CN110378670A - 一种空间网络技术模型及其构建方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程项目管理中的进度管控技术领域，公开了一种空间网络技术模型及其构建方法和应用，确定项目总进度目标；项目系统分解和项目分解；确定子项目之间的逻辑关系；形成初步空间网络结构；确定子项目持续时间的概率分布；计算子项目时间参数；确定总工期及空间链；空间网络结构的优化；空间网络结构控制；所述的空间网络技术模型是多个平面子系统网络在空间上的综合集成。本发明利用空间网络技术模型，能够形成包括总进度规划、分区进度计划、单体进度计划在内的多阶计划体系。

Description

一种空间网络技术模型及其构建方法和应用

技术领域

本发明属于工程项目管理中的进度管控技术领域，尤其涉及一种空间网络技术模型及其构建方法和应用。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

实际上，国内外传统项目管理理论和方法在进度控制问题上无法完全满足大型复杂工程项目的需求。一般项目以操作层进度管理为重点，主要协调活动间关系(技术约束)。大型复杂工程项目中进度管理重点是子系统、子子系统、子项目等之间的协调和管理(技术、资源、经济、政治、社会)。对于大型复杂工程项目而言，一般项目的进度管理理论和方法当然可以使用，但主要是在子项目层级以下的进度管理上，即大型复杂工程项目层层分解到子项目的时候，各子项目从形式和内容上看，就是一个一般项目，传统的管理方法能对其进行有效的管理和控制，而大型复杂工程更高层级进度管理，即子系统层、子子系统层、…、子项目层的进度管理，需要对不同学科、不同专业、不同领域或不同部门的工作进度进行统筹安排和协调管理，一般项目进度管理的理论和方法就不适用了。

例如现有的进度管控技术存在如下缺陷：

横道图——各项活动之间的关系无法表示，也没有影响项目时间周期的关键活动。

网络计划技术、关键线路法、计划评审技术等——如果建立以活动为基础的庞大进度计划，进度管理者就会过分陷入细节、局部而忽视全局；即使建立以子项目为基础的进度计划，利用传统的网络计划技术建立的进度计划也很可能会割裂不同子系统(或不同子子系统)的子项目之间的联系，这样的进度计划也是不全面的。

概要图——制订的进度计划比较宏观，节点很粗，而且节点之间只有静态关系，缺乏节点之间动态的内在联系，因此不能作为巨项目进度计划和控制的有效手段。

关键链方法——大型复杂工程项目是由众多不同承包单位负责实施的，因此不能随意缩短关键路线上节点(承包的任务)的时间，在大型复杂工程项目全局条件下不适合采用关键链方法，只能作为某个承包单位内部进度计划和控制的方法。

团队突破传统的平面网络进度控制技术，利用“空间网络进度”结构模型，形成了总进度规划、分区进度计划、单体进度计划的多阶计划体系。在广联达BIM软件系统基础上，开发了4D建造控制系统，将多阶计划体系以可视化方式精确、直观体现，保障项目进度计划的顺利执行。

成果第一完成人结合20余年积累的理论与工程实践经验，于2012年研发大型复杂项目进度管理的空间网络技术，并利用校企协同的平台，以数字化工具为支撑，将理论转化为可应用的管理方法与工具，完成了对重庆江北机场T3航站楼、江北嘴CBD、广州东塔等诸多大型复杂项目进度管理问题的集成解决方案，为以上项目顺利实施提供了坚实的保障，为我国大型复杂项目建设管理提供了具有普遍意义的指引。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)以操作层进度管理为重点，主要协调活动间关系。对大型复杂工程项目进度管理中子系统、子子系统、子项目等之间的协调和管理难以适用。

(2)易导致进度计划庞大，使进度管理者过分陷入细节、局部而忽视全局

(3)建立的进度计划很可能会割裂不同子系统(或不同子子系统)的子项目之间的联系，这样的进度计划是不全面的。

解决上述技术问题的难度：

大型复杂工程项目具有规模庞大、涉及学科和专业多、周期长、参与者众多、涉及空间范围广、技术难度大等特点，这导致大型复杂工程项目进度管理与一般项目进度管理有很大不同，其特点主要表现为进度管理体系庞大、进度管理涉及范围广、进度协调难度特别大和进度管理信息数量庞大。而一般项目的进度管控技术很难以应对大型复杂工程项目面临的上述进度管理难题。

解决上述技术问题的意义：

为大型复杂工程项目管理提供了新的思路和管理方法，有效解决项目管理中面临的进度方面难题。基于空间网络结构方法，研发了基于BIM平台的4D虚拟进度管理关键线路可视化技术，为重庆机场T3航站楼、广州东塔等项目实现各进度节点及最终目标提供技术保障。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种空间网络技术模型及其构建方法和应用。

本发明是这样实现的，一种空间网络技术模型的构建方法，所述空间网络技术模型的构建方法包括：确定项目总进度目标；项目系统分解和项目分解；

确定子项目之间的逻辑关系；形成初步空间网络结构；

确定子项目持续时间的概率分布；计算子项目时间参数；

确定总工期及空间链；空间网络结构的优化；空间网络结构控制。

进一步，所述空间网络技术模型的构建方法进一步包括：

第一步，确定大型复杂工程项目总进度目标：首先分析项目各目标子系统的序参量，根据序参量变量求出子系统的有序度；然后计算各目标子系统的协调度，根据各子系统的有序度计算项目整体的协调度，协调度最高值界定为项目各目标协调最优状态，进而确定总进度目标；

第二步，大型复杂工程项目系统分解和项目分解：系统分解包括将项目系统分解为若干个相对独立又相互关联的子系统或子子系统的过程；项目分解包括将子系统或子子系统进一步分解为各子项目的过程；工作分解包括将子项目分解为易于管理的基本活动的过程；确定大型复杂工程项目进度目标后，进行系统分解和项目分解，由此形成若干子系统、子子系统和子项目；

第三步，确定子项目之间的逻辑关系：经过系统分解和项目分解，形成若干子系统和大量子项目后，确定子项目之间的逻辑关系，分析子项目之间的技术约束、资源约束、管理约束和外部约束条件，以及这些约束条件的处理方式，得到各子项目的相互关系；根据子系统内子项目之间的关系，绘制多个子系统的平面网络图；

根据不同子系统的子项目之间的关系，将大型复杂工程项目各子系统形成的平面网络图在空间综合，形成初步的空间网络结构；

第四步，确定子项目持续时间的概率分布：子项目的持续时间为子项目从开始到完成所需的时间，根据以往相似子项目的持续时间统计数据，得出每一个子项目的持续时间大致服从某种概率分布，并得到相应的参数，包括时间的平均值和方差，得到所有子项目持续时间的概率分布；

第五步，计算子项目时间参数：空间网络计划的时间参数包括子项目的最早开始时间和结束时间、最迟开始时间和结束时间、总工期、总时差、自由时差；计算时间参数的目的，是从时间安排的角度考察网络计划的初始方案是否合乎要求，以便对网络计划进行调整；确定的时间参数作为各子项目开始和结束的时间计划；

第六步，确定总工期及空间链：利用蒙特卡洛模拟的方法对阶段的工期进行模拟；调整之前，先确定空间网络结构的关键路线——空间链；在空间网络结构中，空间链是总时差为0的节点形成的链条；

第七步，空间网络结构的优化：根据协同学理论，对各种优化方案形成的项目的进度、成本、质量和资源目标进行协调，选择整体协调度最高的优化结果作为最终的空间网络结构；

第八步，空间网络结构控制：包括对重点节点的控制，确定不同子系统节点之间的关系以及空间链后，确定重点节点和二级链，立体化呈现关键线路与进度任务优先级，实现进度精确预警控制。

进一步，第二步中，大型复杂工程项目系统可包括多个子系统，每个子系统均能够直接分解为若干子项目。

进一步，第六步中，对初始的空间网络计划进一步调整，包括对空间链上关键子项目的逻辑关系和关键子项目的持续时间进行调整。

进一步，第七步优化步骤包括：

(1)首先定义大型复杂工程项目各目标子系统包括进度、成本、质量和资源均衡四个目标；

(2)计算各目标子系统序参量eji的有序度

(3)利用公式

进行系统协调度计算；

(4)选择系统协调度最大的值界定为最好的优化方案。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述空间网络技术模型的构建方法构建的空间网络技术模型，

本发明的另一目的在于提供一种空间网络技术模型的构建程序，应用于计算机，所述空间网络技术模型的构建程序实现所述的空间网络技术模型的构建方法。

本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端搭载实现所述空间网络技术模型的构建方法的控制器。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的空间网络技术模型的构建方法。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述空间网络技术模型的大型复杂工程项目管理平台。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

(1)本发明更直观：

形象地表现了大型复杂工程项目涉及多学科、多专业或多领域、以及子系统、子项目数量众多等特点；

(2)更清晰：

更清晰地表明了大型复杂工程项目各学科、各专业、各领域或各部门的子系统或子项目的内部和外部联系，项目整体的关键路线也会更加清晰，能够实现实时进度更新与预警，以及工程进度的精确控制与优化；

(3)更便利：

便于大型复杂工程项目管理者站在宏观角度处理不同专业、不同领域或不同部门之间的关系，快速、直观展现工程进度问题区域，追溯相应责任主体，也便于各部门或各单位加强对事关全局的关键子项目的管理和控制；

(4)更有效：

在相对较短的时间内将子项目之间纷繁复杂的关系变为有序的状态。

该空间网络技术模型在各大型复杂工程项目的应用取得了显著的经济和社会效益，例如在重庆市江北嘴CBD项目群建设过程中，将空间网络结构与成本分析、预警系统利用于项目规划与决策阶段，合理规划CBD区域建筑规模、公共空间、土地开发及相应的建设进度，实现新增土地效益约16亿元。

附图说明

图1是本发明实施例提供的空间网络技术模型的构建方法流程图。

图2是本发明实施例提供的空间网络技术模型的各子系统平面网络图。

图3是本发明实施例提供的初步的空间网络结构图。

图4是本发明实施例提供的空间网络进度结构图。

图5是本发明实施例提供的空间网络技术模型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细说明；

本发明实施例提供的空间网络技术模型包括空间网络技术模型；

空间网络技术模型包括多个子系统，可结合大型复杂工程项目的实际情况，按照地域、领域、部门、行业等标准划分，以子系统A，子系统B，子系统C，子系统D……等进行标注。

如图1所示，本发明实施例提供的空间网络技术模型的构建方法包括以下步骤：

S101，确定项目总进度目标；项目系统分解和项目分解；

S102，确定子项目之间的逻辑关系；形成初步空间网络结构；

S103，确定子项目持续时间的概率分布；计算子项目时间参数；

S104，确定总工期及空间链；空间网络结构的优化；空间网络结构控制。

在本发明实施例中，空间网络技术模型的构建方法包括：

确定大型复杂工程项目总进度目标。首先分析项目各目标子系统的序参量，根据序参量变量求出子系统的有序度；然后计算各目标子系统的协调度，根据各子系统的有序度计算项目整体的协调度，协调度最高值界定为项目各目标协调最优状态，进而确定总进度目标。

大型复杂工程项目系统分解和项目分解。系统分解(SBS,System BreakdownStructure)，将项目系统分解为若干个相对独立又相互关联的子系统或子子系统的过程；项目分解(PBS,Project Breakdown Structure)，将子系统或子子系统进一步分解为各子项目的过程；工作分解(WBS,Work Breakdown Structure)，将子项目分解为易于管理的基本活动的过程。确定了大型复杂工程项目进度目标后，就要进行系统分解和项目分解，由此形成若干子系统、子子系统和子项目。如图1所示，该部分包括四个子系统，子系统直接分解为若干子项目，子系统A、B、C各选取6个子项目，子系统D选取7个子项目。

确定子项目之间的逻辑关系。经过系统分解和项目分解，形成了若干子系统和大量子项目后，就要确定子项目之间的逻辑关系，确定子项目之间关系的重点是分析子项目之间的约束条件，主要考虑技术约束、资源约束、管理约束和外部约束，以及这些约束条件的处理方式，这样就得到了各子项目的相互关系。根据子系统内子项目之间的关系，首先绘制四个子系统的平面网络图，图2中深色部分表示与其他子系统有关联的子项目(多属性节点)。

其次，根据不同子系统的子项目之间的关系，将大型复杂工程项目各子系统形成的平面网络图在空间综合，形成初步的空间网络结构图3。

确定子项目持续时间的概率分布。子项目的持续时间是一个子项目从开始到完成所需的时间。根据以往相似子项目的持续时间统计数据，得出每一个子项目的持续时间大致服从某种概率分布，并得到相应的参数，主要包括时间的平均值和方差，这样就得到了所有子项目持续时间的概率分布。

计算子项目时间参数。空间网络计划的时间参数包括子项目的最早开始时间和结束时间、最迟开始时间和结束时间、总工期、总时差、自由时差等。计算时间参数的目的，是从时间安排的角度考察网络计划的初始方案是否合乎要求，以便对网络计划进行调整；一旦确定了时间参数，则作为各子项目开始和结束的时间计划。

确定总工期及空间链。利用蒙特卡洛(MC)模拟的方法对该阶段的工期进行模拟。在调整之前，先确定空间网络结构的关键路线——空间链。在空间网络结构中，空间链是总时差为0的节点形成的链条。为了提高项目完工的概率，对初始的空间网络计划进一步调整，主要是对空间链上关键子项目的逻辑关系和关键子项目的持续时间进行调整。

空间网络结构的优化。根据协同学理论，对各种优化方案形成的项目的进度、成本、质量和资源目标进行协调，选择整体协调度最高的优化结果作为最终的空间网络结构。该优化步骤为：

(1)首先定义大型复杂工程项目各目标子系统包括进度、成本、质量和资源均衡四个目标；

(2)计算各目标子系统序参量eji的有序度

(3)利用公式进行系统协调度计算；

(4)选择系统协调度最大的值界定为最好的优化方案。

空间网络结构控制。对空间网络结构的控制主要是对重点节点的控制，当确定了不同子系统节点之间的关系以及空间链后，就可以确定重点节点，本案例空间网络结构的重点节点是图4中的深灰色和浅灰色节点，即对空间链上的10个节点和5个多属性节点进行重点管理和控制。除对空间网络结构中的重点节点进行控制外，还可以对子系统内重点节点进行分阶段控制，即把子系统内相邻两个重点节点作为这一阶段的开始节点和结束节点，确定这一阶段子项目的网络计划，选择时间最长的路线作为这一阶段的关键路线——二级链，对二级链上的节点进行本阶段重点管理。在确定重点节点和二级链的基础上，可将BIM云平台与空间网络技术模型进行挂接，立体化呈现关键线路与进度任务优先级，快速、直观展现工程进度问题区域，追溯相应责任主体，实现实时进度更新与预警，以及工程进度的精确控制与优化。

本发明2013年重庆市科委组织的鉴定报告中提到“针对巨项目进度管理的复杂性，突破传统的平面网络技术，构建了空间网络结构”，“为大型及超大型项目管理提供了新的思路和管理方法”，“研究成果在国内外属首创，整体研究成果达到国际领先水平”。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空间网络技术模型的构建方法，其特征在于，所述空间网络技术模型的构建方法包括：确定项目总进度目标；项目系统分解和项目分解；

确定子项目之间的逻辑关系；形成初步空间网络结构；

确定子项目持续时间的概率分布；计算子项目时间参数；

确定总工期及空间链；空间网络结构的优化；空间网络结构控制。

2.如权利要求1所述的空间网络技术模型的构建方法，其特征在于，所述空间网络技术模型的构建方法进一步包括：

第一步，确定大型复杂工程项目总进度目标：首先分析项目各目标子系统的序参量，根据序参量变量求出子系统的有序度；然后计算各目标子系统的协调度，根据各子系统的有序度计算项目整体的协调度，协调度最高值界定为项目各目标协调最优状态，进而确定总进度目标；

第二步，大型复杂工程项目系统分解和项目分解：系统分解包括将项目系统分解为若干个相对独立又相互关联的子系统或子子系统的过程；项目分解包括将子系统或子子系统进一步分解为各子项目的过程；工作分解包括将子项目分解为易于管理的基本活动的过程；确定大型复杂工程项目进度目标后，进行系统分解和项目分解，由此形成若干子系统、子子系统和子项目；

第三步，确定子项目之间的逻辑关系：经过系统分解和项目分解，形成若干子系统和大量子项目后，确定子项目之间的逻辑关系，分析子项目之间的技术约束、资源约束、管理约束和外部约束条件，以及这些约束条件的处理方式，得到各子项目的相互关系；根据子系统内子项目之间的关系，绘制多个子系统的平面网络图；

根据不同子系统的子项目之间的关系，将大型复杂工程项目各子系统形成的平面网络图在空间综合，形成初步的空间网络结构；

第四步，确定子项目持续时间的概率分布：子项目的持续时间为子项目从开始到完成所需的时间，根据以往相似子项目的持续时间统计数据，得出每一个子项目的持续时间大致服从某种概率分布，并得到相应的参数，包括时间的平均值和方差，得到所有子项目持续时间的概率分布；

第五步，计算子项目时间参数：空间网络计划的时间参数包括子项目的最早开始时间和结束时间、最迟开始时间和结束时间、总工期、总时差、自由时差；计算时间参数的目的，是从时间安排的角度考察网络计划的初始方案是否合乎要求，以便对网络计划进行调整；确定的时间参数作为各子项目开始和结束的时间计划；

第六步，确定总工期及空间链：利用蒙特卡洛模拟的方法对阶段的工期进行模拟；调整之前，先确定空间网络结构的关键路线——空间链；在空间网络结构中，空间链是总时差为0的节点形成的链条；

第七步，空间网络结构的优化：根据协同学理论，对各种优化方案形成的项目的进度、成本、质量和资源目标进行协调，选择整体协调度最高的优化结果作为最终的空间网络结构；

第八步，空间网络结构控制：包括对重点节点的控制，确定不同子系统节点之间的关系以及空间链后，确定重点节点和二级链，立体化呈现关键线路与进度任务优先级，实现进度精确预警控制。

3.如权利要求2所述的空间网络技术模型的构建方法，其特征在于，

第二步中，大型复杂工程项目系统可包括多个子系统，各子系统能够分解出若干子项目。

4.如权利要求2所述的空间网络技术模型的构建方法，其特征在于，

第六步中，对初始的空间网络计划进一步调整，包括对空间链上关键子项目的逻辑关系和关键子项目的持续时间进行调整。

5.如权利要求2所述的空间网络技术模型的构建方法，其特征在于，

第七步优化步骤包括：

(1)首先定义大型复杂工程项目各目标子系统包括进度、成本、质量和资源均衡四个目标；

(2)计算各目标子系统序参量eji的有序度

(3)利用公式

进行系统协调度计算；

(4)选择系统协调度最大的值界定为最好的优化方案。

6.一种利用如权利要求1所述空间网络技术模型的构建方法构建的空间网络技术模型，其特征在于，所述空间网络技术模型由多个平面子系统网络在空间上的综合集成；

对大型复杂工程项目进行系统分解，将大型复杂工程项目分解为若干个相对独立又相互关联的子系统，各个子系统可视为一个个独立的平面；展开项目分解，将每个子系统进一步分解为各子项目，各子项目即可视为各子系统平面内一个个独立的节点；

根据同一子系统内的子项目间逻辑关系，即构建包括若干个平面网络；多个子系统放在空间的多个层面，根据不同子系统间的子项目间逻辑关系，构建由多个平面子系统网络在空间上的综合集成空间网络技术模型。

7.一种空间网络技术模型的构建程序，应用于计算机，其特征在于，所述空间网络技术模型的构建程序实现权利要求1-5任意一项所述的空间网络技术模型的构建方法。

8.一种终端，其特征在于，所述终端搭载实现权利要求1-5任意一项所述的所述空间网络技术模型的构建方法的控制器。

9.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的空间网络技术模型的构建方法。

10.一种应用权利要求1所述空间网络技术模型的构建方法构建的大型复杂工程项目管理平台。