“2020年，很多人担心中国的科技发展是不是被卡住了脖子？芯片、触觉传感器、激光雷达等高端科技的未来究竟在哪里？”
“其实,如果我们换个角度来看，这些卡脖子的技术、材料在当下的中国，恰恰是绝佳的机会窗口……”得到APP创始人罗振宇，在“2021时间的朋友”跨年演讲中提到。
BIM的应用建立在软件层面之上，虽然这不涉及芯片之争，但BIM行业与芯片行业还是有一些相似：如果说在BIM中也有所谓卡脖子的核心的话，那一定是设计建模软件。这类软件的核心技术是三维图形技术，它需要大量的底层研发工作。而目前，国内的桥梁BIM设计建模软件市场仍然被Autodesk、Bentley、Catia、Dassault等国外软件厂商牢牢把握。
本期，邀请到几位桥梁设计软件厂商代表，以及科研院所的相关专家，面对纷繁复杂的国际环境，共同探寻国产桥梁BIM设计软件的突围之路。
优秀的软件平台
需要具备什么特质？
随着BIM在桥梁工程领域的快速普及，很多企业为了实现高效率、低能耗，纷纷启用BIM软件平台来辅助设计和施工。然而，遇到的一个首要问题便是：如何选择适合的BIM软件平台。有人会说：目前没有任何一家公司软件能够解决所有BIM问题，也找不到任何一款软件其功能、性能、多专业支持、数据交换、扩展开发、价格、厂商实力等各方面都比其他软件有优势。
据交通运输部公路科学研究所桥梁隧道研究中心杨昀研究员的调研，目前的应用平台主要针对工程进度、专项流程方案、质量管理、安全控制等方面的内容进行开发，应用平台的开发正处于群雄而起的时代，而且大多都是针对某一项目开发，普适性较差。
中交公路长大桥建设国家工程研究中心智能信息事业部总工程潜认为,“任何一个软件平台不可能解决所有专业的所有问题”,这样的描述并不准确。其实每个平台系列基本上都可以解决所有专业的问题,只是效率、准确程度、操作的方便程度不同而已。“比如,桥梁结构中的某一构件，可以通过Revit或Inventor创建参数化模型，Bentley平台相对来说参数化能力稍弱一些,建立参数化模型的便捷程度及效率不高,但是也肯定能建出模型。再如,Bentley平台下的PowerCivil对于桥梁设计中线、横坡、超高等线性处理,相比Autodesk软件更加高效便捷,但是Autodesk平台也是可以实现这些处理功能的,只是相比PowerCivil效率偏低。”他补充道。
对于企业级的用户来说，“他们对软件功能、性能、多专业、数据交换、协同性、扩展性等方面的需求背后，是希望有一个统一的BIM平台来帮助他们解决上述的问题。”Bentley软件土木行业软件开发经理赵光辉告诉记者。从近几年与国内用户深度合作中，赵光辉总结道：一个优秀的BIM平台至少要具备三种能力——几何造型能力、数据处理能力、多专业协同能力。而这三个方面是相辅相成、缺一不可的。
而在重庆百木科技有限公司CEO江安看来，选择平台时，需要由价值驱动，考虑那些功能强大、扩展能力强的软件平台。他进一步解释道：“BIM的价值链很长，哪些价值点是因为BIM而独特存在的？要研究清楚为了实现这样的价值，对应的代价是否能接受。”
从国产软件研发企业的角度来看，上海同豪土木工程咨询有限公司CEO韩厚正则表示：研发一系列优秀的BIM软件，一直是我们的努力方向。但是，目前对于BIM的认知理解、标准体系、人才队伍建设、上下游生态等方面尚不太成熟。“在这种背景下，我们认为开发一系列BIM软件，首先应做好其总体规划，确定主要功能，并充分考虑软件后期的可扩展性，而在具体开发时，则应分步分阶段实施，优先从单个专业的落地应用做起，保证开发出来的软件是可用的，尤其是能够实实在在地解决问题、提升效率。只有这样，才能促进更多的用户工程师来使用BIM软件，进而暴露出更多切合实际的需求，同时也可以降低开发风险与成本，形成‘开发—推广应用—反馈滋养—迭代优化’的良性循环。最终，打造出一系列支持多专业、数据可共享的BIM软件。”他说道。
也许，多元化的软件对于BIM从业者来说并不是一件坏事，反而可以通过软件学习提高工作效率，而不是在一个不好用的软件上浪费大量的时间。
挡在国产软件面前的是什么？
BIM软件平台的开发与应用，主要体现在商业图形平台上的二次开发和以三维模型为基础的工程应用平台的开发。前者主要针对工程结构的三维建模，多为设计院所为；后者在已建立的三维模型基础上进行工程应用信息的管理和融合应用，多为建设业主所为。
据相关调查，图形平台完全自主开发的很少，因为国外商业图形平台已较为成熟，为满足国内工程快速建设的需要，最简洁的方法就是在人家的平台上，根据自己的需求进行二次开发。“我们也积累了多年的软件二次开发经验，包括Revit、Inventor、3ds MAX等多个软件的插件开发。在信息集成管理系统平台方面也开发了包含设计、施工、运维，多阶段、多功能的项目管理及建养评估平台。”程潜告诉记者。
桥梁工程的复杂性、不同设计院的设计风格，决定了同一软件平台需要具备一定的扩展能力，对于软件平台暂时解决不了的问题，可以允许用户自行研发接口来实现不同应用场景的扩展。这或许是多数企业级用户在使用BIM软件平台时不得已的选择。
但是，“这样做的弊病是核心技术永远掌握在别人手上。”杨昀不无担心地说道，“另外，购买和维护国外BIM 软件的成本也较高。”
就目前国内BIM软件平台在开发方面存在的主要问题，杨昀举例说：“首先，缺乏公认的建模和信息标准，虽然这方面也做了很多工作，但大多都是项目级别；其次，不同公司开发的BIM软件平台之间的数据信息关联程度不够，无法实现数据信息的完美传递；第三，缺乏BIM专业开发人才，这主要体现在工程现场技术人员普遍对BIM技术理解不深、掌握不够。”
作为国产桥梁软件的前行者，上海同豪土木工程咨询有限公司的韩厚正无奈地表示：“当前行业整体投入不足，大多数软件企业都只能靠‘自主滚雪球’来实现持续投入。BIM软件作为工业软件的一类，其自主化开发是一项非常烧钱的工作，但国内在工程软件及数智化技术方面的投入非常少。以全球最大的CAE厂商ANSYS为例，它每年的研发投入在3亿美元左右，也就是每年投入20亿人民币。每年循环，持续如此。”除此之外，韩厚正也提到，知识产权层面，国内仍存在较多软件盗版行为，导致研发资金不能有效回收，影响持续研发的进度。而且，国产技术及产品“不敢用、不愿用、不会用”的状态仍比较普遍。
不难看出，挡在国产软件面前的阻力不少。即便国产软件商在开发三维图形技术的同时，也在Autodesk、Bentley等国外软件的基础上进行二次开发，但它们面对的不仅仅是软件本身的事，而是国外软件公司已经建立和形成的行业生态圈。而且，随着越来越多的用户和二次开发者的加入，这个生态壁垒会越筑越高。
那么，破局的希望在哪里？
难处即是生处
在通向国产化自主可控的道路上，有的专家建议：对于BIM软件建模平台的问题，在现阶段花大力气去开发自己的建模软件是没有必要的。但如果不这样做，唯一的风险是在设计阶段的BIM模型还附带了真实详细的三维地理信息，因为某些国外的软件需要连接网络才能使用相关的功能，一旦断网后被不法获取，甚至还关乎到国家基础设施信息安全问题。当然，这也迫使我们需要建立设计模型数据安全的标准。
众所周知，现在越来越多的BIM模型被放到云端、放到服务器上共享，协同去做各种各样的应用，最大限度地发挥BIM技术的价值。但是，BIM模型应该放到哪里的服务器上？
据相关资料介绍，云分为公有云和私有云，国外主流公有云包括亚马逊云（AWS）、微软云（Microsoft）、谷歌云（Google）等，国内主流公有云包括阿里云、华为云、百度云等。私有云是指企业自建的数据中心或者专有的主机托管场所，私有云的核心属性是专有资源。
“如果公司资金充足，具有相关技术的运维人员可以首选私有云，保证数据的安全性及私密性。私有云在运维、扩展性等方面具有优势。每个公司可根据自身情况选择公有云或者私有云，选择公有云时应选择国内厂商提供的公有云。”程潜分析道。
“在存储信息方面，达索平台有一些措施值得国内借鉴。”江安向记者介绍道，“比如，有符合安全标准（OWASP Top 10）的平台系统；集中的数据存储，减少了分布式的文件式存储带来的信息安全问题；完善的权限系统，可根据不同用户分配不同的权限，实现数据安全访问；全面的审计系统，保证事后可以追查数据的访问记录。”但同时，江安也坚定地表示，“如何让桥梁行业软件快速有序又能可持续发展，才是中国桥梁行业的最大信息安全。”
特别是在当前复杂的国际环境背景下，“加快建立信息安全管理体系和信息安全技术保障体系，强化自主知识产权的平台及应用软件的研发，从根本上减少对国外软件产品的依赖，提高核心技术的自有性，防止工程信息，尤其是跨江海的大型桥梁、隧道信息被不法分子通过信息平台盗走。”杨昀建议道。
所幸，经过十余年的艰辛探索，在桥梁三维图形平台、交互建模技术、力学核心技术和规范标准知识库等方面，国内软件公司也有拿得出手的成绩。“在桥梁设计软件方面，我们一直摒弃基于国外CAD或BIM平台进行二次开发的路线，而是基于自主研发的二维、三维图形平台，先后开发了相应的桥梁自动化设计软件，目前在行业内广泛应用。”韩厚正说道。
近期，交通运输部出台关于推动建设新型基础设施的指导意见，其中关于打造智慧公路中再一次提到推广应用BIM技术，以期达到工程精细管理、精心服务的目的。依托于交通运输部建筑信息模型（BIM）技术应用研发中心，联合行业伙伴协同创新，合作开展“公路工程设计BIM系统的技术研究、软件系统研发与推广应用”重大项目，针对公路工程设计做全面的数智化改造，倾力打造一款“公路BIM中国芯”，成为了韩厚正所在公司近期的一个发展方向。
不得不说，无论是从行业发展战略上，还是从国家发展战略上，未来“十四五”期间，BIM技术依然要大力发展。而外部环境的不确定性也再次提醒我们，新基建时代下自主可控是国产软件突围的关键。怎样才能做到自主可控？我国知名计算机专家、中国工程院院士倪光南有过一个论述：依靠自主研发设计、掌握核心技术、能够创新发展，研发、生产、升级、维护、全程可控的计算机系统软硬件，才能称之为自主可控。
就像是罗振宇在跨年演讲中提到的那样，已经过去的2020年，我们达成了一定要自主创新的共识，加上大环境的扶持和中国已有的规模优势，以及我们每个人的参与和推进，相信成长中后的中国可以将卡脖子清单转化为机会清单。
所以，所谓的卡脖子，只是需要时间、资源的投入，静待花开！
本文刊载 / 《BIM视界》杂志
2021年 第1期 总第16期
作者 / 本刊记者 裴小吟
