配管项目成本估算自动电算化技术运用

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一、工程预算自动化技术现状及应用前景

1、技术现状

预算自动化包括两个相对独立又相互联系的过程。

(1)预算工程量自动识别统计，分为“全自动预算工程量统计计算方式”和“需要描画设计实体后自动计算预算工程量方式”(目前普称为“算量”)，本课题研究针对“全自动预算工程量统计计算方式”。

(2)预算工程量自动套价：工程所有实体工程量寻找适合的施工费用及措施费用条目的过程，该过程完成工程预算，确定工程造价，具体是实体工程量特征值与定额特征的比对，并按照预算规则选取的过程。目前配管工程三维设计正在逐步普及，在三维设计环境下直接实现预算工程量的自动统计计算并自动套价是当前的一种技术向往，目前建筑三维预算工程量的自动计算统计成果较多，如“神机妙算”建筑算量系统、“广联达”建筑算量系统、“鲁班”建筑算量系统等，都属于建筑工程自动化预算范畴。而在配管工程(安装工程)的三维预算工程量的自动计算统计实现具有较大难度，目前还没有相关方面的研究成果。该课题研究是配管工程预算自动化必要的重要技术手段。

2、技术应用前景分析

配管工程涉及行业专业工程十分广泛，如石油天然气集输、石油化工、城市配气等等。涉及的石油工程包括集油站、集气站、处理厂、增压点、石油联合站、化工厂等工程。长期以来，配管工程预算的工程量统计计算和套价工作过程是十分繁琐且细心的工作。其效率低下，质量也难以完全保障。例如一座集油站或集气站，配管工程预算工程量统计需要人工识图进行工料测量统计，费时费力；套价过程需要在近千页的定额书籍上依据个人理解查询选择定额，十分费时也难以保证准确；一般集气站手工预算需要3～5天时间，而大的站场如天然气净化场、石油联合站的预算工程量统计则需要20天以上，配管工程预算的人工识图统计工程量和人工套价方式是石油预算工作的效率和质量主要瓶颈问题。因此，配管工程三维设计的全自动预算工程量统计计算和预算工程量自动套价的自动化预算系统具有广阔的应用前景。

二、技术条件分析

1、技术要点

(1)配管工程预算工程量自动识别统计：在配管三维设计环境下，利用三维图形特征和相关数据库，编写程序为对各种实体如管线、阀门、法兰、设备进行尺寸、体积、面积进行自动计量，抽取压力、管径、壁厚、连接方式、焊接方式等管道特征数据。按照预算工程量统计规则进行预算工程量的分类、分区识别统计，从而使配管工程在设计完成后，就可自动完成预算工程量的自动统计，替代繁琐的人工统计过程。

(2)配管工程预算工程量自动套价：对配管工程的预算工程量进行分类编码．建立与套取定额取费对应的“定额特征数据库”，该数据库对“预算工程量”和要套取的“定额取费”均抽取了“管径”、“壁厚”、“介质”、“压力等级”、“连接方式”、“法兰连接方式”、“材质”、“容积等级”、“重量等级”等特征参数，设立二者比对关系数据库，同时建立措施费用(试压、吹扫、热处理等)和从属费用关联数据库，相当于建立预算经验知识数据库(简称“定额特征数据库”)．该数据库还可依据技术发展而进行维护更新，它涵盖配管安装工程预算套价规则、施工规则、公司有关防腐、焊接统一技术规定等知识数据，通过程序控制和数据库的支撑，使配管工程预算套价过程自动准确按规则进行，以软件的自动化替代人工套价过程。

2、预算工程量自动识别统计技术开发条件分析

目前配管工程设计主要是AUTOCAD的二维或三维设计画图环境．其中二维环境主要偏重画图功能，目前还没有面对设计实体信息用数据库来描述的二维CAD环境，而自创的带有数据库功能的配管工程二维CAD设计环境，图形特征与数据参数的联系将变得非常复杂、模糊而非常难以实现，因此配管工程在AUTOCAD的二维环境下是无法实现预算工程量的自动识别统计功能的。而在目前流行的配管工程三维设计环境下，对于每个设计实体都进行了详尽的参数数据库描述，包括管径、管材、防腐、探伤、设备尺寸、设备容积等数据，这为预算工程量的自动识别统计提供了必要而充分的条件．因此我们可以断定在目前的CAD技术潮流下，只有基于配管工程三维设计并数据库支持的CAD环境才是唯一实现配管工程预算自动化的条件。3、预算工程量自动套价技术开发条件分析预算工程量自动套价是生成工程预算书最终成果的关键步骤，该步骤需要套定额，取费、工料分析等过程才能生成完整的预算书。实现预算工程量自动套价功能的主要困难是定额数据库的建立。目前配管工程涉及范围广阔，各行业都有各自定额管理，因此定额数据库相当庞大。显然定额数据CAD环境相对于数据库功能严重不足，因此配管工程预算工程量自动套价和自动识别统计集成在CAD环境来开发是非常困难和不现实的事情。目前各行业的配管安装工程预算编审软件功能非常齐全，定额非常完备，因此直接和这些配管安装工程预算编审软件进行配管工程的自动套价功能的集成开发将是一个良好的便捷手段。

三、配管工程预算自动化实现的内容

1、配管工程预算工程量自动识别统计功能内容

(1)设备名称及参数的统计：即识别统计列出各设备的名称、个数、容积、重量、表面防腐面积。

(2)管道的统计：即分区域、分压力等级、分材质，分介质识别统计分列各种管径钢管的长度(不扣除管件、阀门长度)及重量。

(3)管件的统计：分区域、分压力等级、分材质，分介质统计分列各种管径管件的数量。

(4)阀门数量的统计：分区域、分压力等级、分材质，分介质统计分列各种管径阀门的数量(需要附法兰的阀门，在报表的备注栏标记“附法兰”)。

(5)独法兰统计：分区域、分压力等级、分材质，分介质统计分列各种管径独立法兰(也即不从属于阀门的法兰)的数量(需要附法兰的阀门，在报表的备注栏标记“附法兰”)。

(6)焊口数量的统计：分区域、分压力等级、分材质。统计分列各种管径管道焊口的数量。并按照相关规范，计算汇总各区域各管径超声波探伤的焊口数量及各种规格X拍片探伤的数量。要求建立焊口无损探伤规则数据库。

(7)埋地管线土石方量的统计：分区域统计埋地管道的管沟土石方量，需要建立放坡系数库(后附)，放坡系数和站场地质有关，并影响埋地管道的管沟土石方量的计算。

(8)管材防腐面积、保温层体积、保护层面积及长度等统计：分区域、按照相关规范(后附)，计算汇总各区域各管径各种防腐结构管线的长度．并按管道防腐规则计算汇总区域内各种防腐结构的表面积、保温层体积、保护层面积等。要求建立管道防腐规则数据库。

(9)管道支架数量及附件重量的统计。

(10)管道支墩数量及体积的统计。

2、配管工程预算工程量自动套价功能内容

(1)开发“定额特征数据库”维护工具，该工具用于建立或修改“定额特征数据库”，以适应预算规则、施工和设计技术规则的变化．“定额特征数据库”相当于配管工程预算套价知识库．是对人工凭技术经验进行套价时的过程智能模拟。

(2)“定额特征数据库”包括：设备、管道、阀门、从属法兰、独法兰、管件、焊口检测、管道各层防腐保温施工费用的套价特征对应关系(即预算工程量与费用定额的特征对应关系)，也包括这些实体从属的试压、试水、吹扫等系统费用的关联关系。还包括常规从属费用的从属关系描述(如中压阀门必然涉及法兰安装、表接头必然需要脱脂清洗、泵安装必然设计电机检查费用等等)。

(3)依据配管工程安装行业费用定额，主要是《石油安装预算定额》和《石油化工安装定额》建立定额数据库。

(4)预算套价过程体现为“预算工程量导人程序”，该程序遵从“定额特征数据库”所描述规则，将预算工程量转化为全套工程预算书。

(5)套价过程遵从“预算工程量清单”对于预算“分区域、分单位工程”的划分，以单项和单位工程为预算的组成结构。

四、存在问题及应用展望

目前国内基于配管三维设计的CAD环境版本过多。主要区别是数据库的结构．各大设计院采用的版本不统一，会造成配管工程预算自动化技术开发平台选择的困惑和一些技术开发的重复工作，因此我们期望国内基于配管三维设计的CAD环境版本走向统一，来推动配管工程预算自动化技术的发展。