設(shè)計(jì)成本規(guī)劃管理系統(tǒng)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

鄭毅

摘要：環(huán)境藝術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)是多元化的系統(tǒng)工程，受所在環(huán)境、投資總額的限制，還有美學(xué)價(jià)值和功能實(shí)現(xiàn)等諸多要求。如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、功能和藝術(shù)美的融合，本系統(tǒng)提供了一個(gè)科學(xué)適用的方法。本系統(tǒng)依照價(jià)值工程相關(guān)原理，通過(guò)對(duì)影響成本的各要素分析，建立線(xiàn)性規(guī)劃模型進(jìn)行規(guī)劃求解，找出最佳參數(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的藝術(shù)美、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)可行等諸要素科學(xué)的平衡統(tǒng)一；是經(jīng)濟(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多元知識(shí)體系及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)理論的精巧結(jié)合；廣泛適用于環(huán)境設(shè)計(jì)方案優(yōu)化調(diào)整、環(huán)藝仿真教學(xué)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境設(shè)計(jì)；成本規(guī)劃系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；項(xiàng)目評(píng)估選優(yōu)；仿真教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1400 （2021） 11-0062-04

基金項(xiàng)目：2019年湖北第二師范學(xué)院校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（設(shè)計(jì)成本規(guī)劃管理系統(tǒng)在環(huán)境設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用X2019031）

Application of Design Cost Planning Management System in Environmental Design Teaching

ZHENG Yi（Hubei University of Education， Wuhan 430205， China）

Abstract： Environmental art planning and design is a diversified system engineering， limited by the environment， the total amount of investment， and many requirements such as aesthetic value and functional realization. This system provides a scientific and applicable method on how to realize the integration of economy， function and artistic beauty of design project. This system establishes a linear programming model to solve the programming， finds out the best parameters to guide the design according to the principle of value engineering， through the analysis of the factors that affect the cost； It realizes the design of the artistic beauty， strong function， economic feasibility and other elements of scientific balance and unity； It is a delicate combination of multiple knowledge systems such as economics， statistics， advanced mathematics， modern computer technology and environmental design theory. It can be widely applied in environment design scheme optimization and adjustment， environment art simulation teaching.

Key words： environmental design； cost planning system development； optimization of project evaluation； simulation of teaching

1 前言

1.1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面的合理性是項(xiàng)目評(píng)價(jià)要素

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)是以實(shí)用為前提，美學(xué)原理為依據(jù)，所在環(huán)境為基礎(chǔ)，通過(guò)技術(shù)來(lái)再現(xiàn)的藝術(shù)。它服務(wù)于人們生活、工作的物質(zhì)需求，同時(shí)藝術(shù)美可以滿(mǎn)足人們的精神需求，是功能實(shí)現(xiàn)和藝術(shù)美的融合。只有當(dāng)使用目的通過(guò)功能得以實(shí)現(xiàn)后，其藝術(shù)美才能充分體現(xiàn)。因此再美的方案不被采納只能是一個(gè)用來(lái)欣賞的概念。

實(shí)際上每個(gè)投資方對(duì)其項(xiàng)目投資是有預(yù)期構(gòu)想和投資限額的，這就是期望值。一個(gè)項(xiàng)目美學(xué)價(jià)值和功能實(shí)現(xiàn)的前提是投資建設(shè)，大家對(duì)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的判斷，前期往往只關(guān)注視覺(jué)效果以及功能要求，而忽略設(shè)計(jì)方案有關(guān)經(jīng)濟(jì)方面的合理性。通常是方案設(shè)計(jì)接近尾聲，有了施工方案時(shí)才進(jìn)行工程預(yù)算。如果偏離了總體投資規(guī)模再來(lái)反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，定會(huì)造成人力和時(shí)間的浪費(fèi)。如果在設(shè)計(jì)初期就有一個(gè)參照值，將會(huì)產(chǎn)生事半功倍的效果。

在這方面其他專(zhuān)業(yè)的同行們也做了許多有益的嘗試，如建筑設(shè)計(jì)院和一些大規(guī)模標(biāo)志性的項(xiàng)目使用的BIM。市場(chǎng)上也有各式各樣簡(jiǎn)易的預(yù)算軟件，都只能通過(guò)反復(fù)調(diào)整設(shè)計(jì)要素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選優(yōu)，無(wú)法事先進(jìn)行投資總額和功能需求的優(yōu)化，得出相應(yīng)設(shè)計(jì)要素的最佳配置。

1.2 實(shí)現(xiàn)藝術(shù)美、功能美、經(jīng)濟(jì)可行諸要素科學(xué)的統(tǒng)一

環(huán)境藝術(shù)規(guī)劃設(shè)計(jì)是多元化的系統(tǒng)工程，受項(xiàng)目所在環(huán)境約束、投資總額的限制、主體功能的要求、設(shè)計(jì)風(fēng)格、工藝要求、材料市場(chǎng)價(jià)格、后續(xù)維護(hù)成本等等諸多因素影響。如果能有一種科學(xué)的分析系統(tǒng)與設(shè)計(jì)并行，將會(huì)節(jié)省更多時(shí)間，使設(shè)計(jì)的方案更加科學(xué)合理，這便是本項(xiàng)目研究的意義與價(jià)值所在。

如何實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)、功能和藝術(shù)美的融合，通過(guò)設(shè)計(jì)方案來(lái)優(yōu)化成本意義重大。一方面不能不計(jì)成本盲目追求設(shè)計(jì)效果，另一方面要避免成本不合理導(dǎo)致品質(zhì)下降。設(shè)計(jì)成本規(guī)劃管理系統(tǒng)能夠?qū)τ绊懗杀镜母饕蛩丶跋嗷リP(guān)系、相關(guān)功能進(jìn)行分析求解，得出最佳方案來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。這是利用最低設(shè)計(jì)成本，完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目必要功能的有效科學(xué)評(píng)價(jià)體系及優(yōu)化管理方法。它以設(shè)計(jì)項(xiàng)目成本計(jì)算分析為重點(diǎn)，通過(guò)本模塊計(jì)算找到一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目投資成本最低時(shí)的各要素配置，來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整方案。

2 環(huán)境設(shè)計(jì)成本規(guī)劃系統(tǒng)編制

本項(xiàng)目以環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)行業(yè)時(shí)尚潮流為引導(dǎo)，以大量市場(chǎng)信息為基礎(chǔ)，根據(jù)投資方的各項(xiàng)需求，用EXCEL建立一個(gè)設(shè)計(jì)成本規(guī)劃系統(tǒng)模塊，用以找到一個(gè)同時(shí)諸多要求和條件的極限值。該系統(tǒng)依照價(jià)值工程相關(guān)原理，對(duì)設(shè)計(jì)相關(guān)因素進(jìn)行科學(xué)分析，找出各自變量、因變量及之間關(guān)系，列出目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式：minf（x1， x2， x3， x4，……xn），及相互之間的約束條件。建立線(xiàn)性規(guī)劃模型，通過(guò)模型規(guī)劃求解，找到最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，從而科學(xué)地指導(dǎo)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)方案藝術(shù)美、功能美、經(jīng)濟(jì)可行諸要素科學(xué)的平衡統(tǒng)一。

本文以景觀(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，使用的規(guī)劃求解模塊以解決規(guī)劃設(shè)計(jì)方案選優(yōu)及管理科學(xué)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

2.1 問(wèn)題的提出

某市擬用地20萬(wàn)平方米，每畝20萬(wàn)元，使用年限25年，投資6000萬(wàn)元，建設(shè)一個(gè)城市主題公園項(xiàng)目。投資方根據(jù)周邊環(huán)境提出在建筑及林木覆蓋率大于75%的前提下，各建筑及花草樹(shù)木用地占總面積的比例要求如下：

中小型常綠樹(shù)種用地>=4%

大型闊葉樹(shù)種用地>=3%

多年生灌木用地>=5%

草本花草用地>=20%

常綠草坪用地>=50%

車(chē)道、小道路用地>=5%

小橋、亭臺(tái)、樓閣等建筑物用地>=2%

2.2 問(wèn)題的分析

該系統(tǒng)依照價(jià)值工程相關(guān)原理，對(duì)設(shè)計(jì)相關(guān)因素進(jìn)行科學(xué)分析，找出各常量、自變量、因變量及之間關(guān)系，如表1。

2.3 搭建變量求解經(jīng)濟(jì)模型

設(shè)常數(shù)和變量：

建筑及林木覆蓋面積為Y1，其常量單位覆蓋面積分別為a1，a2……a7；

用地面積為Y2，其常量單位用地面積分別為b1，b2……b7；

每個(gè)項(xiàng)目的年平均成本分別為Y1，Y2……Y7；

項(xiàng)目的自變量分別為X1，X2……。

經(jīng)分析常數(shù)和變量之間的關(guān)系式：

y1=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7

y2=b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b6x6+b 7x7

y=c1+e1+d1/10

建立目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式：

minf（x，y）=y1x1+y2x2+y3x3+y4x4+y5x5+y6x 6+y7x7

2.3 輸入約束條件和目標(biāo)函數(shù)

規(guī)劃模型自動(dòng)計(jì)算求解找到項(xiàng)目綜合成本最低，且滿(mǎn)足各項(xiàng)約束條件時(shí)的最佳配置數(shù)量：中小型常綠樹(shù)種植數(shù)量為16010棵；大型闊葉樹(shù)種植數(shù)量為8804棵；多年生灌木植數(shù)量為10000棵；種植草本花草60903平方米；種植常綠草坪100000平方米；鋪設(shè)車(chē)道、小道路用地10000平方米；小橋、亭臺(tái)、樓閣等建筑物用地3334平方米。

有了總體成本最小時(shí)配置的參照，再根據(jù)實(shí)際在模型的數(shù)量行作少量調(diào)整，便可得到最佳方案。

3 環(huán)境設(shè)計(jì)成本規(guī)劃系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值

1）用于環(huán)境設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。在設(shè)計(jì)初期根據(jù)方案的功能需求、審美需求、投資總額等多條件約束，項(xiàng)目設(shè)計(jì)各要素的配置、市場(chǎng)行情多變量求解，優(yōu)化出最佳方案參數(shù)來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中方便與投資方的溝通，各要素的配置選擇調(diào)整方案，計(jì)算項(xiàng)目投資成本，使得復(fù)雜的溝通調(diào)整過(guò)程變得高效、便捷、簡(jiǎn)單、明了，且運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。

2）用于環(huán)境設(shè)計(jì)仿真教學(xué)。以校內(nèi)操作實(shí)驗(yàn)室為依托，通過(guò)人機(jī)互動(dòng)的窗口供學(xué)生模擬演示項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案調(diào)整修改、評(píng)估優(yōu)化的過(guò)程。增加情景教學(xué)內(nèi)容，由學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方案現(xiàn)場(chǎng)操作，使大家在掌握設(shè)計(jì)基本原理的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析對(duì)比，找出各方案優(yōu)劣差異及產(chǎn)生的原因，為日后專(zhuān)業(yè)實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和工程經(jīng)濟(jì)意識(shí)。讓學(xué)生通過(guò)本模型仿真練習(xí)，解決學(xué)習(xí)和實(shí)踐相脫離的難題，既節(jié)省了寶貴時(shí)間和大量教學(xué)經(jīng)費(fèi)，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和老師的教學(xué)質(zhì)量，打造新一代技術(shù)型、實(shí)用型人才。

3）將本模塊嵌入成本自動(dòng)跟蹤分析管理系統(tǒng)使用，即可形成一個(gè)集設(shè)計(jì)、施工、管理為一體的數(shù)字化管理工具，也可用于中小企業(yè)的實(shí)際施工管理。推廣應(yīng)用將大大提高設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和效率，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)成本規(guī)劃管理系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多元知識(shí)體系及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)理論的精巧結(jié)合，是根據(jù)環(huán)境設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、應(yīng)用價(jià)值工程原理、采用計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)編制的，對(duì)環(huán)境設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選項(xiàng)優(yōu)化、評(píng)估、調(diào)整簡(jiǎn)單適用的系統(tǒng)，在環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)踐和教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用前景。

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