基于C#的造價(jià)優(yōu)化專家系統(tǒng)構(gòu)建與設(shè)計(jì)

朱利民

摘要：為對(duì)交通配用電設(shè)施造價(jià)過程優(yōu)化和方案優(yōu)選，提高設(shè)施的長(zhǎng)期應(yīng)用效益，提出了一種基于專家系統(tǒng)的造價(jià)優(yōu)化方案。該方案基于造價(jià)優(yōu)化知識(shí)和推理規(guī)則，利用C#和Access建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與推導(dǎo)求解機(jī)制，通過人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)給定方案的優(yōu)化及優(yōu)選。并經(jīng)應(yīng)用分析，該系統(tǒng)能給出初期造價(jià)與運(yùn)行成本，并推導(dǎo)長(zhǎng)期運(yùn)行的成本-效益指標(biāo)，對(duì)優(yōu)化造價(jià)有一定的輔助功能。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；造價(jià)優(yōu)化；知識(shí)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）07-0024-02

公路及其輔助設(shè)施建設(shè)一直是國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)，隨著建設(shè)水平的提高，交通部門確定了以“智能交通”為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也提出了更多的要求。一方面要求工程設(shè)施具有可靠的質(zhì)量，滿足中長(zhǎng)期的應(yīng)用需要，另一方面要求具有可觀的成本-效益，加強(qiáng)對(duì)建設(shè)成本的控制和管理。同樣，在交通配用電設(shè)施建設(shè)過程中，配用電設(shè)施建設(shè)的經(jīng)濟(jì)、可靠與合理程度也成為衡量建造方案可行與否的標(biāo)準(zhǔn)之一，為獲得可觀的成本-效益，本文構(gòu)建了一種造價(jià)優(yōu)化與建設(shè)方案優(yōu)選的專家系統(tǒng)（ES，expert system），考慮初期建設(shè)造價(jià)和長(zhǎng)期運(yùn)行成本，建立基于Access和C#的數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)和推理求解機(jī)制，利用專業(yè)知識(shí)解決多建設(shè)方案下的最優(yōu)成本-效益，實(shí)現(xiàn)宏觀范圍內(nèi)建設(shè)造價(jià)方案的優(yōu)化選擇。

1 造價(jià)優(yōu)化專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)是一種基于專業(yè)知識(shí)（數(shù)據(jù)庫(kù)），利用編程推導(dǎo)并求解實(shí)際問題的計(jì)算機(jī)程序，在項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析[1]、工程造價(jià)管理等多方面取得廣泛應(yīng)用。造價(jià)優(yōu)化專家系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)問題的優(yōu)化處理，并對(duì)多方案的造價(jià)方案進(jìn)行優(yōu)選，其基本結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)和人機(jī)界面，如圖1。

用戶將造價(jià)方案信息輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)造價(jià)信息分類存儲(chǔ)，推理機(jī)根據(jù)知識(shí)庫(kù)的推理規(guī)則，對(duì)分類存儲(chǔ)的造價(jià)信息進(jìn)行推理求解，用戶不僅能從人機(jī)界面查看最優(yōu)造價(jià)方案、最優(yōu)造價(jià)的推理解釋，還能對(duì)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)擴(kuò)充、完善推理機(jī)推理程序等。

數(shù)據(jù)庫(kù)包含臨時(shí)數(shù)據(jù)和專業(yè)知識(shí)的存儲(chǔ)。臨時(shí)數(shù)據(jù)是通過人機(jī)界面輸入的關(guān)于造價(jià)方案的基本信息，根據(jù)工程材料費(fèi)用、施工量、勞務(wù)支出等分類存儲(chǔ)。專業(yè)知識(shí)是根據(jù)造價(jià)工程師優(yōu)化解決問題的思路，建立面向造價(jià)問題求解過程的基礎(chǔ)。推理機(jī)是專家系統(tǒng)決策與優(yōu)化的主要媒介，它是基于程序設(shè)計(jì)對(duì)最優(yōu)方案的推理過程，主要模擬造價(jià)工程師篩選、優(yōu)化解決實(shí)際問題的思路。人機(jī)界面是進(jìn)行交互的主要窗口，包括造價(jià)方案的輸入，最優(yōu)化求解方案的輸出等。

2 造價(jià)優(yōu)化專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)主要是分類規(guī)則的合理性設(shè)計(jì)。對(duì)于工程建設(shè)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需具備一定的層次結(jié)構(gòu)。圖2給出了交通配用電設(shè)施建設(shè)中的分類框架，用戶層提供進(jìn)入分析的基礎(chǔ)，包括用戶名（varchar）、用戶密碼（varchar）等信息；工程項(xiàng)目層包含某用戶下需求建設(shè)項(xiàng)目，包括各項(xiàng)目編號(hào)（int）、起止時(shí)間（varchar）等；某一建設(shè)項(xiàng)目下包含子項(xiàng)目的相關(guān)編號(hào)，包括勞務(wù)費(fèi)（double）、設(shè)備費(fèi)（double）、材料費(fèi)（double）等。

確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層次之后，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與調(diào)用可采用Access+C#實(shí)現(xiàn)，包括用戶、工程選擇、子工程項(xiàng)目選擇，子工程造價(jià)類目等窗體設(shè)計(jì)。在C#環(huán)境下，窗體設(shè)計(jì)步驟為：

1）在上一層窗口下新建一個(gè)窗體對(duì)象，如在“工程選擇”窗口中選擇“窗體”，新建一個(gè)“子工程項(xiàng)目選擇”窗體；

2）在彈出的“窗體”對(duì)話框中，選擇“設(shè)計(jì)視圖”，并在“請(qǐng)選擇該對(duì)象數(shù)據(jù)的來源表或查詢”中選擇合適的名稱，如“子工程項(xiàng)目選擇”；

3）對(duì)“子工程項(xiàng)目選擇”窗口下的文字和設(shè)計(jì)視圖進(jìn)行布局、調(diào)整。

2.2 推理機(jī)設(shè)計(jì)

推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心，其推理效果與合理性很大程度上取決于知識(shí)庫(kù)（專家推理過程）和推理規(guī)則（編程）的完備程度。配用電設(shè)施造價(jià)優(yōu)化推理機(jī)的設(shè)計(jì)如圖3所示，由人機(jī)界面輸入不同的造價(jià)方案I、II和III，然后分別計(jì)算初期造價(jià)與全周期運(yùn)行成本，根據(jù)所得成本-效益指標(biāo)加權(quán)對(duì)比，推導(dǎo)出具有最優(yōu)造價(jià)的建設(shè)方案。

2.3 人機(jī)界面

人機(jī)界面是用戶與專家系統(tǒng)交互的窗口，可通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)：利用C#和Access在計(jì)算機(jī)上開發(fā)出一套具有學(xué)習(xí)能力的應(yīng)用程序，可由造價(jià)工程師根據(jù)工程造價(jià)優(yōu)化規(guī)則梳理推理過程，并從鍵盤輸入專業(yè)知識(shí)存儲(chǔ)；在使用時(shí)，由鍵盤將造價(jià)方案輸入各個(gè)窗體，經(jīng)推理機(jī)推導(dǎo)，從窗體獲得最優(yōu)的造價(jià)方案，同時(shí)，推理機(jī)可對(duì)其中某一推理環(huán)節(jié)作出解釋，增強(qiáng)推理結(jié)果的可信度。

3 應(yīng)用分析

某10km一級(jí)公路需進(jìn)行路燈及箱變建設(shè)，設(shè)計(jì)人員給出了I、II、III三套建設(shè)方案：方案I，路燈雙排平行布置，間距30m，箱變置于中央，間距2km；方案II，路燈交錯(cuò)布置，箱變置于中央，間距不變；方案III，路燈交錯(cuò)布置，箱變置于兩端，間距不變。將三種方案所需材料、施工等數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，以5年為計(jì)，可獲得初期造價(jià)與運(yùn)行成本，如表1，由推理進(jìn)而得到成本-效益指標(biāo)，如圖4，從圖中能清晰的對(duì)比得到方案的優(yōu)劣，為進(jìn)一步優(yōu)化造價(jià)成本提供便捷。

4 結(jié)論

提出了一種適于造價(jià)方案優(yōu)選的專家系統(tǒng)，以初期建設(shè)造價(jià)和中長(zhǎng)期運(yùn)行成本為基礎(chǔ)，利用C#和Access建立面向造價(jià)優(yōu)化的程序設(shè)計(jì)，對(duì)于提高造價(jià)管理與優(yōu)化有重要的應(yīng)用價(jià)值：

1）將人工智能與土木造價(jià)優(yōu)化相結(jié)合，為造價(jià)管理、優(yōu)選建設(shè)方案提供可靠的選擇依據(jù)。

2）該系統(tǒng)以造價(jià)工程師優(yōu)化成本為基礎(chǔ)，以其在造價(jià)優(yōu)化中的思路，結(jié)合人工智能構(gòu)建了專家系統(tǒng)。

3）經(jīng)實(shí)例分析，該系統(tǒng)能獲得初期造價(jià)與運(yùn)行成本（可設(shè)定年限），并給出成本-效益指標(biāo)，并由該指標(biāo)對(duì)造價(jià)方案優(yōu)選。

參考文獻(xiàn)：

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