设计成本规划管理系统在环境设计教学中的应用

郑毅

摘要：环境艺术规划设计是多元化的系统工程，受所在环境、投资总额的限制，还有美学价值和功能实现等诸多要求。如何实现设计项目经济、功能和艺术美的融合，本系统提供了一个科学适用的方法。本系统依照价值工程相关原理，通过对影响成本的各要素分析，建立线性规划模型进行规划求解，找出最佳参数指导设计；实现设计方案的艺术美、功能强、经济可行等诸要素科学的平衡统一；是经济学、统计学、高等数学等多元知识体系及现代计算机技术与环境设计理论的精巧结合；广泛适用于环境设计方案优化调整、环艺仿真教学。

关键词：环境设计；成本规划系统开发；项目评估选优；仿真教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1400 （2021） 11-0062-04

基金项目：2019年湖北第二师范学院校级教学研究项目（设计成本规划管理系统在环境设计教学中的应用X2019031）

Application of Design Cost Planning Management System in Environmental Design Teaching

ZHENG Yi（Hubei University of Education， Wuhan 430205， China）

Abstract： Environmental art planning and design is a diversified system engineering， limited by the environment， the total amount of investment， and many requirements such as aesthetic value and functional realization. This system provides a scientific and applicable method on how to realize the integration of economy， function and artistic beauty of design project. This system establishes a linear programming model to solve the programming， finds out the best parameters to guide the design according to the principle of value engineering， through the analysis of the factors that affect the cost； It realizes the design of the artistic beauty， strong function， economic feasibility and other elements of scientific balance and unity； It is a delicate combination of multiple knowledge systems such as economics， statistics， advanced mathematics， modern computer technology and environmental design theory. It can be widely applied in environment design scheme optimization and adjustment， environment art simulation teaching.

Key words： environmental design； cost planning system development； optimization of project evaluation； simulation of teaching

1 前言

1.1 經济价值方面的合理性是项目评价要素

环境艺术设计是以实用为前提，美学原理为依据，所在环境为基础，通过技术来再现的艺术。它服务于人们生活、工作的物质需求，同时艺术美可以满足人们的精神需求，是功能实现和艺术美的融合。只有当使用目的通过功能得以实现后，其艺术美才能充分体现。因此再美的方案不被采纳只能是一个用来欣赏的概念。

实际上每个投资方对其项目投资是有预期构想和投资限额的，这就是期望值。一个项目美学价值和功能实现的前提是投资建设，大家对设计方案优劣的判断，前期往往只关注视觉效果以及功能要求，而忽略设计方案有关经济方面的合理性。通常是方案设计接近尾声，有了施工方案时才进行工程预算。如果偏离了总体投资规模再来反复修改设计方案，定会造成人力和时间的浪费。如果在设计初期就有一个参照值，将会产生事半功倍的效果。

在这方面其他专业的同行们也做了许多有益的尝试，如建筑设计院和一些大规模标志性的项目使用的BIM。市场上也有各式各样简易的预算软件，都只能通过反复调整设计要素来进行设计方案选优，无法事先进行投资总额和功能需求的优化，得出相应设计要素的最佳配置。

1.2 实现艺术美、功能美、经济可行诸要素科学的统一

环境艺术规划设计是多元化的系统工程，受项目所在环境约束、投资总额的限制、主体功能的要求、设计风格、工艺要求、材料市场价格、后续维护成本等等诸多因素影响。如果能有一种科学的分析系统与设计并行，将会节省更多时间，使设计的方案更加科学合理，这便是本项目研究的意义与价值所在。

如何实现设计项目经济、功能和艺术美的融合，通过设计方案来优化成本意义重大。一方面不能不计成本盲目追求设计效果，另一方面要避免成本不合理导致品质下降。设计成本规划管理系统能够对影响成本的各因素及相互关系、相关功能进行分析求解，得出最佳方案来指导设计。这是利用最低设计成本，完成设计项目必要功能的有效科学评价体系及优化管理方法。它以设计项目成本计算分析为重点，通过本模块计算找到一个设计项目投资成本最低时的各要素配置，来指导设计优化调整方案。

2 环境设计成本规划系统编制

本项目以环境艺术设计行业时尚潮流为引导，以大量市场信息为基础，根据投资方的各项需求，用EXCEL建立一个设计成本规划系统模块，用以找到一个同时诸多要求和条件的极限值。该系统依照价值工程相关原理，对设计相关因素进行科学分析，找出各自变量、因变量及之间关系，列出目标函数关系式：minf（x1， x2， x3， x4，……xn），及相互之间的约束条件。建立线性规划模型，通过模型规划求解，找到最佳设计参数，从而科学地指导设计，使设计方案艺术美、功能美、经济可行诸要素科学的平衡统一。

本文以景观规划设计为例，使用的规划求解模块以解决规划设计方案选优及管理科学实际应用问题。

2.1 问题的提出

某市拟用地20万平方米，每亩20万元，使用年限25年，投资6000万元，建设一个城市主题公园项目。投资方根据周边环境提出在建筑及林木覆盖率大于75%的前提下，各建筑及花草树木用地占总面积的比例要求如下：

中小型常绿树种用地>=4%

大型阔叶树种用地>=3%

多年生灌木用地>=5%

草本花草用地>=20%

常绿草坪用地>=50%

车道、小道路用地>=5%

小桥、亭台、楼阁等建筑物用地>=2%

2.2 问题的分析

该系统依照价值工程相关原理，对设计相关因素进行科学分析，找出各常量、自变量、因变量及之间关系，如表1。

2.3 搭建变量求解经济模型

设常数和变量：

建筑及林木覆盖面积为Y1，其常量单位覆盖面积分别为a1，a2……a7；

用地面积为Y2，其常量单位用地面积分别为b1，b2……b7；

每个项目的年平均成本分别为Y1，Y2……Y7；

项目的自变量分别为X1，X2……。

经分析常数和变量之间的关系式：

y1=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7

y2=b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b6x6+b 7x7

y=c1+e1+d1/10

建立目標函数关系式：

minf（x，y）=y1x1+y2x2+y3x3+y4x4+y5x5+y6x 6+y7x7

2.3 输入约束条件和目标函数

规划模型自动计算求解找到项目综合成本最低，且满足各项约束条件时的最佳配置数量：中小型常绿树种植数量为16010棵；大型阔叶树种植数量为8804棵；多年生灌木植数量为10000棵；种植草本花草60903平方米；种植常绿草坪100000平方米；铺设车道、小道路用地10000平方米；小桥、亭台、楼阁等建筑物用地3334平方米。

有了总体成本最小时配置的参照，再根据实际在模型的数量行作少量调整，便可得到最佳方案。

3 环境设计成本规划系统的应用价值

1）用于环境设计方案优化。在设计初期根据方案的功能需求、审美需求、投资总额等多条件约束，项目设计各要素的配置、市场行情多变量求解，优化出最佳方案参数来指导设计。在设计过程中方便与投资方的沟通，各要素的配置选择调整方案，计算项目投资成本，使得复杂的沟通调整过程变得高效、便捷、简单、明了，且运行成本低、操作简单、实用性强。

2）用于环境设计仿真教学。以校内操作实验室为依托，通过人机互动的窗口供学生模拟演示项目设计方案调整修改、评估优化的过程。增加情景教学内容，由学生对设计方案现场操作，使大家在掌握设计基本原理的基础上对设计方案进行分析对比，找出各方案优劣差异及产生的原因，为日后专业实践积累经验，提高学生的市场竞争和工程经济意识。让学生通过本模型仿真练习，解决学习和实践相脱离的难题，既节省了宝贵时间和大量教学经费，又提高了学生的学习兴趣和老师的教学质量，打造新一代技术型、实用型人才。

3）将本模块嵌入成本自动跟踪分析管理系统使用，即可形成一个集设计、施工、管理为一体的数字化管理工具，也可用于中小企业的实际施工管理。推广应用将大大提高设计乃至整个工程的质量和效率，具有很高的实用价值。

4 结束语

设计成本规划管理系统是经济学、统计学、高等数学等多元知识体系及现代计算机技术与环境设计理论的精巧结合，是根据环境设计的特点、应用价值工程原理、采用计算机应用技术编制的，对环境设计方案进行选项优化、评估、调整简单适用的系统，在环境设计实践和教学中有广泛的应用前景。

参考文献：

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[2] Excel图表与表格实战技巧精粹[M]. 清华大学出版社，2020，1.

[3] Python*优化算法实战[M]. 北京大学出版社，2020，10.

[4] Access2013数据库应用案例课堂[M]. 清华大学出版社，2016，6.

[5] 基于BIM的SketchUp2018建筑与室内设计[M]. 机械工业出版社，2019，7.