智能算量在核电项目中的研究应用

文／张艳娜、周利明、李昊、刘长林、秦荣荣 核工业工程研究设计有限公司 北京 101300

引言：

目前国内外并没有一款针对核电项目特点进行研发的智能算量软件，国外基本还是采用以点为基础的算量模式。以法国为例，根据法国核电站工程实践，在法国的资源条件下（包括安装程序、文件、规范、场地施工条件，使用的工机具，永久性消耗材料，人员的组织、经验、素质等等综合因素），1 个点即一个法国工时（man hour）用来从事核岛安装活动时必须完成的工程量。

我国在非核电行业已有较成熟的商业软件（如广联达、斯维尔、鲁班等）可以使用，但此类软件所依据的标准不适用于核电行业，目前核电项目通过人工扒图汇总已出版图纸上的工程量来进行统计，据此测算工程进度和工程款支付。

根据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望（2020）》中的预测数据显示，到2025 年，我国在运核电装机达到7000 万千瓦，在建3000 万千瓦；到2035 年，在运和在建核电装机容量合计将达到2 亿千瓦，而工程量统计贯穿核电项目的实施阶段，其在施工阶段中尤为重要。是核电施工企业编制工程形象进度统计报表，向工程建设投资方结算工程价款的重要依据。现有核电项目是采用人工拨图方式进行工程量的计算、汇总等工作，计算过程复杂，投入人力多，花费时间长，同时无法保证工程量计算结果的准确性。面对核电大规模发展，快速、准确统计工程量显得尤为紧迫、必要。

1.智能算量技术概述

智能算量技术是一种基于计算机科学和人工智能的先进技术，旨在实现工程量的自动化、智能化计算与统计。我们开发的软件应用了智能算量技术，旨在解决传统现场工程量统计方式的繁琐和低效问题。传统工程量统计方式依赖人工，工程师需要逐张翻阅图纸，手动计算各项工程量指标。这种方式不仅耗时耗力，还容易出现统计错误和遗漏，影响项目的进展和质量。而我们开发的软件通过智能算量技术的应用，实现了工程量统计的自动化与智能化。软件的使用流程相对简单，只需导入对应的表格数据，并通过相关算法和计算模型，即可快速得到工程量计算书。工程师不再需要逐张翻图、手动统计，从而节省了大量时间和人力资源。同时，智能算量技术的应用也提高了工程量统计的准确性，降低了统计错误的风险。通过这一智能算量技术的应用，我们的软件能够为现场工程量统计带来革命性的变革。它将大大提高核电项目工程量统计的效率，减少统计工作的时间成本，使工程师能够更专注于其他重要领域，提升核电项目的整体执行效率。

总的来说，智能算量技术的应用使得核电项目现场工程量统计变得更加智能、高效、准确，是现代科技在核电领域的重要应用之一。随着智能算量技术的不断发展，相信我们的软件将为核电行业带来更多创新和进步，为核电工程的顺利实施和运营管理提供有力支持。

2.智能算量技术在核电项目中的优势

加智能算量技术在核电项目中具有多方面的优势，其应用将为核电工程的实施和管理带来显著的改进和便利。以下是智能算量技术在核电项目中的四个主要优势。第一，高效快速的工程量统计。传统的人工翻图方式耗时且繁琐，需要逐张图纸进行统计，耗费大量的时间和人力资源。而智能算量技术的应用使得工程师只需通过导入对应表格数据，再经过相关计算和算法，即可快速得到工程量计算书。大大提高了工程量统计的效率，节省了宝贵的时间。第二，减少统计错误和遗漏。传统人工统计方式容易出现统计错误和遗漏，这可能导致工程量计算的不准确，进而影响项目的质量和进展。而智能算量技术采用自动化计算和智能分析，消除了手动统计中的主观因素，大大降低了出错概率，保障了工程量统计的准确性。第三，数字化管理与数据可视化。智能算量技术使得核电项目的工程量统计过程数字化，所有数据都可以以结构化的方式存储和管理。这样，项目管理者和工程师可以通过数据可视化的方式，直观地了解工程量统计情况，发现潜在问题，做出更加明智的决策，提高项目的管理水平。第四，便于数据分析和优化。智能算量技术不仅能够进行工程量统计，还可以对数据进行深度分析和挖掘。通过对统计结果的数据分析，可以发现潜在的规律和趋势，进而进行优化和改进。这有助于核电项目的持续改进和高效运营，为核电行业的发展提供更多有价值的信息和建议。

综上所述，智能算量技术的应用将极大地提升核电项目的工程量统计效率和准确性，同时为项目管理和优化带来便利和洞察力。这一先进技术的引入将为核电行业注入新的活力，推动核电项目的可持续发展。

3.智能算量流程

为提高核电行业工程量统计效率，课题组开展了核电智能算量研究，开发相应软件即核电智能算量软件。该软件是以实现核电工程现场工程量的统计为目的，实现从BIM 三维模型或者输机信息中提取工程量数据形成约定格式的中间数据文件，并结合现场计量室其它数据表单，用算量主体软件对工程量、分部分项工程量清单等进行详细分析与计算，最终导出项目现场所需的工程量计算书（包括封面、说明、图纸清单、工程量量汇总、底稿），以达到提高项目现场工程量计算工作效率的总体要求[1]。

依据预先设置的基础数据库、工程量数据库、预算定额规则库、工程量清单规则库以及工程量计算规则库进行数据处理，经过业务逻辑开发后智能得到安装工程工程量清单工程量、预算定额工程量并智能生成相关报表信息，具体流程如图1。

图1 流程图

4.智能算量开发思路

工程量计算书主要由图纸上工程项目中各子项对应属性、材料量及分部分项工程量清单中相关数据组成，工程项目中各子项对应信息表主要来源于模型或输机信息。该软件主要涉及专业有管道、通风、电气、仪控四个专业。下面以管道专业为例对软件开发过程进行介绍。

4.1 研究计算规则

对管道、通风、电气、仪控安装工程核电工程量清单计价规范（2021 版）相关要求及计算规则进行研究。根据某核电项目安装特点，分析管道、通风、电气、仪控安装工程项目特征，建立工程量清单。以管道专业为例，包括但不限于一下内容。

管道：按设计图示管道中心线延长米计算，不扣除阀门、管件及在线部件长度，煨弯按两管交叉中心线计算；

管件：按个计量，异径管件按大管径计量，对应非本工程预制范围的核2 级核3 级碳钢管件，其安装工程量按0.5 个计量；

支架以重量统计，重量必须和图纸保持一致，膨胀螺栓按个计量；

法兰：按副计量（一副两个）。

4.2 计算书分析

根据项目要求，确定要输出的工程量计算书格式及对应参数要求。工程量计算书主要由图纸上工程项目中各子项对应属性、材料量及分部分项工程量清单中相关数据组成。根据现有工程量计算书确定软件输出计算书格式，软件输出计算书格式要便于后续与现有工程量计算书对比分析即便于后续软件校核模块开发（目前校核模已开发完成）及数据准确性分析[2]。

4.3 模型分析

确定需提取物项名称：

根据分部分项工程清单，确定对应工程需要统计的物项类型，结合模型逐一确认各物项在模型中的对应名称属性。

模型提取只针对已建模物项，如：钢管（tube）、管件（挡板（plate）、堵头（plug）短管（Ftube）、管接头（coup）、管帽（cap）、连管节（coup）、三通（tee）、弯头（elbow）、异径接头（reduce）、法兰（flange）、凸耳、阀门（valve）、管座（olete）等。

确定各物项需提取属性：

根据工程量计算书要求，确定需从模型提取的属性名称，并结合模型确认各个属性对应BIM 中属性名称及具体位置，如表1。

4.4 软件开发

模型插件开发：

模型插件开发分析模型中各物项及属性关系，开发相关信息提取插件，并导出对应信息，如表2。

表2 模型提取表

主题软件开发：

分析各专业需要用到的数据表，以管道为例需要用到的输入表格有：管道基础信息表、大宗材料表、单价号字典、图纸与计算书编号对应表等，系统需要安装MySQL 数据库对项目现场的数据进行存储，根据软件设计方案中软件基于C/S 架构进行开发。

分析模型导出表格与上游数据表格之间的关联关系，例如可以通过基础数据表中物料码关联大宗材料表中单重以及单价号字典中的单价号，设置对应计算规则，开发对应主体算量软件，最终生成我们需要的工程量计算书[3]。

5.软件功能介绍

智能算量软件可分账号登陆，主要为超级管理员账号、各专业账号，其中超级管理员账号主要的权限功能包含组织机构，用户管理，项目管理，角色管理和权限管理，通过配置角色的权限给不同的用户账户分配不同的权限，一个用户账户可以有一个或多个角色的权限，从而使用户账号能管理到对应的专业模块。超级管理账号也可执行各专业账号下的所有功能操作。

各专业账号用于各专业数据的导入及工程量计算书的导出工作，主要具备以下功能：

（1）一键生成：输入计算报告号，软件可一键生成对应工程量计算书；

（2）在线编辑：对于生成的工程量计算书，可在软件底稿进行删除、新增、修改等功能；

（3）自动套价：对于单价号字典里没有对应物项，可手动输入单价号软件自动带出对应项目名称、项目特征描述；

（4）数据筛选：可对计算书中数据进行筛选、查询；

（5）一键更新：对底稿修改后，点击一键更新即可自动更新工程量汇总表及对应工程量清单；

（6）自动校核:通过上传待校核工程量计算书，点击校核文件，软件可对待校核文件进行自动校核。

6.建模规则

通过模型计算工程量，首先要解决的问题就是建模规则，如果按照现有BIM 模型自身建模规则，提取出来的信息直接用于工程量计算会与实际工程量存在差异。

管道延长米、部分管材制部件如护板、加强板、假三通等需要按照计量清单要求进行建模，需要计量的焊口需按照计量清单要求设置对应管件标识等。计量用基础信息的获取均来自模型，如果建模不完整或者提取不全，直接影响工程量统计的准确性[4]。

通风、电气、仪表专业建模均需按照计量清单要求进行建模，对应参数设置需完整。按照工程量清单要求进行建模的各个专业，模型提取的计量用数据可直接用于算量主题软件进行工程量统计，经与原计算报告对比，精确度满足要求。

7.智能算量带来的效益

智能算量软件可以解决华龙一号施工图设计阶段工程量量统计需求，如需用于其他阶段工程量统计，要需要根据对应阶段工程量特点，因地制宜，研究对应解决方案。

目前该软件已在部分项目开展使用，此算量软件可在局部范围实现多台电脑共享使用，可实现多人同时使用，数据共享且互不影响。

通过智能算量技术成果应用，达到了提质增效的目的，较人工处理表格方式生成工程量计算书效率提高40%，较采用人工拔图统计工程量生成工程量计算书的效率提高200%。在这个核电大发展的时代里，三维模型的使用率越来越高，合理利用模型已有数据进行智能算量，将大大降低企业成本，提高企业生产效率。

8.前景展望

随着我国科学技术的不断进步，智能信息技术在诸多领域广泛应用，实现工程项目智能信息化、信息化处理正在快速成为当今的主流趋势。尤其是核电项目，建设周期长、投资大、施工工艺复杂、涵盖施工专业全且各专业交叉作业，造成工程量计算、统计需要大量的人力支持，并且工程量计算结果的准确性和及时性并不能完全满足核电项目建设过程中的需求。核电智能算量可以有效的解决当前核电行业所面临的这一瓶颈问题，在充分提高生产效率的同时大大降低人工成本。

无纸化施工将是未来发展的一个重要方向，主要通过BIM 模型来满足现场安装需要。核电各个阶段图纸信息将全部在BIM 模型中展现，通过智能算量软件方便、快捷、准确的通过BIM 模型实现工程量统计将是未来发展的重要方向。

核电智能算量软件可以解决核电项目BIM 模型中已有数据对应的工程量的需求。在处理未建模物项时，还需要根据项目特点，因地制宜，研究对应解决方案。后续将以此为切入点，向多个核电项目推广，不断优化计算方法，增加输出信息量。