工程项目前期数字化设计与工程量问题范文

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摘要：在工程项目前期，各方面因素不明确的情况下，设计人员通过既有数字化设计软件，相对准确地提取工程量数据信息，以利于投资者的决策，并为后续阶段的顺利进行提供相对准确的依据。文章分析了现阶段数字化设计的利弊，以及实践中工程量统计中遇到的问题，研究一种便于工程量统计的较为高效的方法。

关键词：数字化设计；模型；工程量统计

工程项目在“项目建议书”“可行性研究”以及“初步设计”阶段，需要进行投资估算和概算。项目报批时，审查单位对各项费用的严格审查，对该项目进行经济性评价，也是项目前期的一项重要内容。从专业技术角度来说，与投资估算（或概算）直接相关的即为工程量的统计。工程量所涉及的费用问题往往直接影响工程项目的经济与社会效益和投资者的决策。本文主要从数字化设计以及专业涉及的工程量出发，说明项目前期数字化设计的利弊以及其对工程量的统计带来的影响。

1.数字化设计过程的优势与局限性

理想状态下，数字化设计的过程，即数字化三维“正向”设计过程，与传统二维设计的逻辑不尽相同。对于“正向设计”的定义，业界现仍无一个统一的标准，终极目标为：数字化设计、施工及运维管理的统一，贯穿于项目的全寿命周期。但受目前的技术、生产力水平等方面的限制，施工方仍需要借助二维图纸开展施工，故在设计阶段，数字化设计的三维模型仍需要转换为二维图纸，以便下游阶段的工作顺利进行。

1.1数字化设计应用的优势

在设计前期，虽然仍依赖二维平面的推敲过程，但数字化三维设计存在传统二维设计无可比拟的优势。主要有以下几点：（1）数字化设计模型更为直观。在项目前期，通过数字化模型的创建，有利于项目各参与方（建设、设计、施工及运维方等）对最终成果的直观了解。（2）碰撞检查与校验。各专业可根据已有模型，校核检验其他专业方案对本专业的影响，及时做出调整与修改，避免专业间相互碰撞等问题的产生。（3）协同平台的使用为设计专业间配合提供便利。对项目可能存在的问题进行预判。（4）数据处理及统计结果更准确。在数字化三维设计过程中，模型中的构件、设备的属性信息按照实际需求录入。以此为基础生成的数字化模型，在进行数据统计与处理的过程中，借助计算机应用软件，在统计规则与口径明确的情况下，处理结果更为准确。

1.2数字化设计应用的局限性

1.2.1设计过程中人的因素

数字化三维设计软件比传统的二维设计软件更加新颖，设计人员需要花费时间精力对其进行学习与掌握。

1.2.2软件自身的因素

数字化设计软件自身仍处于发展的前期阶段，各方面均存在不成熟的情况，用户需求和产品开发人员之间的沟通存在时空差异。软件公司出于其自身利益的考虑，产品更新较设计需求滞后。

1.2.3三维模型库建立的不完善

这是影响数字化设计软件应用推广的一个重要因素。模型库的不完善主要有以下两方面原因：①二维图形软件使用的图形库经过长期积累，较为完善。而三维设计软件的模型库仍在积累，并且不同的三维软件根据使用者的不同，模型库也存在差异，且不同软件之间的模型库鲜能通用。某些软件受各种因素的影响甚至没有模型库。②二维软件的模型即便偶尔缺失，创建过程也较为简单快速。但对于三维模型而言，由于其在空间上多一个维度，在建模过程中，针对模型构件、设备的转角、收头等地方的细部处理便成为难点。构件、设备等模型在创建过程中程序较为繁杂，效率不高。

1.2.4模型精度的确定

项目前期策划设定的数字化模型应用的最终目标，直接影响模型的精度。在二维设计的制图过程中，对于图面上涉及的节点详图等内容，可以直接参照或引用国标图集。施工单位、厂家等也具有较成熟的经验，此种情况下，各方的配合较为默契，生产效率较高，从而缩短建设周期。而若要严格按照正向出图的要求，达到“所见即所得”的状态，则在模型上体现的内容应更为详细，这无可避免地增加了设计工作的周期，在人员、时间上的投入更多。

1.2.5三维模型的修改不便利

常规的二维图形在修改时是针对线及其属性的修改，而三维设计软件则需要进行多维度数据与信息修改，较耗时。并且由于设计者不同，选择对模型进行修改还是重建，也是一个现实存在的问题。

1.2.6不同数字化设计软件间存在接口问题

以建筑设计软件为例，目前国际通用的格式为“*.ifc”，虽然各数字化设计软件均能导出生成该格式的文件，但由于不同软件赋予模型体块的属性信息，在语言算法上存在差异，故在导出、导入的转化过程中存在模型及其属性丢失或无法编辑等问题。

1.2.7模型轻量化不同的设计软件间存在差异

由于这一问题的存在，故在进行数字化设计过程中，对电脑配置等硬件的要求较高，这也是限制其发展的一个因素。

2.数字化设计过程中工程量的提取与存在的问题

项目前期，对于费用的计算，各专业提供给设计人员的数据主要包括设备材料清册与材料工程量，由于涉及的设备与材料种类多，故在依赖二维图纸进行人工核算时，即便设计人员已有相关的工程经验，但在实际操作过程中仍存在误差或错误，耗时、费力。重要的是这些数据可能与实际情况存在偏差，影响投资者的决策。

2.1数字化设计过程中工程量的提取

由于数字化设计的基础是模型，凡是在模型中创建的体块，无论其显示为实体还是虚空（例如孔洞等），属性信息均能被提取。目前市面上的三维设计软件能够实现对既有模型信息的统计，并可过滤生成相关数据报表得到相对准确的数据，提高生产效率。

2.2工程量提取过程中存在的问题及原因

2.2.1模型精度规则的制定

模型是统计的基础，数字模型的精细度影响数据统计结果。不同设计阶段所需模型的深度不同，故在项目前期以数字化设计为依据的工程量统计、加权系数与规则地制定尤为重要。但如此操作确是与该工程量统计方式逻辑相矛盾的行为。确定项目前期阶段的模型精度，制定规则尤为重要。对于软件自动生成数据报表的过程，看似方便，可实现自动化，但该“自动化”过程离不开建模过程中对模型体块、构件、设备等属性信息繁冗详尽的输入过程。

2.2.2软件二次开发与人为干预

既有数字化设计软件目前仍不能完全满足设计人员的实际需求，需要进行二次开发，或对其生成的数据报表进行人为干预，才能形成较为完善的工程量数据信息。

2.2.3软件间的接口处理

由于不同软件功能的侧重点不同，故专业间针对数字化软件的选择也存在差异。因此，各软件在相互转换的接口方面是否顺畅，各软件公司是否愿意帮助实现该项功能，也是影响数字化设计工程量统计能否顺利进行的重要因素。

2.2.4投入与产出的效益

这是决定设计人员是否选择数字化设计与工程量统计的决定性因素。数字化设计目前仍处于前期发展阶段，目前采用数字化设计的团队，投入的人力、物力、财力较大，但收效甚微，这在一定程度上打击了设计人员的积极性。虽然使用数字化设计在工程量统计中具有优势，但综合考量后难以推广。

3.结语

综上所述，若要在设计过程中采用数字化的设计方式，则在项目前期就应对其应用范围与深度进行统筹策划，不可将其狭隘的理解为对三维模型进行剖切生成二维图纸的过程。但受限于目前的客观条件，施工单位仍不能脱离二维图纸进行施工。虽然在个别先锋实验项目中存在三维打印，但从宏观方面考量，目前条件仍不成熟。鉴于此，本文选取了数字化正向设计过程中可以“为我所用”的一个点，进行摸索与探讨，是为实现项目全寿命周期数字化设计进行的一次尝试。借助数字化设计软件，二维辅助三维，为工程量的统计提供了一种方法，肯定其作用，同时也提出相关问题，希望上述问题能逐步得到改善，有利于工程项目的良性运作。

作者：薛岩 单位：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司