CN110334924B - 基于bim的计算机辅助设计、施工一体化管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统及方法,系统包括设计模块、施工准备模块、施工过程管理模块、AI系统,方法是根据设计诉求及设计参数,通过AI辅助设计功能单元深度学习数据库中类似项目的设计数据给出初步设计比选方案,经决策人员决策调整后由AI辅助设计功能单元完成施工设计图;将施工设计图通过AI辅助策划功能单元比选、由人决策调整得出施工策划方案;当前施工任务结合相应工序信息,AI辅助施工管理功能单元实时统计并提供给管理人员可行的调整方案进行决策及调整,得到实际的成本、工期、人员物资计划,将任务分配给相关部门及人员。本发明提高工作效率,保证工程进度及质量,最终实现设计意图并保证企业盈利最大化。
Description
技术领域
本发明属于工程施工管理技术领域,具体涉及基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统及方法。
背景技术
BIM技术以WBS(Work Breakdown Structure,工作分解结构)概念为载体进行功能拆分后,将戴明环(PDCA循环将质量管理分为四个阶段,即计划(plan)、执行(do)、检查(check)、处理(act))的管理理念应用于施工管理过程的各个环节,但遗憾的是重PD,CA不足,A更甚。
比如某些软件商开发的隶属于BIM nD系统的计价软件、施工项目成本管理系统可以按照定额较完整的实现工、料、费的统计,进行两算、三算对比,然后以饼图、折线图等形式,将数据结果显示出来,称之为成本分析、控制,乍一看,界面友好、表达清晰,但是仔细分析,发现软件实现的不过是节省了人工做饼图、折线图的过程,“分析、控制”并未明显体现,即便没有该软件,利用excel软件辅以一定的人工和时间,也能达到相应的效果,得出的这些图表也并不能很明确的指导下一步如何管理,如何实现盈利最大,软件没有体现出不可替代性,不能反映出当今时代大数据、智能化的特点。
在施工阶段的工期进度管理方面,实用性就更不令人满意了,作为施工企业,工程项目的进度关系着施工成本,直接影响项目盈利。目前的BIM技术在工期进度管理只是基本实现了施工进度模拟,对于分析,基本没有什么进展,很多软件只是用不同颜色来表示不同进度,比如某种颜色代表施工中,某种颜色代表施工完成,某种颜色代表未施工,某种颜色代表施工进度正常,某种颜色代表进度滞后,仅仅是显示的功能而已。
在安全管理方面,目前主要是通过GPS、摄像头等将场地内人员、车辆等反应在屏幕上,就称之为安全管理了,但实际意义并不大,只不过是将人在现场巡视的工作变成了人在屏幕前进行巡视,对管理工作的帮助并不是十分明显。
综上,目前的BIM技术的应用主要依靠软件厂商提供成熟的配套产品,这些产品虽然覆盖面很广,但在很多方面上的应用仍停留在表面,而且产品功能过于孤立,造成彼此间联系不强,软件数量庞大,使用成本高,实用性不能令用户满意,最终的结果是BIM技术无法以一种智能、高效的形式服务于工程施工管理,辅助项目实现盈利大化,即企业付出了代价,但收益却没有达到最大。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题,本发明提供基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统及方法。
本发明的技术方案是:基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统,包括设计模块、施工准备模块、施工过程管理模块以及AI系统,所述AI系统包括AI辅助设计功能单元、AI辅助策划功能单元、AI辅助施工管理功能单元,所述设计模块根据设计诉求及设计参数,通过AI辅助设计功能单元深度学习给出初步设计比选方案,经设计人员决策调整后由AI辅助设计功能单元完成施工图设计出图;施工准备模块,根据设计模块设计的施工设计图通过AI辅助策划功能单元给出比选方案,经策划组决策调整后由AI辅助策划功能单元完成施工策划方案;施工过程管理模块,根据当前的施工任务结合相应工序的信息,包括人、机、物、料、耗时、技术方案,AI辅助施工管理功能单元实时统计调整,得到了实际的成本、工期、人员物资计划,将任务分配给相关部门及人员,辅助施工管理,包括人、机、物、料、工期、安全、质量、技术的协调辅助,并根据每天的施工进度,自动生成当天的检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单等一系列的过程资料,存档并作为下一步工作的数据库。
基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理方法,其具体步骤包括:
S1:施工前的方案及图纸设计,设计人员提出设计诉求及技术参数,包括起讫点、技术要求、成本,系统根据起讫点位置信息自动搜索GIS等信息系统,得出地形数据,AI辅助设计功能根据设计诉求及设计参数对系统数据库中类似项目的设计数据进行深度学习,给出几种可行性设计方案以及相应方案的初步设计图纸,设计人员进行决策,并且通过对路线、断面形式等参数进行修改进一步进行方案优化,给出最终最优的施工图设计;
S2:施工准备阶段标前策划方案的确定,根据工程项目所在位置,自动搜索地形数据,生成地形模型,通过AI辅助策划功能单元对步骤S1中确定的方案进行深度学习,根据学习结果自动搜索目标区域附近的材料供应商,根据地形数据分析潜在的临建场址、平均运距、大临工程建设方案,判断供应商的供应能力能否满足施工需求,并进一步给出供比选的初步标前策划方案,然后由策划组的决策人员决策后,AI辅助策划功能单元根据决策结果进行修改最终得到施工准备阶段标前策划方案;
S3:施工过程管理,AI辅助施工管理功能单元根据输入的施工任务的实际施工数据,辅助现场管理人员决策物资、机械、人员使用及调整进度计划,并将相关计划按要求报送到相关部门及人员,进行协同配合辅助施工管理,在施工过程中,在每道工序完成后,提醒现场负责人进行自检,并将自检结果通知对应部门并统计材料、人工、机械使用情况,在指定的时间根据工程的完成情况生成结算,再将结果报送至合同、财务,然后基于材料、人工、机械使用情况,由AI辅助施工管理功能分析出潜在的可改进的方面,再由管理人员来决策,同时,所有这些数据又可作为项目经济活动、成本控制分析的基础,而项目经济活动、成本控制分析的结果又可作为后续施工管理的依据,将其存储并对施工过程进行调整,如此循环往复,最终实现项目盈利最大化。
方案进一步地,上述步骤S2中地形模型的生成是使用Dynamo建立精确的土建模型,配合Python编程语言实现由程序自动计算及生成相应图纸和相关坐标信息,辅助或是减少人工计算,提高工作效率,保证工程进度及质量。
方案进一步地,上述步骤S3中还包括根据每天的施工进度,自动生成当天的过程资料,包括检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单,存档并作为下一步工作的数据库。
方案进一步地,上述步骤S3还包括施工过程安全管理,包括通过对人员和车辆的GPS数据的处理,实时提醒在某些区域工作的人员,有危险车辆正在靠近,同时提醒司机距离他所驾驶的车辆多远的位置有工作人员;在吊装作业时,通过分析人员的位置,提醒相应人员呆在危险区域外,避免人员意外伤亡。
方案进一步地,上述步骤S3中相关部门及人员包括本施工方和相应的技术人员以及涉外部门和人员,相关部门及人员获得相关计划后输入自己的意见协同改进,辅助施工管理,再将该意见反馈给管理人员进行决策修改。
本发明的优点是:本发明为基于BIM、人工智能、大数据、物联网的计算机辅助设计、施工一体化管理系统及方法,以完工的工程设计、施工项目信息为数据库(涵盖公路工程、铁路工程、民航机场工程、港口与航道工程、水利水电工程、市政公用工程等),通过AI系统深度学习,以人工智能的方式为设计、施工提供诸如可行性方案、施工图设计、施工策划、施工实施阶段管理等辅助工作,实现了所有单位之间的协调联系,辅助或是减少人工计算,提高工作效率,保证工程进度及质量,最终实现设计意图并保证企业盈利最大化。
附图说明
图1是本发明的实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做清楚完整的描述,以使本领域的技术人员在不需要作出创造性劳动的条件下,能够充分实施本发明。
本发明的具体实施方式是:如图1所示,基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统,包括设计模块、施工准备模块、施工过程管理模块以及AI系统,所述AI系统包括AI辅助设计功能单元、AI辅助策划功能单元、AI辅助施工管理功能单元,所述设计模块根据设计诉求及设计参数,通过AI辅助设计功能单元深度学习给出初步设计比选方案,经设计人员决策、调整后由AI辅助设计功能单元完成施工图设计出图;施工准备模块,根据设计模块设计的施工设计图通过AI辅助策划功能单元比选、决策调整得出施工策划方案;施工过程管理模块,根据当前的施工任务结合相应工序的信息,包括人、机、物、料、耗时、技术方案,AI辅助施工管理功能单元实时统计调整,得到了实际的成本、工期、人员物资计划,将任务分配给相关部门及人员,辅助施工管理,包括人、机、物、料、工期、安全、质量、技术的协调辅助,并根据每天的施工进度,自动生成当天的检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单等一系列的过程资料,存档并作为下一步工作的数据库。
基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理方法,其具体步骤包括:
S1:施工前的方案及图纸设计,设计人员提出设计诉求及技术参数,包括起讫点、技术要求、成本,系统根据起讫点位置信息自动搜索GIS等信息系统,得出地形数据,AI辅助设计功能根据设计诉求及设计参数对系统数据库中类似项目的设计数据进行深度学习,给出几种可行性设计方案以及相应方案的初步设计图纸,设计人员进行决策,并且通过对路线、断面形式等参数进行修改进一步进行方案优化,给出最终最优的施工图设计;
S2:施工准备阶段标前策划方案的确定,根据工程项目所在位置,自动搜索地形数据,生成地形模型,通过AI辅助策划功能单元对步骤S1中确定的方案进行深度学习,根据学习结果自动搜索目标区域附近的材料供应商,根据地形数据分析潜在的临建场址、平均运距、大临工程建设方案,判断供应商的供应能力能否满足施工需求,并进一步给出供比选的初步标前策划方案,然后由策划组的决策人员决策后,AI辅助策划功能单元根据决策结果进行修改最终得到施工准备阶段标前策划方案,使用Dynamo建立精确的土建模型,配合Python编程语言实现由程序自动计算及生成相应图纸和相关坐标信息,辅助或是减少人工计算,提高工作效率,保证工程进度及质量;
S3:施工过程管理,AI辅助施工管理功能单元根据输入的施工任务的实际施工数据,辅助现场管理人员决策物资、机械、人员使用及调整进度计划,并将相关计划按要求报送到相关部门及人员,进行协同配合调整辅助施工管理,然后基于材料、人工、机械使用情况,由AI辅助施工管理功能分析出潜在的可改进的方面,再由管理人员来决策,同时,所有这些数据又可作为项目经济活动、成本控制分析的基础,而项目经济活动、成本控制分析的结果又可作为后续施工管理的依据,将其存储并对施工过程进行调整,如此循环往复,最终实现项目盈利最大化,施工过程管理包括在施工过程中,还包括施工过程安全管理,通过对人员和车辆的GPS数据的处理,实时提醒在某些区域工作的人员,有危险车辆正在靠近,同时提醒司机距离他所驾驶的车辆多远的位置有工作人员;在吊装作业时,通过分析人员的位置,提醒相应人员呆在危险区域外,避免人员意外伤亡;在每道工序完成后,提醒现场负责人进行自检,并将自检结果通知对应部门并统计材料、人工、机械使用情况,在指定的时间根据工程的完成情况生成结算,再将结果报送至合同、财务,以替代现有由人进行统计计算来开结算的过程。
进一步地,上述步骤S3中相关部门及人员包括本施工方和相应的技术人员以及涉外部门和人员,相关部门及人员获得相关计划后输入自己的意见协同改进,辅助施工管理,再将该意见反馈给管理人员进行决策修改,管线迁改协调会实施例中将相关产权单位以加入信息平台,将迁改的模型以可视化的三维视角告知相关产权单位,并收集反馈信息进行必要修改,这种模式将极大的提高工作效率,彻底改变现有工作模式。
盾构掘进过程中,步骤S2和S3中利用Python(编程语言),Dynamo(可视化编程软件)对设计图纸进行模拟,编制出一个符合设计要求且由电脑自动生成的隧道实体模型,并输出每环管片的选型、拼装点位以及各类管片的数量,使盾构土建工程师与盾构司机在隧道施工之前就对隧道拼装有一个精确的认识,并在盾构推进过程中根据实际情况进行二次模拟,保证盾构隧道施工质量,而且通过模拟得出的管片选型和数量就是施工需要的管片计划,结合相应工序的人、机、物、料、耗时等信息,实时统计调整,便得到了实际的成本、工期、人员物资计划,再由AI系统结合施工过程中的数据,如地层信息、掘进速度、同步注浆量、脱出盾尾与同步注浆完成两者间的时间间隔,以及隧道内台车重量、管片重量、油缸总推力、分区推力、管片龄期等与管片实际的破损、错台进行分析对比,便可得到盾构掘进与管片拼装的质量控制措施,然后根据每天的施工进度,自动生成当天的检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单等一系列的过程资料,存档并作为下一步工作的数据库。
在冷冻法联络通道施工过程中,步骤S3中系统根据数据自动计算和调整施工参数,在冷冻过程中,根据温度数据、冷冻管位置及长度、冷冻机组运行状态、清水温度、环境温度等,自动分析查找问题原因,计算判定冷冻帷幕质量。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述,需要指出的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统,其特征在于,包括设计模块、施工准备模块、施工过程管理模块以及AI系统,所述AI系统包括AI辅助设计功能单元、AI辅助策划功能单元、AI辅助施工管理功能单元,所述设计模块根据设计诉求及设计参数,通过AI辅助设计功能单元深度学习给出初步设计比选方案,经决策人员决策及调整后由AI辅助设计功能单元完成施工图设计出图;施工准备模块,根据设计模块设计的施工设计图通过AI辅助策划功能单元给出比选方案,经策划组决策调整,由AI辅助策划功能单元完成施工策划方案AI辅助策划功能单元根据学习结果自动搜索目标区域附近的材料供应商,根据地形数据分析潜在的临建场址、平均运距、大临工程建设方案,判断供应商的供应能力能否满足施工需求,并进一步给出供比选的初步标前策划方案,然后由策划组的决策人员决策后,AI辅助策划功能单元根据决策结果进行修改最终得到施工准备阶段标前策划方案;施工过程管理模块,根据当前的施工任务结合相应工序的信息,包括人、机、物、料、耗时、技术方案,AI辅助施工管理功能单元实时统计调整,得到了实际的成本、工期、人员物资计划,将任务分配给相关部门及人员,辅助施工管理,包括人、机、物、料、工期、安全、质量、技术的协调辅助,并根据每天的施工进度,自动生成当天包括检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单的一系列的过程资料,存档并作为下一步工作的数据库,如此循环往复进行施工管理过程,最终实现项目盈利最大化。
2.如权利要求1所述的基于BIM的计算机辅助设计、施工一体化管理系统的计算机辅助设计、施工一体化管理方法,其特征在于,其具体步骤包括:
S1:施工前的方案及图纸设计,设计人员提出设计诉求及设计参数,包括起讫点、技术要求、成本,系统根据起讫点位置信息自动搜索GIS信息系统,得出地形数据,AI辅助设计功能单元根据设计诉求及设计参数对系统数据库中类似项目的设计数据进行深度学习,给出几种可行性设计方案以及相应方案的初步设计图纸,设计人员进行决策,并且通过对路线、断面形式的参数进行修改进一步进行方案优化,给出最终最优的施工图设计;
S2:施工准备阶段标前策划方案的确定,根据工程项目所在位置,自动搜索地形数据,生成地形模型,通过AI辅助策划功能单元对步骤S1中确定的方案进行深度学习,根据学习结果自动搜索目标区域附近的材料供应商,根据地形数据分析潜在的临建场址、平均运距、大临工程建设方案,判断供应商的供应能力能否满足施工需求,并进一步给出供比选的初步标前策划方案,然后由策划组的决策人员决策后,AI辅助策划功能单元根据决策结果进行修改最终得到施工准备阶段标前策划方案;
S3:施工过程管理,AI辅助施工管理功能单元根据输入的施工任务的实际施工数据,辅助现场管理人员决策物资、机械、人员使用及调整进度计划,并将相关计划按要求报送到相关部门及人员,进行协同配合辅助施工管理,在施工过程中,在每道工序完成后,提醒现场负责人进行自检,并将自检结果通知对应部门并统计材料、人工、机械使用情况,在指定的时间根据工程的完成情况生成结算,再将结果报送至合同、财务,然后基于材料、人工、机械使用情况,由AI辅助施工管理功能单元分析出潜在的可改进的方面,再由管理人员来决策,同时,所有这些数据又作为项目经济活动、成本控制分析的基础,而项目经济活动、成本控制分析的结果又作为后续施工管理的依据,将其存储并对施工过程进行调整,如此循环往复进行施工管理过程,最终实现项目盈利最大化。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤S2中地形模型的生成是使用Dynamo建立精确的土建模型,配合Python编程语言实现由程序自动计算及生成相应图纸和相关坐标信息,辅助或是减少人工计算,提高工作效率,保证工程进度及质量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤S3中还包括根据每天的施工进度,自动生成当天的过程资料,包括检验批资料、物资消耗资料、施工记录、结算单,存档并作为下一步工作的数据库。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,上述步骤S3还包括施工过程安全管理,包括通过对人员和车辆的GPS数据的处理,实时提醒在某些区域工作的人员,有危险车辆正在靠近,同时提醒司机距离他所驾驶的车辆多远的位置有工作人员;在吊装作业时,通过分析人员的位置,提醒相应人员呆在危险区域外,避免人员意外伤亡。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,上述步骤S3中相关部门及人员包括本施工方和相应的技术人员以及涉外部门和人员,相关部门及人员获得相关计划后输入自己的意见协同改进,辅助施工管理,再将该意见反馈给管理人员进行决策修改。
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