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.