三維設(shè)計(jì)讓工程算量系統(tǒng)更加精細(xì)

張雄+朱歡麗

工程量計(jì)算是工程成本計(jì)算的基礎(chǔ)，是工程招投標(biāo)、設(shè)備采購(gòu)等工程管理工作的重要數(shù)據(jù)支撐。傳統(tǒng)圖形算量軟件無(wú)法發(fā)揮三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。專門(mén)針對(duì)三維設(shè)計(jì)研發(fā)的算量系統(tǒng)卻可以極大提高工程量計(jì)算的工作效率，具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用前景。

三維設(shè)計(jì)呼喚全新算量系統(tǒng)

工程量計(jì)算是工程成本計(jì)算的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的工程量計(jì)算方法是人工讀取各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，按設(shè)計(jì)變更內(nèi)容修改全套圖紙，根據(jù)工程量計(jì)算法則手工計(jì)算工程量。這種傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法涉及大量重復(fù)、低效的圖紙繪制工作，容易出現(xiàn)漏算、誤算或重復(fù)計(jì)算。

為了提高計(jì)算效率，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些用于替代手工算量方式的工程量計(jì)算軟件。這類軟件的實(shí)現(xiàn)思路主要有兩種：其一，軟件提供一些快速的翻模工具，通過(guò)識(shí)別二維CAD圖紙將二維圖紙快速生成簡(jiǎn)單的三維模型，并附加上計(jì)算規(guī)則；其二，支持三維模型通過(guò)中間格式直接導(dǎo)入，導(dǎo)入后附加計(jì)算規(guī)則。

在二維設(shè)計(jì)時(shí)代，這類算量軟件基本上滿足了工程量計(jì)算的需要，極大提高了造價(jià)人員的效率。但是進(jìn)入三維設(shè)計(jì)時(shí)代后，這些軟件無(wú)法直接利用三維設(shè)計(jì)成果，不能發(fā)揮三維協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。這主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

第一，軟件需要大量繁瑣的翻模工作，當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)容發(fā)生變更時(shí)，需要重復(fù)翻模。而在三維設(shè)計(jì)時(shí)代，設(shè)計(jì)成果本身就是三維模型，如果從三維模型中切出二維圖紙?jiān)龠M(jìn)行翻模，從流程上講完全是多此一舉，既不科學(xué)，又浪費(fèi)了大量時(shí)間。

第二 ，即便可以通過(guò)中間格式導(dǎo)入三維模型，由于軟件的底層架構(gòu)并不支持三維模型，導(dǎo)入后模型的部分屬性和相關(guān)關(guān)系會(huì)丟失，需要進(jìn)行人工處理。因此，一旦三維設(shè)計(jì)模型發(fā)生變更，需要重新導(dǎo)入模型，重復(fù)人工處理工作。

由此可見(jiàn)，在三維設(shè)計(jì)時(shí)代，需要支持三維設(shè)計(jì)模型，可以直接利用三維設(shè)計(jì)成果的全新量算軟件。正是在這樣的背景下，中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司自主研發(fā)了工程算量系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱為華東院工程算量系統(tǒng)）。

將設(shè)計(jì)和算量融為一體

華東院工程算量系統(tǒng)是基于Bentley公司提供的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)AECOsimBuilding Designer（以下簡(jiǎn)稱ABD）和三維設(shè)計(jì)模型研發(fā)的，直接利用模型對(duì)象的幾何屬性和工程屬性，定制項(xiàng)目計(jì)算規(guī)則、編寫(xiě)清單條目、為模型附加清單，最后統(tǒng)計(jì)模型工程量輸出報(bào)表，真正將設(shè)計(jì)和算量融為一體。

華東院工程算量系統(tǒng)包含設(shè)置計(jì)算規(guī)則、管理工程量清單和統(tǒng)計(jì)輸出報(bào)表三大模塊。系統(tǒng)將管理清單、統(tǒng)計(jì)工程量和輸出報(bào)表所需的規(guī)則信息記錄在項(xiàng)目規(guī)則文件中，用戶可使用工程算量系統(tǒng)提供的可視化編輯工具管理文件。

管理工程量清單模塊將清單信息附加到設(shè)計(jì)模型中，這是進(jìn)行工程量計(jì)算的前提條件。該模塊包括增加、修改、刪除工程量清單和掛清單等核心功能。為了提高系統(tǒng)的易用性，該模塊還添加了清單映射、快速查詢和批量掛清單等輔助功能。統(tǒng)計(jì)輸出報(bào)表模塊根據(jù)各個(gè)構(gòu)件的清單信息、計(jì)算規(guī)則計(jì)算工程量，相同清單工程量合并后輸出報(bào)表。根據(jù)不同專業(yè)的要求，報(bào)表是多樣的，土建專業(yè)報(bào)表包括匯總表、計(jì)算書(shū)、門(mén)窗表等，安裝專業(yè)報(bào)表包括模型量表、清單量表、計(jì)算書(shū)等。

設(shè)置計(jì)算規(guī)則

以ABD的設(shè)計(jì)模型為例，項(xiàng)目管理人員設(shè)置項(xiàng)目規(guī)則時(shí)需要記錄與構(gòu)件清單、工程量計(jì)算相關(guān)的信息，其中包括構(gòu)件的DataGroup類別、顯示屬性、合并屬性、計(jì)算方法、可扣減項(xiàng)目、扣減項(xiàng)目、分?jǐn)傢?xiàng)目和映射清單，模板的計(jì)算方法和扣減項(xiàng)，以及腳手架計(jì)算方法和扣減項(xiàng)等信息。構(gòu)件的計(jì)算方法包括計(jì)算公式、計(jì)量單位、精確位數(shù)；構(gòu)件相交部分的計(jì)算規(guī)則由扣減項(xiàng)、分?jǐn)傢?xiàng)決定；設(shè)備掃描后顯示屬性項(xiàng)，設(shè)備的歸并規(guī)則由顯示屬性、合并屬性決定；所有的規(guī)則信息與構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，與DataGroup類別相匹配。本系統(tǒng)的項(xiàng)目規(guī)則由配置文件定義，文件采用XML文件格式存儲(chǔ)，具有很強(qiáng)的可編輯性，可靈活定制規(guī)則結(jié)構(gòu)和規(guī)則內(nèi)容。

管理工程量清單

管理工程量清單工作包含兩部分內(nèi)容：一是根據(jù)算量系統(tǒng)內(nèi)置的國(guó)標(biāo)清單庫(kù)編輯工程量清單，二是將編輯的清單附加到構(gòu)件上。工程量清單必須保證清單條目的編號(hào)唯一，不能有重復(fù)，否則計(jì)算過(guò)程無(wú)法識(shí)別清單信息。

以ABD三維設(shè)計(jì)模型為例，管理清單時(shí)將清單條目全部存儲(chǔ)在工程的總裝文件中，編輯清單時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別已使用編碼，從而保證新編清單編碼的唯一性，特別是在清單編輯工作由多人協(xié)同完成時(shí)防止清單編碼出現(xiàn)沖突。

附加清單時(shí)獲取總裝文件中編輯好的清單條目列表，將選擇的清單條目的編碼記錄到構(gòu)件的DataGroup屬性字段中，具體步驟如下。

第一步，識(shí)別構(gòu)件對(duì)象的DataGroup屬性，判斷該構(gòu)件是否有用于記錄清單編碼的屬性字段，如果沒(méi)有該字段，則終止附加清單過(guò)程，重新檢查三維模型。

第二步，識(shí)別該構(gòu)件清單編碼屬性字段是否有值，即是否已經(jīng)附加清單。如果沒(méi)有附加清單，繼續(xù)以下步驟；如果已經(jīng)附加清單，檢查是否覆蓋原清單，若選擇覆蓋原清單，繼續(xù)以下步驟，否則終止附加清單。

第三步，在清單管理器中選擇合適的清單。如果沒(méi)有合適的清單，則根據(jù)內(nèi)置的國(guó)標(biāo)清單庫(kù)編輯新清單。

第四步，將選擇的清單條目的編碼記錄到目標(biāo)構(gòu)件的DataGroup屬性中。

接下來(lái)，重復(fù)以上步驟，對(duì)所有構(gòu)件逐一附加清單。

工程項(xiàng)目中構(gòu)件數(shù)量繁多，如果全部逐一附加清單，工作非常繁瑣。為了提高效率，需要對(duì)同類構(gòu)件批量附加清單。其步驟是，先識(shí)別項(xiàng)目中所有構(gòu)件，獲取構(gòu)件的所有DataGroup屬性字段和屬性值作為篩選條件，并根據(jù)篩選條件找到所有匹配的目標(biāo)構(gòu)件，重復(fù)上述四個(gè)步驟完成批量附加清單。

統(tǒng)計(jì)輸出報(bào)表

統(tǒng)計(jì)輸出報(bào)表工作包含兩部分內(nèi)容：一是根據(jù)構(gòu)件附加的清單信息計(jì)算構(gòu)件工程量；二是將相同清單的工程量合并，輸出成報(bào)表。

以ABD三維設(shè)計(jì)模型為例，計(jì)算工程量之前要先檢查模型，排除模型不能識(shí)別、模型沒(méi)有附加清單、模型清單類型錯(cuò)誤和模型重復(fù)等錯(cuò)誤，計(jì)算步驟如下。

第一步，選擇要計(jì)算的設(shè)計(jì)文件、構(gòu)件類別范圍，根據(jù)計(jì)算范圍掃描構(gòu)件。

第二步，依次處理構(gòu)件，識(shí)別清單編碼，根據(jù)清單編碼在總裝文件的清單列表中獲取該清單信息。

第三步，識(shí)別構(gòu)件扣減項(xiàng)、分?jǐn)傢?xiàng)，根據(jù)扣減項(xiàng)、分?jǐn)傢?xiàng)處理與之相交的構(gòu)件。

第四步，計(jì)算經(jīng)過(guò)扣減、分?jǐn)偺幚砗蟮臉?gòu)件工程量。

第五步，根據(jù)構(gòu)件計(jì)算方法編寫(xiě)構(gòu)件的工程量公式。

提高工程量計(jì)算的效率

華東院工程算量系統(tǒng)可完全對(duì)接三維設(shè)計(jì)平臺(tái)ABD，直接使用ABD創(chuàng)建的三維設(shè)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)土建、安裝和裝飾三大板塊清單工程量計(jì)算，還擴(kuò)展了建模功能和其他應(yīng)用，可基本滿足現(xiàn)有圖紙類型90%的建模和工程量統(tǒng)計(jì)。

值得一提的是，華東院工程算量系統(tǒng)依托WorkSpace（工作空間）高效、靈活的定制功能和ABD強(qiáng)大的建模功能，可拓展至軌道交通、工民建、市政道路橋梁和大壩隧洞等領(lǐng)域。

工程算量系統(tǒng)的工作流程如下：首先，項(xiàng)目管理人員通過(guò)ABD的WorkSpace的定制功能對(duì)項(xiàng)目構(gòu)件進(jìn)行定制，主要是定義構(gòu)件的分類及其工程屬性，確定建模規(guī)則，以便在完成定制后設(shè)計(jì)人員在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維設(shè)計(jì)；其次，由工程造價(jià)人員配置各類構(gòu)件的計(jì)算規(guī)則，比如構(gòu)件的可顯示屬性、計(jì)算公式、計(jì)量單位、映射清單、扣減項(xiàng)目和分?jǐn)傢?xiàng)目等；再次，由造價(jià)人員完成構(gòu)件和工程清單的連接，可以對(duì)單個(gè)構(gòu)件指定清單，也可以批量對(duì)同類構(gòu)件指定清單，將構(gòu)件工程量計(jì)算信息附加到三維設(shè)計(jì)模型中；最后，根據(jù)模型的計(jì)算信息統(tǒng)計(jì)模型工程量，并依照外部工程清單格式匯總輸出報(bào)表。

目前，華東院工程算量系統(tǒng)已在多個(gè)地鐵項(xiàng)目中得到深入使用，并取得了良好的效果，極大提高了工程量計(jì)算的效率和質(zhì)量，促進(jìn)了三維設(shè)計(jì)向工程成本控制的延伸與發(fā)展。

比如，使用華東院工程算量系統(tǒng)計(jì)算某地鐵站點(diǎn)的三維模型工程量，只需以下三個(gè)步驟：首先，在清單管理器中編輯地鐵站點(diǎn)清單；其次，對(duì)模型中的構(gòu)件批量附加清單；最后，計(jì)算工程量并輸出工程量報(bào)表，其中包括工程量匯總表和工程量計(jì)算書(shū)，而且工程量計(jì)算書(shū)中的每條計(jì)算式可反查模型。可見(jiàn)，與使用傳統(tǒng)算量方法相比，使用華東院工程算量系統(tǒng)極大提高了工程量計(jì)算效率。