建設(shè)項(xiàng)目建立數(shù)字模型的構(gòu)想

提要：工程建設(shè)項(xiàng)目通過(guò)建立完整的數(shù)字模型，完成整個(gè)項(xiàng)目從規(guī)劃到實(shí)施直至維護(hù)的相關(guān)工作，并為整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目形成一整套信息完整、準(zhǔn)確的數(shù)字檔案。使數(shù)字模型在整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目管理全過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。

關(guān)鍵詞：建設(shè)項(xiàng)目；數(shù)字模型；構(gòu)想

中圖分類(lèi)號(hào)：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、建筑領(lǐng)域圖形算量的現(xiàn)狀

（一）對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)控制是全過(guò)程的，從可行性研究階段工程造價(jià)的預(yù)測(cè)開(kāi)始到工程實(shí)際造價(jià)的確定和竣工后的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)為止的整個(gè)建設(shè)期間。設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)單位同時(shí)要編制設(shè)計(jì)概算，建設(shè)準(zhǔn)備階段業(yè)主要確定項(xiàng)目的標(biāo)底，承包單位要計(jì)算投標(biāo)價(jià)，項(xiàng)目實(shí)施中的項(xiàng)目技術(shù)、成本管理，直到工程竣工后結(jié)算的編制等等。

（二）目前，微機(jī)算量在以上每個(gè)過(guò)程中均得到廣泛應(yīng)用，微機(jī)算量關(guān)鍵的步驟就是建立工程項(xiàng)目的數(shù)字模型即輸入建筑各個(gè)構(gòu)件的數(shù)據(jù)，此項(xiàng)工作相當(dāng)繁瑣且工作量大。整個(gè)模型的輸入通常從建筑各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層軸網(wǎng)的輸入開(kāi)始，接著布置建筑各構(gòu)件，到整個(gè)建筑標(biāo)準(zhǔn)層的布置組裝。整個(gè)過(guò)程中包括大量的構(gòu)件數(shù)據(jù)輸入和布置。對(duì)于整個(gè)圖形算量來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)工作占去大量的時(shí)間和精力，而且容易出現(xiàn)較大的計(jì)算失誤。

二、設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用情況

（一）我國(guó)的建筑工程CAD技術(shù)出現(xiàn)在80年代，目前各個(gè)設(shè)計(jì)院計(jì)算機(jī)出圖率已經(jīng)相當(dāng)高，幾乎所有建筑、結(jié)構(gòu)及水暖電施工設(shè)計(jì)圖均使用各類(lèi)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)出圖。建筑設(shè)計(jì)的最初階段要建立整個(gè)建筑的模型，之后由模型生成建筑平面、立面、剖面圖及各類(lèi)詳圖，再對(duì)生成的設(shè)計(jì)圖進(jìn)行二維編輯，最終形成正式的施工設(shè)計(jì)圖。

（二）目前各設(shè)計(jì)院建筑結(jié)構(gòu)常用的設(shè)計(jì)軟件主要包括天正建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)和PKPM系列CAD系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。PKPM系列CAD系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用較廣、用戶較多的一套計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)率先推出集“建筑”、“結(jié)構(gòu)”、“設(shè)備”、“概預(yù)算”、“施工管理”于一體的集成化CAD系統(tǒng)。軟件從建筑設(shè)計(jì)方案開(kāi)始，建立建筑物整體的公用數(shù)據(jù)庫(kù)（模型），其平面布置、柱網(wǎng)軸線等全部數(shù)據(jù)都可直接用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可自動(dòng)為上部結(jié)構(gòu)及各種基礎(chǔ)提供數(shù)據(jù)文件，可為設(shè)備軟件自動(dòng)提供設(shè)備條件圖，又為圖形算量提供各類(lèi)建筑構(gòu)件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而大大提高了工作效率，并做到各專業(yè)數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)一致。

三、施工單位圖形算量的情況

（一）無(wú)計(jì)算機(jī)算量軟件的單位，通過(guò)預(yù)算人員辨識(shí)紙質(zhì)設(shè)計(jì)圖，利用統(tǒng)籌計(jì)算的方式，對(duì)各類(lèi)工程量進(jìn)行逐一計(jì)算匯總。如計(jì)算門(mén)窗數(shù)量可通過(guò)門(mén)窗數(shù)量表核對(duì)逐個(gè)門(mén)窗的類(lèi)型、尺寸及所在位置（內(nèi)外墻及墻厚）進(jìn)行核對(duì)加以計(jì)算匯總，最終得出整個(gè)建筑物的門(mén)窗數(shù)量，分別計(jì)算匯總出各類(lèi)墻體所要扣減的構(gòu)件，再分內(nèi)外墻及不同墻厚計(jì)算出各類(lèi)不同墻厚、不同墻體材料的墻體體積，通過(guò)計(jì)算墻體扣減構(gòu)件及門(mén)窗洞口體積，最終才得出整個(gè)建筑物的墻體數(shù)量；而鋼筋混凝土構(gòu)件的計(jì)算更為復(fù)雜，首先分不同構(gòu)件、不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)、不同部位，計(jì)算各類(lèi)構(gòu)件的混凝土體積，同時(shí)還要按模板接觸面積計(jì)算各類(lèi)現(xiàn)澆構(gòu)件的模板數(shù)量，再對(duì)各構(gòu)件的鋼筋進(jìn)行逐根畫(huà)簡(jiǎn)圖、列式計(jì)算，匯總后才能完成整個(gè)鋼筋混凝土構(gòu)件的數(shù)量計(jì)算。算量業(yè)務(wù)本身計(jì)算規(guī)則很難記憶，手工列式計(jì)算工作量大、效率低、出錯(cuò)率高。以上只是整個(gè)算量的部分工作，不難看出手工計(jì)算極其復(fù)雜和繁瑣，預(yù)算人員工作量大，計(jì)算過(guò)程需要整體統(tǒng)籌，而且計(jì)算失誤較多，為下一步套價(jià)帶來(lái)許多不確定因素。

該算量方法的缺點(diǎn)是：算量過(guò)程非常繁雜，重復(fù)性勞動(dòng)極大，容易出錯(cuò)；由于手工算量所有計(jì)算都是由手工求得，這就使得低級(jí)計(jì)算錯(cuò)誤和算量人員理解偏差等造成的錯(cuò)誤很難避免，有時(shí)雖然可以通過(guò)復(fù)核等途徑發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，但是由于更改局部工程量后會(huì)引起相應(yīng)匯總量的變化，從而會(huì)造成匯總表格的重新調(diào)整，甚至?xí)绊懙揭院蟮娜≠M(fèi)、組價(jià)。

（二）圖形算量簡(jiǎn)化了大量手算的過(guò)程，可以大幅度提高算量效率，越來(lái)越多的受到預(yù)算人員的關(guān)注。目前在各施工單位比較常用的圖形算量和套價(jià)軟件主要是廣聯(lián)達(dá)公司的預(yù)算軟件，用戶須按照?qǐng)D紙?zhí)峁┑男畔⒍x好建筑物軸網(wǎng)、各種構(gòu)件的材質(zhì)，尺寸等屬性，同時(shí)定義好構(gòu)件立面的樓層信息，然后將構(gòu)件沿著定義好的軸線畫(huà)入或布置到軟件中相應(yīng)的位置，最后在匯總過(guò)程中軟件將會(huì)自動(dòng)按照相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行扣減計(jì)算，并得到相應(yīng)的報(bào)表。由于軟件內(nèi)置了各種計(jì)算規(guī)則，所以能夠同時(shí)滿足清單環(huán)境下招標(biāo)人、投標(biāo)人的不同需求。另一方面，如果按照施工流水段進(jìn)行了劃分，通過(guò)軟件可以得到各施工段的工程實(shí)物量、勞動(dòng)用工及機(jī)械臺(tái)班，以指導(dǎo)施工項(xiàng)目進(jìn)行材料的采購(gòu)、資源配置等工作。也可以導(dǎo)入CAD電子文件后，進(jìn)行詳細(xì)定義的編輯后，作為圖形算量的數(shù)字模型。

隨著設(shè)計(jì)方面的技術(shù)革新，采用平面整體標(biāo)注法進(jìn)行設(shè)計(jì)的圖紙已占工程設(shè)計(jì)總量的90％以上，鋼筋的工程量的計(jì)算也由原來(lái)的按構(gòu)件詳圖進(jìn)行計(jì)算，轉(zhuǎn)化為按新的規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，學(xué)習(xí)規(guī)范并按規(guī)范進(jìn)行鋼筋工程量的計(jì)算也成為現(xiàn)在造價(jià)工作者的一項(xiàng)必備的技能。

在新時(shí)期，鋼筋工程量的計(jì)算的難度加大，并且時(shí)間要求緊，成為困擾廣大造價(jià)工作者的一項(xiàng)工作。更需要使用計(jì)算機(jī)軟件工具來(lái)提高工作效率。通過(guò)對(duì)平法、規(guī)范及各種圖集的深入分析、整理、研究，在一定程度上提高了計(jì)算鋼筋工程量的計(jì)算效率。但這只是減輕預(yù)算人員勞動(dòng)強(qiáng)度的一個(gè)方面。能否從根本上將預(yù)算人員的工作強(qiáng)度逐步減輕，方便圖形算量軟件的應(yīng)用，是一個(gè)不斷改進(jìn)的過(guò)程。

（三）但此類(lèi)過(guò)程如同將整套設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行重新手工輸入和編輯，如果在工作任務(wù)量大、時(shí)間緊的情況下，也不能滿足工作的需要。同時(shí)此項(xiàng)工作一般只能在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，不能適應(yīng)同時(shí)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同協(xié)作進(jìn)行輸入。

四、PKPM系列CAD系統(tǒng)工程量計(jì)算概述

（一）PKPM系列CAD系統(tǒng)的STAT程序概預(yù)算軟件模塊可以直接運(yùn)用本系統(tǒng)中的建筑和結(jié)構(gòu)軟件形成的數(shù)據(jù)自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地完成工程量計(jì)算統(tǒng)計(jì)。利用PKPM用戶已經(jīng)完成的建筑模型、結(jié)構(gòu)模型，以及PKPM各模塊計(jì)算和施工圖結(jié)果為對(duì)象，對(duì)概予算所需的各種工程量作快速、自動(dòng)、高效的工程量統(tǒng)計(jì)工作。用戶也可利用軟件本身提供的建模功能，根據(jù)其它非PKPM施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行快速高效輸入建筑模型，對(duì)非PKPM設(shè)計(jì)的工程進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)（如同廣聯(lián)大軟件的操作過(guò)程）。

（二）PKPM系列CAD系統(tǒng)的STAT程序模塊可以讀取本系統(tǒng)建筑軟件APM或結(jié)構(gòu)軟件PMCAD建模數(shù)據(jù)，可以直接統(tǒng)計(jì)輸出建筑面積、層數(shù)、層高等基本情況；可自動(dòng)區(qū)分外墻、內(nèi)墻、弧墻和墻厚，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)砌體工程量。在建筑模型基礎(chǔ)上用自動(dòng)計(jì)算與人機(jī)交互相結(jié)合的方式可以完成門(mén)窗、樓地面、屋面防水及保溫、裝修等工程量統(tǒng)計(jì)。隨時(shí)可以用圖形方式輸出各建筑模型各標(biāo)準(zhǔn)層的各種幾何量，如房間面積及周長(zhǎng)，墻體體積及面積，門(mén)窗表等等。根據(jù)PMCAD輸入的柱、梁、墻、樓板等結(jié)構(gòu)布置信息，軟件可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)混凝土、模板、腳手架工程量。根據(jù)PKPM系列軟件的結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工圖結(jié)果統(tǒng)計(jì)詳細(xì)的鋼筋用量，包括框架梁、連續(xù)梁鋼筋、柱鋼筋、樓板鋼筋、剪力墻鋼筋、圈梁構(gòu)造柱鋼筋、基礎(chǔ)鋼筋等。對(duì)于非PKPM設(shè)計(jì)的工程，軟件也可用交互方式，快速輸入梁、柱、板鋼筋，然后作自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。讀取PKPM系列基礎(chǔ)設(shè)計(jì)模塊JCCAD、EF、ZJ和BOX的有關(guān)數(shù)據(jù)，做場(chǎng)地平整和基礎(chǔ)土石方工程量統(tǒng)計(jì)，考慮放坡、土壤類(lèi)別情況，還可統(tǒng)計(jì)出基礎(chǔ)的混凝土、模板、砌體、鋼筋等工程量。在以上各類(lèi)工程量統(tǒng)計(jì)中，還可以根據(jù)用戶不同的工程量計(jì)算規(guī)則，對(duì)系統(tǒng)的工程量計(jì)算規(guī)則進(jìn)行必要的修改，達(dá)到用戶所需不同的計(jì)算結(jié)果。并將工程量計(jì)算結(jié)果直接導(dǎo)入套價(jià)程序，輸出工程概預(yù)（結(jié)）算成果。

五、PKPM系統(tǒng)圖形算量的特點(diǎn)

（一）PKPM系列中概預(yù)算、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備所有軟件都在同樣的CFG支撐系統(tǒng)下工作，做到各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)信息共享。建筑設(shè)計(jì)提供的材料、做法、填充墻等信息又可生成結(jié)構(gòu)分析所需的荷載信息及圖形算量模塊的基礎(chǔ)信息。

（二）豐富的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)內(nèi)容：STAT程序模塊利用PKPM用戶已經(jīng)完成的建筑模型、結(jié)構(gòu)模型，以及PKPM各模塊計(jì)算和施工圖結(jié)果為對(duì)象，對(duì)概予算所需的各種工程量作快速、自動(dòng)、高效的統(tǒng)計(jì)工作。用戶也可利用軟件本身提供的建模功能，根據(jù)施工圖快速高效輸入建筑模型，對(duì)非PKPM設(shè)計(jì)的工程進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)。

（三）讀取建筑軟件APM或結(jié)構(gòu)軟件PMCAD建模數(shù)據(jù)，可輸出建筑面積、層數(shù)、層高等基本情況；可自動(dòng)區(qū)分外墻、內(nèi)墻、弧墻和墻厚，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)砌體工程量。

在建筑模型基礎(chǔ)上用自動(dòng)計(jì)算與人機(jī)交互相結(jié)合的方式完成門(mén)窗、樓地面、屋面防水及保溫、裝修等工程量統(tǒng)計(jì)。也可隨時(shí)用圖形方式輸出各標(biāo)準(zhǔn)層各種幾何量，如房間面積及周長(zhǎng)，墻體體積及面積，門(mén)窗表等等。

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊輸入的柱、梁、墻、樓板等結(jié)構(gòu)布置信息，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)混凝土、模板、腳手架工程量。根據(jù)PKPM系列軟件的結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工圖結(jié)果統(tǒng)計(jì)詳細(xì)的鋼筋數(shù)量。對(duì)于非PKPM設(shè)計(jì)的工程，軟件可用交互方式，快速輸入梁、柱、板鋼筋，然后作自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

六、建筑數(shù)字模型信息共享的構(gòu)想

（一）工程量計(jì)算是項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)管理、工程造價(jià)控制等基本工作的核心任務(wù)，正確、快速是這一核心任務(wù)的首要工作要求，其精確度和快慢程度將直接影響預(yù)算的質(zhì)量與速度。改進(jìn)工程量計(jì)算方法，對(duì)于提高概預(yù)算質(zhì)量，加速概預(yù)算速度，減輕概預(yù)算人員的工作量，增強(qiáng)審核、審定透明度都具有十分重要的意義。

（二）各類(lèi)圖形算量軟件，主要是從施工圖計(jì)算工程量，也就是說(shuō)幫助預(yù)算人員快速?gòu)膱D紙中計(jì)算出工程量。圖形算量軟件的主要技術(shù)問(wèn)題是如何識(shí)別數(shù)字模型和識(shí)別什么樣的數(shù)字模型。目前的作圖法和識(shí)別CAD圖的方法，計(jì)算出的工程量比較準(zhǔn)確，但仍然存在預(yù)算人員的輸入準(zhǔn)確性及速度等問(wèn)題。

（三）綜上所述，我們可否構(gòu)想由同一個(gè)單位不同的專業(yè)人員，通過(guò)一套系統(tǒng)的、兼容的圖形輸入軟件，對(duì)一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行正確的數(shù)字建模，整個(gè)數(shù)字模型既作為設(shè)計(jì)圖的出圖平臺(tái)，也可作為圖形算量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。不斷簡(jiǎn)便預(yù)算人員的算量程序，也可為多個(gè)算量單位及概預(yù)算審核單位提供準(zhǔn)確的數(shù)字信息。通過(guò)一個(gè)相同的數(shù)字模型，可以完成不同的工作任務(wù)。如概預(yù)（結(jié)）算編制、工程施工項(xiàng)目管理，甚至可作為三維立體數(shù)字檔案。為整個(gè)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)提供準(zhǔn)確的信息。

（四）另外單個(gè)計(jì)算機(jī)的能力是很有限的，而用不同的圖形平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換需要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，及其不方便，而且存在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確等弊病。用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)形成一個(gè)整體，可根據(jù)不同的分工，利用相互兼容的圖形平臺(tái)完成同一個(gè)數(shù)字模型的建立。將會(huì)成倍的提高計(jì)算機(jī)的能力。也將給我們使用共享信息帶來(lái)了很多方便，如：數(shù)據(jù)和資源共享(在一臺(tái)機(jī)器上可以使用其它機(jī)器上已完成的數(shù)字模型進(jìn)行不同任務(wù)的工作)，數(shù)據(jù)備份(在一臺(tái)機(jī)器可以備份其它機(jī)器上的模型信息)等等。使用網(wǎng)絡(luò)后，各個(gè)不同地域的單位共同辦公和“在家辦公”成為現(xiàn)實(shí)。最終使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用達(dá)到一個(gè)新的水平。

七、信息共享在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

（一）傳統(tǒng)的工程建設(shè)項(xiàng)目管理組織模式，是一種線性管理組織模式，是一種隨著管理層次的下降，管理部門(mén)（人員）數(shù)量逐漸擴(kuò)大，從而形成一個(gè)形似金字塔結(jié)構(gòu)的組織管理模式。信息溝通也逐步分散，信息上傳能力逐步減弱，信息傳遞的準(zhǔn)確性也逐步降低，各職能部門(mén)之間的信息傳遞也不暢。管理人員不能及時(shí)看到各崗位工作成果，工作考核缺乏量化目標(biāo)和結(jié)果，從而造成底層項(xiàng)目管理工作人員存在消極怠工等現(xiàn)象。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，建立一個(gè)信息共享的平臺(tái)，成為解決這類(lèi)問(wèn)題一個(gè)便捷的途徑。通過(guò)平臺(tái)應(yīng)用數(shù)字模型可以直觀顯示各崗位工作完成情況，并可對(duì)各崗位進(jìn)行工作任務(wù)安排，各部門(mén)之間通過(guò)平臺(tái)可以傳遞公用信息。從而解決傳統(tǒng)型項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)中項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中存在的信息流通與部門(mén)之間協(xié)同工作的問(wèn)題。

（二）各部門(mén)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)），在不同的計(jì)算機(jī)終端，以同一個(gè)數(shù)字模型，進(jìn)行不同性質(zhì)的工作，這樣各個(gè)不同的部門(mén)或單位，可以在同一個(gè)數(shù)字模型完成不同的工作任務(wù)，并使整個(gè)項(xiàng)目的數(shù)字模型信息更趨完善。如設(shè)計(jì)單位各個(gè)不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員以一個(gè)數(shù)字模型，完成不同專業(yè)的設(shè)計(jì)任務(wù)，并不斷完善不同專業(yè)數(shù)字模型的內(nèi)容。施工單位在設(shè)計(jì)完備的數(shù)字模型上進(jìn)行項(xiàng)目施工管理，包括進(jìn)度控制、成本控制、技術(shù)管理等工作，如按照施工流水段的劃分，通過(guò)軟件可以得到各施工段的工程實(shí)物量、勞動(dòng)用工、材料數(shù)量及機(jī)械臺(tái)班等數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)施工項(xiàng)目進(jìn)行材料采購(gòu)、資源配置等工作；項(xiàng)目管理單位也可以以自己的方式利用同一個(gè)數(shù)字模型進(jìn)行項(xiàng)目的總體進(jìn)度、資金管理，甚至通過(guò)三維顯示整體的施工進(jìn)度、資源配置等重要信息?？傊鱾€(gè)不同的單位以不同的方法，利用同一個(gè)數(shù)字模型，完成整個(gè)項(xiàng)目從規(guī)劃到實(shí)施直至維護(hù)的整套工作，形成一個(gè)讀取、歸納、分析、協(xié)調(diào)和處理各種類(lèi)型項(xiàng)目信息的團(tuán)隊(duì)，并為整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目形成一整套信息完整、準(zhǔn)確的數(shù)字檔案。使建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程無(wú)紙化辦公成為現(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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