基于三维施工图模型的机电安装统筹系统及统筹方法
【专利摘要】本发明公开基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，包括工期进度模块、材料管理模块和成本预算模块，所述工期进度模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元工期计划属性，建立所述三维施工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性；所述材料管理模块，用于对三维施工图模型所产生的材料列表进行状态分解，并对所述材料赋予使用状态属性；所述成本预算模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将所述三维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式。本发明具有施工过程简化、统计材料简单和预算成本控制精确等特点，效果显著。
【专利说明】基于三维施工图模型的机电安装统筹系统及统筹方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于机电安装的统筹系统和统筹方法，更具体的说，涉及一种基 于三维施工图模型的协同可视化机电安装统筹系统及统筹方法，属于机电工程安装技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着数字信息化技术的高速发展，机电工程设计领域已由单纯的二维绘图系统迈 入了以网络技术、数据库、人工智能技术等为基础的三维模型设计阶段，增加了对多专业、 多设计者的跨地域、分布式交互操作的支持，复杂机电产品全三维工艺设计已经非常成熟， 通过工艺信息标识及全三维标注方法、动态工艺模型的建模方法、全三维工艺模型的可视 化发布和工艺流程的在线触发和控制等方法，很好的解决复杂机电产品中高精度、薄壁及 异形腔体类零件的复杂工艺加工和审查问题，有效保障了重点型号产品的研制周期和研制 质量。而作为设计领域下游的安装施工虽然借助于三维设计软件的广泛使用，已经有由原 始的二维施工向更加先进的信息化施工发展的趋势，但真正适用于安装施工的三维软件平 台并没有得到有效的开发利用。尤其在三维可视化施工管理，三维施工进度管理，三维工程 材料计算，三维施工成本管理的协同作业上工序繁杂，造成工程安装效率低下，施工进度缓 慢。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种有效整合施工模型、 简化工序、提高施工效率的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统。
[0004] 同时，本发明还提供一种解决上述问题的基于三维施工图模型的机电安装统筹方 法。
[0005] 技术方案：本发明所述基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，所述系统内 嵌于三维施工图模型建模系统中，与所述三维施工图模型建模系统通过接口通信连接，同 时，与存储所述三维施工图模型建模系统数据的服务器双向通信连接，包括工期进度模块、 材料管理模块和成本预算模块， 所述工期进度模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元工期计划属性，建立所 述三维施工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时的变化 过程，并通过其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹；工期进度模块的主要功能为进 度管理的可视化功能、监控功能、记录功能、进度状态报告功能和计划的调整预测功能。
[0006] 所述材料管理模块，用于对三维施工图模型所产生的材料列表进行状态分解，并 对所述材料赋予使用状态属性，从而对材料使用情况进行追踪，并通过对其使用状态属性 对三维施工图模型进行统筹；机电安装采购材料包括各种型钢、管道配件、钢管、标准设备 及非标设备、压力容器、仪表、电缆及其它电气材料等。
[0007] 所述成本预算模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将 所述三维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式，对 单体单工序进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹；通过成本 预算模块的预算，三维可视化模型中可以直观查看每个单体的安装、拆卸价格，方便在处理 签证、月度工程量报价、分包商结算等对成本进行控制。
[0008] 所述三维施工模图型通过三维施工图模型建模系统建立。
[0009] 根据权利要求1所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，其特征在于， 所述工期进度模块包括进度编辑单元、文件导入单元、数据统计单元、设置中心单元，所述 进度编辑单元，用于编辑三维施工图模型中的图元进度数据；所述文件导入单元用于导入 进度计划表；所述数据统计单元用于对带有进度数据的图元进行归纳和编排，并可根据设 定要求进行显示；所述设置中心单元用于控制进度数据在三维施工图模型的显示方式和图 表的输出方式。
[0010] 本发明技术方案的进一步限定为，所述材料管理模块包括安装定额单元、进度款 项单元和签证变更单元，所述安装定额单元用于导入造价文本以及通过手动方式对造价数 据进行修改，与三维施工图模型进行数据传输，形成带造价数据的三维施工图模型；所述进 度款项单元结合三维施工图模型的图元对周进度及月进度工程量进行可视化统计，进度款 项通过带有造价数据的图元进行编辑，从而根据需要生成工程进度款项；所述变更费用单 元通过带有造价数据的三维施工图模型进行管理，通过对三维可视化施工模型进行编辑， 可直接生成工程签证及变更费用。
[0011] 进一步地，成本预算模块13包括材料计划单元、业务处理单元、设备管理单元、报 表中心单元；所述材料计划单元用于导出三维施工图模型中的材料计划，并对材料表进行 编辑，通过与三维施工图模型的数据传输查看模型的材料状态；所述业务处理单元用于处 理材料的出入库、调拨单、领料单记录，进场报告、开箱检验报告录入与编辑，其不关联三维 施工图模型；所述设备管理单元用于机械台班使用计划、采购管理、设备台账管理、设备使 用跟踪；所述报表中心单元用于处理各种材料报表编制及打印形式。
[0012] 本发明提供的另一技术方案为：基于三维施工图模型的机电安装统筹方法，按如 下步骤进行： S1、用户通过三维施工图模型建模系统建立三维施工图模型，机电安装统筹系统提取 所述三维施工图模型中的数据。三维施工图模型建模系统与机电安装统筹系统紧密关联， 同时，保持交换数据的一致性。
[0013] S2、工程进度模块根据施工计划中的工序进度时间将所述三维施工图模型中的图 元按次序装配，通过手动输入赋予三维施工图模型中的图元工期进度数据，并建立所述施 工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时的变化过程，并 通过其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹。所述施工计划包括工序进度时间、工序 使用材料及材料清单。
[0014] S3、材料管理模块根据施工计划中工序使用材料，对施工中的材料进行状态分解， 定义材料唯一代码，并根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，并通过对其使用状 态属性对三维施工图模型进行统筹。
[0015] S4、成本预算模块通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将所述三 维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式，对单体单 工序进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹。
[0016] 本发明技术方案的进一步限定为，步骤S2中，根据施工计划中的工序进度时间将 所述三维施工图模型中的图元按次序装配时采用工作分解结构方式，实现三维模型和进度 计划的自动连接，再通过建模人员的人工审查和修正保证链接的正确性。
[0017] 进一步地，步骤S3中，材料管理模块的具体步骤如下： (1) 定义材料识别代号，讲所述三维设计模型建模时对所属材料进行的编码形式，作为 材料的唯一身份识别； (2) 定义材料的状态，材料的定义状态包括，未采购、采购未进场、已验收入库、出库待 安装、已安装、其它状态； (3 )数据交换，根据三维模型建模后自动生成材料统计表制定采购计划，对采购的材料 与步骤（1)中进行材料识别代号的材料进行一一对应，并进行数据调用及时修改材料的状 态； (4)材料的归纳统计，材料管理模块根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，将 相同状态的材料进行归纳统计。
[0018] 通过对材料单体建立从材料计划到安装完成一列的状态定义，可以较好的掌握单 个材料的实施状况，从而有利于现场技术员对材料的统计归纳及追踪管理。
[0019] 进一步地，步骤S4中，成本预算模块将工程量清单与预设的计价清单建立一一对 应的识别模式之前还需要：采用手动和数据导入相结合的方式将施工计划中的材料清单导 入，将三维设计模型进行编辑，保证导入的数据出现在三维设计模型准确的位置上。通过成 本预算模块，使在三维可视化模块中可以直观查看每个单体的安装、拆卸价格，方便在处理 签证、月度工程量报价、分包商结算等对成本进行控制。
[0020] 有益效果：本发明提供一种基于三维施工图模型的机电安装统筹系统及统筹方 法，使机电工程中的三维施工图模型与三维安装施工有效结合，保持数据一致，真正做到从 设计到施工安装的三维可视化；本发明以机电工程三维可视化模型的应用为基础，保持三 维设计模型到三维施工模型在施工过程中内部数据的统一，达到工期进度、材料管理和成 本预算管理控制的可视化，具有施工过程简化、统计材料简单和预算成本控制精确等特点， 效果显著；并且，本发明操作简单，可视化强，高效方便，精确性高，对施工现场进行审核，消 除或减少人为错误，可以减少重复工作，保证项目的进度。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明提供的机电安装统筹系统工作环境的结构框架图； 图2为本发明提供的机电安装统筹系统的结构框架图。
[0022] 图3为本发明提供的材料管理模块管理材料的工作流程图。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于 所述实施例。
[0024] 实施例1 :本实施例提供的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，其工作环 境的框架图如图1所示，机电安装统筹系统1内嵌于三维施工图模型建模系统中，与所述三 维施工图模型建模系统通过接口 45通信连接，同时，与存储所述三维施工图模型建模系统 数据的服务器2双向通信连接，三维施工图模型建模系统为revit建模系统3,用于建立三 维施工图模型31。其中，期间通信连接的通信接口包括接口程序A 41、接口程序B 42、接口 程序C 43、接口程序D 44、接口程序E 45。本实施例的服务器2用于存储客户端的交互数 据，包括模型图元提取21、图元身份编码22、图元数据库23,其中图元数据库23包括图元 数据库A 231、图元数据库B 232。所述服务器2结构及工作原理简单，为本领域技术人员 通过公知常识可以实现的技术。本实施例通过revit建模模块3建立三维施工图模型31， 通过接口程序A41与服务器2进行数据传输。服务器2对所建三维施工图进行模型图元提 取21，并将提取的图元进行图元身份编码22,赋予唯一图元唯一识别身份；编码后的图元 存储在图元数据库A 231中。
[0025] 机电安装统筹系统1的结构示意图如图2所示，包括工期进度模块11、材料管理模 块12和成本预算模块13。
[0026] 所述工期进度模块11，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元工期计划属性， 建立所述三维施工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时 的变化过程，并通过其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹；工期进度模块的主要功 能为进度管理的可视化功能、监控功能、记录功能、进度状态报告功能和计划的调整预测功 能。
[0027] 工期进度模块11包括进度编辑单元、文件导入单元、数据统计单元、设置中心 单元；所述进度编辑单元与三维施工图模型进行数据传输，用于编辑三维施工图模型中 的图元进度数据，包括输入、修改、删除操作；所述文件导入单元用于导入进度管理软件 project及P6产生的进度计划表和excel软件格式的进度计划表；所述数据统计单元用于 对带有进度数据的图元进行归纳和编排，并可根据设定要求进行显示；所述设置中心单元 用于控制进度数据在三维施工图模型的显示方式和图表的输出方式。
[0028] 所述材料管理模块12,用于对三维施工图模型所产生的材料列表进行状态分解， 并对所述材料赋予使用状态属性，从而对材料使用情况进行追踪，并通过对其使用状态属 性对三维施工图模型进行统筹；机电安装采购材料包括各种型钢、管道配件、钢管、标准设 备及非标设备、压力容器、仪表、电缆及其它电气材料等。
[0029] 材料管理模块12包括安装定额单元、进度款项单元、签证变更单元、其余支出单 元；所述安装定额单元支持excel造价文本的导入以及通过手动方式对造价数据进行修 改，与三维施工图模型进行数据传输，形成带造价数据的三维施工图模型；所述进度款项单 元结合三维施工图模型的图元对周进度及月进度工程量进行可视化统计，进度款项通过带 有造价数据的图元进行编辑，从而根据需要生成工程进度款项；所述变更费用单元通过带 有造价数据的三维施工图模型进行管理，通过对三维可视化施工模型进行编辑，可直接生 成工程签证及变更费用；所述其余支出单元不关联三维施工图模型，但可对工程中使用的 文具、租房、吊车租赁、招待费等其它费用进行输入和编辑，配合安装定额菜单、进度款项菜 单、签证变更费用菜单进行工程施工成本管控。
[0030] 所述成本预算模块13,用于通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于 将所述三维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式， 对单体单工序进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹；通过成 本预算模块的预算，三维可视化模型中可以直观查看每个单体的安装、拆卸价格，方便在处 理签证、月度工程量报价、分包商结算等对成本进行控制。
[0031] 成本预算模块13包括材料计划单元、业务处理单元、设备管理单元、报表中心单 元；所述材料计划单元用于导出三维施工图模型中的材料计划，并对材料表进行编辑，通过 与三维施工图模型的数据传输查看模型的材料状态；所述业务处理单元用于处理材料的 出入库、调拨单、领料单记录，进场报告、开箱检验报告录入与编辑，其不关联三维施工图模 型；所述设备管理单元用于机械台班使用计划、采购管理、设备台账管理、设备使用跟踪； 所述报表中心单元用于处理各种材料报表编制及打印形式。
[0032] 机电安装统筹系统1使用接口程序B 42提取编码后的图元数据库A 231中的图 元数据，通过工期进度单元11、材料管理单元12、造价管理单元13对图元数据库A 231中 的图元进行赋值，分别赋予工期进度数据、材料数据、造价数据；并通过接口程序C 43将赋 值后的图元存储于图元数据库B 232中。赋值后的图元存储于图元数据库B 232中，并进 一步通过接口程序D 44将数据传输至三维施工图模型31。所述可视化施工过程管理模块 1通过接口程序E 45对数据化后的三维施工图模型进行管理。
[0033] 上述基于三维施工图模型的机电安装头筹系统的工作方法，按如下步骤进行： S1、用户通过三维施工图模型建模系统建立三维施工图模型，机电安装统筹系统提取 所述三维施工图模型中的数据。三维施工图模型建模系统与机电安装统筹系统紧密关联， 同时，保持交换数据的一致性。
[0034] S2、工程进度模块根据施工计划中的工序进度时间将所述三维施工图模型中的图 元按次序装配，通过手动输入赋予三维施工图模型中的图元工期进度数据，并建立所述施 工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时的变化过程，并 通过其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹。所述施工计划包括工序进度时间、工序 使用材料及材料清单。
[0035] 根据施工计划中的工序进度时间将所述三维施工图模型中的图元按次序装配时 采用工作分解结构方式，实现三维模型和进度计划的自动连接，再通过建模人员的人工审 查和修正保证链接的正确性。
[0036] S3、材料管理模块根据施工计划中工序使用材料，对施工中的材料进行状态分解， 定义材料唯一代码，并根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，并通过对其使用状 态属性对三维施工图模型进行统筹。
[0037] 材料管理模块的流程如图3所示，具体步骤如下： (1) 定义材料识别代号，讲所述三维设计模型建模时对所属材料进行的编码形式，作为 材料的唯一身份识别； (2) 定义材料的状态，材料的定义状态包括，未采购、采购未进场、已验收入库、出库待 安装、已安装、其它状态； (3 )数据交换，根据三维模型建模后自动生成材料统计表制定采购计划，对采购的材料 与步骤（1)中进行材料识别代号的材料进行一一对应，并进行数据调用及时修改材料的状 态； (4)材料的归纳统计，材料管理模块根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，将 相同状态的材料进行归纳统计。
[0038] 通过对材料单体建立从材料计划到安装完成一列的状态定义，可以较好的掌握单 个材料的实施状况，从而有利于现场技术员对材料的统计归纳及追踪管理。
[0039] S4、成本预算模块通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将所述三 维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式，对单体单 工序进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹。
[0040] 成本预算模块将工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式之前还 需要：采用手动和数据导入相结合的方式将施工计划中的材料清单导入，将三维设计模型 进行编辑，保证导入的数据出现在三维设计模型准确的位置上。通过成本预算模块，使在三 维可视化模块中可以直观查看每个单体的安装、拆卸价格，方便在处理签证、月度工程量报 价、分包商结算等对成本进行控制。
[0041] 如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释 为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对 其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1. 基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，所述系统内嵌于三维施工图模型建模系 统中，与所述三维施工图模型建模系统通过接口通信连接，同时，与存储所述三维施工图模 型建模系统数据的服务器双向通信连接，其特征在于，包括工期进度模块、材料管理模块和 成本预算模块， 所述工期进度模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元工期计划属性，建立所 述三维施工图模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时的变化 过程，并通过其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹； 所述材料管理模块，用于对三维施工图模型所产生的材料列表进行状态分解，并对所 述材料赋予使用状态属性，从而对材料使用情况进行追踪，并通过对其使用状态属性对三 维施工图模型进行统筹； 所述成本预算模块，用于通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将所述 三维施工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式，对单体 单工序进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹； 所述三维施工模图型通过三维施工图模型建模系统建立。
2. 根据权利要求1所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，其特征在于，所 述工期进度模块包括进度编辑单元、文件导入单元、数据统计单元、设置中心单元，所述进 度编辑单元，用于编辑三维施工图模型中的图元进度数据；所述文件导入单元用于导入进 度计划表；所述数据统计单元用于对带有进度数据的图元进行归纳和编排，并可根据设定 要求进行显示；所述设置中心单元用于控制进度数据在三维施工图模型的显示方式和图表 的输出方式。
3. 根据权利要求1所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，其特征在于，所 述材料管理模块包括安装定额单元、进度款项单元和签证变更单元，所述安装定额单元用 于导入造价文本以及通过手动方式对造价数据进行修改，与三维施工图模型进行数据传 输，形成带造价数据的三维施工图模型；所述进度款项单元结合三维施工图模型的图元对 周进度及月进度工程量进行可视化统计，进度款项通过带有造价数据的图元进行编辑，从 而根据需要生成工程进度款项；所述变更费用单元通过带有造价数据的三维施工图模型进 行管理，通过对三维可视化施工模型进行编辑，可直接生成工程签证及变更费用。
4. 根据权利要求1所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹系统，其特征在于，成 本预算模块13包括材料计划单元、业务处理单元、设备管理单元、报表中心单元；所述材料 计划单元用于导出三维施工图模型中的材料计划，并对材料表进行编辑，通过与三维施工 图模型的数据传输查看模型的材料状态；所述业务处理单元用于处理材料的出入库、调拨 单、领料单记录，进场报告、开箱检验报告录入与编辑，其不关联三维施工图模型；所述设备 管理单元用于机械台班使用计划、采购管理、设备台账管理、设备使用跟踪；所述报表中心 单元用于处理各种材料报表编制及打印形式。
5. 基于三维施工图模型的机电安装统筹方法，其特征在于，按如下步骤进行： 51、 用户通过三维施工图模型建模系统建立三维施工图模型，机电安装统筹系统提取 所述三维施工图模型中的数据； 52、 工程进度模块根据施工计划中的工序进度时间将所述三维施工图模型中的图元按 次序装配，通过手动输入赋予三维施工图模型中的图元工期进度数据，并建立所述施工图 模型中的各图元之间的继承关系及相关性，动态模拟各图元在施工时的变化过程，并通过 其工期计划属性对三维施工图模型进行统筹； 53、 材料管理模块根据施工计划中工序使用材料，对施工中的材料进行状态分解，定义 材料唯一代码，并根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，并通过对其使用状态属 性对三维施工图模型进行统筹； 54、 成本预算模块通过赋予三维施工图模型中的各图元造价属性，用于将所述三维施 工图模型图元中的工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式，对单体单工序 进行价格数值计算，并通过其造价属性对三维施工图模型进行统筹。
6. 根据权利要求5所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹方法，其特征在于，步 骤S2中，根据施工计划中的工序进度时间将所述三维施工图模型中的图元按次序装配时 采用工作分解结构方式。
7. 根据权利要求5所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹方法，其特征在于，步 骤S3中，材料管理模块的具体步骤如下： (1) 定义材料识别代号，讲所述三维设计模型建模时对所属材料进行的编码形式，作为 材料的唯一身份识别； (2) 定义材料的状态，材料的定义状态包括，未采购、采购未进场、已验收入库、出库待 安装、已安装、其它状态； (3 )数据交换，根据三维模型建模后自动生成材料统计表制定采购计划，对采购的材料 与步骤（1)中进行材料识别代号的材料进行一一对应，并进行数据调用及时修改材料的状 态； (4)材料的归纳统计，材料管理模块根据材料唯一代码对材料的使用状态进行追踪，将 相同状态的材料进行归纳统计。
8. 根据权利要求5所述的基于三维施工图模型的机电安装统筹方法，其特征在于，步 骤S4中，成本预算模块将工程量清单与预设的计价清单建立一一对应的识别模式之前还 需要：采用手动和数据导入相结合的方式将施工计划中的材料清单导入，将三维设计模型 进行编辑，保证导入的数据出现在三维设计模型准确的位置上。
【文档编号】G06F21/56GK104123502SQ201410405231
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】倪嵩波, 黄益平, 徐义明, 陈英才, 陆晓咏 申请人:中建安装工程有限公司