基於三維工廠模型的材料費用自動估算系統的製作方法

2023-06-14 05:08:01 1

專利名稱：基於三維工廠模型的材料費用自動估算系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於計算機應用技術領域，特別涉及基於三維工廠模型的網絡式材料費用估算系統。該系統能夠使得設計人員三維設計時進行材料費用的自動估算，還能夠篩選出最優的設計方案集合供決策者選擇。
背景技術：
當前工程造價的控制主要仍停留在全部設計圖紙完工後，由專業的預算人員或者技術經濟人員用一些估算方法手工計算或者採用專門的工程算量軟體及預算軟體進行估算，如果估算結果超算，則要求設計人員重新修改設計或者重新設計，這樣不僅給設計人員帶來很大的工作量，也拉長了設計周期，很不經濟。因此開發一種系統能讓設計人員在設計中進行成本控制，對工程早期成本控制的意義是十分重大的。當前中國各工程設計院使用的製圖軟體主要有二維的CAD，有三維的PR0-E， Solidfforks等。但是二維設計存在著很多不足首先，不能表示出所有的材料區別，以常用的二維設計軟體AutoCAD為例，AutoCAD並不能清晰地展示所選擇的材料。各專業的管子、 風管在圖紙上只能以線條標識，而其使用的材料，很大程度上仍然依靠設計人員用文字手工標註在圖紙上；其次，二維設計軟體不能形象地展示工程建成以後的場景。三維軟體如 PRO-E,SolidWorks生成的三維圖逼真、形象，但只是簡單的建模，選擇的材料缺少必要的屬性。此外，在現有的條件下，三維設計和二維設計通常是獨立進行的，二者生成的圖紙間缺少關聯。而且這些二維和三維製圖軟體都共同缺少一個預先定義的材料等級庫，造成這樣就產生了幾個問題，一是不同設計人員的選材標準不易統一，給工程實施增加成本；二是設計質量受設計人員的個人因素影響較大，容易出錯誤；三是因為筆誤或者表達方式不標準給後續採購和施工人員造成誤解，造成採購困難、現場材料管理困難。目前國際工程設計界已出現一些高端三維工廠布置系統PDS、PDMS和 SmartPlant3D，可以在三維空間內根據預先設定的材料準則進行工廠設計建模。這類軟體彌補了二維製圖軟體的缺點，不僅能夠清晰的展現所選材料，形象地展示工程建成以後的場景，而且還兼具碰撞檢查、材料統計、焊點統計等功能，能夠及時發現設計中的錯誤，減少設計成本，方便採購和施工。能實現設計到材料採購和後期工程管理的無縫連接。這些三維設計系統都有材料等級庫，可實現選材的標準化。近些年來三維工廠布置系統在國內外的工程設計中已經應用，但是仍然和費用沒有關聯，導致設計人員無法計算該設計的實現成本，從而使設計環節的工程成本控制無法落實。

發明內容
本發明的目的是為解決上述問題，提供一種基於三維工廠模型的網絡式材料費用估算系統。主要能使得工程設計人員三維建模時可對材料費用進行估算，方便設計環節的成本控制，提高設計質量和設計效率。
還可使得費用估算結果隨著工程並更的需要和材料市場的行情變化進行動態更新，提高估算結果的準確性和參考價值。此外還能篩選出最優的設計方案集合供決策者選擇，提高決策水平。為了實現上述發明目的，本系統包括一臺中央伺服器，該伺服器至少包含一個三維設計模塊基礎資料庫，一個工程變更單資料庫，一個材料費用估算資料庫，一個電子郵件發送器；一個通訊網絡，聯結至中央伺服器；至少一個三維設計及費用估算兩用的工作站，該工作站聯結至中央伺服器，使工程設計人員取得工程變更單，進行三維設計及費用估算。該工作站通過電子郵件發送器向決策人員發送最優設計方案組合。該工作站至少包含一個三維設計模塊，用於進行三維建模及生成材料統計表；一個材料費用估算模塊，用於進行材料費用估算；該材料費用估算模塊又分為以下四個子模塊信息管理模塊，該模塊用來更新費用估算系統資料庫中與材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額及所有與費用估算相關的基礎表；一個費用估算模塊，該模塊用於接收三維設計模塊導出的材料統計表，並提取系統資料庫中的材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額等數據，進行材料費用估算；一個最優化估算模塊，該模塊用於設定條件，自動窮舉出所有滿足設計要求的設計方案，計算每個方案的實現成本，並篩選出實現成本在預算範圍之內的最優設計方案集合；一個列印報表模塊，該模塊用於顯示並列印出材料總費用的詳細組成；至少一個工程決策工作站，該工作站通過通訊網絡連接至中央伺服器，使決策人員取得工程變更申請單，對工程變更單進行審核，同時對設計人員發送的最優設計方案集合進行選擇；所述中央伺服器、三維設計及費用估算兩用工作站及工程決策工作站均通過所述通訊網絡連接成一整體。本發明的特點及有益效果本發明這套系統與現有的技術對比，利用網絡通訊技術實現了從工程變更、三維設計、材料費用估算到工程決策的無縫連接，方便進行設計環節的成本控制；採用了和工程實踐緊密結合的數據同步更新機制，能夠使得材料費用估算結果更具參考價值；採用了單項費用預算權重估算的算法，能夠考慮材料市場的行情波動，對計算時引用到的各類材料價格進行合理的修正，提高了費用估算結果的準確性和參考價值；採用了最優化估算方法， 自動篩選出成本在預算之內的最優設計方案集合，方便決策者進行方案選擇。


圖1為本發明的系統架構框圖，顯示了系統的所有組成部件。圖2為本發明系統中的材料費用估算模塊的工作流程圖。圖3為工程變更申請單格式範例。具體實施舉例
以下即配合附圖，說明本發明基於三維工廠模型的網絡式材料費用自動估算系統的具體實施例。參閱圖1，本發明的基於三維工廠模型的網絡式材料費用自動估算系統至少包括 一臺中央伺服器、一個通訊網絡、至少一個三維設計及費用估算兩用工作站以及至少一工程決策工作站；所述一臺中央伺服器、三維設計及費用估算兩用工作站及工程決策工作站均通過所述通訊網絡(例如區域網)連接成一整體。該中央伺服器可選用IBM System x3650 M3 (7945175)，也可選用其他品牌、型號的伺服器。該中央伺服器設置有一個三維設計模塊基礎資料庫，一個工程變更單資料庫，一個材料費用估算資料庫及一個電子郵件發送器。可讓本系統的任何一個工作站通過通訊網絡使用該中央伺服器的工程變更單資料庫及三維設計模塊基礎資料庫，材料費用估算資料庫及電子郵件發送器。該三維設計模塊基礎資料庫用於儲存三維建模時需要用到的材料的各類基礎數據。一般包含材料的所屬具體類別、材質、製造標準、尺寸規格、安全級、壓力等級、各種材料的三維圖形等數據。該三維設計模塊基礎資料庫是支持三維設計模塊正常工作的底層資料庫，由三維設計軟體開發商負責設計和提供，結構在此不詳述。該工程變更單資料庫儲存預定的電子格式的工程變更申請單。具體工程變更申請單格式範例見圖3，也可根據實際需求設定其他格式。該材料費用估算資料庫用於儲存於材料費用估算有關的材料編碼、材料購置價格、材料安裝預算等額等基礎數據。上述資料庫均為關係型資料庫。用於建立資料庫的資料庫管理軟體可以使用常規的SQL Server，也可以使用Oracle。所述各工作站(包括三維設計及費用估算兩用工作站、工程決策工作站)可以是個人臺式計算機也可以是筆記本型計算機，必須具有一瀏覽器程序，該瀏覽器程序可以是 Microsoft Internet Explore，也是是其他的瀏覽器程序。通過網絡通訊系統連接到中央伺服器，取得工程變更單或者根據對三維設計模塊基礎資料庫及材料費用估算資料庫進行更新。三維設計及費用估算兩用工作站至少包含兩個模塊一個三維設計模塊和一個材料費用估算模塊。三維設計模塊用來進行三維建模及生成材料統計表，三維設計模塊為預先存儲在工作站內的一款三維設計程序，本實施例選用的三維設計程序既能進行三維建模又能自動導出材料統計表，如美國Intergraph公司開發的SmartPlant 3D。材料費用估算模塊用於進行材料費用估算。該材料費用估算模塊又分為以下四個子模塊一個信息管理模塊，該模塊用於根據設計人員填寫的工程變更數據，對三維設計模塊基礎資料庫中的材料數據進行更新，以及收到三維設計模塊發出的費用估算資料庫更新提醒之後，對費用估算基礎資料庫中與材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額等所有與費用估算相關的基礎數據進行同步更新。—個費用估算模塊，該模塊用於接收三維設計模塊建完模型後導出的材料統計表，並提取費用估算基礎資料庫中的材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額等數據， 進行材料費用估算。本實施例中材料費用估算採用了單項費用預算權重估算方法，這是一種由歷史數據預測未來數據的方法。導入材料統計表之後，只要輸入工業品出廠價格指數的漲幅，系統即可對費用估算時引用的價格數據進行合理修正，使價格隨市場行情實時更新，提高估算結果的準確性和參考價值。一個最優化估算模塊，該模塊用於設定條件，窮舉出設計要求的設計方案，計算每個方案的所有實現成本，並篩選出實現成本在預算範圍之內的設計方案。一個列印報表模塊。該模塊用於顯示並列印出材料總費用的詳細組成。該材料費用估算模塊的工作流程見圖2 首先由三維設計模塊進行三維建模，然後導出材料統計表，接著進入材料費用估算模塊，如得到三維設計模塊發送的材料費用估算資料庫的更新提醒，則先進入信息管理模塊，對材料編碼，材料價格，材料安裝價格進行更新，再將材料統計表導入材料費用估算資料庫，接下來材料費用估算系統開始計算，得到材料的材料參考成本、材料的安裝預算定額及材料總費用。最後進入列印報表模塊，列印出材料的參考成本及材料安裝預算定額的明細。需要進行最優化估算時，則進入最優化估算模塊，導入設計底稿，設定最優化的條件，最優化估算模塊開始工作，自動窮舉出所有合乎技術要求的詳細設計方案，計算出每個方案的成本，然後把成本在預算範圍之內的所有方案篩選出來，以電子表格的形式顯示各方案的具體選材和成本。上述至少一個工程決策工作站可以是個人計算機，也可以是筆記本電腦，通過通訊網絡連接至中央伺服器，功能在於使得工程決策人員通過接收郵件的方式取得工程變更申請單，對工程變更進行審核，同時對工程設計人員傳送的最優設計方案組合進行選擇。決策結果以電子郵件的方式發送給三維設計及費用估算兩用工作站。利用本發明系統的具體應用工程設計人員使用三維設計及費用估算兩用工作站進行三維建模。模型建完後，導出Excel格式的材料統計表，然後將此材料統計表導入材料費用估算系統資料庫，運行材料費用估算模塊得到估算結果，得到材料總費用的詳細構成報表。根據估算結果，設計人員可修改自己的設計。如果工程發生變更，首先，設計人員需在此工作站中填寫工程變更單，填寫完畢後，通過電子郵件發送給工程決策工作站，然後等待決策人員對工程變更單進行審核。然後，決策人員接收到工程變更單後進行審核，然後通過電子郵件將審核意見反饋給設計人員。接下來，設計人員根據審核意見，來決定是否進行設計變更。如果確認需要進行變更， 則應該根據需要更新三維設計模塊基礎資料庫，補充設計變更中需要用的的材料的基礎數據。三維設計模塊基礎資料庫更新後，系統將自動發送提醒，提醒設計人員進行材料費用估算資料庫的同步更新。這幾步都完成後，設計人員就可變更自己的三維設計，並據此重新計算材料費用。如果決策人員想要了解某項設計的最優設計方案，則先由設計人員在三維設計及費用估算兩用工作站中用三維設計模塊設計出一個底稿，然後將此設計底稿導入最優化估算模塊，設定優化條件，最優化估算模塊會自動窮舉出所有合乎技術要求的詳細設計方案， 計算出每個方案的成本，然後把成本在預算範圍之內的所有方案篩選出來，以電子表格的形式顯示各方案的具體選材和成本。隨後設計人員將這些方案集合連同設計底稿，以電子郵件的形式發送給決策人員查看。總而言之，相對於現有技術，該系統的優點在於讓設計人員一邊設計，一邊進行費用估算，隨時獲知自己的設計方案的成本，根據費用估算結果修改設計，方便設計環節的成本控制，提高了設計質量和設計效率。該系統還能自動篩選出最優化設計方案集合，通過網絡及時傳給工程決策人員，為工程決策人員提供了更多設計參考方案，提高了決策者的決策水平。本發明較現有技術有更高的實用性和創新性。
權利要求
1.一種基於三維工廠模型的網絡式材料費用估算系統，其特徵在於，該費用估算系統包括一臺中央伺服器，該伺服器至少包含一個三維設計模塊基礎資料庫，一個工程變更單資料庫，一個材料費用估算資料庫，一個電子郵件發送器；一個通訊網絡，聯結至中央伺服器；至少一個三維設計及費用估算兩用的工作站，該工作站聯結至中央伺服器，使工程設計人員取得工程變更單，進行三維設計及費用估算；該工作站通過電子郵件發送器向決策人員發送最優設計方案組合；該工作站至少包含一個三維設計模塊，用於進行三維建模及生成材料統計表；一個材料費用估算模塊，用於進行材料費用估算；該材料費用估算模塊又分為以下四個子模塊信息管理模塊，該模塊用來更新費用估算系統資料庫中與材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額及所有與費用估算相關的基礎表；一個費用估算模塊，該模塊用於接收三維設計模塊導出的材料統計表，並提取系統資料庫中的材料編碼、材料採購價格、材料安裝預算定額等數據，進行材料費用估算；一個最優化估算模塊，該模塊用於設定條件，自動窮舉出所有滿足設計要求的設計方案，計算每個方案的實現成本，並篩選出實現成本在預算範圍之內的最優設計方案集合；一個列印報表模塊，該模塊用於顯示並列印出材料總費用的詳細組成；至少一個工程決策工作站，該工作站通過通訊網絡連接至中央伺服器，使決策人員取得工程變更申請單，對工程變更單進行審核，同時對設計人員發送的最優設計方案集合進行選擇；所述中央伺服器、三維設計及費用估算兩用工作站及工程決策工作站均通過所述通訊網絡連接成一整體。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述三維設計模塊基礎資料庫、工程變更單資料庫及材料費用估算資料庫均為關係型資料庫。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，該通訊網絡為區域網。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，該三維設計模塊還用於將材料統計表導出並傳給材料費用估算模塊。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，該信息管理模塊對材料費用估算資料庫進行更新的動作由三維設計模塊發送的提醒觸發。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，該費用估算模塊進行材料費用估算具體用於通過輸入的工業品出廠價格指數的漲幅，對費用估算時引用的價格數據進行修正，使價格隨市場行情實時更新。
全文摘要
本發明涉及一種基於三維工廠模型的網絡式費用估算系統，屬於計算機應用技術領域，該費用估算系統包括一臺中央伺服器，該伺服器至少包含一個三維設計模塊基礎資料庫，一個工程變更單資料庫，一個材料費用估算資料庫，一個電子郵件發送器；一個通訊網絡；至少一個三維設計及費用估算兩用的工作站，至少一個工程決策工作站，所述中央伺服器、三維設計及費用估算兩用工作站及工程決策工作站均通過所述通訊網絡連接成一整體。本發明能夠讓工程設計人員在三維建模時快速地估算工程所需的材料量和安裝工程量，還能篩選出成本在預算範圍之內的最優設計方案集合，並通過網絡通訊系統將工程變更單和最優方案集合發送給決策人員來進行審核或選擇。
文檔編號G06Q10/00GK102306338SQ201110167998
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者夏曉清, 幸娟, 張旭, 石琦, 鄭海波 申請人:中核能源科技有限公司