CN107767295A - 施工管理系统 - Google Patents

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H·安德森
J·韦丁
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Abstract

施工管理系统。本发明涉及一种用于使用建筑信息模型生产用于施工现场(3)处的局部结构的零件的方法，所述建筑信息模型被存储在中央计算单元(25)上并且提供关于所述施工现场(3)和/或要在所述施工现场(3)建造的建筑物(30)的数据，所述方法(100)包括以下步骤：确定建造所述局部结构所需的零件的尺寸；以及根据所确定的尺寸生产所需的零件，其特征在于，确定所述尺寸的步骤包括由用户(4)执行的测量操作，其中，由便携式计算设备(45)使用由所述建筑信息模型提供的数据指导用户进行测量操作；将所述尺寸提供至位于所述施工现场(3)的工作车间(5)；以及根据所提供的尺寸在所述工作车间(5)生产所需的零件。

Description

施工管理系统
技术领域
本发明涉及一种用于使用建筑信息模型(BIM)生产用于要在建筑现场构建的局部结构的零件的方法，以及涉及一种使用BIM的建筑现场的施工管理系统。
背景技术
在诸如建筑施工和土木工程的一般施工工作的领域中，规划、进度观察、资料收集、适当的核算是重要的关键因素。在许多情况下，特别是由于涉及到的许多方、波动的人力和/或客观资源、最终结果的增加的复杂性、更紧凑的时间表、增加的人力资源的成本等，这些方面变得越来越复杂和动态。先前由单个管理者计划和监督的工作现在对于单个人来说太复杂，并且在多个人之间进行分配则由于由此增多的配合而导致常常失败。
因此，已经尝试在该技术领域中扩展自动化和计算机化。例如，在建筑施工的现有技术中，EP 2629210、JP 5489310、CN 103886139、US 2014/268064或US 2014/192159给出了所谓的BIM系统方法的示例。
由此带来的技术问题是多方面的。例如：基于纸张的订单在发给执行实体的时候可能已经过时了。需要对意外情况立即响应并作出有目的性地处理，其中，必须考虑对于所需时间表的所有后果以使影响最小化。必须建立对完成的工作的检测、处理和记录，必须记录、确定和处理与计划的时间表的偏差。其中，现有的依赖关系通常太复杂，而无法立即应对，特别是对于现场执行实体来说。
在某些BIM软件包中，房屋的施工是可控的，施工被分割为多个工作包(work-package)。
可以使用木工(carpenter)在施工现场的角色作为工作包的一个示例：目前，木工将材料带到要建造内墙的现场，所述材料通常包括整个石膏板、每米墙骨(stud)等。最好在地板上标有墙骨应处的位置，否则木工(或另一个人)需要测量这些东西应处的位置。当这样做时，木工必须将墙骨切割成适当的长度，并切割石膏板，使得它们相匹配。通常，至少有10-15％的浪费材料只是为了确保木工能做他的工作。为了使材料的正确质量和正确使用的这种情况发生，存在对工匠的技能的高要求。然而，当完成工作包后，将始终存在通常会进入废料仓的多余材料。
其它角色的工作包会出现相同或相似的问题。
根据本发明，工作包的一部分被转移到中央工作车间。管理这个的一个适当方式是引入以下工作流程：在上述示例工作包“内墙的组装”中，可以假设该工作包是在提供内墙应该被构建的几何形状的其它工作包之前。通常，工作包包括定位步骤、构建步骤和自检步骤。墙壁应位于何处的几何形状或者由前面的工作包的自检部分提供，或者该工作包将从执行这些测量开始。利用这些几何结构与如何建造内墙的指示相结合，可以计算出所需的不同长度墙骨的数量、所需石膏板的数量以及它们的尺寸。然后将该测量的结果发送至将生产所有零件并且可选地进行编号的中央工作车间。然后将它们放在货板上并发送至它们应被组装的位置。该解决方案的优点包括以下方面：
-材料的浪费将减少，
-所生产的零件的质量提高，
-零件的生产更有效率，
-工匠需要较少的技能，
-错误的风险降低，
-组装的速度提高。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于结构(structure)的建筑现场的改进的施工管理系统。
另一个目的是提供这样的一种系统，该系统使得能够减少材料的浪费。
另一个目的是提供这样的一种系统，该系统便于用户测量。
这些目的的至少一个通过根据权利要求1的用于生产局部结构的零件的方法、根据权利要求9的施工管理系统和/或本发明的从属权利要求来实现。
本发明的第一方面涉及一种用于使用建筑信息模型生产用于建筑现场处的局部结构的零件的方法，所述建筑信息模型被存储在中央计算单元上并且提供关于施工现场和/或要在施工现场建造的建筑物的数据。所述方法包括以下步骤：确定局部结构的施工所需的零件的尺寸；以及根据所确定的尺寸生产所需的零件。根据本发明，确定所述尺寸的步骤包括由用户执行的测量操作，其中，通过由便携式计算设备使用由建筑信息模型提供的数据指导用户进行测量操作，所述尺寸被提供至位于施工现场的工作车间，并且根据所提供的尺寸在该工作车间生产所需的零件。工作车间本身当然不需要直接位于施工现场，而是可以位于附近。
在根据本发明的方法的一个实施方式中，为了生产用于同一施工现场处的多个局部结构的零件，确定所述尺寸的步骤至少包括在施工现场的第一位置处执行第一测量操作并且在施工现场的第二个位置处执行第二测量操作。根据该实施方式，至少所述第一测量操作和所述第二测量操作各自由用户执行，其中，通过由便携式计算设备使用由建筑信息模型提供的数据指导相应的用户进行测量操作，并且生产所需的零件的步骤考虑通过至少所述第一测量操作和所述第二测量操作确定的尺寸。
在方法的另一实施方式中，便携式计算设备包括用于确定尺寸的功能，特别是电子测距仪，并且执行测量操作的步骤包括使用便携式计算设备的测量功能。
在又一实施方式中，将尺寸提供至工作车间的步骤包括便携式计算设备(特别是自动地并且特别是在测量操作期间或紧随测量操作之后)发送所述尺寸。
根据一个实施方式，所确定的尺寸被发送至中央计算单元。然后，所述尺寸被输入到建筑信息模型的数据库中，和/或从中央计算单元被提供至工作车间。
根据另一实施方式，所需的零件由工作车间的至少一个机器来生产，所述至少一个机器借助于互联网或内联网连接连接到中央计算单元。
在一个实施方式中，所需的零件由所述至少一个机器自动生产。
根据另一实施方式，根据本发明的方法包括将所生产的零件运送到测量操作的位置，以及使用所生产的零件构建局部结构，特别是其中，局部结构是干墙(drywall)并且所生产的零件包括石膏板和墙骨。
在另一实施方式中，工作车间是移动工作车间，移动工作车间包括一组固定机器，并且适于生产用于多个不同的施工现场处的类似的局部结构的类似零件，该方法包括在施工现场提供移动工作车间。
本发明的第二方面涉及一种用于施工现场处建筑物的施工的施工管理系统。该系统包括中央计算单元，该中央计算单元提供包括施工现场或建筑物的至少三维模型的建筑信息模型、包括建筑物的施工的目标状态的施工计划或关于建筑物的当前施工状态的信息。该系统还包括便携式计算设备，所述便携式计算设备可借助于无线数据连接连接到中央计算单元，并且适于将建筑信息模型所包含的数据提供给用户。
根据本发明，该系统适于控制用于施工现场处的局部结构的零件的生产，便携式计算设备适于通过使用由建筑信息模型提供的数据来指导用户在施工现场进行测量操作，并适于将在测量操作过程中确定的尺寸发送至中央计算单元。该系统还包括位于施工现场的工作车间，该工作车间包括适于根据在测量操作期间确定的尺寸生产零件的至少一个机器。
在根据本发明的施工管理系统的一个实施方式中，中央计算单元包括至少一个服务器计算机，特别是作为云系统工作的服务器计算机集群，其中，便携式计算设备适于借助于互联网或内联网连接将尺寸发送至中央计算单元。
在根据本发明的施工管理系统的另一实施方式中，便携式计算设备包括用于确定尺寸的功能，特别是电子测距仪。
在另一实施方式中，便携式计算设备适于将所确定的尺寸自动地发送至中央计算单元，特别是在测量操作期间或紧随测量操作之后。
在又一实施方式中，为了向用户提供用于测量操作的测量步骤的指令，便携式计算设备包括用于向用户提供图形和/或文本指令的显示器和/或用于向用户提供语音指令的扬声器。
在系统的另一实施方式中，工作车间的至少一个机器适于根据尺寸自主地生产零件。
根据另一实施方式，工作车间是移动工作车间，所述移动工作车间包括一组固定机器，并且适于在多个不同的施工现场使用，特别是用于生产用于不同的施工现场中的每一个施工现场处的局部结构的至少一个零件类别的零件。
特别是，所述移动工作车间包括至少一个容器，在所述容器中，设置有机器，特别是固定定位机器；和/或所述移动工作车间被提供为车辆或拖车的一部分或可由车辆或拖车运送。
本发明的第三方面涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码被存储在机器可读介质上，或者由包括程序代码段的电磁波来实施，并且具有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于特别是当在根据本发明的第二方面的施工管理系统的计算装置上运行时执行根据本发明的第一方面的方法的至少以下步骤：
-使用由建筑信息模型提供的数据指导用户进行测量操作；
-在测量操作中确定零件的尺寸；以及
-根据所确定的尺寸在工作车间生产所需的零件。
附图说明
将在下文中通过参考附图的示例性实施方式来详细描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的施工管理系统的示例性实施方式的组件；
图2示出了例示用于制造在施工现场处所需的零件的现有技术方法的流程图；
图3a至图3b示出了例示根据本发明的用于制造在施工现场处所需的零件的方法的示例性实施方式的流程图；
图4例示了根据本发明的、用于执行图3a的方法的实施方式的施工管理系统的示例性实施方式的用途；以及
图5例示了根据本发明的、用于执行图3b的方法的实施方式的施工管理系统的示例性实施方式的用途。
具体实施方式
在图1中，描绘了根据本发明的施工管理系统1的示例性实施方式。
该系统包括计算机系统2，该计算机系统2包括借助互联网连接26连接的一个或更多个显示单元20和服务器计算机25。在所示示例中，显示单元20是包括显示器21(输出装置)和鼠标22(输入装置)的笔记本电脑。在显示器21上，显示了具有鼠标光标23和多个按钮24a-c的图形用户界面(GUI)。在GUI中，建筑物30的三维模型35被可视化。笔记本电脑的用户(未示出)能够通过将光标23移动到GUI按钮24a-c中的一个按钮上并点击鼠标22的按钮来改变模型35的视图(例如，旋转模型、放大或缩小)。
该系统还包括位于由三维模型35表示的建筑物30的建筑现场3处的工作车间5。
代替建筑物，施工(construction)当然也可以是或包括诸如道路或铁路的基础设施。此外，代替单个服务器计算机25，可以使用服务器集群、云或类似的装置。
图2是例示用于制造在施工现场处所需的零件的现有技术方法200的流程图。工匠在施工现场的要构建局部结构的第一位置处执行测量，以确定尺寸。例如，这可能是一个木工，他必须用石膏板构建用于隔开建筑物的两个房间的内干墙。在测量之后，工匠根据所确定的尺寸生产所需的材料240。特别是，工匠对原材料进行处理以使其达到所需的尺寸。在木工构建干墙的示例中，木工将墙骨切割成所需的长度，并将石膏板切割成所需的长度和宽度。然后，生产出所需的零件，在第一位置处构建局部结构250。废料需要被处理。
这些步骤可以可选地在第二位置或更多位置处由同一建筑物中的同一工匠或其他工匠重复：在这些位置处测量零件的尺寸(步骤225)；生产所需的零件(步骤245)；以及在相应的位置处构建局部结构(步骤255)。随着每一次重复，生产出需要被处理的新废料(步骤260)。
图3a是例示根据本发明的、用于使用建筑信息模型(BIM)进行零件的定制制造的方法100的第一示例性实施方式的流程图。
提供了BIM。在第一步骤110中，可以访问BIM的移动设备基于BIM数据指导用户进行测量操作。根据该设备的提示消息，用户在第一位置处执行测量120，确定在第一位置处的施工所需的零件的尺寸。用户例如可以是必须在建筑物的第一个位置处构建一堵干墙的木工。然后，所确定的尺寸由移动设备130发送至中央工作车间。利用这些尺寸，然后，所需的零件在工作车间被生产140，被运送到测量位置并用于构建局部结构150。可选地，所生产的零件可以在生产之后被编号，以便于局部结构的构建。
在图3b中，示出了例示根据本发明的方法100的第二示例性实施方式的流程图。与图3a的第一实施方式不同，在多于一个位置处执行测量，并且在工作车间生产零件之前考虑来自至少两个位置的所确定的尺寸。这进一步减少了废料。
图4和图5例示了根据本发明的、用于执行图3a和图3b的方法的施工管理系统的用途。
施工管理系统包括借助于互联网或内联网连接而连接的服务器计算机25和工作车间5。工作车间5位于建筑物30的建筑现场3处，即，直接在现场本身上，或者在现场旁边(例如，紧邻现场)，使得可以提供在工作车间生产的定制材料而不会因为运送而产生延迟。
在图4的示例中，用户4操作便携式计算设备45，该便携式计算设备45被设计为用于测量建筑物30的房间31中的点之间的距离的基于手持激光器的距离测量设备。计算设备45可以访问由建筑信息模型提供的数据。由计算设备45指导用户进行测量操作。根据所测量的距离，计算设备45计算用于计划结构的零件尺寸，并将这些尺寸无线发送至中央计算单元25。位于施工现场3的工作车间接收到所述零件尺寸并生产具有这些尺寸的零件。然后，这些零件可以由用户4或某个其他人用于房间31内的计划施工。
计算设备45和测量设备也可以被设计为单独的设备。然后，可以将测量结果手动输入到计算设备45中，或者两个设备连接(例如，借助于线缆、WiFi或蓝牙连接)用于交换数据。
在图5的示例中，第一用户4操作第一便携式计算设备45，测量建筑物30的第一房间31中的点之间的距离，并且第二用户4'操作第二便携式计算设备45'，测量同一建筑物30的第二房间32中的点之间的距离。另选地，第一房间31和第二房间32中的测量可以由同一用户4随后执行。两个计算设备45、45'都被设计为用于测量点之间的距离的基于手持激光器的距离测量设备。计算设备45、45'可以访问由建筑信息模型提供的数据。由相应的计算设备45、45'指导用户进行测量操作。根据所测量的距离，计算设备45、45'计算用于计划结构的零件尺寸，并将这些尺寸无线发送至中央计算单元25。
计算设备45、45'可选地可以配备有位置确定装置。另选地，用户4、4'必须在计算设备45、45'开始指导他进行测量之前进入该位置。然后，将关于位置或工程(project)的信息连同测量结果或所确定的尺寸一起发送至中央计算单元25。
工作车间5可以专门用于特定类型的局部结构或者能够生产用于各种不同类型的结构的零件。工作车间5优选地可以是易于逐个建筑现场运送的移动工作车间，以便生产用于不同现场处的类似工程的零件。移动工作车间可以被提供为车辆(例如，货车或卡车、或者拖车)的一部分。另选地，移动工作车间可以被设置在容器中，特别是其中，机器被固定定位在容器中。移动工作车间容器优选地具有标准化的规格以便于运送和存储。例如，移动工作车间容器可以是20英尺长的联运货物容器。
移动工作车间可以被定位在施工现场的中心以及外部，只要其能够无延迟地提供用于局部结构的定制零件。
虽然上面部分参考一些优选实施方式已经例示了本发明，但是必须理解，可以进行实施方式的不同特征的许多修改和组合。所有这些修改都落在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种用于使用建筑信息模型生产用于施工现场(3)处的局部结构的零件的方法(100)，所述建筑信息模型被存储在中央计算单元(25)上并且提供关于所述施工现场(3)和/或要在所述施工现场(3)建造的建筑物(30)的数据，所述方法(100)包括以下步骤：
-确定建造所述局部结构所需的零件的尺寸；以及
-根据所确定的尺寸生产所述所需的零件，
其特征在于，
-确定所述尺寸的步骤包括由用户(4)执行的测量操作，其中，由便携式计算设备(45)使用由所述建筑信息模型提供的数据指导所述用户进行所述测量操作；
-将所述尺寸提供至位于所述施工现场(3)处的工作车间(5)；以及
-根据所提供的尺寸在所述工作车间(5)生产所述所需的零件。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，
其特征在于，
为了生产用于同一施工现场(3)处的多个局部结构的零件，确定所述尺寸的步骤至少包括以下步骤：
-在所述施工现场(3)的第一位置(31)处执行第一测量操作；以及
-在所述施工现场(3)的第二位置(32)处执行第二测量操作，
其中，
-至少所述第一测量操作和所述第二测量操作各由用户(4、4')执行，其中，由便携式计算设备(45、45')使用由所述建筑信息模型提供的数据指导相应的用户(4、4')进行所述测量操作；以及
-生产所述所需的零件的步骤考虑通过至少所述第一测量操作和所述第二测量操作确定的尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，
其特征在于，
-所述便携式计算设备(45)包括用于确定所述尺寸的测量功能，特别是电子测距仪，并且
-执行所述测量操作的步骤包括使用所述便携式计算设备(45)的所述测量功能。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
将所述尺寸提供至所述工作车间(5)的步骤包括所述便携式计算设备(45)发送所述尺寸，特别是自动地发送所述尺寸并且特别是在所述测量操作期间或紧随所述测量操作之后发送所述尺寸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
所确定的尺寸被发送至所述中央计算单元(25)，特别是其中，
-所述尺寸被输入到所述建筑信息模型的数据库中，和/或
-所述尺寸从所述中央计算单元(25)被提供至所述工作车间(5)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
所述所需的零件由所述工作车间(5)的至少一个机器生产，所述至少一个机器借助于互联网(26)或内联网连接而连接到所述中央计算单元(25)，特别是其中，所述所需的零件
-由所述至少一个机器自动地生产，和/或
-被给定编号，以便于所述结构的构建。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
-将所生产的零件运送至所述测量操作的位置，以及
-使用所述所生产的零件构建所述局部结构，
特别是其中，
-所述零件在所述工作车间处被给定编号，并且考虑所述编号来构建所述局部结构；和/或
-所述局部结构是干墙，并且所述所生产的零件包括石膏板和墙骨。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
所述工作车间(5)是移动工作车间，所述移动工作车间包括一组固定机器，并且适于生产用于多个不同的施工现场处的类似的局部结构的类似的零件，所述方法(100)包括在所述施工现场(3)处提供所述移动工作车间。
9.一种用于施工现场(3)处的建筑物(30)的施工的施工管理系统(1)，所述施工管理系统(1)包括：
-中央计算单元(25)，所述中央计算单元(25)提供建筑信息模型，所述建筑信息模型至少包括：
■所述施工现场(3)或所述建筑物(30)的三维模型(35)，
■包括所述建筑物(30)的施工的目标状态的施工计划，或者
■关于所述建筑物(30)的当前施工状态的信息；以及
-便携式计算设备(45)，所述便携式计算设备(45)能够借助于无线数据连接连接到所述中央计算单元(25)，并且适于将所述建筑信息模型所包含的数据提供给用户(4)，
其特征在于，
所述系统(1)适于控制用于所述施工现场(3)处的局部结构的零件的生产，所述便携式计算设备(45)适于
-通过使用由所述建筑信息模型提供的数据指导所述用户(4)在所述施工现场(3)进行测量操作，以及
-将在所述测量操作过程中确定的尺寸发送至所述中央计算单元(25)，
其中，所述系统包括位于所述施工现场(3)处的工作车间(5)，所述工作车间包括至少一个机器，所述至少一个机器适于根据在所述测量操作期间确定的尺寸生产零件。
10.根据权利要求9所述的系统(1)，
其特征在于，
所述中央计算单元(25)包括至少一个服务器计算机，特别是作为云系统工作的服务器计算机集群，其中，所述便携式计算设备(45)适于借助于互联网(26)或内联网连接将所述尺寸发送至所述中央计算单元(25)。
11.根据权利要求9或10所述的系统(1)，
其特征在于，
所述便携式计算设备(45)包括用于确定所述尺寸的测量功能，特别是电子测距仪，
特别是其中，所述便携式计算设备(45)适于将所确定的尺寸自动地发送至所述中央计算单元(25)，特别是在所述测量操作期间或紧随所述测量操作之后自动地发送至所述中央计算单元(25)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统(1)，
其特征在于，
为了向所述用户(4)提供用于所述测量操作的测量步骤的指令，所述便携式计算设备(45)包括：
-用于向所述用户(4)提供图形指令和/或文本指令的显示器；和/或
-用于向所述用户(4)提供语音指令的扬声器。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统(1)，
其特征在于，
所述工作车间(5)的所述至少一个机器适于根据所述尺寸自主地生产所述零件。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的系统(1)，
其特征在于，
所述工作车间(5)是移动工作车间，所述移动工作车间包括一组固定的机器，并且适于在多个不同的施工现场使用，生产用于所述不同的施工现场中的每一个施工现场处的局部结构的至少一个零件类别的零件，特别是其中，所述移动工作车间
-包括在里面设置所述机器的至少一个容器，特别是在里面固定定位所述机器的至少一个容器；和/或
-被提供为车辆或拖车的一部分，或者能够由车辆或拖车运送。
15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码被存储在机器可读介质上，或由包括程序代码段的电磁波来实施，并且所述计算机程序产品具有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于特别是当在根据权利要求9至14中任一项所述的施工管理系统(1)的计算装置上运行时执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法(100)的至少以下步骤：
-使用由建筑信息模型提供的数据指导用户进行测量操作；
-在所述测量操作中确定零件的尺寸；以及
-根据所确定的尺寸在工作车间(5)生产所需的零件。
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