數(shù)字化工程管理與建筑CAD圖形智能識別的分析探究

蘇 湘

（陜西職業(yè)技術(shù)學院,西安 710100）

0 引言

數(shù)字化管理即利用現(xiàn)代信息技術(shù)，如計算機、網(wǎng)絡(luò)等，通過統(tǒng)計技術(shù)量化管理對象和管理行為，實現(xiàn)研發(fā)、計劃、組織、生產(chǎn)、協(xié)調(diào)、銷售、服務(wù)、創(chuàng)新等職能的管理活動和方法。數(shù)字化統(tǒng)計能極大地提高了計算的效率，提高了計算的精準度，有效避免人工統(tǒng)計的誤差。采用現(xiàn)代信息技術(shù)能實現(xiàn)管理信息的共享，構(gòu)建系統(tǒng)的管理信息網(wǎng)，為決策提供依據(jù)，部分智能系統(tǒng)還能根據(jù)各項信息，參考典型案例和專家方法，提出決策意見。總之，數(shù)字化管理能極大的提高管理水平，有利于企業(yè)高效運轉(zhuǎn)，在各個領(lǐng)域的管理中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在工程管理中，采用現(xiàn)代信息技術(shù)，進行量化管理，有利于資源的合理分配，有利于工程造價的控制，有利于工程質(zhì)量的控制，提高工程管理的水平，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 數(shù)字化工程管理

工程管理是對工程從設(shè)想、工程實施、到工程竣工全過程的管理，主要包括前期勘察、設(shè)計管理、預算管理，招標管理，采購管理，施工管理，工程后期試運行管理等等，系統(tǒng)龐雜，內(nèi)容繁瑣，為工程管理增加了難度，引進現(xiàn)代信息技術(shù)，改革傳統(tǒng)管理模式，實現(xiàn)數(shù)字化管理十分迫切。數(shù)字化工程管理即采用現(xiàn)代信息技術(shù)，對工程管理的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)字化管理：在工程前期，對工程立項、勘察、設(shè)計等工作實現(xiàn)數(shù)字化管理，對建設(shè)投資單位收集的信息、勘察單位勘察的信息、設(shè)計單位的相關(guān)設(shè)計信息采用計算機統(tǒng)計，使用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)共享，為科學預算、施工計劃提供充足的信息；利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)招標信息的公開化，促進招標工作公平、公開進行，對投標單位的施工組織設(shè)計、工程量、報價等信息實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化；在施工管理過程中，對成本管理、質(zhì)量管理、進度管理的各項信息使用計算機統(tǒng)計并進行共享，促進施工的高效進行；工程完成后，對工程的結(jié)算統(tǒng)計使用計算機處理更加精準，對工程驗收的相關(guān)數(shù)據(jù)做好統(tǒng)計，使用計算機系統(tǒng)進行評估，能提高工程驗收的科學準確性，對工程做好最后把關(guān)。

建筑CAD圖形智能識別技術(shù)在工程管理中的作用主要表現(xiàn)在工程前期的管理。在工程管理前期的造價預算中，需要根據(jù)設(shè)計圖紙，對工程量、人流物流數(shù)據(jù)、各個子項目數(shù)據(jù)進行人工估計、計算，不僅消耗大量的人力，效率低下，還有可能出現(xiàn)較大的誤差，降低預算的科學性。利用計算機等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)對CAD圖紙智能識別，智能分析相關(guān)工程量數(shù)據(jù)、人流物流數(shù)據(jù)、子項目數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上自動設(shè)計管理方案，為管理人員決策提供依據(jù)，實現(xiàn)建筑工程設(shè)計與施工一體化，提高施工效率，還能針對相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合市場行情做出合理的預算，提高工程造價預算的科學性。

2 建筑CAD圖形智能識別技術(shù)

2.1 CAD圖形智能識別技術(shù)

CAD（Computer-Aided and Design）技術(shù)，即計算機輔助設(shè)計技術(shù)，是計算機圖形學與工程設(shè)計技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，能幫助人們進行工程或產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計者利用CAD技術(shù)將自身的邏輯判斷、綜合分析、創(chuàng)造設(shè)想，以圖像的形式表現(xiàn)出來，能有效節(jié)省設(shè)計時間，加快設(shè)計進度，同時CAD技術(shù)的精準性為設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量提供了技術(shù)保障。CAD圖形智能識別技術(shù)，即采用CAD智能提取工程量信息，進行工程量計算，對相應(yīng)的人流物流分配、施工進度計劃、實施計劃的報表等信息進行智能分析、自動生成，還能及時反饋信息，提高工程設(shè)計的質(zhì)量。

2.2 CAD智能識別技術(shù)對工程量信息的處理

CAD智能識別技術(shù)對工程量信息的處理首要前提是CAD圖形文件符合自動識別的要求，對不符合要求的CAD圖紙需要進行預先處理，處理的第一步是約定化處理，主要包括對CAD圖形的比例進行約定，對各圖層的命名、功能進行約定，對建筑施工圖中鋼筋專門設(shè)置圖層，對其顏色、線條、非幾何信息等全面描述，對墻線的尺寸、線條進行約定等。第二步是信息植入，主要是圖元進行相關(guān)幾何信息的植入，例如對鋼筋的類型、長度、直徑等信息進行植入，并保證信息準確性，不遺漏信息，信息的植入也要按照規(guī)定的格式進行。第三部是約束處理，目的在于保證工程量信息提取的唯一性。例如，CAD圖形文件對同一工程實體的描述可能會有兩個甚至更過的視圖，CAD智能識別進行工程量信息提取時，容易重復計算或遺漏，需要對CAD圖形文件實現(xiàn)約束法。完成對不合要求的CAD圖形文件進行處理后，CAD智能識別技術(shù)能對CAD圖紙設(shè)計中的數(shù)據(jù)進行自動提取，對不同的工程進行工程量累計，計算直接工程費用。

2.3 CAD智能識別技術(shù)對工程直接費的計算。

工程直接費是指在施工中消耗的、構(gòu)成工程實體的各種材料等費用，工程量是工程直接費預算的主要依據(jù)。單項工程的直接費主要由土建工程費用、供水排水安裝工程費用、電氣安裝費用等組成，其中土建工程費用比重最大，占總工程費用的百分之九十左右，土建工程又主要由鋼筋工程、混凝土工程、墻體工程組成，以及另外一些輔助工程，如樁基工程等。

2.3.1 鋼筋工程量

鋼筋工程量按重量計算，接頭的鋼筋用量按照施工圖計算鋼筋凈用量，在對鋼筋工程量進行統(tǒng)計時，需要包括以下信息：鋼筋彎鉤長度，工程構(gòu)建的高度和保護層厚度，通過這些信息按照計算公式計算出鋼筋的總長度。此外還需要計算出相應(yīng)規(guī)格的每根鋼筋的重量，每根相應(yīng)規(guī)格的鋼筋重量等于每根相應(yīng)規(guī)格鋼筋的比重乘以長度，另外加上損耗。計算出鋼筋總長度和相應(yīng)規(guī)格每根鋼筋的重量后可計算出鋼筋工程量。在CAD設(shè)計圖紙中需要準確標明鋼筋的類型、鋼筋彎鉤長度、工程構(gòu)建高度、保護厚度等信息，方面CAD智能識別技術(shù)提取信息，按照公式自動生成數(shù)據(jù)。

2.3.2 混凝土工程量

混凝土工程量以立方量計算，主要包括樓層地面混凝土立方量和梁柱的混凝土立方量，以及其他構(gòu)件立方量，如樓梯、陽臺、雨棚等零星結(jié)構(gòu)。對現(xiàn)澆構(gòu)件混凝土工程量的計算按照設(shè)計圖的尺寸，計算工程實體的體積，對預制構(gòu)件混凝土工程量的計算也是根據(jù)設(shè)計圖的尺寸計算出工程實體的體積，另外還需加上損耗量。在CAD設(shè)計圖紙中，需要標明混凝土構(gòu)件及其的尺寸，方便CAD圖形智能識別技術(shù)提取相應(yīng)信息，按照預設(shè)計算公式計算出相應(yīng)的工程量數(shù)據(jù)。

2.3.3 墻體工程量

墻體工程量根據(jù)墻實體的體積立方量計算，主要參考墻體的面積和厚度，計算出墻體體積。在CAD設(shè)計圖紙中，需要對相應(yīng)的圖元信息進行表示，標明墻體的高度、橫截面積，以及窗、門等空間的尺寸，方面CAD圖像智能識別技術(shù)提取相關(guān)信息，自動生成墻體工程量數(shù)據(jù)。

2.3.4 工程直接費用計算流程

將相應(yīng)的、符合要求的CAD設(shè)計圖形輸入系統(tǒng)，CAD智能識別系統(tǒng)開始自動識別CAD圖形；將不同的工程量信息進行分別累積、計算；當系統(tǒng)統(tǒng)計完CAD設(shè)計圖紙中所有工程量信息后，自動建立數(shù)據(jù)庫，并自動進行驗算，防止遺漏；CAD圖像智能識別系統(tǒng)根據(jù)市場單價進行各項工程量費用的計算，如將混凝土工程量乘以一立方所需混凝土的價格，得出混凝土工程費用，最后將所有工程量統(tǒng)計，并計算出工程直接費。

2.4 自動生成數(shù)字化工程實施方案

建筑CAD圖形智能識別系統(tǒng)通過對工程量信息進行提取，計算相應(yīng)的工作量，計算出工程的直接費用，建立起工程量信息與人流、物流的關(guān)系網(wǎng)，即根據(jù)工程量和工程各類別，分析需要的人力、物力資源。在此基礎(chǔ)上設(shè)計出合理的施工方案，根據(jù)工程實際需要合理分配人力、物力資源。

3 建筑CAD圖形智能識別對工程管理的作用

3.1 優(yōu)化設(shè)計

實現(xiàn)建筑CAD圖形智能識別，首先需要對CAD設(shè)計圖紙進行約定化處理，對工程量信息進行充分地統(tǒng)計、準確地植入，因而使用CAD智能識別系統(tǒng)能加強設(shè)計人員設(shè)計的全面性、準確性意識，在設(shè)計過程中自覺完善設(shè)計圖；再者，CAD圖形智能識別系統(tǒng)能檢測出不合理的數(shù)據(jù)信息，反饋給設(shè)計人員，刺激設(shè)計人員對設(shè)計進行優(yōu)化。

3.2 有利于科學預算

工程造價的預算主要包括直接工程費預算、間接工程費預算、計劃利潤、稅金。工程直接費在工程造價中比重最大，對工程直接費進行有效合理的預算、控制，可以有效控制工程總造價。工程量是工程直接費計算的重要部分，與設(shè)計緊密相關(guān)，根據(jù)設(shè)計圖紙對工程量進行計算能較準確地計算出工程直接費。建筑CAD圖形智能識別系統(tǒng)能對CAD設(shè)計圖紙進行工程量信息提取、統(tǒng)計，結(jié)合市場材料價格計算出工程直接費。CAD圖形智能識別系統(tǒng)計算出的工程直接費基于一系列的工程具體數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，具有較高的科學性、精準性，有利于實現(xiàn)工程總造價預算的合理化、科學化。此外，CAD圖像智能識別系統(tǒng)在對工程量信息進行提取、累計后自動生成數(shù)據(jù)庫，并自動生成相應(yīng)的人流、物流信息，有利于提高對人力、機械等投入成本預算的準確性。

3.3 有利于實現(xiàn)設(shè)計施工一體化

CAD圖形智能識別系統(tǒng)能在工程量信息基礎(chǔ)上，計算出各個子項目所需要的人力、物力資源，計算出完成子項目需要的時間，設(shè)計出施工方案和施工進度計劃，形成數(shù)字化的管理方案，根據(jù)工程需求，合理調(diào)配人力、物力資源，利用有限的資源實現(xiàn)工程高效的運轉(zhuǎn)。CAD圖形智能識別系統(tǒng)自動設(shè)計的施工、管理方案是在設(shè)計的基礎(chǔ)上進行，能有效避免設(shè)計與施工的脫節(jié)，實現(xiàn)設(shè)計施工一體化。

4 結(jié)束語

CAD圖像智能識別系統(tǒng)能自動提取工程量信息，進行工程量計算和工程的直接費計算，對工程前期的設(shè)計管理、預算起著有效的促進作用，為工程的施工提供有效方案，有利于提高工程的管理水平，提高工程的效率，實現(xiàn)設(shè)計施工一體化。但是目前國內(nèi)的CAD智能識別系統(tǒng)還不完善，需要我們進一步開發(fā)。CAD圖像智能識別是只實現(xiàn)工程管理數(shù)字化的一部分，全面實現(xiàn)工程管理數(shù)字化將大大提高工程管理的水平，實現(xiàn)對工程造價、工程質(zhì)量的有效控制，促進工程的高效進行。

[1]陸再林.基于圖形理解的建筑工程量信息獲取原理、方法及其應(yīng)用研究[D].浙江大學2002

[2]高峰.產(chǎn)品形式的“數(shù)字建構(gòu)”——當代高技派建筑的數(shù)字化設(shè)計趨向簡析[J].建筑師.2010(02)