本文摘要：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)圖形算量軟件無法發(fā)揮三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，本文通過對基于Bentley三維設(shè)計(jì)模型的工程算量系統(tǒng)的研究，介紹了工程算量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、工作流程及實(shí)際應(yīng)用效果，工程應(yīng)用表明，該系統(tǒng)極大提高了工程量計(jì)算的工作效率，具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用前景。

張雄 朱歡麗
（中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江　杭州 310014）

引言

       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)算方法包含大量重復(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^[1]。為了提高計(jì)算效率，市場上相繼開發(fā)了一些工程量計(jì)算軟件替代手工算量，這類軟件的實(shí)現(xiàn)思路主要有兩種：一是識別二維CAD圖紙，軟件提供一些快速翻模工具，將二維圖紙快速生成簡單的三維模型，并附加上計(jì)算規(guī)則；二是支持三維模型通過中間格式直接導(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，極大提高了造價人員的效率，但是進(jìn)入三維設(shè)計(jì)時代，它們無法直接利用三維設(shè)計(jì)成果，發(fā)揮不了三維協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。一是軟件需要大量繁瑣的翻模工作，當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)容變更時需要重復(fù)翻模，在三維設(shè)計(jì)時代設(shè)計(jì)成果已經(jīng)是三維模型，從三維模型中切出二維圖紙?jiān)龠M(jìn)行翻模，從流程上說，完全是多此一舉，既不科學(xué)，又浪費(fèi)了大量時間^[2]；二是即便可以通過中間格式導(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)入后會丟失模型的部分屬性和相關(guān)關(guān)系，需要進(jìn)行人工處理，一旦三維設(shè)計(jì)模型發(fā)生變更，就需要重新導(dǎo)入模型，重復(fù)人工處理工作。因此，本文將介紹如何基于三維設(shè)計(jì)模型進(jìn)行工程量計(jì)算，簡要介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和工作流程。

1工程算量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

       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、統(tǒng)計(jì)輸出報表三大功能模塊。工程算量系統(tǒng)在管理清單，統(tǒng)計(jì)工程量，輸出報表時需要的規(guī)則信息記錄在項(xiàng)目規(guī)則文件中，用戶使用工程算量系統(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，這是工程量計(jì)算的前提條件，模塊包括增加、修改、刪除工程量清單、掛清單等核心功能，為了提高易用性，還包括清單映射、快速查詢、批量掛清單等輔助功能。統(tǒng)計(jì)輸出報表模塊根據(jù)各個構(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表，根據(jù)不同專業(yè)的要求，報表是多樣的，土建專業(yè)報表包括匯總表、計(jì)算書、門窗表等，安裝專業(yè)報表包括模型量表、清單量表、計(jì)算書等。

1.1 項(xiàng)目規(guī)則定義

       以Bentley AECOsimBuilding Designer（主要用于建筑、結(jié)構(gòu)、給排水，暖通等專業(yè)的三維設(shè)計(jì)，以下簡稱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)則時需要記錄與構(gòu)件清單、工程量計(jì)算相關(guān)的信息，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、映射清單，此外還包括模板計(jì)算方法、扣減項(xiàng)，腳手架計(jì)算方法、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，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。規(guī)則文件如圖1和圖2所示，圖1是土建算量規(guī)則文件片段，圖2是安裝算量規(guī)則文件片段。
       圖1是土建規(guī)則文件片段，規(guī)則文件由管理人員統(tǒng)一定制，XML文件本身可編輯，但是文件格式有嚴(yán)格規(guī)定，為了提高編輯效率，本系統(tǒng)提供可視化編輯工具，管理人員在可視化界面上定制規(guī)則類別、計(jì)算公式、可扣減項(xiàng)目、扣減項(xiàng)目、模板規(guī)則、腳手架規(guī)則等。
         圖2是安裝規(guī)則文件片段，管理人員在可視化界面上定制規(guī)則類別、計(jì)算公式、計(jì)量單位、精確位數(shù)、設(shè)備顯示屬性、設(shè)備合并屬性、扣減項(xiàng)目、分?jǐn)傢?xiàng)目。

1.2管理工程量清單

       管理工程量清單包含兩部分工作：一根據(jù)算量系統(tǒng)內(nèi)置的國標(biāo)清單庫編輯工程量清單；二將編輯的清單附加到構(gòu)件上。編輯工程量清單必須保證清單條目的編號唯一，不能有重復(fù)，否則計(jì)算過程無法識別清單信息。
    以ABD三維設(shè)計(jì)模型為例，管理清單時將清單條目全部存儲在工程的總裝文件中，編輯清單時識別已使用編碼，保證新編清單編碼的唯一性，特別在清單編輯工作由多人協(xié)同完成時，防止清單編碼出現(xiàn)沖突。
       附加清單時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：
1)   識別構(gòu)件對象的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，如果沒有該字段，則終止附加清單過程，重新檢查三維模型。
2)   識別該構(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。
3)   在清單管理器中選擇合適的清單，如果沒有合適清單，根據(jù)內(nèi)置的國標(biāo)清單庫編輯新清單。
4)   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。
5)   重復(fù)1）～ 4）步驟，對所有構(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，所以為了提高效率，需要對同類構(gòu)件批量附加清單。首先識別項(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，根據(jù)使用者選擇的篩選條件找到所有匹配的目標(biāo)構(gòu)件，重復(fù)1）～ 4）步驟完成批量附加清單。

1.3統(tǒng)計(jì)輸出報表

    統(tǒng)計(jì)輸出報表包含兩部分內(nèi)容：一根據(jù)構(gòu)件附加的清單信息計(jì)算構(gòu)件工程量，二將相同清單的工程量合并，輸出成報表。
    以ABD三維設(shè)計(jì)模型為例，計(jì)算工程量之前先檢查模型，排除模型不能識別、模型沒有附加清單、模型清單類型錯誤、模型重復(fù)等錯誤，計(jì)算步驟如圖3所示。
1)   首先選擇要計(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。
2)   依次處理構(gòu)件，識別清單編碼，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，主要是計(jì)算方法、扣減項(xiàng)、分?jǐn)傢?xiàng)。
3)   識別構(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。
4)   計(jì)算經(jīng)過扣減、分?jǐn)偺幚砗蟮臉?gòu)件工程量。
5)   根據(jù)構(gòu)件計(jì)算方法編寫構(gòu)件的工程量公式。

2工程算量系統(tǒng)工作流程

    工程算量系統(tǒng)的工作流程如圖4所示，首先項(xiàng)目管理人員通過ABD工作空間(WorkSpace)的定制功能對項(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，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、分?jǐn)傢?xiàng)目等。再次由造價人員完成構(gòu)件和工程清單的連接，可以對單個構(gòu)件指定清單，也可以批量對同類構(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表。
 

3工程算量系統(tǒng)應(yīng)用

    目前，工程算量系統(tǒng)完全對接三維設(shè)計(jì)平臺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、裝飾三大板塊清單工程量計(jì)算，此外還擴(kuò)展了建模功能和其它應(yīng)用，基本滿足現(xiàn)有圖紙類型90%的建模和工程量統(tǒng)計(jì)。另外算量系統(tǒng)依托WorkSpace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、大壩隧洞等領(lǐng)域。目前算量系統(tǒng)已在多個地鐵項(xiàng)目中得到深入使用，圖5是某地鐵站點(diǎn)三維模型，使用算量系統(tǒng)對其計(jì)算工程量，與傳統(tǒng)算量方法相比，極大提高了工程量計(jì)算效率。首先在清單管理器中編輯地鐵站點(diǎn)清單，如圖6所示，然后對模型中的構(gòu)件批量附加清單，如圖7所示，最后計(jì)算工程量并輸出工程量報表，其中工程量匯總表如圖8所示，工程量計(jì)算書如圖9所示，計(jì)算書中的每條計(jì)算式可反查模型，如圖10所示。

4結(jié)語

本文介紹了華東院數(shù)字公司自主研發(fā)的工程算量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和工作流程，該系統(tǒng)基于三維設(shè)計(jì)平臺ABD和三維設(shè)計(jì)模型，直接利用模型對象的幾何屬性和工程屬性，定制項(xiàng)目計(jì)算規(guī)則、編寫清單條目、為模型附加清單，最后統(tǒng)計(jì)模型工程量輸出報表，真正將設(shè)計(jì)和算量融為一體。該系統(tǒng)在多個地鐵站點(diǎn)的工程量計(jì)算工作中取得了良好應(yīng)用效果，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。

參考文獻(xiàn)

[1]陳健.追夢——工程數(shù)字化技術(shù)研究及推廣應(yīng)用的實(shí)踐與思考[M].北京:中國水利水電出版社，2016:176.
[2]陳健.追夢——工程數(shù)字化技術(shù)研究及推廣應(yīng)用的實(shí)踐與思考[M].北京:中國水利水電出版社，2016:177.