基于C#的造价优化专家系统构建与设计

朱利民

摘要：为对交通配用电设施造价过程优化和方案优选，提高设施的长期应用效益，提出了一种基于专家系统的造价优化方案。该方案基于造价优化知识和推理规则，利用C#和Access建立数据存储与推导求解机制，通过人机交互，实现给定方案的优化及优选。并经应用分析，该系统能给出初期造价与运行成本，并推导长期运行的成本-效益指标，对优化造价有一定的辅助功能。

关键词：专家系统；造价优化；知识

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0024-02

公路及其辅助设施建设一直是国家发展的重点，随着建设水平的提高，交通部门确定了以“智能交通”为核心的发展战略，对基础设施建设也提出了更多的要求。一方面要求工程设施具有可靠的质量，满足中长期的应用需要，另一方面要求具有可观的成本-效益，加强对建设成本的控制和管理。同样，在交通配用电设施建设过程中，配用电设施建设的经济、可靠与合理程度也成为衡量建造方案可行与否的标准之一，为获得可观的成本-效益，本文构建了一种造价优化与建设方案优选的专家系统（ES，expert system），考虑初期建设造价和长期运行成本，建立基于Access和C#的数据分类存储和推理求解机制，利用专业知识解决多建设方案下的最优成本-效益，实现宏观范围内建设造价方案的优化选择。

1 造价优化专家系统的基本结构

专家系统是一种基于专业知识（数据库），利用编程推导并求解实际问题的计算机程序，在项目风险分析[1]、工程造价管理等多方面取得广泛应用。造价优化专家系统主要实现工程造价问题的优化处理，并对多方案的造价方案进行优选，其基本结构包括：数据库、推理机和人机界面，如图1。

用户将造价方案信息输入到数据库，数据库对造价信息分类存储，推理机根据知识库的推理规则，对分类存储的造价信息进行推理求解，用户不仅能从人机界面查看最优造价方案、最优造价的推理解释，还能对专家系统知识库扩充、完善推理机推理程序等。

数据库包含临时数据和专业知识的存储。临时数据是通过人机界面输入的关于造价方案的基本信息，根据工程材料费用、施工量、劳务支出等分类存储。专业知识是根据造价工程师优化解决问题的思路，建立面向造价问题求解过程的基础。推理机是专家系统决策与优化的主要媒介，它是基于程序设计对最优方案的推理过程，主要模拟造价工程师筛选、优化解决实际问题的思路。人机界面是进行交互的主要窗口，包括造价方案的输入，最优化求解方案的输出等。

2 造价优化专家系统的设计

2.1 数据库设计

专家系统数据库的设计主要是分类规则的合理性设计。对于工程建设，其数据存储需具备一定的层次结构。图2给出了交通配用电设施建设中的分类框架，用户层提供进入分析的基础，包括用户名（varchar）、用户密码（varchar）等信息；工程项目层包含某用户下需求建设项目，包括各项目编号（int）、起止时间（varchar）等；某一建设项目下包含子项目的相关编号，包括劳务费（double）、设备费（double）、材料费（double）等。

确定数据存储层次之后，数据库的设计与调用可采用Access+C#实现，包括用户、工程选择、子工程项目选择，子工程造价类目等窗体设计。在C#环境下，窗体设计步骤为：

1）在上一层窗口下新建一个窗体对象，如在“工程选择”窗口中选择“窗体”，新建一个“子工程项目选择”窗体；

2）在弹出的“窗体”对话框中，选择“设计视图”，并在“请选择该对象数据的来源表或查询”中选择合适的名称，如“子工程项目选择”；

3）对“子工程项目选择”窗口下的文字和设计视图进行布局、调整。

2.2 推理机设计

推理机是专家系统的核心，其推理效果与合理性很大程度上取决于知识库（专家推理过程）和推理规则（编程）的完备程度。配用电设施造价优化推理机的设计如图3所示，由人机界面输入不同的造价方案I、II和III，然后分别计算初期造价与全周期运行成本，根据所得成本-效益指标加权对比，推导出具有最优造价的建设方案。

2.3 人机界面

人机界面是用户与专家系统交互的窗口，可通过计算机来实现：利用C#和Access在计算机上开发出一套具有学习能力的应用程序，可由造价工程师根据工程造价优化规则梳理推理过程，并从键盘输入专业知识存储；在使用时，由键盘将造价方案输入各个窗体，经推理机推导，从窗体获得最优的造价方案，同时，推理机可对其中某一推理环节作出解释，增强推理结果的可信度。

3 应用分析

某10km一级公路需进行路灯及箱变建设，设计人员给出了I、II、III三套建设方案：方案I，路灯双排平行布置，间距30m，箱变置于中央，间距2km；方案II，路灯交错布置，箱变置于中央，间距不变；方案III，路灯交错布置，箱变置于两端，间距不变。将三种方案所需材料、施工等数据输入系统，以5年为计，可获得初期造价与运行成本，如表1，由推理进而得到成本-效益指标，如图4，从图中能清晰的对比得到方案的优劣，为进一步优化造价成本提供便捷。

4 结论

提出了一种适于造价方案优选的专家系统，以初期建设造价和中长期运行成本为基础，利用C#和Access建立面向造价优化的程序设计，对于提高造价管理与优化有重要的应用价值：

1）将人工智能与土木造价优化相结合，为造价管理、优选建设方案提供可靠的选择依据。

2）该系统以造价工程师优化成本为基础，以其在造价优化中的思路，结合人工智能构建了专家系统。

3）经实例分析，该系统能获得初期造价与运行成本（可设定年限），并给出成本-效益指标，并由该指标对造价方案优选。

参考文献：

[1] 王要武，孙成双.建设项目风险分析专家系统框架研究[J].哈尔滨建筑大学学报，2005，35（5）：96-99.

[2] 曾学贵，魏庆朝.基于专家系统的铁路工程造价估测系统[J].铁道学报，1994，16（4）：83-88.

[3] 谷岩.基于专家系统反馈控制的电力工程造价过程控制研究[D].北京：华北电力大学，2013.

[4] 胡玫.建筑工程造价管理系统的分析与设计[D].昆明：云南大学，2013.