CN102306338A - 基于三维工厂模型的材料费用自动估算系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维工厂模型的网络式费用估算系统，属于计算机应用技术领域，该费用估算系统包括：一台中央服务器，该服务器至少包含一个三维设计模块基础数据库，一个工程变更单数据库，一个材料费用估算数据库，一个电子邮件发送器；一个通讯网络；至少一个三维设计及费用估算两用的工作站，至少一个工程决策工作站，所述中央服务器、三维设计及费用估算两用工作站及工程决策工作站均通过所述通讯网络连接成一整体。本发明能够让工程设计人员在三维建模时快速地估算工程所需的材料量和安装工程量，还能筛选出成本在预算范围之内的最优设计方案集合，并通过网络通讯系统将工程变更单和最优方案集合发送给决策人员来进行审核或选择。

Description

基于三维工厂模型的材料费用自动估算系统

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，特别涉及基于三维工厂模型的网络式材料费用估算系统。该系统能够使得设计人员三维设计时进行材料费用的自动估算，还能够筛选出最优的设计方案集合供决策者选择。

背景技术

当前工程造价的控制主要仍停留在全部设计图纸完工后，由专业的预算人员或者技术经济人员用一些估算方法手工计算或者采用专门的工程算量软件及预算软件进行估算，如果估算结果超算，则要求设计人员重新修改设计或者重新设计，这样不仅给设计人员带来很大的工作量，也拉长了设计周期，很不经济。因此开发一种系统能让设计人员在设计中进行成本控制，对工程早期成本控制的意义是十分重大的。

当前中国各工程设计院使用的制图软件主要有二维的CAD，有三维的PRO-E，SolidWorks等。但是二维设计存在着很多不足：首先，不能表示出所有的材料区别，以常用的二维设计软件AutoCAD为例，AutoCAD并不能清晰地展示所选择的材料。各专业的管子、风管在图纸上只能以线条标识，而其使用的材料，很大程度上仍然依靠设计人员用文字手工标注在图纸上；其次，二维设计软件不能形象地展示工程建成以后的场景。三维软件如PRO-E，SolidWorks生成的三维图逼真、形象，但只是简单的建模，选择的材料缺少必要的属性。此外，在现有的条件下，三维设计和二维设计通常是独立进行的，二者生成的图纸间缺少关联。而且这些二维和三维制图软件都共同缺少一个预先定义的材料等级库，造成这样就产生了几个问题，一是不同设计人员的选材标准不易统一，给工程实施增加成本；二是设计质量受设计人员的个人因素影响较大，容易出错误；三是因为笔误或者表达方式不标准给后续采购和施工人员造成误解，造成采购困难、现场材料管理困难。

目前国际工程设计界已出现一些高端三维工厂布置系统PDS、PDMS和SmartPlant3D，可以在三维空间内根据预先设定的材料准则进行工厂设计建模。这类软件弥补了二维制图软件的缺点，不仅能够清晰的展现所选材料，形象地展示工程建成以后的场景，而且还兼具碰撞检查、材料统计、焊点统计等功能，能够及时发现设计中的错误，减少设计成本，方便采购和施工。能实现设计到材料采购和后期工程管理的无缝连接。这些三维设计系统都有材料等级库，可实现选材的标准化。近些年来三维工厂布置系统在国内外的工程设计中已经应用，但是仍然和费用没有关联，导致设计人员无法计算该设计的实现成本，从而使设计环节的工程成本控制无法落实。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种基于三维工厂模型的网络式材料费用估算系统。

主要能使得工程设计人员三维建模时可对材料费用进行估算，方便设计环节的成本控制，提高设计质量和设计效率。

还可使得费用估算结果随着工程并更的需要和材料市场的行情变化进行动态更新，提高估算结果的准确性和参考价值。

此外还能筛选出最优的设计方案集合供决策者选择，提高决策水平。

为了实现上述发明目的，本系统包括：

一台中央服务器，该服务器至少包含一个三维设计模块基础数据库，一个工程变更单数据库，一个材料费用估算数据库，一个电子邮件发送器；

一个通讯网络，联结至中央服务器；

至少一个三维设计及费用估算两用的工作站，该工作站联结至中央服务器，使工程设计人员取得工程变更单，进行三维设计及费用估算。该工作站通过电子邮件发送器向决策人员发送最优设计方案组合。该工作站至少包含：

一个三维设计模块，用于进行三维建模及生成材料统计表；

一个材料费用估算模块，用于进行材料费用估算；该材料费用估算模块又分为以下四个子模块：

信息管理模块，该模块用来更新费用估算系统数据库中与材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额及所有与费用估算相关的基础表；

一个费用估算模块，该模块用于接收三维设计模块导出的材料统计表，并提取系统数据库中的材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额等数据，进行材料费用估算；

一个最优化估算模块，该模块用于设定条件，自动穷举出所有满足设计要求的设计方案，计算每个方案的实现成本，并筛选出实现成本在预算范围之内的最优设计方案集合；

一个打印报表模块，该模块用于显示并打印出材料总费用的详细组成；

至少一个工程决策工作站，该工作站通过通讯网络连接至中央服务器，使决策人员取得工程变更申请单，对工程变更单进行审核，同时对设计人员发送的最优设计方案集合进行选择；

所述中央服务器、三维设计及费用估算两用工作站及工程决策工作站均通过所述通讯网络连接成一整体。

本发明的特点及有益效果：

本发明这套系统与现有的技术对比，利用网络通讯技术实现了从工程变更、三维设计、材料费用估算到工程决策的无缝连接，方便进行设计环节的成本控制；采用了和工程实践紧密结合的数据同步更新机制，能够使得材料费用估算结果更具参考价值；采用了单项费用预算权重估算的算法，能够考虑材料市场的行情波动，对计算时引用到的各类材料价格进行合理的修正，提高了费用估算结果的准确性和参考价值；采用了最优化估算方法，自动筛选出成本在预算之内的最优设计方案集合，方便决策者进行方案选择。

附图说明

图1为本发明的系统架构框图，显示了系统的所有组成部件。

图2为本发明系统中的材料费用估算模块的工作流程图。

图3为工程变更申请单格式范例。

具体实施举例

以下即配合附图，说明本发明基于三维工厂模型的网络式材料费用自动估算系统的具体实施例。

参阅图1，本发明的基于三维工厂模型的网络式材料费用自动估算系统至少包括：一台中央服务器、一个通讯网络、至少一个三维设计及费用估算两用工作站以及至少一工程决策工作站；所述一台中央服务器、三维设计及费用估算两用工作站及工程决策工作站均通过所述通讯网络(例如局域网)连接成一整体。

该中央服务器可选用IBM System x3650 M3(7945I75)，也可选用其他品牌、型号的服务器。该中央服务器设置有一个三维设计模块基础数据库，一个工程变更单数据库，一个材料费用估算数据库及一个电子邮件发送器。可让本系统的任何一个工作站通过通讯网络使用该中央服务器的工程变更单数据库及三维设计模块基础数据库，材料费用估算数据库及电子邮件发送器。

该三维设计模块基础数据库用于储存三维建模时需要用到的材料的各类基础数据。一般包含材料的所属具体类别、材质、制造标准、尺寸规格、安全级、压力等级、各种材料的三维图形等数据。该三维设计模块基础数据库是支持三维设计模块正常工作的底层数据库，由三维设计软件开发商负责设计和提供，结构在此不详述。

该工程变更单数据库储存预定的电子格式的工程变更申请单。具体工程变更申请单格式范例见图3，也可根据实际需求设定其他格式。该材料费用估算数据库用于储存于材料费用估算有关的材料编码、材料购置价格、材料安装预算等额等基础数据。

上述数据库均为关系型数据库。用于建立数据库的数据库管理软件可以使用常规的SQL Server，也可以使用Oracle。

所述各工作站(包括三维设计及费用估算两用工作站、工程决策工作站)可以是个人台式计算机也可以是笔记本型计算机，必须具有一浏览器程序，该浏览器程序可以是Microsoft Internet Explore，也是是其他的浏览器程序。通过网络通讯系统连接到中央服务器，取得工程变更单或者根据对三维设计模块基础数据库及材料费用估算数据库进行更新。

三维设计及费用估算两用工作站至少包含两个模块：一个三维设计模块和一个材料费用估算模块。三维设计模块用来进行三维建模及生成材料统计表，三维设计模块为预先存储在工作站内的一款三维设计程序，本实施例选用的三维设计程序既能进行三维建模又能自动导出材料统计表，如美国Intergraph公司开发的SmartPlant 3D。材料费用估算模块用于进行材料费用估算。

该材料费用估算模块又分为以下四个子模块：

一个信息管理模块，该模块用于根据设计人员填写的工程变更数据，对三维设计模块基础数据库中的材料数据进行更新，以及收到三维设计模块发出的费用估算数据库更新提醒之后，对费用估算基础数据库中与材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额等所有与费用估算相关的基础数据进行同步更新。

一个费用估算模块，该模块用于接收三维设计模块建完模型后导出的材料统计表，并提取费用估算基础数据库中的材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额等数据，进行材料费用估算。本实施例中材料费用估算采用了单项费用预算权重估算方法，这是一种由历史数据预测未来数据的方法。导入材料统计表之后，只要输入工业品出厂价格指数的涨幅，系统即可对费用估算时引用的价格数据进行合理修正，使价格随市场行情实时更新，提高估算结果的准确性和参考价值。

一个最优化估算模块，该模块用于设定条件，穷举出设计要求的设计方案，计算每个方案的所有实现成本，并筛选出实现成本在预算范围之内的设计方案。

一个打印报表模块。该模块用于显示并打印出材料总费用的详细组成。

该材料费用估算模块的工作流程见图2：首先由三维设计模块进行三维建模，然后导出材料统计表，接着进入材料费用估算模块，如得到三维设计模块发送的材料费用估算数据库的更新提醒，则先进入信息管理模块，对材料编码，材料价格，材料安装价格进行更新，再将材料统计表导入材料费用估算数据库，接下来材料费用估算系统开始计算，得到材料的材料参考成本、材料的安装预算定额及材料总费用。最后进入打印报表模块，打印出材料的参考成本及材料安装预算定额的明细。需要进行最优化估算时，则进入最优化估算模块，导入设计底稿，设定最优化的条件，最优化估算模块开始工作，自动穷举出所有合乎技术要求的详细设计方案，计算出每个方案的成本，然后把成本在预算范围之内的所有方案筛选出来，以电子表格的形式显示各方案的具体选材和成本。

上述至少一个工程决策工作站可以是个人计算机，也可以是笔记本电脑，通过通讯网络连接至中央服务器，功能在于使得工程决策人员通过接收邮件的方式取得工程变更申请单，对工程变更进行审核，同时对工程设计人员传送的最优设计方案组合进行选择。决策结果以电子邮件的方式发送给三维设计及费用估算两用工作站。

利用本发明系统的具体应用：工程设计人员使用三维设计及费用估算两用工作站进行三维建模。模型建完后，导出Excel格式的材料统计表，然后将此材料统计表导入材料费用估算系统数据库，运行材料费用估算模块得到估算结果，得到材料总费用的详细构成报表。根据估算结果，设计人员可修改自己的设计。

如果工程发生变更，首先，设计人员需在此工作站中填写工程变更单，填写完毕后，通过电子邮件发送给工程决策工作站，然后等待决策人员对工程变更单进行审核。然后，决策人员接收到工程变更单后进行审核，然后通过电子邮件将审核意见反馈给设计人员。接下来，设计人员根据审核意见，来决定是否进行设计变更。如果确认需要进行变更，则应该根据需要更新三维设计模块基础数据库，补充设计变更中需要用的的材料的基础数据。三维设计模块基础数据库更新后，系统将自动发送提醒，提醒设计人员进行材料费用估算数据库的同步更新。这几步都完成后，设计人员就可变更自己的三维设计，并据此重新计算材料费用。

如果决策人员想要了解某项设计的最优设计方案，则先由设计人员在三维设计及费用估算两用工作站中用三维设计模块设计出一个底稿，然后将此设计底稿导入最优化估算模块，设定优化条件，最优化估算模块会自动穷举出所有合乎技术要求的详细设计方案，计算出每个方案的成本，然后把成本在预算范围之内的所有方案筛选出来，以电子表格的形式显示各方案的具体选材和成本。随后设计人员将这些方案集合连同设计底稿，以电子邮件的形式发送给决策人员查看。

总而言之，相对于现有技术，该系统的优点在于让设计人员一边设计，一边进行费用估算，随时获知自己的设计方案的成本，根据费用估算结果修改设计，方便设计环节的成本控制，提高了设计质量和设计效率。该系统还能自动筛选出最优化设计方案集合，通过网络及时传给工程决策人员，为工程决策人员提供了更多设计参考方案，提高了决策者的决策水平。本发明较现有技术有更高的实用性和创新性。

Claims (6)

1.一种基于三维工厂模型的网络式材料费用估算系统，其特征在于，该费用估算系统包括：

一台中央服务器，该服务器至少包含一个三维设计模块基础数据库，一个工程变更单数据库，一个材料费用估算数据库，一个电子邮件发送器；

一个通讯网络，联结至中央服务器；

至少一个三维设计及费用估算两用的工作站，该工作站联结至中央服务器，使工程设计人员取得工程变更单，进行三维设计及费用估算；该工作站通过电子邮件发送器向决策人员发送最优设计方案组合；该工作站至少包含：

一个三维设计模块，用于进行三维建模及生成材料统计表；

一个材料费用估算模块，用于进行材料费用估算；该材料费用估算模块又分为以下四个子模块：

信息管理模块，该模块用来更新费用估算系统数据库中与材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额及所有与费用估算相关的基础表；

一个费用估算模块，该模块用于接收三维设计模块导出的材料统计表，并提取系统数据库中的材料编码、材料采购价格、材料安装预算定额等数据，进行材料费用估算；

一个最优化估算模块，该模块用于设定条件，自动穷举出所有满足设计要求的设计方案，计算每个方案的实现成本，并筛选出实现成本在预算范围之内的最优设计方案集合；

一个打印报表模块，该模块用于显示并打印出材料总费用的详细组成；

至少一个工程决策工作站，该工作站通过通讯网络连接至中央服务器，使决策人员取得工程变更申请单，对工程变更单进行审核，同时对设计人员发送的最优设计方案集合进行选择；

所述中央服务器、三维设计及费用估算两用工作站及工程决策工作站均通过所述通讯网络连接成一整体。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维设计模块基础数据库、工程变更单数据库及材料费用估算数据库均为关系型数据库。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该通讯网络为局域网。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该三维设计模块还用于将材料统计表导出并传给材料费用估算模块。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该信息管理模块对材料费用估算数据库进行更新的动作由三维设计模块发送的提醒触发。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该费用估算模块进行材料费用估算具体用于：通过输入的工业品出厂价格指数的涨幅，对费用估算时引用的价格数据进行修正，使价格随市场行情实时更新。

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