三維設(shè)計讓工程算量系統(tǒng)更加精細

張雄+朱歡麗

工程量計算是工程成本計算的基礎(chǔ)，是工程招投標、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)計的優(yōu)勢。專門針對三維設(shè)計研發(fā)的算量系統(tǒng)卻可以極大提高工程量計算的工作效率，具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用前景。

三維設(shè)計呼喚全新算量系統(tǒng)

工程量計算是工程成本計算的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的工程量計算方法是人工讀取各專業(yè)設(shè)計圖紙，按設(shè)計變更內(nèi)容修改全套圖紙，根據(jù)工程量計算法則手工計算工程量。這種傳統(tǒng)的手工計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)計算。

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

在二維設(shè)計時代，這類算量軟件基本上滿足了工程量計算的需要，極大提高了造價人員的效率。但是進入三維設(shè)計時代后，這些軟件無法直接利用三維設(shè)計成果，不能發(fā)揮三維協(xié)同設(shè)計的優(yōu)勢。這主要表現(xiàn)以下幾個方面。

第一，軟件需要大量繁瑣的翻模工作，當(dāng)設(shè)計內(nèi)容發(fā)生變更時，需要重復(fù)翻模。而在三維設(shè)計時代，設(shè)計成果本身就是三維模型，如果從三維模型中切出二維圖紙再進行翻模，從流程上講完全是多此一舉，既不科學(xué)，又浪費了大量時間。

第二 ，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)入后模型的部分屬性和相關(guān)關(guān)系會丟失，需要進行人工處理。因此，一旦三維設(shè)計模型發(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，在三維設(shè)計時代，需要支持三維設(shè)計模型，可以直接利用三維設(shè)計成果的全新量算軟件。正是在這樣的背景下，中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司自主研發(fā)了工程算量系統(tǒng)（以下簡稱為華東院工程算量系統(tǒng)）。

將設(shè)計和算量融為一體

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

華東院工程算量系統(tǒng)包含設(shè)置計算規(guī)則、管理工程量清單和統(tǒng)計輸出報表三大模塊。系統(tǒng)將管理清單、統(tǒng)計工程量和輸出報表所需的規(guī)則信息記錄在項目規(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)計模型中，這是進行工程量計算的前提條件。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)計輸出報表模塊根據(jù)各個構(gòu)件的清單信息、計算規(guī)則計算工程量，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、計算書、門窗表等，安裝專業(yè)報表包括模型量表、清單量表、計算書等。

設(shè)置計算規(guī)則

以ABD的設(shè)計模型為例，項目管理人員設(shè)置項目規(guī)則時需要記錄與構(gòu)件清單、工程量計算相關(guān)的信息，其中包括構(gòu)件的DataGroup類別、顯示屬性、合并屬性、計算方法、可扣減項目、扣減項目、分攤項目和映射清單，模板的計算方法和扣減項，以及腳手架計算方法和扣減項等信息。構(gòu)件的計算方法包括計算公式、計量單位、精確位數(shù)；構(gòu)件相交部分的計算規(guī)則由扣減項、分攤項決定；設(shè)備掃描后顯示屬性項，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)置的國標清單庫編輯工程量清單，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唯一，不能有重復(fù)，否則計算過程無法識別清單信息。

以ABD三維設(shè)計模型為例，管理清單時將清單條目全部存儲在工程的總裝文件中，編輯清單時會自動識別已使用編碼，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。

第一步，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。

第二步，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。

第三步，在清單管理器中選擇合適的清單。如果沒有合適的清單，則根據(jù)內(nèi)置的國標清單庫編輯新清單。

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

接下來，重復(fù)以上步驟，對所有構(gòu)件逐一附加清單。

工程項目中構(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，需要對同類構(gòu)件批量附加清單。其步驟是，先識別項目中所有構(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構(gòu)件，重復(fù)上述四個步驟完成批量附加清單。

統(tǒng)計輸出報表

統(tǒng)計輸出報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算構(gòu)件工程量；二是將相同清單的工程量合并，輸出成報表。

以ABD三維設(shè)計模型為例，計算工程量之前要先檢查模型，排除模型不能識別、模型沒有附加清單、模型清單類型錯誤和模型重復(fù)等錯誤，計算步驟如下。

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

第二步，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。

第三步，識別構(gòu)件扣減項、分攤項，根據(jù)扣減項、分攤項處理與之相交的構(gòu)件。

第四步，計算經(jīng)過扣減、分攤處理后的構(gòu)件工程量。

第五步，根據(jù)構(gòu)件計算方法編寫構(gòu)件的工程量公式。

提高工程量計算的效率

華東院工程算量系統(tǒng)可完全對接三維設(shè)計平臺ABD，直接使用ABD創(chuàng)建的三維設(shè)計模型，實現(xiàn)土建、安裝和裝飾三大板塊清單工程量計算，還擴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。

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，項目管理人員通過ABD的WorkSpace的定制功能對項目構(gòu)件進行定制，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)計人員在此基礎(chǔ)上進行三維設(shè)計；其次，由工程造價人員配置各類構(gòu)件的計算規(guī)則，比如構(gòu)件的可顯示屬性、計算公式、計量單位、映射清單、扣減項目和分攤項目等；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)件工程量計算信息附加到三維設(shè)計模型中；最后，根據(jù)模型的計算信息統(tǒng)計模型工程量，并依照外部工程清單格式匯總輸出報表。

目前，華東院工程算量系統(tǒng)已在多個地鐵項目中得到深入使用，并取得了良好的效果，極大提高了工程量計算的效率和質(zhì)量，促進了三維設(shè)計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)計算某地鐵站點的三維模型工程量，只需以下三個步驟：首先，在清單管理器中編輯地鐵站點清單；其次，對模型中的構(gòu)件批量附加清單；最后，計算工程量并輸出工程量報表，其中包括工程量匯總表和工程量計算書，而且工程量計算書中的每條計算式可反查模型。可見，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算效率。