陳吉祥

（甘肅第一建設(shè)集團有限責(zé)任公司，甘肅，蘭州 730070）

現(xiàn)階段，市場內(nèi)建筑工程項目大多呈現(xiàn)規(guī)模大、投資高、風(fēng)險隱患多的特點，施工項目預(yù)算受多種因素的影響，存在不穩(wěn)定的問題，此種問題使項目在建設(shè)中出現(xiàn)投資過高、效益較低等不足。這就要求工程總承包單位在施工過程中要做好預(yù)算編制，加強施工管理，合理控制項目投資，從而降低風(fēng)險損失、提高經(jīng)營效益。

1 基于BIM的工程概算方法

1.1 工程設(shè)計階段概算數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)處理

鑒于當(dāng)前階段工程概算對計算機的利用情況，僅僅停留在數(shù)據(jù)的輸入、編輯、計算等初級階段，沒有實現(xiàn)對數(shù)據(jù)規(guī)范的整編入庫[1]。針對這一問題，為提高概算準(zhǔn)確性，在工程設(shè)計階段，完成對工程概算所需各項數(shù)據(jù)資料的采集后，將數(shù)據(jù)分類到工程量清單、措施項目費分析表等xls/doc格式的表格文件當(dāng)中。針對文件當(dāng)中數(shù)據(jù)型的數(shù)據(jù)，以總價為例，是指工程和安裝工程的總和，其中施工工程包括工程量的計算和技術(shù)措施的計算[2]。對于定性數(shù)據(jù)而言，如建造年代、地基結(jié)構(gòu)、門窗結(jié)構(gòu)、樓層結(jié)構(gòu)等，均以定性的文字型數(shù)據(jù)來表達。針對各類隱含數(shù)據(jù)，需要通過探索相關(guān)數(shù)據(jù)的方式確定其關(guān)聯(lián)，例如層數(shù)、單位價、平均高跨指數(shù)等，都可通過相應(yīng)計算公式得出，如公式（1）中內(nèi)容所示：

在完成對工程概算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備后，對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。預(yù)處理內(nèi)容主要包括：空缺值補充、平滑噪聲、數(shù)據(jù)過濾等[3]。工程中的原始數(shù)據(jù)，包含了幾百到數(shù)千種不等的屬性，這些屬性大多都是與數(shù)據(jù)挖掘工作無關(guān)的冗余數(shù)據(jù)，這會造成數(shù)據(jù)挖掘的耗時和結(jié)果的畸變。因此，選擇適當(dāng)?shù)膶傩约线M行模型構(gòu)建，可以極大地改善挖掘結(jié)果的可理解性，并縮短數(shù)據(jù)訪問的時間。在實際應(yīng)用中可利用加權(quán)平均的方式，將多種屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個地基狀況標(biāo)準(zhǔn)下的屬性數(shù)值[4]。以地基狀況標(biāo)準(zhǔn)為例，其標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值可通過下述公式計算得出：

1.2 基于BIM建立工程概算模型

針對具體工程項目，在完成對各項數(shù)據(jù)信息的獲取后，利用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)對工程三維模型的初步建立，通過各個數(shù)據(jù)為其提供支撐，確保模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上，對工程概算模型進行構(gòu)建。將建立的BIM三維模型作為核心結(jié)構(gòu)，為提高土建算量和安裝算量的準(zhǔn)確性，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對不同來源數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可知，其輸入與輸出的有效認知在-1～1范圍內(nèi)。因此輸出的結(jié)果需要通過還原才能夠得到最終的概算結(jié)果[5]。針對BIM三維模型的輸出結(jié)果，用最小——最大公式實現(xiàn)量化：

圖1 工程屬性量化前后對比

按照上述邏輯思路對所有概算數(shù)據(jù)進行調(diào)整，并將調(diào)整后的數(shù)據(jù)匯總。將已備好的樣本集中隨機抽取85%的樣本，進行 RBN訓(xùn)練；另外15%的樣本則被用作測試樣本，以驗證其預(yù)測的準(zhǔn)確性和推廣能力，以決定最后的網(wǎng)路做為估計模式。RBN結(jié)構(gòu)的確定主要是為了確定 RNN在工程估計中的輸入節(jié)點、輸出節(jié)點、基函數(shù)的寬度和初始權(quán)重[7]。在 MATLAB中，通過 RBN工具包中的 RBN函數(shù)庫，將訓(xùn)練樣本輸入到模型中進行訓(xùn)練。分布常數(shù) SC代表隱層高斯基的寬度，根據(jù)寬度的不同，聚類中心也會有差異，從而確定隱層的數(shù)量。在概算過程中，利用窮舉法求出較為適宜的基寬，并通過對各網(wǎng)路的預(yù)測結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行擬合，得出最近似值，以此實現(xiàn)對概算模型的初步建立。同時利用BIM模型可以實現(xiàn)對工程中各個施工設(shè)備、構(gòu)件等具體數(shù)量的詳盡展現(xiàn)，以此能夠進一步提高對設(shè)備費用的計算準(zhǔn)確性。

1.3 概算模型訓(xùn)練與概算結(jié)果輸出

為進一步提高概算模型的準(zhǔn)確性，對模型進行訓(xùn)練。將模型導(dǎo)入到RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，利用MATLAB模擬模型運行，根據(jù)誤差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，實現(xiàn)對模型是否完成訓(xùn)練的衡量。為了充分發(fā)揮RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)勢，并達到預(yù)期訓(xùn)練效果，嚴(yán)格控制模型訓(xùn)練樣本的取量大小，并根據(jù)訓(xùn)練速度、訓(xùn)練精度和網(wǎng)絡(luò)的泛化能力對模型進行評價[8]。在訓(xùn)練過程中，還需要按照下述公式確定隱含層中的節(jié)點數(shù)量：

2 實證分析

以某房屋建筑工程項目為例，收集此項目的工程資料，使用BIM技術(shù)對項目進行概算。

通過對各種工程項目信息的采集、處理和加工，利用先進的計算機技術(shù)進行工程施工數(shù)據(jù)與準(zhǔn)備信息的聚類，為投資商提供科學(xué)、準(zhǔn)確的決策依據(jù)，從而提高建筑的預(yù)算水平與投資決策水平。提出下述幾個方面的概算目標(biāo)。見表1。

表1 基于BIM的項目概算目標(biāo)

明確概算目標(biāo)后，統(tǒng)計并整理現(xiàn)有資料，將其錄入計算機操作系統(tǒng)進行概算。該系統(tǒng)采用了基于BIM技術(shù)的三級B/S架構(gòu)。用戶界面層為系統(tǒng)和用戶之間提供了交互接口，可實現(xiàn)在概算過程中與工程項目參與方之間實時互動，客戶機通過普通的瀏覽器就可以建立與此計算機之間的連接。業(yè)務(wù)邏輯層可根據(jù)用戶要求，進行工程數(shù)據(jù)的查詢、估算、與數(shù)據(jù)庫建立連接。數(shù)據(jù)存取層由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫組成，利用ADO. NET對數(shù)據(jù)進行操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、組織、管理等功能。利用瀏覽器進行實時概算數(shù)據(jù)的登記，由輸出層輸出最終針對此項目的概算結(jié)果，完成數(shù)據(jù)輸入、瀏覽與調(diào)查項目等相關(guān)資料的錄入后，在輸出層統(tǒng)計項目概算結(jié)果，對結(jié)果進行分析、發(fā)布。工程數(shù)據(jù)錄入后的流向與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 工程數(shù)據(jù)錄入后的流向分析

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

在進行工程概算時，概算人員要建立與設(shè)計人員之間的良好交流渠道，及時了解工程設(shè)計材料、施工設(shè)備與機械選用標(biāo)準(zhǔn)，并配合設(shè)計單位做好項目外業(yè)調(diào)查，了解項目施工場地與施工環(huán)境的基本情況。

工程概算前期工作的重點是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集，為確保概算結(jié)果真實、可靠，應(yīng)在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、完整性的基礎(chǔ)上，正確理解現(xiàn)階段建筑施工材料、設(shè)備機械的市場價格、價格波動幅度等，同時，根據(jù)設(shè)計的施工方案，對施工中所需要的材料進行深度分析，包括材料的產(chǎn)地、材料到施工現(xiàn)場的運輸方式、施工中材料的裝卸費用、材料運輸距離等，通過此種方式，確保項目施工材料、設(shè)備等方面的成本概算上達到較高標(biāo)準(zhǔn)。若不能立即搜集所有市場調(diào)研數(shù)據(jù)，需要在完成初步概算后，根據(jù)工程實際情況，對概算資料進行實時補充，以增加項目概算的精確度。

為確保預(yù)算計算的準(zhǔn)確性，必須做好概算后的相關(guān)審核工作。在編制完各單位工程的概算文件后，由經(jīng)驗豐富、專業(yè)水平較高的行業(yè)專家，對概算文件的編制內(nèi)容及概算結(jié)果進行檢驗、核實。例如，校驗文字是否存在遺漏、重復(fù)列項；補充單價是否符合政策規(guī)定、工程量是否多計或少計等。通過強化概算審核工作，確保概算編制的質(zhì)量，提高概算準(zhǔn)確率。

概算過程中，先使用BIM技術(shù)進行房屋建筑工程項目的建模，完成設(shè)計階段中BIM技術(shù)的集成與使用后，利用BIM模型，對工程量數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練與統(tǒng)計，導(dǎo)出模型最終的數(shù)值，對各個分項工程學(xué)項目的概算結(jié)果進行統(tǒng)計，從而得到該建筑工程項目的概算結(jié)果。完成基于BIM技術(shù)的項目概算后，使用傳統(tǒng)方法對項目造價進行統(tǒng)計與概算，對比基于BIM技術(shù)的項目概算結(jié)果與傳統(tǒng)方法對項目的概算結(jié)果，將竣工文件呈現(xiàn)信息作為參照，通過此種方式，檢驗基于BIM技術(shù)的概算方法在實際應(yīng)用中的準(zhǔn)確率，見表2。

表2 工程概算準(zhǔn)確率對比

3 結(jié)語

根據(jù)表2工程概算準(zhǔn)確率對比結(jié)果，基于BIM技術(shù)的項目概算結(jié)果與竣工文件呈現(xiàn)信息（項目施工實際支出）較為接近，傳統(tǒng)方法的項目概算結(jié)果與竣工文件呈現(xiàn)信息（項目施工實際支出）差異較大。說明本文設(shè)計的方法可以有效提高工程概算準(zhǔn)確率，通過此種方法，控制建筑施工中的合理化投資，為工程施工造價成本管理提供可靠的依據(jù)。