现无基础数据录入的施工全流程自动采集管理;

l 实现实时、协调、科学、动态的人员安排;

l 实现实时、协调、科学、动态的材料配给。

l 数字施工的基本环节、步骤、手段、措施等将发生质的变化:

l 现场实时激光扫描对工作进度、空间布局、优化进行实时的监测、采集、控制、分析、反馈;

l 现场实时射频技术对所有的现场工作成员、设备、物料等进行实时的监控、采集、调度、配置;

l 现场实时的感应光纤等传感器技术对温度、应力、渗流、位移等进行监测、采集、分析下信息;

l 现场各个工作人员、设备、工具等与个性化的嵌入式终端融合在一起,基于中心服务器,通过无线技术将所有的勘测、设计、设备、材料、人员、管理等各种信息成为一个联动、在线、协调的集成系统。

2.2.7数字运营管理

数字化工程不仅仅是工程建设完后就终结了,也将为工程整个运营期的维修、装修、改建、扩建、管理、调度,甚至整个建筑物依托企业的全三维数字化、可视化的监控管理提供了很好的载体和舞台。

数字工程的运营管理将构成未来数字城市、数字流域、数字电网等运营性数字体系的核心组成部分。

2.3 数字工程体系中的产品类分析

2.3.1数字工程体系包含的主要产品类型

数字工程体系的整体解决方案是成百上千软件产品所构成的有机体系;主要可分为以下几大类,其具体功能将可能随着行业的细分而有所不同,甚至完全不同:

l 三维规划、初设、选线、选址漫游系统类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 三维地形、地质建模系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 三维地质物探解译系统平台类,目前国内水平远落后于国际水平;

l 三维遥感、数码、相机解译系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 三维激光雷达分类与逆向建模系统平台类,目前国内水平远落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 三维工程数值计算系统平台类,目前国内水平远落后于国际水平;

l 三维工程数值计算前后可视化处理系统平台类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 三维智能协同设计系统平台类,目前国内水平落后于国际水平;

l 工程集成数据库系统平台类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 三维工程监测、检测、测试、试验可视化系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 三维嵌入式管理、图形可视化系统平台类,目前国内水平远落后于国际水平;

l 各专业化地理信息系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 工程管理中三维可视化系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 工程施工和运营阶段三维仿真系统平台类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 基于规范的工程计算、分析软件系统平台类,目前国内水平基本与国际水平同步;

l 三维空间体数字化、可视化管理平台类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 工程管理系统类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 企业管理系统类,目前国内水平落后于国际水平,但中国有机会跨越式发展;

l 其它。

2.3.2数字工程体系中产品体系的主要特点

数字工程体系中各种产品将形成一个有机的整体,应基本具备以下一些特点:

l 各产品之间的底层数据模型转换是自动、智能、高效实现的;

l 各产品之间是可以互为调用的;

l 任何环节产品中的数据变化都可以在整个全流程产品体系中得到响应;

l 各产品之间能实现跨专业、跨流程、跨工程执行部门之间的协调与互动;

l 各产品的所有操作与数据可以得到全程的恢复与再现;

l 整个流程产品体系中的所有原始输入数据都是唯一的、最基本的;

l 整个产品体系既能充分体现工程领域专家的意志和智慧,又是一个整体傻瓜式的应用平台。

2.4 数字工程体系中的技术体系

2.4.1数字工程体系中的行业技术

2.4.1.1水电技术

l 大型地下厂房技术;

l 大型贯流机组厂房技术;

l 抽水蓄能电站技术;

l 高混凝土面板堆石坝技术;

l 高碾压混凝土拱坝技术;

l 深埋长隧洞等的勘察设计和施工技术;

l 针对在特定条件下(如复杂地形地质条件、高地震烈度区、狭窄河谷宣泄大洪水等)等高坝建设技术;

l 其它水电专业技术等。

2.4.1.2火电技术

l 高参数、大容量、节能环保型发电应用技术;

l 大型超临界、超超临界机组等一系列关键技术;

l 大型循环流化床、燃气轮机应用技术;

l 其它火电专业技术等。

2.4.1.3电网技术

l 特高压输电技术;

l 直流输电技术;

l 可控串补技术;

l 紧凑型输电技术;

l 同塔多回技术;

l 大截面导线输变电应用技术;

l 数字电网技术;

l 灵活交流输电等新技术;

l 其它电网专业技术等。

2.4.1.4 新能源技术

核能发电和风力发电等各种新能源技术。

2.4.1.5 其它行业技术

其它各种行业技术。

2.4.2数字工程体系中的高新技术

在工程建设行业的勘测、监测、试验、施工中要大量用到各种高新技术,概括起来有:

l 激光雷达技术;

l 数码影像技术;

l 遥感技术;

l 物探技术;

l 感应光纤技术;

l 射频技术;

l 声纳技术;

l 其它高新技术。

2.4.3数字工程体系中的IT技术

l 三维协同设计技术;

l 三维数值计算技术;

l 海量数据存储技术;

l 海量图形数据索引技术;

l 网格技术;

l 三维搜索引擎技术;

l 三维实体建模技术;

l VP6技术;

l 知识挖掘技术;

l 关系建模技术;

l 其它IT技术等。

3实践篇

中国数字工程产业发展的历史机遇已经到来,但该如何切实有效的切入?该以怎样的框架体系来推进?该选择怎样的战略地点、企业、行业来推进?以下给出一个不成熟的答案给大家选择。

3.1 广西的区域战略特点为中国数字工程产业发展提供了良好的战略选择

3.1.1 中国-东盟一体化给广西带来了千载难逢的发展机遇

国际经济与政治发展态势,将广西推向了国际区域经济发展的战略前沿。

纵观世界各国经济区域一体化发展趋势,对于中国来说,现阶段有三块可能形成基于中国的一体化经济区有东北亚经济合作区,中北亚经济合作区(上海合作组织),中国-东盟经济合作区。在这三块可能形成的一体化经济区带里,由于日本民族主义抬头,以及美国因素、台湾因素、海域资源开发因素、朝鲜因素等的影响,东北亚在5~10年之内,很难形成紧密合作的一体化经济区域。而在中北亚经济合作区,由于受到伊斯兰宗教势力,以及俄罗斯因素的综合影响,中北亚经济合作区(上海合作组织)的发展将更多的是基于能源开发利用的专项经济合作区。

中国与中国人民想发展成为一个再度和平复兴的世界大国、强国的理想,选择与东盟发展更紧密的一体化经济区,无论是心理上,还是技术上、可操作性上,这都是一种符合客观规律发展的必然选择。中国-东盟一体化经济区的历史必然,使广西在地理上处在了整个区域带的中心位置,广西南宁永久南博会的建立就是广西最高决策者们针对这种态势发展智慧思维与决策的结晶。

3.1.2中国泛珠江区域经济带给广西带来了历史性发展机遇

中国泛珠江区域经济带的形成,又将广西推到了国内区域带经济发展的战略前沿。

纵观目前中国的区域经济发展,长三角区域经济带、环渤海区域经济带、泛珠江区域经济带三大区域经济已初具规模。但相对长三角经济带、环渤海经济带的知识、文化、科技密集型相比,泛珠江区域经济带最具独特的优点应该是香港、广东地区的资本供给,和原材料、能源需求与落后经济欠发达云南、贵州、四川资源大省的科学、有效开发之间有机结合所产生的独特魅力,因而能源与资源开发及基础建设产业链将有可能成为其中的最大亮点。

泛珠江区域经济带在地理上基本构建成一个扇形,广西在这个扇形中基本处于中心区,处在整个经济发达省份与西部欠发达省份的交汇点;从南宁到广州、深圳、长沙、成都、重庆、昆明、桂阳、海南、香港等空间距离,基本控制在飞机1.5小时的半径范围之内,广西南宁自然成为了泛珠江区域经济带的中心城市。

显然,广西成为中国-东盟国际经济一体化区域带与泛珠江区域经济带中双重战略的天然交融点;同时作为中国-东盟国际经济一体化区域带与泛珠江区域经济带中心位置的广西,将最有可能实现两大经济带的优势互补与融合,深度的推进两大区域经济的纵深发展。纵观两大区域经济带的社会、经济发展水平,能源、资源开发与基础建设都将是其中最核心的合作内容。因此在北海建立永久性中国-东盟国际经济一体化区域带与泛珠江区域经济带的能源、资源开发与基础建设合作组织和论坛,将具有十分重要的意义。

3.1.3广西集少数民族自治区、西部、沿海等特征于一体

广西是中国独一无二的集少数民族自治区、西部、沿海等特征于一体的省份,这使得广西是全国范围内唯一能从少数民族自治区、西部、沿海三大层面来同时享受国家优惠政策的省份,为广西各新兴产业和战略、优势企业,以及各外来投资企业的发展创造了千载难逢的机会和土壤。

3.1.4广西北部湾将作为中国最后一块尚未开发的黄金海岸提供了无限的想象空间

中国的沿海开发,从东北的大连到青岛,从东部的上海到杭州,从东南部的厦门到珠海,大部分黄金海岸都已经开发到了一个很高的水平,黄金海岸已成为经济发展所必要的稀缺资源;但中国大部分北部湾黄金海岸均处在广西境内,而整个开发建设才刚刚开始,将成为中国最后一块最富有魅力和挑战的黄金海岸,为社会留下无限的想象空间。

3.1.5广西将可能成为中国能源通道的战略选择点

广西处在中国面向整个东南亚的门户位置,集海陆空三位于一体,将为打造起中国能源通道提供重要的战略思考点。

3.1.6广西绿色人文环境优势凸显

已有经济比较发达的地区由于历史原因,往往伴随着环境破坏、资源粗糙利用,从而走上了一条非均衡性的发展道路。而广西相对滞后的经济发展,反而为社会保留了更好的人文、地理环境,一山半水、魅力海滨、最佳人居成为了秀美广西的符号,在新时期国家全面贯彻科学发展观、平衡协调发展观、可持续发展观的精神指导下,为广西大力发展高新技术产业创造了很好的条件。

3.1.7广西自治区与北海市政府高瞻远瞩,已经探讨将数字工程产业作为广西信息产业发展的主导产业

由广西自治区科技厅与北海市政府等部门会同海内外的知名企业和科研院所,以广西电力工业勘察设计研究院与广西桂能集团为核心企业,在北海建立起的广西桂能软件科技园,已经开始在如火如荼的开展起数字工程产业的各项工作,目前进展很顺利,并取得不少切实有效的成果。

3.2广西电力工业勘察设计研究院为中国数字工程产业的发展提供了良好的战略性支撑骨干企业选择

3.2.1广西电力工业勘察设计研究院是全国唯一同时横跨几大领域的综合设计研究院

数字工程产业不应该只是简单的涉及到某一个电力工程、水利工程、交通工程、市政工程等的单一领域,而应是涉及所有工程建设领域而建立起来的统一数字工程产业。由于历史上受苏联模式的影响,造成了我国工程建设领域的深刻条块分割,事实上已很难再通过传统的部门调整等手段从国家层面来进行整合,但是数字工程产业的必然发展,显然成为这种条块分割顽症水到渠成的诊治良方。

而且工程建设领域所有的新技术、新成果、新理念等的应用,基本都是通过设计院这个咽喉来贯彻和落实的,显然设计院在整个工程建设创新与发展中扮演着核心作用。

广西电力工业勘察设计研究院,作为全国唯一横跨水利、火电、电网、工业民用、市政、岩土等领域的拥有几十项国家甲级资质的大型综合设计研究院,拥有各类员工近2000名,其中硕、博士近300人,中高级专家近700人,并拥有一批优秀的海外科学家,涉及上百个专业,在三维激光雷达、三维设计技术、三维软件开发方面拥有自己的核心技术。

显然,广西电力工业勘察设计研究院这样作为国内唯一跨数行业,并拥有规划、勘测、设计、监理、咨询、总承包、施工、研发等于一体的企业,应该是主导中国数字工程产业发展龙头单位的良好选择。

3.2.2广西电力工业勘察设计研究院拥有全国最优秀的领导团队

广西电力工业勘察设计研究院虽然地处边陲,但是以刘风秋院长为代表的领导团队的眼光和能力却是国际化的;尤其是作为核心领导者的刘风秋院长完全具备了作为中国数字工程产业的主导企业掌舵人的素质:

l 有容纳四海的胸怀,上任二年多,引进全世界范围内各类人才近千人,全世界范围内优秀企业洽谈合作近百家;

l 有独到、敏税的眼光,他是国内最早倡导、并逐渐推进数字工程产业发展及工程建设全流程建设的企业领导者;

l 有果断的决策力,他勇于抓住机会,在中国第一次将三维激光雷达技术应用于电网工程设计中,并取得成功,远远的将中国激光雷达技术专家们甩在后边,使中国三维激光雷达技术的应用缩短了至少10年;

l 有全面的知识结构,他是一个研究生,他是一个留学归国人员,他是一个海外工程技术人员,他是一个大型设计院的总工,他是一个软件开发者,他是一个具有智慧的企业领导者;

l 有遵纪守法、讲信誉的道德品质,在他的领导下,广西电力工业勘察设计研究院的全体员工没能逃过一分税,因此全国勘察设计百强90几名的设计院却是全国勘察设计院税收十强,这就不足为怪了;

l 有知错就改、敢于自我批评的反省精神,他经常在全院领导会议上,全体职工会议上就自己做错的事,真诚的向下属和员工道歉;

l 有尊重学长的谦逊态度,他诚恳的称被自己请来的国内外知名学者为老师,敢于不耻下问;

l 淡薄金钱,他的付出是比任何人都多得多,但是他的年收入却不到被自己聘请的高级专家收入的十分之一;

l 淡薄名利,做个这么大一个设计研究院总工、院长的他,到目前,还不是中国任何一个学术团体的理事,没有得到一个本该他拿的奖励。

数字工程产业是中国一个极有可能发展为世界级的产业,没有一个具有综合优秀素质的核心领导者来推动的话,中国数字工程产业将只能是一种空话;广西电力工业勘察设计研究院的领导团队为中国数字工程产业发展中的核心领导力,提供了一种很好的选择,给出了一个非常合适的答案。

3.2.3广西院的信息水平在全国居于领先水平

全院信息化水平在国内处于领先水平,全面实现了远程与局域网相结合,无线与有线相结合的一体化无纸化办公。

广西电力工业勘察设计研究院的信息化水平在全国所有勘察设计院中是名列前茅的,2004年就已经实现了全院彻底的无纸化办公,全院职工的信息化水平也已达到了相当的水准;所有的这些为数字工程全流程的试用、演进、推广提供了很好的人才基础和观念基础。

3.2.4广西院建立起了较完整的科研体系

广西电力工业勘察设计研究院在全世界范围内聚集一大批优秀的人才,相继成立了岩土中心、博士后工作站、结构中心、数字电网研究中心,其中数字电网研究中心是中国第一个数字化电网研究中心;在未来几年内,广西院还将准备继续建立数字流域研究中心、物探研究中心、仿真研究中心等一系列专业研究中心。这些新生的富有生机活力的研发部门,将为国家级数字工程技术研究中心的成立,以及数字工程产业相关核心技术的研发、应用和推广奠定了很好的基础。

3.2.5广西院建立起了高新技术、软件的研发、应用体系

广西电力工业勘察设计研究院的下属企业广西桂能集团,拥有国内比较强的三维专业化软件研发能力和达到国际先进水平的三维激光雷达遥感技术。

由广西电力工业勘察设计研究院全体员工控股的西部大型民营集团—广西桂能集团公司,在三维激光雷达方面聚集了一批世界级的科学家,成立了以海外知名华裔科学家刘燕京博士为首的广西桂能信息工程有限公司。作为广西桂能集团公司的控股公司,它将全力配合广西电力工业勘察设计研究院开展三维激光雷达、数码、遥感等先进技术在工程领域中的应用。

同时广西桂能集团在海内外聚集的一批CAD、GIS、三维规划、三维地质、嵌入式、三维协同设计等领域高尖端软件研发人才的基础之上,创建的广西桂能软件有限公司,作为广西桂能集团公司的控股公司,它将全面配合广西电力工业勘察设计研究院,推进数字工程领域中核心支撑软件平台的研发。

3.2.6广西院正在建立起数字工程产业试验基地

广西电力工业勘察设计研究院北海分院的成立,将为数字工程的试验、推广提供了一个至关重要的舞台。

广西电力工业勘察设计研究院在北海设立分院,其目的就是为广大工程建设领域,广大工程勘测、设计、施工企业,广大勘测、设计、施工等工作者,提供一个全新的完整的新型设计模式、工程新技术,以及设计新体制的应用改革、试验窗口。并最终为工程建设全流程彻底再造模式的试验、提炼、实施,以及整个技术标准建立提供很好的试验田。

广西电力工业勘察设计研究院北海分院是一个真正数字化模式下的设计院,必将是推进中国数字工程发展最有力的武器。

3.2.7广西院已开始推进数字工程产业流程再造工作

广西电力工业勘察设计研究院已开始全力推进火电、送变、水电三大体系勘测、设计的流程再造,这为数字工程产业的发展打响了第一炮。

广西电力工业勘察设计研究院启动火电、送变、水电三大体系的勘测、设计流程再造,将对中国数字工程的发展产生深远的影响:

l 火电、送变电、水电三大体系是工程建设领域的三大典型,如果实现了这三大体系的勘测、设计流程再造,那么全面工程建设领域的勘测、设计流程再造就会势如破竹;

l 设计是工程建设的灵魂,如果实现了火电、送变电、水电三大体系的勘测、设计流程再造,那么将流程推广到后期的施工、运营阶段就会水到渠成;

l 火电领域是典型的点式工程建设类型,代表着工厂类型的全流程体系,核电、化工厂等工程建设就属于此类型,其特点是工程结构比较集中、复杂;

l 送变电领域是典型的线状工程建设类型,代表着线状工程的全流程体系,铁路、高速公路、石油管道、饮水管道、渠道等工程就属于此类型,其主要特点是工程涉及一条狭长的区域,需要将狭长区域的地形、地貌、地质等要素与工程结构进行综合考虑;

l 水电领域是典型的面状工程建设类型,代表着面状工程的全流程体系,风电、矿山等工程就属于此类型,其主要特点是工程涉及到很广的区域,需要在很大区域内将地形、地貌、地质、水文等要素与工程结构进行综合考虑;

l 此外,广西院配合三大主业生产流程再造的实施,已开始积极推进相关配套的组织机构流程、管理流程,以及人力资源等的再造,这必将反过来为生产流程再造奠定坚实基础和提供巨大动力。

3.2.8广西院与大工程建设集团已建立起广泛的合作关系

广西电力工业勘察设计研究院已与中国水电水利顾问咨询集团、中国华电集团、中国南方电网等国家特大型企业建立起很好的战略合作关系,这为广西电力工业勘察设计研究院推进数字工程技术在各项工程中的深入应用奠定了很好的基础,从而为中国数字工程产业谷的发展创造了条件。

3.3 选择广西北海发展中国数字工程产业谷的战略分析

3.3.1选择广西发展中国数字工程产业的历史性机遇

选择广西桂能软件科技园发展中国数字工程产业是中国的历史选择,也是广西的历史选择。

从第一篇“战略篇”中的“中国信息产业战略分析”、“中国信息化战略分析”、“中国工程建设现状分析”、“工程建设行业的生产链信息化瓶颈分析”、“中国所面临的瓶颈问题分析”、“社会对数字工程产业的召唤”、“数字工程产业战略分析”、“数字工程的价值分析”、“数字地球产业战略分析”、“中国数字工程产业所带来的管理模式创新分析”等综合层面分析看,基本具备了发展数字工程产业的天时、地利、人和等各种要件,世界选择科学发展、可持续发展的中国发展数字工程产业,是一种历史的必然。

从本篇中“广西的区域战略特点为中国数字工程产业发展提供了良好的战略选择”和“广西电力工业勘察设计研究院为中国数字工程产业的发展提供了良好的战略性支撑骨干企业选择”综合分析看,也基本具备了发展中国数字工程产业的天时、地利、人和等各种要件,中国选择在广西北海,选择广西电力工业勘察设计研究院作为骨干企业,选择广西桂能软件科技园作为核心园,来发展中国数字工程产业,也是一种历史的必然,这也充分符合新时期国家以企业为主导发展新兴产业的精神和战略导向。

3.3.2北海中国数字工程产业谷的核心战略定位

北海中国数字工程产业谷的核心战略定位就是要发展起世界级的中国数字工程产业。

北海中国数字工程产业谷必将成为中国数字地球大产业中最具有活力和竞争力的关键点,将为未来发展我国数字城市、数字电网、数字流域等数字地球产业发展创造条件。

3.3.3北海中国数字工程产业谷的主导内容

北海中国数字工程产业谷将努力建设以下为主导产业基地:

l 基于遥感、激光雷达、数码、物探、水下测试等测绘、勘察、监测等的数据加工基地;

l 基于工程建设新流程的三维代设基地;

l 基于工程全流程各高端软件研发基地;

l 基于复杂工程的三维数值分析基地;

l 基于数字化施工的集成、服务、支撑基地。

3.3.4北海中国数字工程产业谷的延伸产业

北海中国数字工程产业谷同时也将在数字工程发展的基础上,发展以下后续产业:

l 后数字工程运营类产业,这是数字工程建设的必然延续,数字电网、数字城市、数字防洪、数字电站产业就属于此类;

l 基于数字工程应用的教育、培训产业;

l 数字工程产业配套高端设备的制造、组装、维修、测试、试验产业。

3.3.5北海中国数字工程产业谷的核心理念

在北海中国数字工程产业的整个推动过程中,将始终如一的坚持以下理念:

l 坚持高瞻远瞩与脚踏实地相结合的原则;

l 坚持自主创新与引进相结合的原则;

l 坚持促进生产力发展、变革和实用化的原则;

l 连横合纵,坦荡心怀,坚持多赢的原则;

l 坚持渐进发展与跨跃发展相结合的原则;

l 坚持工程是检验技术唯一标准的原则。

3.4北海中国数字工程产业谷的核心发展目标

3.4.1是数字工程产业的国际标准制定者

北海中国数字工程产业谷要努力成为中国、乃至世界数字工程产业的标准制定者,以及大部分知识产权所有者。

3.4.2成为产业链中关键高端专利技术的拥有者

北海中国数字工程产业谷要努力在以下关键高端领域拥有自己的核心技术:

l 三维协同技术领域;

l 三维地质建模技术领域;

l 三维激光雷达、遥感、物探等的解译技术领域;

l 三维复杂数值计算技术领域;

l 海量数据索引技术领域;

l 其它核心技术。

3.4.3成为工程建设的服务支撑基地

北海中国数字工程产业谷要努力成为全国各种工程建设的核心服务支撑基地。

3.4.4成为工程建设支撑产品的提供基地

北海中国数字工程产业谷要努力成为为数字工程产业提供各种高端支撑软件平台的基地。

3.5 北海中国数字工程产业谷的构架设计

北海中国数字工程产业谷的架构基本可以分为以下层面:

l 政府层面的“北海中国数字工程产业谷战略发展委员会”;

l 社会经济层面的“北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛”;

l 社会学术层面的“中国数字工程学会”;

l 数字工程技术试用、推广层面的“北海中国数字工程产业谷试验基地”;

l 基础建设层面的“北海中国数字工程产业谷管理委员会”;

l 投资层面的“北海中国数字工程产业谷风险投资集团”;

l 底层技术研究层面的“国家数字工程技术研究中心”;

l 各企业合作层面的“北海数字工程企业战略同盟”;

l 人才培养层面的“北海数字工程及数字地球产业大学园”;

l 培训教育层面的“北海数字工程教育、培训基地”;

l 数据加工层面的“北海数据加工基地”;

l 三维工程代设层面的“北海三维代设基地”;

l 工程施工层面的“北海数字化施工集成、服务、支撑基地”

l 软件开发层面的“北海软件研发基地”;

l 工程数值计算层面的“北海工程数值计算基地”;

l 硬件层面的“北海数字工程产业配套高端设备的制造、组装、维修、测试基地”;

l 北海其它数字地球产业基地。

3.5.1北海中国数字工程产业谷战略发展委员会

北海中国数字工程产业谷战略发展委员会将成为国家层面主导发展中国数字工程产业的最高决策机构,由国家相关部委、广西自治区、以及中国数字工程产业的骨干企业,以及国内外相关领域的专家、院士组成。中国数字工程产业谷战略发展委员会应涉及到国家层面与工程领域相关的所有国家相关部委,包括中国工程院、科技部、水利部、建设部、交通部、铁路部、国土资源部、中国科协、国务院信息办等相关部门。最高决策机构为全体委员会,并设主任、副主任、秘书处等来负责战略的实施与反馈。

北海中国数字工程产业谷战略发展委员会从战略层面全面指导中国北海数字工程产业谷的发展,在某种意义上说,就是指导广西在泛珠江区域经济带,乃至中国-东盟一体化区域经济带中,切中要隘的找准自己的核心位置点。

条件不成熟时,可以降低规格,可由广西自治区、北海市政府,广西电力工业勘察设计研究员相关领导,以及部分国内知名学者组成。

3.5.2北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛

充分发挥广西同时身处中国-东盟国际经济一体化区域带与泛珠江区域经济带两个交融核心战略点的作用,成立“北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛”组织,共同探讨中国与东盟的能源、资源的高效、高速、高质量、高价值的开发,工程基础建设的高效、高速、高质量、高价值实施,为数字工程产业走向国际化提供广阔的国际平台。最高决策机构为论坛理事会,并设秘书处等来负责战略的实施与反馈。

北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛可以每年组织一次全世界范围内的年会,同时也可以作为中国-东盟国际经济一体化区域带和泛珠江区域经济带,不定期开展能源、资源开发,基础工程建设的学术交流、经济合作等活动的场所。北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛应该可以成为中国北海面向海内外的品牌。

“北海中国-东盟能(资)源开发与建设合作论坛”是一个重大的战略构想,也将是支持数字工程产业发展的一股重要的国际支持力量。

3.5.3中国数字工程学会

中国数字工程学会,就是要完全脱离原有苏联行业条块分割的设计模式,针对所有领域的工程建设与数字化相融合所形成的具有高技术含量、高效率、高质量、高竞争力的自主知识产权的数字工程产业的国家性支撑性学术组织。

中国数字工程学会的主要特点是:

l 是横跨所有工程建设行业的综合性学术组织;

l 是集全国IT、工程、理论、经济等各方面专家智慧发展中国数字工程产业的舞台和载体;

l 是中国数字工程产业推广应用的中介机构;

l 是中国数字工程产业标准制定的组织者;

l 是数字工程技术资格认定的部门;

l 是数字工程技术项目攻关国家层面的组织单位。

现阶段条件不成熟时,中国信息协会初步意向成立中国信息协会数字工程分会,一些工程院院士和国家级科研机构、著名学府已愿意参与组建、发展该协会。广西电力工业勘察设计研究院应该是学会挂靠理事单位的最好选择。

3.5.4北海中国数字工程产业谷试验基地

数字工程的最大特点就是信息技术与工程的无缝融合,因此一个强大的设计院平台来提供试验是数字工程能否实现的根本保障。

北海中国数字工程产业谷试验基地的主要特点是:

l 是数字工程建设新流程应用于工程的试验田;

l 是各种工程技术人员改造工程流程的试验田;

l 是各个设计院使用新流程的试验田;

l 是各种信息化产品优化、改进、测试的试验田;

l 是数字工程产业标准制定的实施者;

l 是设计院新体制的试验田。

北海中国数字工程产业谷试验基地是一个战略构想,广西电力工业勘察设计研究院北海分院可以作为中国数字工程产业谷试验基地的雏形,在其基础上逐渐发展壮大。

3.5.5北海中国数字工程产业谷管理委员会

北海中国数字工程产业谷管理委员会,主要负责整个园区的基础建设,可以把广西桂能软件科技园区管理委员会作为核心,在广西自治区政府、北海市政府等各级领导的领导下,在各种社会力量的支持下、参与下发展壮大。

现阶段北海中国数字工程产业谷管理委员会的组织形式,可以直接以广西桂能软件科技园区管理委员会实体来开展相关工作。

3.5.6北海中国数字工程产业谷风险投资集团

要做大、做强北海中国数字工程产业谷,发展世界级的数字工程产业,建立起北海中国数字工程产业谷风险投资集团,势在必行。围绕一个国家层面的产业基地,成立一个风险投资公司这同时也是一个很有创新和意义的工作。

“数字工程企业孵化器”可以作为北海中国数字工程产业谷风险投资集团的基本组织来推进工作。

现阶段条件不成熟,我们可以先成立广西北海桂能投资团有限公司,逐渐在此基础上将其发展为北海中国数字产业谷的专项风险投资公司。

3.5.7国家数字工程技术研究中心

数字工程产业是将一个横跨几十个专业行业与各种IT技术进行无缝融合的产业,其技术层面不仅非常复杂,而且涉及面非常广。因此在北海成立国家数字工程技术研究中心,来进行整个数字工程产业核心技术的统筹,非常之必要。

国家数字工程技术研究中心的体制必须创新,可以采取母、子同体结构,母体指的是其本身是一个国家层面有关数字工程的综合性工程技术研究中心;子体指的是其部分子中心是由国家数字工程技术研究中心与其它领域国家工程技术中心(如国家遥感工程技术中心等)联合组建的。共同的知识产权通过风险公司投资的商业化公司来体现。

国家数字工程技术研究中心采取母、子同体结构的理由是非常明显的:

l 数字工程是一个复杂而且巨大的系统工程,没有一个综合性的国家级工程技术研究中心来统筹,其数字工程产业是很难实现的,因此有必要成立国家数字工程技术研究中心作为主体来开展相关工作;

l 国家在很多工程技术层面已经成立了相关国家级工程技术研究中心,数字工程产业与他们是一种复杂的交叉关系,既没有必要重新从头开始成立相关部门,也不能没有它们的参与;这种结构形式能确保整合所有相关国家工程技术研究中心的力量和资源来发展中国数字工程产业。

可以以广西电力工业勘察设计研究院的数字电网研究中心、结构中心、岩土中心、博士后流动站、部分桂能软件核心研发人才、三维激光雷达核心人才等为基础,创建广西数字工程技术研究中心,在此基础上逐渐发展国家数字工程技术研究中心。

同时在此基础上联合国内相关国家工程技术研究中心、大学、科研机构,发展各个方面的联合专项子技术研究中心。目前国家遥感工程技术中心、水利部防洪减灾中心、清华大学、华中科技大学、河海大学、北方工业大学、北京航空航天大学等技术科研部门都有意向参与相关技术研究。

3.5.8北海数字工程企业战略同盟

北海数字工程企业战略同盟是推进数字工程产业发展的国内外骨干企业的协会组织,有自己的章程,可以达到全面协调、保护各方面利益的中介作用。

北海数字工程企业战略同盟的最高决策机构是理事会,并设秘书处等常设机构来开展日常工作。

广西桂能集团(未来的中国桂能集团)考虑作为理事单位,开始筹建北海数字工程企业战略同盟。

3.5.9北海数字工程及数字地球产业大学园

北海中国数字工程产业谷的发展,不仅仅需要高端人才,而且更需要低端人才,高端的人才可以通过大量引进、合作来满足,但低端人才却只能通过本地化教育、培养才能满足。要发展好北海中国数字工程产业谷,将北海大学园发展成北海中国数字工程及数字地球产业大学园是一个重要的支撑条件。

北海中国数字工程产业谷的建立、发展,走向世界,不仅仅带来了工程建设流程的变革,而且也带来整个工程性大学教育的变革,这为北海大学园的发展提供了很好的机遇和发展方向。

北海数字工程及数字地球产业大学园作为一个集成独立学院园区是一种很好的模式,国内各行业领域有特色的工程性大学很多,可以围绕数字工程产业引进各类工程技术大学来北海建立独立工程学院,来全面推进北海中国数字工程产业谷的人才培养。

3.5.10北海数字工程教育、培训基地

北海数字工程教育、培训基地是针对数字工程产业中各种应用技术在工程技术人员中进行推广所组建的综合教育、培训基地,其开展的是非学历和非基础性培训,其培训对象基本是已工作过的技术人员。

北海是一个教育、培训最好的场所,基于北海中国数字工程产业沉淀后的北海,其教育、培训将不仅仅是一个技术培训问题,而且也是大力推进北海旅游业发展的新契机(比如培训往往带来家属旅游)。

3.5.11北海数据加工基地

在数字工程产业中,数据加工将成为份量很重的一块产业,因此成立专门的数据加工基地非常重要。

北海中国数字工程产业谷的数据加工基地未来将主要包括四大领域的数据加工:

l 基于遥感、激光雷达、数码相机、航拍胶卷相机等基础上的先进测绘技术所产生的海量数据加工;

l 基于地下钻探,以及电、磁、波、重力等基础上的先进物探技术所产生的海量数据加工;

l 基于水下声纳等数据采集技术所产生的海量数据加工;

l 基于光纤、传感器、射频等采集技术所产生的海量数据加工。

北海数据加工基地是一个渐进的发展过程,现阶段主要发展基于遥感、激光雷达、数码相机、航拍胶卷相机等基础上的先进测绘技术所产生的海量数据加工中心,广西桂能信息工程有限公司可以作为一个很好的载体来全力推进整个工作的进展。

3.5.12北海三维代设基地

数字工程产业将彻底的带来整个工程勘测、设计、施工等全过程流程的再造,而在整个流程再造过程中,设计流程的变革是最为深刻的。设计模式最终发展为任何大工程,都只需要少许专业技术人员加一堆低端技术工就可以完成以前曾需要成千上百中高级技术人员才能完成的工作。

在北海中国数字工程产业谷建立北海三维代设基地是工程设计的必然趋势。

北海三维代设基地将有着自己鲜明的特点:

l 三维代设是未来广西电力工业勘察设计研究院整个新流程的试验窗口;

l 三维代设是未来数字化施工的外控中心;

l 三维代设是工程数字化设计的一种外包模式;

l 三维代设是一个全开放的代设;

l 三维代设是针对各种新设计流程的代设;

l 三维代设是针对投资方、总包方、设计方、施工方等各阶段企业的代设;

l 三维代设是针对各海内外工程的代设;

l 三维代设是针对各海内外企业的代设;

l 三维代设是针对各类工程的代设;

l 三维代设是针对各类工程技术员的代设;

l 三维代设是外设计院企业将自己的资质租借给代设基地使用开展无资质企业的设计;

l 三维代设是外设计院企业将自己项目和主要技术人员利用代设基地的平台自主开展设计工作。

北海三维代设基地是一个渐进的发展过程,未来可以在广西电力工业勘察设计研究院北海分院的基础上发展起来。

3.5.13北海数字化施工集成、服务、支撑基地

未来的数字化施工是基于远程组织、装配、集成化的施工管理体系,数字化施工集成、服务、支撑基地将为各类大型工程建设提供一系列特色化服务:

l 工程施工所涉及到的各类数据、信息、图纸等的集成服务支撑基地;

l 工程施工所涉及到的各类硬件设施的集成服务支撑基地;

l 工程施工所涉及到的各类软件平台、系统的集成服务支撑基地;

l 一体化数字施工的远程调度、指挥中心;

l 其它各种数字施工服务。

北海数字化施工集成、服务、支撑基地将是一个长远的发展过程,只有在三维数据加工和三维代设等业务充分发展的基础上,才能开展实质性推进。

3.5.14北海软件研发基地

在数字工程产业中,其本质就是通过应用软件来变革、改变、减少、优化工程建设的成果、环节,以及工具等。能不能研发出整个数字工程产业配套软件,是数字工程产业能否发展起来的关键因素。

通过整合国内外各种资源,建立战略同盟式的软件研发中心,是一种非常好的选择。

软件研发基地是一个渐进的发展过程,广西桂能软件有限公司可以作为软件研发基地的核心企业,逐渐整合国内外软件研发机构,真正建立起满足数字工程产业需求的软件研发基地。目前已有不少国外知名软件企业,以及具有软件研发能力的科研院所,有意向一同开展数字工程领域的软件研发。

3.5.15北海工程数值计算基地

在数字工程产业中,工程数值计算将是整个产业链中的最大新生环节,在水电、风电、核电、地下工程、矿山等大型工程领域,数字工程计算将起着举足轻重,甚至致命性的作用。

由于工程数值计算是随着各个工程行业的变化,以及工程实际的变化而变化的,而且有很多个性化的问题存在;到目前为止,还没有一个国际性的工程数值计算软件可以解决所有问题。因此可以选择国内外比较优秀的工程数值计算软件,同时针对中国的发展需要开发一批满足中国国情的,符合新时期发展需要的工程数值计算软件,基于微机、工作站、超级计算机等设备组建工程数值计算基地,共享各种资源。

北海工程数值计算基地是一个渐进的发展过程,现阶段可以基于广西电力工业勘察设计研究员的结构中心、岩土中心,开展相关工作,同时也可以加快联合国内外优秀企业的工程数值计算软件,成立联合工程数值计算中心来推动工作进展。目前美国ITASCA公司(FLAC3D产品)已有初步合作意向。

3.5.16北海数字工程产业配套高端设备的制造、组装、维修、测试基地

数字工程产业如果没有尖端科技设备的应用,就不可能实现工程建设行业的彻底流程再造。在数字工程产业中除了一般IT设备之外,有大量其它高新技术设备:

l 三维激光雷达设备系统;

l 三维数码设备系统;

l 三维地震勘探设备系统;

l 三维重力仪设备系统;

l 高性能光纤感应设备系统;

l 航测机载设备;

l 其它各种配套高尖端设备。

因此围绕数字工程产业中配套的各种高端设备,建立相关设备的制造、组装、维修、测试基地,将对中国数字工程产业的发展,以及尖端制造业设备发展都是一个巨大的推动。

北海数字工程产业配套高端设备的制造、组装、维修、测试基地是一个渐进的发展过程,广西桂能信息工程有限公司引进的美国科学家BOB,在激光雷达设备、数码航拍设备等方面就可以先期开展组装、维修、测试工作。总的来说,本基地的建设应该靠海外技术引进为主。

3.5.17北海其它数字地球产业基地

数字工程产业是整个数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字地球产业的基础,在全面发展数字工程产业的同时,也可以有选择性的推进数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字地球产业的发展,将反过来为数字工程产业发展提供力量和支撑。

数字工程产业虽然是整个数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字地球产业的基础,但两者的发展是可以并行的,现阶段可以结合一些样板城市和水利水电样板工程,推进数字城市、数字电网、数字水利等运营性数字地球产业的发展。

3.6 现阶段实质性工作进展情况

3.6.1广西院软件科技园取得实质性推进

作为中国数字工程产业谷雏形的广西桂能软件科技园的建设,已开始全面走上正轨:

l 首期近5万平方米办公场所的建设已经开始全面启动;

l 园区软件企业广西桂能软件有限公司完全拥有自主知识产权的oneCAD三维计算机辅助设计软件和oneMap Global地理信息发布系统已经进行了版权登记;

l 园区高新技术企业广西桂能信息工程有限公司所拥有的世界最先进的三维激光测绘与逆向扫描技术的应用与研发已取得实质性进展。

3.6.2广西院北海试验分院的实质性推进

作为中国数字工程产业谷试验基地的广西电力工业勘察设计研究院北海分院已开始筹建,相关的配套技术、人才、项目已经开始全面运作。

3.6.3火电、送变电、水电三大领域的勘测、设计体系的全流程再造已开始全面推动

广西电力工业勘察设计研究院已经开始整合项目、人才、各种高新技术和软件平台,全面推进火电、送变电、水电三大领域的勘测、设计流程再造。目前在火电、送变电领域已取得初步进展。

3.6.4 真三维数字城市样板的启动

目前广西桂能信息工程有限公司和广西桂能软件有限公司正准备以南宁为样板,启动真三维数字城市样板的建设,前期准备工作已基本到位。

3.6.5 样板化生态水电工程建设基础信息采集的启动

目前广西电力工业勘察设计研究院拟联合航飞公司、广西桂能信息工程有限公司和广西桂能软件有限公司等公司,推动云南三江并流区域的三维地形、地貌等数据的高精度获取,为生态水电开发、建设创造条件。

3.6.6海外资源整合初见成效

广西桂能信息工程有限公司,及其董事长刘燕京博士,在海内外都有很好的影响力,目前正在全面推动更多先进的、适合的、有价值的海外资源的整合,已有以下各类前沿性的海外高科技公司在各个层面达成合作意向:

l 美国Spectra Mapping公司;

l 美国Wayahead公司;

l 意大利Helica公司;

l 以色列Ofek公司;

l 以色列Geosim公司;

l 美国Andas公司;

l 美国RSI公司;

l 美国ITASCA公司;

l 其它海外公司。

3.6.7国内各类企业的连横合纵初见成效

广西电力工业勘察设计研究院在国内水利、电力等行业内享有很好的声誉,在国内各类资源上整合也已取得成效,已有以下各类优秀的大集团、大公司和科研院所在各个层面达成合作意向:

l 国家遥感工程技术中心;

l 中国水利科学研究院;

l 中国南方电网;

l 中国华电工程集团;

l 中国水电水利顾问咨询集团;

l 其它国内企业、科研院所。

3.6.8 基于中国数字工程产业的民间协会工作推进已取得进展

目前中国城市经济学会、中国信息协会、中国工程图学学会三大国家一级协会或学会,针对中国数字工程产业已意向性同意成立相应的分会或专业委员会来组织开展数字工程产业方面的学术、交流等工作。初步达成的意向是:

l 在中国工程图学学会下成立电力工程图形分会;

l 在中国城市经济学会下成立城市信息化研究分会;

l 在中国信息协会下成立数字工程专委会。

4希望篇

4.1 中国数字工程产业应该上升到国家战略来推进

4.1.1 成为国家十一五规划的重要组成部分

希望能将数字工程产业上升到国家战略层面来推进,将其定位于国家十一五规划战略发展的重要组成部分。

4.1.2 成为国家十一五信息规划的重要内容

希望能将数字工程产业上升到国家信息化战略层面来推进,将其定位于国家十一五信息规划的重要组成部分。

4.1.3 成为国家重点产业来支撑

希望能将数字工程产业上升到国家最核心和前途产业层面来推进,从国家层面明确支持、鼓励和指导发展中国数字工程产业。

4.2 中国数字工程产业希望得到有关工程建设行业主管国家部委的支持

4.2.1 建设部

4.2.2水利部

4.2.3 交通部

4.2.4 铁路部

4.2.5 国土资源部

4.2.6国家旅游局

4.2.7 水电领域

4.2.8水电领域

4.2.9矿山领域

4.2.10煤田领域

4.2.11石化领域

4.2.12其它领域

4.3需要国家从结构层面支撑中国数字工程产业的发展

4.3.1 体制层面

4.3.2 制度层面

4.3.3 组织层面

4.3.4 标准层面

4.3.5 经费层面

4.3.6 市场层面

4.3.7 法制层面

4.3.8 政策层面

4.3.9 其它层面

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