CN108475399A - 模拟系统及模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现提高施工现场的生产率的模拟系统。模拟系统具备：现状地形数据获取部，其获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；设计地形数据获取部，其获取表示施工现场的设计地形的设计地形数据；原单位数据获取部，其获取表示与施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；施工量数据计算部，其基于现状地形和设计地形，计算表示施工现场的施工量的施工量数据；施工条件设定部，其设定表示施工步骤的施工条件数据；以及模拟部，其基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，计算施工现场的变迁状况。

Description

模拟系统及模拟方法
技术领域
本发明涉及模拟系统及模拟方法。
背景技术
有时会有通过计算机系统模拟施工现场的施工的情况。专利文献1公开了一种通过计算机系统实施施工计划及施工管理的技术。
专利文献1：日本特开平09-177321号公报
发明内容
为了提高施工现场的生产率，需要有能够对预定实施的施工进行模拟并可视化的技术。
本发明的目的在于提供一种能够实现提高施工现场的生产率的模拟系统及模拟方法。
根据本发明的第1形态，提供一种模拟系统，其具备：现状地形数据获取部，其获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；设计地形数据获取部，其获取表示上述施工现场的设计地形的设计地形数据；原单位数据获取部，其获取表示与上述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；施工量数据计算部，其基于上述现状地形和上述设计地形，计算表示上述施工现场的施工量的施工量数据；施工条件设定部，其设定表示上述施工的步骤的施工条件数据；以及模拟部，其基于上述原单位数据、上述施工条件数据以及上述施工量数据，计算上述施工现场的变迁状况。
根据本发明的第2形态，提供一种模拟方法，其包括：获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；获取表示上述施工现场的设计地形的设计地形数据；获取表示与上述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；基于上述现状地形和上述设计地形计算表示上述施工现场的施工量的施工量数据；以及基于表示上述施工的步骤的施工条件数据、上述原单位数据以及上述施工量数据，计算上述施工现场的变迁状况。
根据本发明的形态，提供了一种能够实现提高施工现场的生产率的模拟系统及模拟方法。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的模拟系统的一个示例的硬件结构图。
图2是表示实施方式1所涉及的模拟系统的一个示例的功能框图。
图3是表示实施方式1所涉及的模拟方法的一个示例的流程图。
图4是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的施工量数据的一个示例的图。
图5是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的原单位数据的一个示例的图。
图6是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的施工条件数据的一个示例的图。
图7是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的施工条件数据的一个示例的图。
图8是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的施工条件数据的一个示例的图。
图9是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的模拟结果的一个示例的图。
图10是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的模拟结果的一个示例的图。
图11是示意性表示在实施方式1所涉及的输出装置中显示的模拟结果的一个示例的图。
图12是表示基于本实施方式所涉及的模拟部的模拟结果的一个示例的图。
图13是表示实施方式2所涉及的模拟方法的一个示例的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明涉及的实施方式，不过本发明不局限于此。下面说明的各实施方式的结构要素能够适当组合。此外，也存在不使用一部分结构要素的情况。
实施方式1
对实施方式1进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的模拟系统1的一个示例的硬件结构图。如图1所示，模拟系统1具有：数据处理装置2、将从数据处理装置2供给来的输出数据进行输出的输出装置3、以及生成输入数据的输入装置4。输出装置3以及输入装置4与数据处理装置2的接口电路5连接。
数据处理装置2具有：接口电路5、CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)这样的处理器6、ROM(Read Only Memory，只读存储器)或快闪存储器这样的非易失性存储器7、以及RAM(Random Access Memory，随机存储器)这样的易失性存储器8。非易失性存储器7存储有在数据处理装置2的数据处理中执行的计算机程序9。计算机程序9通过被从非易失性存储器7加载至易失性存储器8的工作区域并由处理器6读取而被执行。
输出装置3包括将从数据处理装置2供给来的显示数据进行显示的显示装置。输出装置3包括液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或有机EL显示器(OrganicElectroluminescence Display，OELD)这样的平板显示器。
输入装置4通过被用户操作而生成输入数据。由输入装置4生成的输入数据输出至数据处理装置2。输入装置4包括设置在显示装置3的显示画面上的触摸传感器。此外，输入装置4也可以包括计算机用键盘以及鼠标中的至少一方。
图2是表示本实施方式所涉及的模拟系统1的一个示例的功能框图。如图2所示，模拟系统1具备：输入输出部10；获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据的现状地形数据获取部11；获取表示施工现场的设计地形的设计地形数据的设计地形数据获取部12；获取表示与施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据的原单位数据获取部13；以及获取通过操作输入装置4而生成的输入数据的输入数据获取部14。
此外，模拟系统1具备：基于现状地形和设计地形，计算表示施工现场的施工量的施工量数据的施工量数据计算部15；设定表示施工步骤的施工条件数据的施工条件设定部16；基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，计算施工现场的变迁状况的模拟部17；将模拟部17的计算结果数据输出至输出装置3的输出控制部18；以及存储数据的存储部19。
由接口电路5发挥输入输出部10的功能。由处理器6发挥现状地形数据获取部11、设计地形数据获取部12、原单位数据获取部13、输入数据获取部14、施工量数据计算部15、施工条件设定部16、模拟部17以及输出控制部18各自的功能。由非易失性存储器7或易失性存储器8发挥存储部19的功能。
现状地形数据获取部11获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据。现状地形数据是三维地形数据。现状地形数据包括多个地点的位置数据。地点的位置数据是包括纬度数据、经度数据以及高度数据的三维坐标数据。由搭载于无人驾驶飞机、无人驾驶直升机等无人飞行器的照相机获取现状地形数据。在本实施方式中，对作为无人飞行器采用无人机的情况进行说明。无人机航拍施工现场，获取现状地形数据。现状地形数据获取部11从无人机获取现状地形数据。在本实施方式中，输入输出部10具有无线通信功能。由无人机获取到的现状地形数据，例如通过无线通信供给至输入输出部10。现状地形数据获取部11获取通过无线通信供给来的现状地形数据。此外，也可以由搭载于施工现场的作业机械的立体照相机获取现状地形数据。此外，现状地形数据可以是使用三维CAD(Computer AidedDesign，计算机辅助设计)而生成的数据，也可以是在如日本国土地理院这样的规定的机构生成的数据。
设计地形数据获取部12获取表示施工现场的设计地形的设计地形数据。设计地形数据是三维地形数据。设计地形数据包括多个地点的位置数据。地点的位置数据是包括纬度数据、经度数据以及高度数据的三维坐标数据。设计地形数据例如在施工公司制作。设计地形数据获取部12从施工公司获取设计地形数据。在本实施方式中，输入输出部10例如与互联网(Internet)连接。由施工公司制作的设计地形数据从施工公司的信息终端经由互联网供给至输入输出部10。设计地形数据获取部12获取经由互联网供给来的设计地形数据。
原单位数据获取部13获取表示与施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据。原单位数据存储在存储部19。原单位数据包括表示对施工现场进行施工的作业机械的施工能力的数据。原单位数据包括能够用于施工现场的施工的多台作业机械各自的施工能力。多台作业机械各自的原单位数据分别被数据库化，存储在存储部19。原单位数据获取部13从存储部19获取原单位数据。此外，多台作业机械各自的原单位数据也可以存储在与数据处理装置2不同的数据库装置。也可以从该数据库装置向输入输出部10供给原单位数据。原单位数据获取部13也可以从该数据库装置获取原单位数据。
作业机械是指在施工现场能够运转的作业车辆。作业机械包括能够实施压土或挖掘砂土的工程机械、以及能够运载砂土的运载车辆中的至少一方。工程机械包括具有铲斗的液压挖掘机以及具有刮板的推土机中的至少一方。运载车辆包括具有箱斗的自卸车。此外，工程机械也可以是轮式装载机或自行式平地机。
原单位数据的作业机械的施工能力包括每单位时间能够实施的作业机械的作业量。每单位时间能够实施的作业机械的作业量是表示作业机械的作业能力的指标，是指每单位时间作业机械能够移动的砂土量。在作业机械是推土机的情况下，推土机的作业量包括每单位时间推土机能够实施的压土量和填土量中的至少一方。在作业机械是液压挖掘机的情况下，液压挖掘机的作业量包括每单位时间液压挖掘机能够实施的装载量、切土量以及填土量中的至少一个。在作业机械是自卸车的情况下，自卸车的作业量是指每单位时间自卸车能够运载的砂土量。此外，压土量是指工程机械能够挤压的砂土量。填土量是指工程机械能够填充的砂土量。装载量是指工程机械能够装载到运载车辆的砂土量。切土量是指工程机械能够挖掘的砂土量。
在作业机械是液压挖掘机的情况下，每单位时间能够实施的作业机械的作业量包括表示液压挖掘机的铲斗的尺寸的铲斗容量。液压挖掘机的作业量取决于铲斗容量。在铲斗容量较大的情况下，作业量增大。在铲斗容量较小的情况下，作业量减少。
在作业机械是推土机的情况下，每单位时间能够实施的作业机械的作业量包括推土机的刮板的尺寸。推土机的作业量取决于刮板的尺寸。在刮板的尺寸较大的情况下，作业量增大。在刮板的尺寸较小的情况下，作业量减少。
此外，在作业机械是液压挖掘机的情况下，原单位数据不仅包括铲斗容量，还包括液压挖掘机的最大挖掘高度、最大旋转半径、以及斜面整形能力。此外，在租借并使用液压挖掘机的情况下，原单位数据包括每日的租金或每月的租金。此外，原单位数据包括作业机械的燃料消耗率。
此外，原单位数据包括作业机械的种类、型号、车辆规格以及能够供应到施工现场的作业机械的台数中的至少一个。此外，原单位数据包括作业机械的管理状态。
此外，原单位数据还包括施工现场的操作员即驾驶作业机械的操作员的施工能力。操作员的施工能力包括操作员的熟练程度或技能。此外，原单位数据包括能够供应到施工现场的操作员的人数。
此外，原单位数据包括对结构物的施工作业能力。结构物的施工作业包括在护岸施工或斜面施工等的情况下，设置混凝土块或混凝土板等的作业或平整作业。此外，原单位数据包括操作员的测量能力。
进一步地原单位数据还可以包括对施工现场的作业的容易度进行了指标化的数据。此外，在施工内容不是挖掘砂土或压土，而是例如进行铺设混凝土结构物或设置护墙等这样的结构物施工的施工内容(施工现场)的情况下，原单位数据也可以包括结构物施工的容易度或与结构物的施工相关的操作员的施工能力。
即，原单位数据是表示如作业机械以及操作员这样的、施工所必须的资源(resource)或与施工内容相关的施工的容易度等数据。这些数据包括作业机械的能力、操作员的技能、所设置结构物的规格以及施工现场的土质。即，原单位数据是表示与用于对施工现场进行施工相关的资源的规格的数据。原单位数据是施工前能够获取的已知数据，被数据库化，存储在存储部19。
输入数据获取部14获取由用户从输入装置4输入的输入数据。
施工量数据计算部15比对由现状地形数据获取部11获取到的现状地形数据与由设计地形数据获取部12获取到的设计地形数据，计算表示施工现场的施工量的施工量数据。施工量数据计算部15根据现状地形与设计地形之差计算施工量数据。
施工量数据包括表示施工现场的施工范围的施工范围数据、砂土的切土数据以及砂土的填土数据中的至少一个。切土数据包括表示施工范围内的需要进行砂土切土的部位的切土部位数据、以及表示施工范围内的砂土切土量的切土量数据中的至少一方。填土数据包括表示施工范围内的需要进行砂土填土的部位的填土部位数据、以及表示施工范围内的砂土填土量的填土量数据中的至少一方。切土是指由作业机械或操作员挖掘的砂土。切土量是指砂土的挖掘量。填土是指填补的砂土。填土量是指砂土的填补量。
施工量数据计算部15根据现状地形与设计地形之差，计算对现状地形的切土部位和切土量。此外，施工量数据计算部15根据现状地形与设计地形之差，计算对现状地形的填土部位以及填土量。
施工条件设定部16设定表示施工现场的施工条件的施工条件数据。施工条件数据包括施工步骤。此外，施工条件数据包括施工现场的土质以及作业机械的行走路径中的至少一方。
在本实施方式中，施工条件数据包括由输入装置4生成的输入数据。即，在本实施方式中，用户操作输入装置4，输入施工条件数据。输入数据获取部14获取由输入装置4生成的用于表示施工条件数据的输入数据。施工条件设定部16从输入数据获取部14获取施工条件数据。施工条件设定部16基于由用户输入的输入数据，设定施工条件数据。
模拟部17基于由原单位数据获取部13获取到的原单位数据、由施工条件设定部16设定好的施工条件数据以及由施工量数据计算部15计算出的施工量数据，计算施工现场的变迁状况。施工现场的变迁状况包括施工现场的现场状况以及作业机械的运转状况的一方或双方。施工现场的现场状况包括施工现场的地形状况以及施工现场的结构物的设置状况的一方或双方。模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，模拟随着施工的推进而变化的施工现场的地形。此外，模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，例如，模拟包括运转率的作业机械的运转状况。
此外，模拟部17基于由原单位数据获取部13获取的原单位数据、由施工条件设定部16设定的施工条件数据以及由施工量数据计算部15计算出的施工量数据，对实施计算出的施工量的施工时的施工效率进行计算。施工效率包括施工所需要的成本、作业量以及工期中的至少一个。模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，模拟施工所需要的成本、作业量以及工期中的至少一个。
输出控制部18输出模拟部17的计算结果数据至输出装置3。模拟部17的计算结果数据包括模拟部17的模拟结果。在本实施方式中，模拟部17的计算结果数据包括表示施工现场的变迁状况的变迁状况数据以及表示施工效率的施工效率数据。输出控制部18控制输出装置3。输出控制部18根据模拟部17的计算结果数据，生成显示到输出装置3的输出数据(显示数据)，并将其显示到输出装置3。由此，由模拟部17计算出的模拟结果被可视化。
接着，对本实施方式所涉及的模拟方法进行说明。图3是表示本实施方式所涉及的模拟方法的一个示例的流程图。如图3所示，本实施方式所涉及的模拟方法包括：获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据(步骤SP10)；获取表示施工现场的设计地形的设计地形数据(步骤SP20)；基于现状地形和设计地形，计算表示施工现场的施工量的施工量数据(步骤SP30)；获取表示在施工现场的施工中使用的作业机械的施工能力等的、与用于对施工现场进行施工相关的资源的规格的原单位数据(步骤SP40)；设定包括施工步骤的施工条件(步骤SP50)；基于表示施工条件的施工条件数据、原单位数据以及施工量数据，计算施工现场的变迁状况(步骤SP60)；以及将计算出的变迁状况输出至输出装置3(步骤SP70)。
获取现状地形数据(步骤SP10)。在本实施方式中，搭载有照相机的无人机在施工现场的上空飞行，由照相机对施工现场进行拍摄，获取现状地形数据。现状地形数据从无人机被发送至现状地形数据获取部11。现状地形数据获取部11从无人机获取现状地形数据。
接着，获取设计地形数据(步骤SP20)。设计地形数据表示施工后的施工现场的目标地形。设计地形数据获取部12从施工公司的信息终端获取设计地形数据。
接着，计算施工量数据(步骤SP30)。施工量数据计算部15根据现状地形与设计地形之差，计算对现状地形的切土部位和切土量、以及对现状地形的填土部位和填土量。如上所述，现状地形数据以及设计地形数据均包括多个地点的位置数据(三维坐标数据)。施工量数据计算部15计算例如现状地形数据的第一地点的位置数据与设计地形数据的第一地点的位置数据之差，来计算第一地点的施工量。施工量数据计算部15对施工现场的多个地点分别计算现状地形数据的位置数据与设计地形数据的位置数据之差，来分别计算多个地点的施工量。由此，施工量数据计算部15能够计算施工现场全体的切土部位及切土量和填土部位及填土量。
输出控制部18将由施工量数据计算部15计算出的施工量数据显示到输出装置3。图4是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的施工量数据的一个示例的图。如图4所示，输出控制部18将现状地形数据和设计地形数据重叠显示到输出装置3。作为施工量数据，输出控制部18将表示应该实施切土的范围的切土部位21和表示应该实施填土的范围的填土部位22以不同颜色显示到输出装置3。输出控制部18将现状地形数据、设计地形数据以及施工量数据分别三维显示在输出装置3。
接着，获取原单位数据(步骤SP40)。表示能够用于施工现场的施工的多台作业机械各自的施工能力的原单位数据分别被数据库化，存储在存储部19。用户操作输入装置4，从数据库化了的原单位数据，选择预定用于施工现场的施工的作业机械。用户操作输入装置4，指定预定使用的作业机械的种类以及数量。
此外，用户操作输入装置4，从数据库化了的原单位数据，选择预定供应到施工现场的操作员。操作员例如是能够驾驶作业机械的操作员。此外，用户是例如施工现场的监督者或管理者。用户操作输入装置4，指定预定供应的操作员以及人数。
图5是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的原单位数据的一个示例。如图5所示，输出控制部18将数据库化了的操作员列表23和数据库化了的作业机械列表24显示到输出装置3。如操作员列表23所示，操作员的原单位数据包括操作员的熟练程度。操作员的熟练程度可以使用将考虑与施工现场的地形或施工内容相对应的技能所得的系数乘以表示熟练程度的指标后的结果。如作业机械列表24所示，作业机械的原单位数据包括表示作业机械的种类的“型号”以及计算每单位时间能够实施的作业机械的作业量所必须的例如“铲斗容量”等。用户通过输入装置4，从作业机械列表24选择预定使用的作业机械，并从操作员列表23选择预定供应的操作员。选择出的作业机械以及操作员显示在作业内容列表25。
接着，设定施工条件(步骤SP50)。用户操作输入装置4输入施工条件数据。在本实施方式中，施工条件数据包括施工步骤。
如图5所示，输出控制部18将表示施工所必须的作业内容的作业内容列表25显示到输出装置3。此外，输出控制部18将用于指定施工现场的切土部位21的部分区域以及填土部位22的部分区域的施工类型区域列表26显示到输出装置3。如施工类型区域列表26所示的施工类型区域是指在施工现场中被划分的区域，例如指定了在该区域中应该实施的作业内容的区域。用户分配使由施工类型区域列表26表示的施工类型区域的施工实施的作业机械以及操作员。在图5所示的示例中，如作业内容列表25所示，用户给名为“切土区域A”的切土部位21的部分施工类型区域的切土作业分配型号为“D”的作业机械和操作员b(作业内容列表25所示的No.1)。此外，用户给名为“填土区域B”的填土部位22的部分施工类型区域的填土作业分配型号为“C”的作业机械和操作员a(作业内容列表25所示的No.2)。此外，如作业内容列表25所示，用户分配“挖掘”作业给作业机械D和操作员b，分配“填土”作业给作业机械C和操作员a。填土作业包括例如地面的平整和斜面成形这样的作业。此外，在图5所示的示例中，如作业内容列表25所示，用户以实施切土区域A的切土作业之后实施填土区域B的填土作业的方式，指定施工步骤(顺序)。
此外，在图5所示的示例中，为了容易说明，对在施工类型区域列表26中显示有2个施工类型区域(切土区域A以及填土区域B)，对这2个施工类型区域各自的施工分别分配作业机械以及操作员，并指定这2个施工步骤的示例进行了说明。实际上，例如，切土部位21以及填土部位22分别划分为至少2个以上的施工类型区域，实施对这些多个施工类型区域的作业机械以及操作员的分配。可以在施工现场内的同一个场地设定施工类型区域，也可以在施工现场内的不同场地设定施工类型区域。此外，对这些多个施工类型区域的施工步骤(顺序)由用户指定。此外，在作业内容中，不仅包括切土作业以及填土作业，还包括使用工程机械来制造斜面的作业或平整的作业、设置混凝土等的结构物来制造护墙、制造用于护岸的隔墙的作业、以及使用运载车辆运载砂土的作业。
此外，在本实施方式中，在例如参照图4说明了的三维显示数据中，用户能够使用鼠标或触摸面板这样的输入装置4指定施工类型区域。
此外，用户能够在1个施工类型区域中指定使作业机械移动的步骤。图6是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的施工条件数据的一个示例。如图6所示，输出控制部18将多个移动轨迹模式27显示到输出装置3。移动轨迹模式27例如表示在1个施工类型区域中液压挖掘机或推土机移动的轨迹。移动轨迹模式27是根据所使用的作业机械的种类预备的。用户操作输入装置4，能够从输出装置3所显示的多个移动轨迹模式27选择任意的移动轨迹模式27。
此外，用户设定施工现场的土质作为施工条件数据。图7是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的施工条件数据的一个示例的图。如图7所示，输出控制部18将表示多种土质的土质列表28显示到输出装置3。在图7所示的示例中，作为土质列表28表示有“砂土”、“粘性土”、“含砾石土”、“岩块、卵石”。用户操作输入装置4，从土质列表28选择与施工现场的土质最接近的土质。
此外，土质列表28包括该砂土的标准土量换算率。在土质列表28中，标准土量换算率L表示将挖掘出的砂土装载到自卸车等时砂土含有空气而体积增大的比例。标准土量换算率C表示紧固砂土时体积减少的比例。
此外，在进行模拟时，现状地形数据、设计地形数据以及施工量数据被网格分割。如图7所示，输出控制部18将用于使用户指定网格分割的分割宽度的分割宽度指定部29显示到输出装置3。用户通过输入装置4指定网格分割的分割宽度。在图7中，在表示为“XY方向”的输入栏中，输入纬度方向以及经度方向上的网格分割的分割宽度，在表示为“Z方向”的输入栏中，输入高度方向上的网格分割的分割宽度。
此外，在本实施方式中，作为施工条件数据，设定运载车辆的行走路径。图8是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的施工条件数据的一个示例的图。用户操作输入装置4，指定施工现场的运载车辆的行走条件。运载车辆的行走条件包括：要使运载车辆的行走开始的行走开始地点P1、以及要使运载车辆的行走结束的行走结束地点P2。用户操作输入装置4，指定行走开始地点P1以及行走结束地点P2。此外，在施工现场中，行走路可以设定多个。
此外，输出控制部18将用于由用户指定运载车辆是否能够交错行驶的行走指定部30、用于由用户指定有无运载车辆能够等待的场地的等待场地指定部31、用于由用户输入路面状态的路面输入部32、以及用于指定堆装切土后的砂土时的最大堆土量或用于堆装用来填土的砂土时的最大堆土量的堆土量指定部40显示在显示装置3。用户根据施工现场的状况判断运载车辆是否能够交错行驶，操作输入装置4指定运载车辆是否能够交错行驶。此外，也可以在行走路的全体中设定运载车辆是否能够交错行驶，也可以在部分行走路中设定运载车辆是否能够交错行驶。也可以是，例如在选择出如图8所示的地图上的行走路之后才能够设定是否能够交错行驶。此外，也可以是，例如在选择出如图8所示的行走路的部分区间之后才能够设定该区间内是否能够交错行驶。此外，用户根据施工现场的状况判断有无运载车辆能够等待的场地，操作输入装置4，指定有无运载车辆能够等待的场地。此外，用户根据施工现场的状况判定路面状态，操作输入装置4，输入路面状态。由堆土量指定部40指定的切土最大装载土量是例如在液压挖掘机进行切土作业，并为了装载到运载车辆而堆装砂土时的最大堆土量，根据该土量的大小，模拟结果(液压挖掘机的运转率或运载车辆的运转率)发生变化。此外，由堆土量指定部40指定的填土最大待整平土量是例如在为了由推土机进行填土作业而堆装由运载车辆运来的砂土时的最大堆土量，根据该土量的大小，模拟结果(推土机的运转率或运载车辆的运转率)发生变化。
施工条件设定部16基于通过操作输入装置4而生成的输入数据，确定自卸车2的行走路径33。施工条件设定部16以例如使运载车辆不在路面倾斜为10％以上的路径上行走，并且使从行走开始地点P1到行走开始地点P2的距离为最短的方式，计算行走路径33。此外，施工条件设定部16基于在行走指定部30中指定了的指定数据、在等待场地指定部31中指定了的指定数据、以及在路面输入部32中输入的指定数据，计算最佳行走路径33。此外，施工条件设定部16考虑在施工现场是否有障碍物，计算行走路径33。此外，也可以由用户使用输入装置4指定任意的行走路径33。
此外，作为施工条件数据，设定施工期间(工期)。施工期间表示例如几月几日开始施工、几月几日完成施工，由此用户操作输入装置4输入施工开始时刻和施工结束时刻。
在设定了作为进行模拟时的前提条件的施工条件之后，实施施工的模拟(步骤SP60)。模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，计算施工现场的变迁状况。此外，模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，计算实施由施工量数据计算部15计算出的施工量的施工时的施工效率。
施工现场的变迁状况包括施工现场的现场状况和作业机械的运转状况的一方或双方。施工效率包括施工所需要的成本、作业量以及工期中的至少一个。
由模拟部17求出的计算结果数据被输出至输出装置3(步骤SP70)。输出控制部18根据模拟部17的计算结果数据，生成输出装置3能够显示的显示数据(模拟结果)，并输出至输出装置3。
图9和图10是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的模拟结果的一个示例的图。图10是放大图9的A部分的图。
模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，模拟随着施工的推进而发生变化的施工现场的地形。模拟部17在作为施工条件数据输入的施工期间中每隔规定时间(例如每隔1秒)模拟该时刻的施工现场的地形。输出控制部18将每隔规定时间计算出的施工现场的地形与从施工开始时刻的经过时间相关联，显示到输出装置3。即，输出控制部18将随着施工的推进而发生变化的施工现场的地形的动画数据显示到输出装置3。
如图10所示，输出控制部18使用由按照图7中用户指定的网格分割而划分出的网格即将施工现场的地形由多个区域(网格)表示出的数据，来使输出装置3进行显示。输出控制部18与从施工开始时刻经过的时间相关联地，与砂土的移动对应地改变区域的位置以及数量，将施工现场的地形的变化可视化。
图11是示意性表示在本实施方式所涉及的输出装置3中显示的模拟结果的一个示例的图。模拟部17在作为施工条件数据输入的施工期间52中，每隔规定时间(例如每隔1秒)模拟该时刻的作业机械的运转状况。作业机械的运转状况包括作业机械的运转率。输出控制部18将每隔规定时间计算出的作业机械的运转状况与从施工开始时刻经过的时间相关联，显示到输出装置3。如图11所示，输出控制部18将表示每隔规定时间计算出的作业机械的运转状况的表显示到输出装置3。
在作业机械正在运转的情况下，如图11所示，对表示该作业机械的表的格子50附加颜色。模拟部17每隔例如1秒模拟作业机械是否正在运转。输出控制部18每隔例如1秒使输出装置3以不同颜色区分显示作业机械是否正在运转。
此外，模拟部17计算例如每1小时的作业机械的运转率51。如图11所示，输出控制部18将计算出的运转率的数值显示到输出装置3。在运转率51较高的情况下，表示该作业机械的附加了颜色的格子50的数量增加，在运转率51较低的情况下，表示该作业机械的附加了颜色的格子50的数量减少。
图12是表示基于本实施方式所涉及的模拟部17的模拟结果的一个示例的图。作为模拟结果，模拟部17模拟施工所需要成本与工期的关系。在图12中，横轴是工期，纵轴是施工所需要的成本。
在图12中，点a、点b、以及点c分别表示基于不同施工条件或原单位数据计算出的模拟结果。点a、点b、以及点c分别是将由模拟部17计算出的成本与工期的关系绘图出的点。模拟部17能够改变施工条件或原单位，来多次实施模拟。例如，在改变自卸车的台数实施模拟的情况下，如图12所示，得出多个不同的模拟结果。作为一个示例，点a表示在原单位数据为自卸车6台的情况下的模拟结果，点b表示在原单位数据为自卸车7台的情况下的模拟结果，点c表示在原单位数据为自卸车8台的情况下的模拟结果。点a所示的结果的情况是成本比其他结果低但工期却加长。点b所示的结果的情况是比点a所示的结果多1台自卸车，因此成本增加但工期却大幅缩短。点c所示的结果的情况是比点b所示的结果再多1台自卸车，因此成本变高但工期并没有缩短。也就是说，用户可以了解即使比点b的施工条件或原单位数据增加自卸车的台数，也得不到工期缩短的效果。用户可以选择优先成本的点a的施工条件或原单位数据，或者可以选择优先工期的点b的施工条件或原单位数据。
如以上说明的那样，根据本实施方式，基于现状地形数据以及设计地形数据计算出施工量数据，从原单位数据的数据库获取作为表示使用于施工现场的施工的作业机械等的资源的规格、即与用于对施工现场进行施工相关的资源的规格的数据的原单位数据，并由用户设定施工条件数据。因此，模拟部17基于原单位数据、施工条件数据、以及施工量数据，能够模拟包括施工现场的现场状况以及作业机械的运转状况的一方或双方的变迁状况。通过将该模拟部的模拟结果显示到输出装置3，预定实施的施工的模拟结果被可视化。通过预定实施的施工的模拟结果被可视化，用户能够确认基于自己设定的施工条件的施工的变迁状况。用户能够查看模拟结果，判断自己设定的施工条件是否为最优。在用户是施工现场的监督者的情况下，该用户查看模拟结果，例如能够对作业机械或操作员的数量或能力进行重新探讨。此外，用户查看模拟结果，能够在考虑成本或工期的同时，以获得更加优选的模拟结果的方式，操作输入装置4输入新的施工条件，使模拟系统1重新实施模拟。由此能够实现施工现场的生产率提高。
此外，根据本实施方式，模拟部17基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据，计算包括施工所需要成本、作业量以及工期中的至少一个的施工效率。通过将该模拟部的模拟结果显示到输出装置3，用户能够确认基于自己设定的施工条件的施工效率。用户能够查看模拟结果，判断自己设定的施工条件是否为最优。用户能够查看模拟结果，例如以改善施工效率的方式对作业机械或操作员的数量或能力执行重新探讨，或者在考虑成本或工期的同时，以获得更加优选施工效率的模拟结果的方式操作输入装置4输入新的施工条件，使模拟系统1重新实施模拟。
此外，根据本实施方式，施工条件数据包括施工现场的土质以及作业机械的行走路径中的至少一方。根据施工现场的土质，施工的困难程度提高，施工的推进速度发生变化。作为施工条件数据，输入施工现场的土质，由此提高模拟精度。此外，根据施工类型区域中的作业机械的移动轨迹，施工的推进速度也发生变化。由用户借助移动轨迹模式27，指定例如液压挖掘机等的工程机械的移动轨迹，作为施工条件数据，由此提高模拟精度。此外，如果运载车辆不以高效行走，则施工的推进速度下降。例如，当运载车辆不能在工程机械的挖掘场地和卸载挖掘出的砂土的卸载场地之间高效移动时，工程机械的装载作业停止所浪费的时间会增加。因此，根据运载车辆的行走路径，施工的推进速度也发生变化。用户通过进行行走开始地点P1的指定、行走结束地点P2的指定、行走指定部30中的指定、等待场地指定部31中的指定、堆土量指定部40中的指定、以及路面输入部32中的输入，设定对施工现场的状况最佳的行走路径33，能够高精度地求取施工效率。作为施工条件数据，设定有最佳的行走路径33，由此提高模拟精度。
此外，在本实施方式中，在设定施工期间(工期)作为施工条件数据时，用户通过操作输入装置4，输入施工开始时刻和施工结束时刻来设定施工期间。用户也可以操作输入装置4输入施工开始时刻而不输入施工结束时刻。只要输入了施工开始时刻，则模拟部17能够基于原单位数据、施工条件数据以及施工量数据实施模拟，计算施工结束时刻。
此外，在作业机械的台数(原单位)未定的情况下，能够通过用户输入施工开始时刻和施工结束时刻，模拟部17以在输入的施工结束时刻完成施工的方式，通过模拟计算最佳的作业机械的台数。
实施方式2
对实施方式2进行说明。在下面的说明中，对与上述实施方式相同或等同的结构要素标注相同的符号，并简化或省略其说明。
在上述的实施方式中，施工条件数据是由用户通过输入装置4输入到数据处理装置2的。在本实施方式中，对施工条件设定部16基于原单位数据和施工量数据设定施工条件数据的示例进行说明。
图13是表示本实施方式所涉及的模拟方法的一个示例的流程图。与上述的实施方式同样，获取现状地形数据(步骤SP10)，获取设计地形数据(步骤SP20)，计算施工量数据(步骤SP30)，获取原单位数据(步骤SP40)。
原单位数据包括预定使用的作业机械的种类以及数量。在本实施方式中，原单位数据获取部15从存储在存储部19的原单位数据的数据库，选定预定使用的作业机械的种类以及数量。例如，将表示根据施工现场的規模而设定的作业机械的种类以及数量的作业机列表存储在存储部19，原单位数据获取部15可以从多个作业机列表选择任意的作业机列表。此外，与上述的实施方式同样，可以由用户指定预定使用的作业机械的种类以及数量。
在本实施方式中，与实施方式1不同，施工条件设定部16设定施工条件(步骤SP50B)。在本实施方式中，施工步骤的列表数据存储在存储部19。施工条件设定部16从施工步骤的列表数据选择任意的施工步骤，将该选择出的施工步骤设定为施工条件数据。此外，施工现场的土质的列表数据以及作业机械的行走路径的列表数据存储在存储部19，施工条件设定部16可以从该列表数据选择任意的土质以及作业机械的行走路径。
模拟部17基于由原单位数据获取部13获取到的原单位数据、由施工量数据计算部15计算出的施工量数据以及由施工条件设定部16设定好的施工条件数据，模拟施工现场的变迁状况以及施工效率。在本实施方式中，模拟部17计算表示在施工现场预定使用的作业机械的运转率的运转率数据(步骤SP60B)。
模拟部17判定至少一台的作业机械的运转率是否为预先设定好的阈值以上(步骤SP65)。例如，在预定使用一台作业机械的情况下，判定该一台作业机械的运转率是否为预先设定好的阈值以上。或者，例如，在预定使用N台的作业机械的情况下，判定N台的作业机械的运转率是否均为阈值以上。此外，例如，在预定使用N台的作业机械的情况下，也可以仅判定N台中的特定的作业机械的运转率是否为预先设定好的阈值以上。在这种情况下，例如，在作为预定使用的作业机械有液压挖掘机3台、推土机2台，合计5台的作业机械的情况下，也可以将3台的液压挖掘机设定为特定的作业机械，判定该3台的液压挖掘机运转率是否均为预先设定好的阈值以上。特定的作业机械例如由用户操作输入装置4指定特定的作业机械，通过输入数据获取部14识别并设定由施工条件设定部16特定的作业机械。
在步骤SP65中，在判定为所有的作业机械的运转率均是阈值以上的情况下(步骤SP65：“是”)，输出控制部18将模拟部17的模拟结果显示到输出装置3(步骤SP70)。
在步骤SP65中，在判定为不是所有的作业机械的运转率均为阈值以上的情况下(步骤SP65：“否”)，施工条件设定部16变更施工条件，设定变更后的施工条件(步骤SP50B)。
模拟部17基于重新设定的施工条件数据实施模拟，计算作业机械的运转率数据(步骤SP60B)。
数据处理装置2实施步骤SP50B、步骤SP60B以及步骤SP65的处理直至作业机械的运转率成为阈值以上为止。
如以上说明那样，在本实施方式中，施工条件设定部16基于由模拟部17计算出的运转率数据，以使作业机械的运转率成为阈值以上的方式设定施工条件数据。在本实施方式中，只要获取到施工量数据以及原单位数据，则数据处理装置2自动计算出作业机械的运转率为阈值以上的最佳施工条件。由此模拟系统1能够向用户提供最佳施工条件。
此外，在上述的实施方式中，原单位数据也可以修改或更新。例如，在实际的施工开始之后经过了规定期间的规定时刻，可以基于从施工开始的时刻到规定时刻为止的施工实际结果或各种传感器的检测结果，修改或更新登记在存储部19的作业机械的原单位或操作员的熟练程度。模拟部17可以基于修改后或更新后的作业机械的原单位或操作员的熟练程度重新实施模拟。
在上述的实施方式中，模拟部17计算施工现场的变迁状况以及施工效率，也可以分别单独计算施工现场的变迁状况和施工效率。
此外，在上述的实施方式中，主要对输出装置3为显示装置的示例进行了说明。输出装置3也可以是打印装置。基于输出装置3的输出包括基于打印装置的打印(打印输出)。即，上述的实施方式所说明的、输出装置3中显示的显示数据(图像数据以及文字数据)也可以作为印刷物输出。
符号说明
1模拟系统
2数据处理装置
3输出装置
4输入装置
5接口电路
6处理器
7非易失性存储器
8易失性存储器
9计算机程序
10输入输出部
11现状地形数据获取部
12设计地形数据获取部
13原单位数据获取部
14输入数据获取部
15施工量数据计算部
16施工条件设定部
17模拟部
18输出控制部
19存储部
21切土部位
22填土部位
23作业车列表
24作业机械列表
25作业内容列表
26施工类型区域列表
27移动轨迹模式
28土质列表
29分割宽度指定部
30行走指定部
31等待场地指定部
32路面输入部
33行走路径

Claims (9)

1.一种模拟系统，其特征在于，具备：
现状地形数据获取部，其获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；
设计地形数据获取部，其获取表示所述施工现场的设计地形的设计地形数据；
原单位数据获取部，其获取表示与所述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；
施工量数据计算部，其基于所述现状地形和所述设计地形，计算表示所述施工现场的施工量的施工量数据；
施工条件设定部，其设定表示所述施工的步骤的施工条件数据；以及
模拟部，其基于所述原单位数据、所述施工条件数据以及所述施工量数据，计算所述施工现场的变迁状况。
2.根据权利要求1所述的模拟系统，其特征在于：
所述变迁状况包括所述施工现场的现场状况以及作业机械的运转状况的一方或双方。
3.一种模拟系统，其特征在于，具备：
现状地形数据获取部，其获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；
设计地形数据获取部，其获取表示所述施工现场的设计地形的设计地形数据；
原单位数据获取部，其获取表示与所述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；
施工量数据计算部，其基于所述现状地形和所述设计地形，计算表示所述施工现场的施工量的施工量数据；
施工条件设定部，其设定表示所述施工的步骤的施工条件数据；以及
模拟部，其基于所述原单位数据、所述施工条件数据以及所述施工量数据，计算实施所述施工量的施工时的施工效率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟系统，其特征在于：
所述模拟部，
改变所述施工条件数据或原单位数据，实施多次模拟。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模拟系统，其特征在于：
所述施工条件数据包括所述施工现场的土质以及作业机械的行走路径中的至少一方。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模拟系统，其特征在于：
具备输入数据获取部，其获取通过操作输入装置而生成的输入数据，
所述施工条件数据包括所述输入数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的模拟系统，其特征在于：
所述模拟部计算作业机械的运转率数据，
所述施工条件设定部基于由所述模拟部计算出的所述运转率数据，以使所述作业机械的运转率成为阈值以上的方式，设定所述施工条件数据。
8.一种模拟方法，其特征在于，包括：
获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据；
获取表示所述施工现场的设计地形的设计地形数据；
获取表示与所述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据；
基于所述现状地形和所述设计地形，计算表示所述施工现场的施工量的施工量数据；以及
基于表示所述施工的步骤的施工条件数据、所述原单位数据以及所述施工量数据，计算所述施工现场的变迁状况。
9.一种模拟方法，其特征在于，包括：
获取表示施工现场的现状地形的现状地形数据，
获取表示所述施工现场的设计地形的设计地形数据，
获取表示与所述施工现场的施工相关的资源的规格的原单位数据，
基于所述现状地形和所述设计地形，计算表示所述施工现场的施工量的施工量数据，
设定表示所述施工的步骤的施工条件数据，以及
基于所述原单位数据、所述施工条件数据以及所述施工量数据，计算实施所述施工量的施工时的施工效率。
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