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        基于C#的造價優(yōu)化專家系統(tǒng)構建與設計

        2016-05-19 13:38:46朱利民
        電腦知識與技術 2016年7期

        朱利民

        摘要:為對交通配用電設施造價過程優(yōu)化和方案優(yōu)選,提高設施的長期應用效益,提出了一種基于專家系統(tǒng)的造價優(yōu)化方案。該方案基于造價優(yōu)化知識和推理規(guī)則,利用C#和Access建立數(shù)據(jù)存儲與推導求解機制,通過人機交互,實現(xiàn)給定方案的優(yōu)化及優(yōu)選。并經(jīng)應用分析,該系統(tǒng)能給出初期造價與運行成本,并推導長期運行的成本-效益指標,對優(yōu)化造價有一定的輔助功能。

        關鍵詞:專家系統(tǒng);造價優(yōu)化;知識

        中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)07-0024-02

        公路及其輔助設施建設一直是國家發(fā)展的重點,隨著建設水平的提高,交通部門確定了以“智能交通”為核心的發(fā)展戰(zhàn)略,對基礎設施建設也提出了更多的要求。一方面要求工程設施具有可靠的質(zhì)量,滿足中長期的應用需要,另一方面要求具有可觀的成本-效益,加強對建設成本的控制和管理。同樣,在交通配用電設施建設過程中,配用電設施建設的經(jīng)濟、可靠與合理程度也成為衡量建造方案可行與否的標準之一,為獲得可觀的成本-效益,本文構建了一種造價優(yōu)化與建設方案優(yōu)選的專家系統(tǒng)(ES,expert system),考慮初期建設造價和長期運行成本,建立基于Access和C#的數(shù)據(jù)分類存儲和推理求解機制,利用專業(yè)知識解決多建設方案下的最優(yōu)成本-效益,實現(xiàn)宏觀范圍內(nèi)建設造價方案的優(yōu)化選擇。

        1 造價優(yōu)化專家系統(tǒng)的基本結構

        專家系統(tǒng)是一種基于專業(yè)知識(數(shù)據(jù)庫),利用編程推導并求解實際問題的計算機程序,在項目風險分析[1]、工程造價管理等多方面取得廣泛應用。造價優(yōu)化專家系統(tǒng)主要實現(xiàn)工程造價問題的優(yōu)化處理,并對多方案的造價方案進行優(yōu)選,其基本結構包括:數(shù)據(jù)庫、推理機和人機界面,如圖1。

        用戶將造價方案信息輸入到數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫對造價信息分類存儲,推理機根據(jù)知識庫的推理規(guī)則,對分類存儲的造價信息進行推理求解,用戶不僅能從人機界面查看最優(yōu)造價方案、最優(yōu)造價的推理解釋,還能對專家系統(tǒng)知識庫擴充、完善推理機推理程序等。

        數(shù)據(jù)庫包含臨時數(shù)據(jù)和專業(yè)知識的存儲。臨時數(shù)據(jù)是通過人機界面輸入的關于造價方案的基本信息,根據(jù)工程材料費用、施工量、勞務支出等分類存儲。專業(yè)知識是根據(jù)造價工程師優(yōu)化解決問題的思路,建立面向造價問題求解過程的基礎。推理機是專家系統(tǒng)決策與優(yōu)化的主要媒介,它是基于程序設計對最優(yōu)方案的推理過程,主要模擬造價工程師篩選、優(yōu)化解決實際問題的思路。人機界面是進行交互的主要窗口,包括造價方案的輸入,最優(yōu)化求解方案的輸出等。

        2 造價優(yōu)化專家系統(tǒng)的設計

        2.1 數(shù)據(jù)庫設計

        專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計主要是分類規(guī)則的合理性設計。對于工程建設,其數(shù)據(jù)存儲需具備一定的層次結構。圖2給出了交通配用電設施建設中的分類框架,用戶層提供進入分析的基礎,包括用戶名(varchar)、用戶密碼(varchar)等信息;工程項目層包含某用戶下需求建設項目,包括各項目編號(int)、起止時間(varchar)等;某一建設項目下包含子項目的相關編號,包括勞務費(double)、設備費(double)、材料費(double)等。

        確定數(shù)據(jù)存儲層次之后,數(shù)據(jù)庫的設計與調(diào)用可采用Access+C#實現(xiàn),包括用戶、工程選擇、子工程項目選擇,子工程造價類目等窗體設計。在C#環(huán)境下,窗體設計步驟為:

        1)在上一層窗口下新建一個窗體對象,如在“工程選擇”窗口中選擇“窗體”,新建一個“子工程項目選擇”窗體;

        2)在彈出的“窗體”對話框中,選擇“設計視圖”,并在“請選擇該對象數(shù)據(jù)的來源表或查詢”中選擇合適的名稱,如“子工程項目選擇”;

        3)對“子工程項目選擇”窗口下的文字和設計視圖進行布局、調(diào)整。

        2.2 推理機設計

        推理機是專家系統(tǒng)的核心,其推理效果與合理性很大程度上取決于知識庫(專家推理過程)和推理規(guī)則(編程)的完備程度。配用電設施造價優(yōu)化推理機的設計如圖3所示,由人機界面輸入不同的造價方案I、II和III,然后分別計算初期造價與全周期運行成本,根據(jù)所得成本-效益指標加權對比,推導出具有最優(yōu)造價的建設方案。

        2.3 人機界面

        人機界面是用戶與專家系統(tǒng)交互的窗口,可通過計算機來實現(xiàn):利用C#和Access在計算機上開發(fā)出一套具有學習能力的應用程序,可由造價工程師根據(jù)工程造價優(yōu)化規(guī)則梳理推理過程,并從鍵盤輸入專業(yè)知識存儲;在使用時,由鍵盤將造價方案輸入各個窗體,經(jīng)推理機推導,從窗體獲得最優(yōu)的造價方案,同時,推理機可對其中某一推理環(huán)節(jié)作出解釋,增強推理結果的可信度。

        3 應用分析

        某10km一級公路需進行路燈及箱變建設,設計人員給出了I、II、III三套建設方案:方案I,路燈雙排平行布置,間距30m,箱變置于中央,間距2km;方案II,路燈交錯布置,箱變置于中央,間距不變;方案III,路燈交錯布置,箱變置于兩端,間距不變。將三種方案所需材料、施工等數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng),以5年為計,可獲得初期造價與運行成本,如表1,由推理進而得到成本-效益指標,如圖4,從圖中能清晰的對比得到方案的優(yōu)劣,為進一步優(yōu)化造價成本提供便捷。

        4 結論

        提出了一種適于造價方案優(yōu)選的專家系統(tǒng),以初期建設造價和中長期運行成本為基礎,利用C#和Access建立面向造價優(yōu)化的程序設計,對于提高造價管理與優(yōu)化有重要的應用價值:

        1)將人工智能與土木造價優(yōu)化相結合,為造價管理、優(yōu)選建設方案提供可靠的選擇依據(jù)。

        2)該系統(tǒng)以造價工程師優(yōu)化成本為基礎,以其在造價優(yōu)化中的思路,結合人工智能構建了專家系統(tǒng)。

        3)經(jīng)實例分析,該系統(tǒng)能獲得初期造價與運行成本(可設定年限),并給出成本-效益指標,并由該指標對造價方案優(yōu)選。

        參考文獻:

        [1] 王要武,孫成雙.建設項目風險分析專家系統(tǒng)框架研究[J].哈爾濱建筑大學學報,2005,35(5):96-99.

        [2] 曾學貴,魏慶朝.基于專家系統(tǒng)的鐵路工程造價估測系統(tǒng)[J].鐵道學報,1994,16(4):83-88.

        [3] 谷巖.基于專家系統(tǒng)反饋控制的電力工程造價過程控制研究[D].北京:華北電力大學,2013.

        [4] 胡玫.建筑工程造價管理系統(tǒng)的分析與設計[D].昆明:云南大學,2013.

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