三维设计让工程算量系统更加精细

张雄+朱欢丽

工程量计算是工程成本计算的基础，是工程招投标、设备采购等工程管理工作的重要数据支撑。传统图形算量软件无法发挥三维设计的优势。专门针对三维设计研发的算量系统却可以极大提高工程量计算的工作效率，具有广阔的行业应用前景。

三维设计呼唤全新算量系统

工程量计算是工程成本计算的基础，传统的工程量计算方法是人工读取各专业设计图纸，按设计变更内容修改全套图纸，根据工程量计算法则手工计算工程量。这种传统的手工计算方法涉及大量重复、低效的图纸绘制工作，容易出现漏算、误算或重复计算。

为了提高计算效率，市场上出现了一些用于替代手工算量方式的工程量计算软件。这类软件的实现思路主要有两种：其一，软件提供一些快速的翻模工具，通过识别二维CAD图纸将二维图纸快速生成简单的三维模型，并附加上计算规则；其二，支持三维模型通过中间格式直接导入，导入后附加计算规则。

在二维设计时代，这类算量软件基本上满足了工程量计算的需要，极大提高了造价人员的效率。但是进入三维设计时代后，这些软件无法直接利用三维设计成果，不能发挥三维协同设计的优势。这主要表现以下几个方面。

第一，软件需要大量繁琐的翻模工作，当设计内容发生变更时，需要重复翻模。而在三维设计时代，设计成果本身就是三维模型，如果从三维模型中切出二维图纸再进行翻模，从流程上讲完全是多此一举，既不科学，又浪费了大量时间。

第二 ，即便可以通过中间格式导入三维模型，由于软件的底层架构并不支持三维模型，导入后模型的部分属性和相关关系会丢失，需要进行人工处理。因此，一旦三维设计模型发生变更，需要重新导入模型，重复人工处理工作。

由此可见，在三维设计时代，需要支持三维设计模型，可以直接利用三维设计成果的全新量算软件。正是在这样的背景下，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司自主研发了工程算量系统（以下简称为华东院工程算量系统）。

将设计和算量融为一体

华东院工程算量系统是基于Bentley公司提供的三维设计平台AECOsimBuilding Designer（以下简称ABD）和三维设计模型研发的，直接利用模型对象的几何属性和工程属性，定制项目计算规则、编写清单条目、为模型附加清单，最后统计模型工程量输出报表，真正将设计和算量融为一体。

华东院工程算量系统包含设置计算规则、管理工程量清单和统计输出报表三大模块。系统将管理清单、统计工程量和输出报表所需的规则信息记录在项目规则文件中，用户可使用工程算量系统提供的可视化编辑工具管理文件。

管理工程量清单模块将清单信息附加到设计模型中，这是进行工程量计算的前提条件。该模块包括增加、修改、删除工程量清单和挂清单等核心功能。为了提高系统的易用性，该模块还添加了清单映射、快速查询和批量挂清单等辅助功能。统计输出报表模块根据各个构件的清单信息、计算规则计算工程量，相同清单工程量合并后输出报表。根据不同专业的要求，报表是多样的，土建专业报表包括汇总表、计算书、门窗表等，安装专业报表包括模型量表、清单量表、计算书等。

设置计算规则

以ABD的设计模型为例，项目管理人员设置项目规则时需要记录与构件清单、工程量计算相关的信息，其中包括构件的DataGroup类别、显示属性、合并属性、计算方法、可扣减项目、扣减项目、分摊项目和映射清单，模板的计算方法和扣减项，以及脚手架计算方法和扣减项等信息。构件的计算方法包括计算公式、计量单位、精确位数；构件相交部分的计算规则由扣减项、分摊项决定；设备扫描后显示属性项，设备的归并规则由显示属性、合并属性决定；所有的规则信息与构件相关联，与DataGroup类别相匹配。本系统的项目规则由配置文件定义，文件采用XML文件格式存储，具有很强的可编辑性，可灵活定制规则结构和规则内容。

管理工程量清单

管理工程量清单工作包含两部分内容：一是根据算量系统内置的国标清单库编辑工程量清单，二是将编辑的清单附加到构件上。工程量清单必须保证清单条目的编号唯一，不能有重复，否则计算过程无法识别清单信息。

以ABD三维设计模型为例，管理清单时将清单条目全部存储在工程的总装文件中，编辑清单时会自动识别已使用编码，从而保证新编清单编码的唯一性，特别是在清单编辑工作由多人协同完成时防止清单编码出现冲突。

附加清单时获取总装文件中编辑好的清单条目列表，将选择的清单条目的编码记录到构件的DataGroup属性字段中，具体步骤如下。

第一步，识别构件对象的DataGroup属性，判断该构件是否有用于记录清单编码的属性字段，如果没有该字段，则终止附加清单过程，重新检查三维模型。

第二步，识别该构件清单编码属性字段是否有值，即是否已经附加清单。如果没有附加清单，继续以下步骤；如果已经附加清单，检查是否覆盖原清单，若选择覆盖原清单，继续以下步骤，否则终止附加清单。

第三步，在清单管理器中选择合适的清单。如果没有合适的清单，则根据内置的国标清单库编辑新清单。

第四步，将选择的清单条目的编码记录到目标构件的DataGroup属性中。

接下来，重复以上步骤，对所有构件逐一附加清单。

工程项目中构件数量繁多，如果全部逐一附加清单，工作非常繁琐。为了提高效率，需要对同类构件批量附加清单。其步骤是，先识别项目中所有构件，获取构件的所有DataGroup属性字段和属性值作为筛选条件，并根据筛选条件找到所有匹配的目标构件，重复上述四个步骤完成批量附加清单。

统计输出报表

统计输出报表工作包含两部分内容：一是根据构件附加的清单信息计算构件工程量；二是将相同清单的工程量合并，输出成报表。

以ABD三维设计模型为例，计算工程量之前要先检查模型，排除模型不能识别、模型没有附加清单、模型清单类型错误和模型重复等错误，计算步骤如下。

第一步，选择要计算的设计文件、构件类别范围，根据计算范围扫描构件。

第二步，依次处理构件，识别清单编码，根据清单编码在总装文件的清单列表中获取该清单信息。

第三步，识别构件扣减项、分摊项，根据扣减项、分摊项处理与之相交的构件。

第四步，计算经过扣减、分摊处理后的构件工程量。

第五步，根据构件计算方法编写构件的工程量公式。

提高工程量计算的效率

华东院工程算量系统可完全对接三维设计平台ABD，直接使用ABD创建的三维设计模型，实现土建、安装和装饰三大板块清单工程量计算，还扩展了建模功能和其他应用，可基本满足现有图纸类型90%的建模和工程量统计。

值得一提的是，华东院工程算量系统依托WorkSpace（工作空间）高效、灵活的定制功能和ABD强大的建模功能，可拓展至轨道交通、工民建、市政道路桥梁和大坝隧洞等领域。

工程算量系统的工作流程如下：首先，项目管理人员通过ABD的WorkSpace的定制功能对项目构件进行定制，主要是定义构件的分类及其工程属性，确定建模规则，以便在完成定制后设计人员在此基础上进行三维设计；其次，由工程造价人员配置各类构件的计算规则，比如构件的可顯示属性、计算公式、计量单位、映射清单、扣减项目和分摊项目等；再次，由造价人员完成构件和工程清单的连接，可以对单个构件指定清单，也可以批量对同类构件指定清单，将构件工程量计算信息附加到三维设计模型中；最后，根据模型的计算信息统计模型工程量，并依照外部工程清单格式汇总输出报表。

目前，华东院工程算量系统已在多个地铁项目中得到深入使用，并取得了良好的效果，极大提高了工程量计算的效率和质量，促进了三维设计向工程成本控制的延伸与发展。

比如，使用华东院工程算量系统计算某地铁站点的三维模型工程量，只需以下三个步骤：首先，在清单管理器中编辑地铁站点清单；其次，对模型中的构件批量附加清单；最后，计算工程量并输出工程量报表，其中包括工程量汇总表和工程量计算书，而且工程量计算书中的每条计算式可反查模型。可见，与使用传统算量方法相比，使用华东院工程算量系统极大提高了工程量计算效率。