工程优化设计

◎ 魏克娴

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

在工程项目建设中，建设单位作为投资主体，在建设过程中进行优化设计，加强工程成本全过程管理，有效控制投资具有重要意义。全面的成本控制和管理涉及与工程建设有关的各个要素，涉及工程项目的全过程，涉及建设单位、施工单位、设计单位、供货单位多家单位的管理与协调。工程成本控制又存在多种不确定性因素，故降低工程项目建设成本，提高投资效益是建设单位项目管理的重要目标。工程成本的有效控制应体现在决策阶段和实施阶段。如何进行工程优化设计，现从以下几方面进行分析。

1 优化设计直接影响投资

工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施3大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而在项目做出投资决策后，其关键就在于设计[1]。

据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上。

1.1 建筑、结构的优化设计

单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择以及建筑材料的选用对投资有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用以及结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达10%～20%。

据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任多数占40.1%，居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计，而出现功能设置不合理，影响正常使用；有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工的现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资的极大浪费。震惊全国的宁波大桥事故就是这方面的典型例证。

1.2 工艺优化设计方案

设备安装工程约占工程总投资的20%～50%，建筑物更多考虑设备因素影响。楼层越多，设备系统越庞大。设备的配置应充分考虑自然环境对能源节约的有利条件，如果能从建筑产品的整个寿命周期分析，能源节约是一笔不小的费用。通常在设备的选用问题上，需要尽量选用国内品牌，能降低产品成本，从而降低工程造价。

2 优化设计意识不足

2.1 对优化设计监控不力

长期以来，形成了一种设计对业主负责，设计质量由设计单位自行把关的观念，主管部门对设计成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，只有等出现了大的技术问题才来追究责任，而方案的经济性则问及更少。另外，对设计市场管理不够，越级、无证、挂靠设计时有发生，从而导致设计质量下降。加之由于设计工作的特殊性，不同的项目有各自的特点，所以针对不同项目优化设计的成果缺乏明确的定性考核指标。

2.2 业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把投资的控制重心放在施工环节上，而对设计环节重视不够。其原因如下：①对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位要让利等，殊不知设计方案的优化会带来更大的节约。②无法很好地选择设计单位，因为在设计前业主不知道谁能优化到什么程度。有些项目设计虽通过招投标，但此时方案不细，概算粗略，很难来综合评定。③业主由于专业知识上的限制，对设计方案难以从优化的角度提出要求或疑义。④有些业主经济实力雄厚扰，项目建设赶时髦、求新颖，根本不提优化要求。⑤有些业主自身对工程应具备的功能要求及应达到的目标不明确，随意性大，要求出图时间紧，又压低设计收费，从而也影响了优化设计的开展[2]。

2.3 优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于目前的设计经营往往凭的是关系，缺乏公平竞争，所以设计单位的重心不在技术水平的提高上，设计只要保证不出大的质量问题，方案的好坏、造价的高低关系不大，使优化设计失去压力。由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎与投资的节约和设计质量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行经济分析，而是追求高标准，或为保险起见，随意加大安全系数，造成投资浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，但也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少，从而挫伤了优化设计的积极性。

3 搞好优化设计的几点建议

3.1 主管部门应加强对优化设计工作的监控

为保证优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计成果进行全面审查后方可实施。作为《建设工程质量管理条例》的配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部建设［2000］41号文颁布施行，其实施将对控制设计质量提供重要保证。但《办法》规定的审查主要是针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况及新材料新工艺的推广应用等，缺乏对方案的经济性及功能合理性方面的审查要求。所以，①建设主管部门在执行《办法》的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计成果进行全面审查。②应加强对设计市场的管理力度，严格通过资质管理、人员注册、设计招标、图纸审查等环节来规范设计市场，减少黑市设计。③利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。

3.2 注意优化设计工作的综合性

通过优化设计来控制投资是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术而轻经济、设计保守浪费的现象。设计人员要用价值工程的原理来进行设计方案分析，要以提高价值为目标，以功能分析为核心，以系统观念为指针，以总体效益为出发点，从而真正达到优化设计效果[3]。

3.3 注重三维技术的应用

三维设计软件通过建立三维模型，模拟真实设计，使工艺的设计工作更准确、更高效，如确定工艺设计中穿楼板的斜溜管预留洞，及时发现和解决管路之间碰撞问题。在方案设计阶段，主要的工作是与业主沟通、商讨，确定工艺流程、工艺初步布置和设备配置等。多数情况下，业主往往都是非专业设计者，读工程图纸图能力有限，所以只通过图纸和语言的沟通往往会产生诸多麻烦。如果使用三维设计软件来设计，用三维图形把抽象的、平面的、分离的设计对象具体化、形象化，通过“虚拟现实”技术更直观地把厂房大小，设备大小及他们之间的位置关系，甚至加工过程都淋漓尽致地表现出来，会使我们和业主的沟通畅通无阻，提高合作的满意度和成功率[4]。

三维设计技术将现实虚拟化，形成了图形与工程数据的统一、主观与客观的统一、理论与现实的统一，真正将工厂建到了“纸”上。设计人员的主要精力不放在枯烦琐的三维到二维的转化上，主要考虑如何使方案更合理化；将复杂的书面提资转化为专业间模型的提交，实现专业间无缝对接；设计从经过修改后的模型上抽取，保证了设计成品的一致性，可以随意实现二维出图，使得出图质量和速度大大提高；三维漫游通过虚拟的三维空间直观真实地展示设计方案，通过碰撞检查等手段可以提前发现专业内外的配合问题，使施工阶段的差错大大减少；通过模拟吊装施工等手段可以迅速确定合理的施工方案，同时大大缩小了设计与施工的思维差异。

4 结语

在工程实践中，设计考虑不周，不进行合理的优化往往会对工程建设造成难以挽回的损失和浪费，有时还会给工程项目的使用带来不可弥补的损害，而优化设计会给工程价值增值。在设计中布置合理，考虑功能齐全，合理筛选，选择最优化的设计方案，优化设计可努力寻求投资和费用支出的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。

参考文献：

[1]阎长俊，梁冒钰，Mat thew Fletcher.浅工程项目的设计/建造模式[J].沈阳建筑工程学院学报（自然科学版），2001，17（3）：229-231.

[2]江 辉.浅谈工程优化设计[J].大科技，2012，16（19）：281.

[3]赵建京.从管道设计看EPC总承包项目的设计控制与管理[J].石油化工设计，2005，22（2）：22-24.

[4]刘 刚.浅谈国际工程优化设计[J].湖北电力，2011，35（5）：75-76.