时间:2023-03-21 17:12:21
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建设设计参数可以使用模型进行分析,步骤如下:一是确定系统的分析模式,排列好系统中的所有元素,将系统中各个元素之间的区别与联系理顺;二是根据不同元素之间的关系,构建元素关系网,利用网络图表明确其内部之间的逻辑关系。要想将关系网内部元素的联系整理清楚,就必须对每个设计参数之间的联系进行细致的分析和研究,研究时可以根据建筑工程学、结构工程学以及其他建造工程学进行具体的分析,根据不同的理论依据,找出其内在的联系,进而进行整体的分析和研究;三是建立要素关系网,利用元素之间的联系和不同建立的网络图,分析和整理出系统内部之间各要素的邻接矩阵,为之后的计算奠定基础;四是相关数据按照要素的邻近矩阵进行计算;第五,可达矩阵具有鲜明的层次,层次的排列由元素的组合以及个数决定,含元素最多的排在整个可达矩阵的左边第一位,从左往右以此类推[3];第六,由于元素之间存在着联系和差异,因此每个元素不仅具有层级关系,还相互之间互相影响和制约。如图1所示为各个元素之间的关系图。
2构建模型的分析与讨论
参数与参数之间的联系非常紧密,每个参数的设计和计算都需要严格的进行,如果其中的某个参数有所变化,那么其他的设计参数也会随之产生变化,从而对工程造价有所影响。例如在进行墙体设计时,虽然墙体的工程造价所占比重比其他工程造价所占比重高,但是也会受到其他参数的影响,如果在进行工程总造价的计算时单是将墙体的数据作为主要的造价因素进行考量显然是片面的、不合理的。因此根据对ISM模型进行分析发现,对造价影响越高的参数,往往都是最高层级的参数[4]。在整个工程项目的决策阶段,设计参数可以按照建设的施工规模利用分析模型进行预算,计算出设计方案后,得到结构形式、平面结构、建筑层数等方面的相关资料,这些资料可以帮助细化估算的内容,使其结果更为准确。
3对ISM的多元线性回归的分析以及计算
研究所使用的工程项目为十八个小高层住宅楼,其相关的价格信息都有具体的参考数值,住宅楼位于市区,楼层的结构多以钢筋混凝土剪力墙为主,楼层定为9到19层之间,因此可以选择2到18号住宅楼来进行研究分析,分析方式为多元线性回归分析,由该方法得多回归的方程式,然后利用1号住宅楼来进行方程式的检验。方程式中Y代表因变量,表示建筑安装单方造价,而X1到X6代表自变量,分别表示为X1:建筑规模,X2:建筑总高度,X3:建筑周长指标(平面形状),X4:楼层层数,X5:楼层层高,X6:户型;因此方式是可表示为:Y=b+b1X1+b2X2+b3X3+b4X4+b5X5+b6X6其中b为常量,b1、b2、b3、b4、b5、b6为系数。除此之外还需要用Excel表格对具体的数据进行详细的分析,如2到18号住宅楼的多元性回归分析,其中Y所代表的是工程单位面积造价,X所表示的是各类设计参数,如表1。由于F=9.59×10-8低于0.001,有比较明显的回归。经计算工程的估算造价为2173(元•m-2),实际造价为2221(元•m-2)。估算偏差为48元•m-2。由此可知,利用ISM和多元回归分析的措施建立估算模型非常容易,并且估算误差在5%以内。如果使用普通的方法造价误差只能控制在5%左右。因此,使用模型计算的到的造价估算偏差是合理的。除此之外,还需要注意的是对参数之间的客观分析。在进行多元回归模型的分析和研究时,可以将多一些的参数作为自变量进行参考,这种方法可以帮助工程进行详细的造价分析和研究,从而计算出更为准确的数值。应用回归分析方法的前提条件是保证每个自变量具有自己的独立性,但是在实际的工程施工过程中,各自变量之间是有联系的,不可能完全独立于其他自变量而存在,因此所要侧重的重点则改为对影响程度较大的自变量进行研究。在ISM模型的基础之上,研究、分析了影响工程造价的相关参数,这类参数的相互之间影响程度较小,不会产生严重的制约效果,因此在很大程度上保证了工程造价计算的精确性和稳定性,具有良好的估算效果,方便人们在工程前期使用。由于建筑各类设计参数之间的相互变化会影响到工程造价的结果,因此可以利用这一特点对参数进行系统化的分层,得出结论为处在越高层级的设计参数对工程造价的影响就会越高[5]。而经过实践证明,在整个住宅建筑施工中,包括建筑外观、建筑高度、建筑规模在内的很多参数都会对工程的施工成本造成较大的影响。结合解释结构模型与多元回归分析法进行参数的确定,通过实例证明,自变量的选择要想保证科学合理,就必须选择对工程造价影响大的参数,并且在估算模型上也要进行选择,这样做的目的是为了确保工程估价的精准度和效率。在进行参数确定时,需要对“解释结构模型+多元回归分析模型”中所有参数进行全面的分析、研究,明确参数之间的联系和不同,分清楚参数之间的先后关系和主次地位,整体设计原则也要符合客观实际。
4结论
【关键词】技术创新;技术导入;技术效果
长期以来,建筑业一直被视为技术落后的领域。这一方面在于其劳动密集的生产特点,另一方面也源于其技术创新的落后。本文主要研究解决建筑企业应该通过何种方式实现技术创新的问题。目前建筑业广泛采用的低层次、不连续的明示性知识导入模式是导致建筑企业创新能力低下和技术雷同化的主要原因。具体来说,对于广大技术经济条件较差的中小建筑企业,提出了在同一经济区域内建立以当地建筑大企业为龙头的联营体创新合作模式;针对少数技术经济条件较好的大型建筑企业,提出了围绕建筑企业核心技术的外在技术合作及并购导入模式。
一、建筑业技术导入模式的种类
建筑业的技术导入就是指建筑企业在生产建筑产品活动时主动地将游离于建筑企业的外在技术资源或技术的物质载体吸引到企业的内部生产活动中来,并加以融合的过程。根据建筑技术创新的外在导入技术资源同实施导入创新的建筑企业的关系,可将建筑技术导入分为三种基本的导入模式:通过市场交易导入技术或者说是技术的市场购买模式、通过准内部化的方式导入技术或者说是通过介于市场和内部化之间的方式(战略联盟)导入技术,通过内部化方式导入技术或者说是通过并购实现技术导入。
1.技术购买,是指实施创新的主体通过市场向外在的技术创新源直接交易购买技术。一般购买含新技术或新工艺的成套设备、关键设备或单项设备、技术许可、专利技术、专有技术、商标权许可、技术服务以及技术咨询。
2.通过准内部化方式导入技术,即通过介于市场和内部化方式(战略联盟或合作)的方式导入技术,是企业双方或多方为获得某种外在的创新资源所采取的非市场导向交易方式。根据合作对象的不同,具体可分为两种战略联盟类别。一种是企业同企业之间的合作。另一种则是企业同R&D机构的合作。根据合作的紧密程度,战略联盟的形式是多样的,可分为合同创新模式、项目合伙创新模式、基地合作创新模式、研究公司合作创新模式等。
(1)合同创新模式是指以合同形式确定的合作创新模式。通常由委托方提供资金和规定创新目标,受委托方提供人力、设备并实施创新过程。由于竞争越来越综合化,因此对企业而言,这种创新模式不应该成为创新的主要模式。
(2)项目合伙创新模式是指企业为完成某一特定技术项目的研究开发,通过合伙投入并合作组织研究与开发过程,共享研发成果的一种合作创新方式。从单个项目上看,这种合伙的创新模式的确有助于项目的迅速研发,然而对于企业而言,从长远的技术能力发展角度上看,由于项目的分散进行使企业间不能共享创新的经验和技能,这无助于企业技术能力的发展,另外,合伙创新对合伙企业的技术有着较高的互补性要求。因此该模式也不是企业长远的创新模式。
(3)基地合作创新就是指企业同大学或研究机构建立共同技术创新的基地的一种合作形式。一般由企业提供资金和设备,大学或研究机构提供场地和研究人员。从组织特征上看,企业基本上不涉及基地的建设和管理,对基地没有很强的约束力。从产权上特征上看,有两种安排:一种是基地所在单位拥有;另一种是参与企业同基地企业共同拥有。另外,基地合作企业参与较少,虽能获得过程中的信息和经验,但不能分享过程中直接经验。
(4)研究公司合作创新模式是企业为增进和加速某一或某些技术领域的创新而共同组建的股份制合作组织。从产权特征上看,凡研究公司主持的或资助的项目所有成果都属公司所有,成员企业或持股单位要取得使用权,得向研究公司支付一定费用。另外,创新成果亦向外开放。从过程特征上看,成员项目共同参与项目的选择并共同参与执行,不仅能分享创新的中间成果与最终成果,还能分享到创新过程中的直接经验。
3.内部化方式导入技术是指企业出于创新的目地而对那些掌握本企业重大技术创新所需要的核心技术或关键技术的外在技术资源实施兼并的方式。该种方式有利于消除重复性研发工作,减少不同部门生产中互不信任而出现的机会成本,防止技术合同交易所带来的“双边垄断”后果。在技术效果上,具有整批交易的特点,可迅速获得企业需要的核心技术,直接进入相关的技术领域。
二、技术导入模式的效果及其选择
(一)技术效果比较
不同的技术导入模式对创新导入主体有不同的要求,也存在着不同的技术导入效果。因此了解和研究各种导入模式的特点,有利于帮助建筑导入企业选择合理的导入模式,提高技术创新的成功率和效率。
(二)建筑业技术导入模式的选择
建筑业的技术发展历程体现了建筑业技术的外在导入特性,如下图:
公元前4000年
公元前2200年第一部建筑法规Hammurabi
公元1176年石桥取代木桥
公元1775年第一座铸铁桥
公元1824年水泥浆
公元1850年强混凝土
公元1856年钢工艺
公元1861年第一座起重机
公元1885年
比一个用于摩天大楼的钢结构技术
1912年混凝土搅拌机(下转第194页)
(上接第192页)
公元1986年建筑技术发展
TheHistoryoftheConstructionTechnologyDevelopment
这些技术的出现导致了建筑业一次又一次的重大技术创新。作为建筑技术融合系统中的一部分,新材料和新组件以及以此相关的新设计技术对于传统建筑企业的技术平台来说正显得越来越复杂化和隐含化[2]。因此,建筑企业采用较为长期的稳定的合作模式和并购模式有利于建筑企业获得隐含性较强,技术较复杂的外在导入技术,有利于建筑企业能力的发展,避免技术的雷同化和形成能力的差异化。
并购模式是对技术掌握最彻底的导入模式,它能够迅速促进并购企业的技术能力和企业规模的增长,但它也有不利的一面,即要求并购企业有较高的管理能力和技术整合能力,这种能力和企业的规模是呈正相关的。
对于大多数的中小建筑企业,普遍存在企业规模小,资金缺乏,技术能力低下的状况,因此上述的并购导入模式是不适合的。本文认为对于大多数技术经济条件较差的建筑中小企业应积极发展这种稳定的、较为长期的合作创新模式。
三、结语
随着我国加入WTO,迎接国际大型建筑集团的挑战,通过产业的技术创新提高建筑企业的国际竞争力和劳动生产效率已经迫在眉睫。本文主要研究解决建筑企业应该通过何种方式实现技术创新的问题。通过分析,我们认为建筑行业当前采取的创新模式应为具有长期、稳定的技术导入合作和并购等较高层次的创新导入模式。由于学识和理论深度的欠缺,本文许多问题仍需进一步的探讨和深化。
【参考文献】
[1]陈松.技术导入的理论和实证研究[D].清华大学,1999.
DSM模型作为一种基于矩阵的、紧凑的表达模型,能站在全局的角度,采用可视化的方法反映任务之间关系(信息流)并分析信息流,图2(c)表示采用聚类的方法对过程结构进行优化。DSM建模方法由于矩阵本身不受任务数目限制,并且易于使用计算机编程计算,具有良好的可操作性和稳健性。根据领域的不同,DSM矩阵可以分为4种类型[5],包括产品架构、组织架构、过程架构以及综合产品、组织、过程的多领域模型。其中组织架构DSM模型的分析主要是通过聚类的方式,把信息交流需求最大的成员分为一组,将矩阵变换成为成员之间具有高度交互性的类———系统团队。矩阵变换的目的是使类内部具有高耦合度,而类外具有尽可能低的耦合度。通过关注不同成员的沟通需求,从而得到有效的组织设计模式。
2基于DSM的建筑工程协同设计
2.1传统建筑工程设计的过程及其局限性
传统的建筑设计一般采用串行设计,即“抛过墙”式建筑产品设计模式,图3(a)为传统建筑设计过程,3(b)为传统建筑设计组织结构图。由图可以看出,传统的设计模式从时间上和功能上把各学科的专职人员彼此孤立开来,存在一系列问题:信息流动是单向的,下游的设计结果不能及时反馈给上游进行设计评价和修改,项目集成性差;设计信息交流不畅、沟通困难而出现的潜在危险,往往在施工过程中才能发现;设计修改频繁,设计质量难以得到保证:建筑工程设计周期长,项目开发成本高,建筑质量受到影响等问题。设计过程中信息的管理是目前建筑设计企业必须面对的一个难题,在当今知识经济社会,沟通和协调比命令和控制更为重要,据权威机构研究表明,良好的信息沟通和协调可以减少工程建设费用的20%左右[6]。因此引入新方法、新工具对建筑设计过程进行管理是非常必要的。
2.2建筑工程设计初始
DSM模型的建立本文采用图1表示的普通楼宇设计工程中常见的12项设计任务为例,把各设计活动间的信息流关系用DSM矩阵表示出来,如图4,然后采用DSM聚类规则进行聚类分析。
2.3DSM聚类基本原则
DSM聚类原则以下列步骤展开[7]:(1)设计优化的目的是使DSM尽量成为下三角矩阵。(2)根据DSM,若矩阵中某一行全为零,则说明对应该行的设计行为不需要其他设计行为提供信息,因此应尽可能早地执行,将这些设计移到DSM的顶端。每次移动一个学科,且需将其行列及相关标记一起移动。移动结束,再对矩阵其他设计重复进行步骤(1),直到再无这样的设计。(3)根据DSM,若矩阵中某一列全为零,则说明对应该列的设计行为没有对其他设计行为提供信息,因此应尽可能晚地执行,将这些专业设计移到DSM的底端。每次移动一项专业设计,且需将其行列及相关标记一起移动。移动结束,再对矩阵其他专业设计重复进行步骤(2),直到再无这样的专业设计活动。(4)如果经过步骤(1)、(2)DSM中再无未调整的专业设计,则矩阵已经达到最优化;否则,剩余的专业设计必定包含信息循环(至少一个)。(5)找出信息循环,使用所谓的“路径搜索”方法。在该方法中,从某一专业设计开始,向前或向后跟踪信息流,直到第二次追溯到同一个专业设计,这之间的所有专业设计构成一个信息流循环。(6)将简单循环中的专业设计合并起来,并用另一代表专业设计代替,并重新开始步骤(1)的操作。对于小型矩阵,只要通过一系列的行列变换就可以获得新的DSM优化矩阵,对于大型的矩阵则可以通过相关智能算法如遗传算法等获得新的优化结果矩阵。由于建筑工程设计各活动间的耦合性较强,所以本案例中没有空行空列,可以直接从步骤(3)开始,根据图4初始信息流,利用以上规则进行优化,得到新的DSM矩阵,如图5所示。不难看出,通过DSM聚类优化,使得原来隶属于不同专业领域的设计活动之间复杂的设计迭代关系转化为4个工作团队之间的关系,其中总体规划设计和结构选型设计组成一协同设计团队,在设计的初期就考虑到了建筑设计与结构设计间的关系,避免了传统设计过程中结构设计发现建筑设计不合理而引起的设计大返工。同样,功能要求和局部细化设计人员组成协同设计团队;局部细化、空调系统设计、管道通风设计、楼板梁柱墙体设计组成一协同设计团队;梁柱墙体设计和电气装配设计组成以协同设计团队。其中局部细化、梁柱设计、墙体设计同时属于两个协同设计团队,说明需要加强这些活动和两个团队间的协调沟通。通过DSM聚类,可以首先在团队内部进行信息交互,并行协同地进行设计;然后再以团队为单位进行更高层面的信息交互,可以减少由于不同专业领域间耦合带来频繁更改,返工等影响,既缩短了设计周期,减少了返工成本,又保证了建筑工程设计质量。因此,笔者认为,在建筑工程设计企业,有必要建立协同设计团队,专门负责跨专业、跨部门、耦合关系强的设计活动间的协调与沟通,并以正式的组织形式确定下来,避免设计人员只为参会而来的临时心理,直到建筑工程项目设计工程结束。
3结语
古建筑修复工作首先需要对古建筑进行完整的测绘并数据存档,利用存档数据进行研究和修复。古建筑测绘工作主要针对研究对象的完整基础性数据,如空间环境、古建筑局部细节等。传统测量手段需要借助反射棱镜等工具进行单点测量,单点的测量费时较长,甚至要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量。三维激光扫描仪利用激光测距原理,直接对被测物体进行快速扫描,获得高精度的三维数据,数据信息包含X,Y,Z坐标和物体反射率的信息,因此三维激光扫描技术具有快速、非接触性、高精度等特点。
2采集点云数据
为了完整采集古建筑物的建筑信息,通常需要分站多角度进行扫描。首先根据需要扫描的范围和三维激光扫描仪的扫描参数,设计扫描控制网,布设扫描站点时应有利于减少测量误差,提高点云数据拼接的质量。为确保整体扫描质量,相邻两站之间数据应有30%左右的重合度,同时相邻两站间至少应有三个不同线的公共靶标。实施扫描过程中,在设定站点上架设三维激光扫描仪时,应注意避免扫描激光束与物体间夹角过小而造成扫描精度下降,同时扫描仪不要被其他物体过度遮挡。扫描时应根据扫描对象的复杂度选择不同的扫描参数,如表面细节丰富的物体应采用高分辨率扫描,表面特征平滑物体宜采用低分辨率扫描,以加快扫描速度。因目前三维激光扫描仪还没有办法直接获取颜色信息,每站扫描结束后,可根据需要对扫描区域进行拍照存档,以获取物体的色彩和纹理信息。
3点云拼接
随着测量距离的增加,三维激光扫描的扫描精度受环境影响呈下降趋势,因此复杂的建筑物需要多站扫描,每站扫描数据均是独立坐标,需要进行拼接,统一到同一坐标系。拼接时,以其中任一站作为控制网坐标的基准点云,其余测站点云与基准点云两两配准。为了提高拼接精度,通常采用靶标拼接,点云间的拼接精度可达1毫米,如图1所示。但由于扫描过程中可能出现靶标遮拦或测量角度过大的情况,无法使用靶标进行拼接,此时需要利用两站点云中公共区域的相同特征点配准。
4三维模型的建立
利用三维点云重构三维模型,通常有两种方法:(1)模型匹配法:此方法自动程度较高,从点云抽取出模型部分,与常用的三维模型组件(如柱体、锥体、长方体等)进行自动匹配处理,达到建立三维模型的目的。这种自动匹配方法适用于具有规则形状的对象。(2)古建筑多为不规则形状,需要先对点云数据进行去噪、重采样等处理,生成高精度三角网格模型,利用Nurbs等拟合算法生成建筑的曲面模型。本方法可生成高精度模型。最后利用映射功能可将照片中的颜色、纹理信息投影至三维点云数据上,生成具有真实纹理的三维模型。
5三维模型的修复
古建筑因为年代久远,会造成部分损坏,利用三维网格模型,根据周围网格信息,对其进行修复、调整,可以得到较准确的数字模型。由于古建筑物结构复杂、表现特征丰富,难以实现网格的自动化修补。针对点云数据的修复主要采用两种方法:(1)如果损坏出现在较平滑区域,如墙体时,可采用线性插值法填补缺乏数据;(2)如果损坏出现在非平面区域,首先根据周围网格信息计算缺失部分的曲率,再利用二次曲面插值方法进行插值,并使用周围点的颜色信息采用双三次插值算法计算新生成网格点的颜色信息,达到较好的修复效果。
6结束语