CN115983429A - 基于bim模型的施工策略优化方法、系统、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于BIM模型的施工策略优化方法、系统、终端及介质，涉及数据处理技术领域，其技术方案要点是：依据工程结构参数建立建筑信息模型，并进行模块化处理，得到初始BIM模型；在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；获取待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。本发明可针对每一批次的施工项目进行实时优化处理，实现了施工资源的合理调度，平衡了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源，增强了施工策略优化的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及数据分析技术领域，更具体地说，它涉及基于BIM模型的施工策略优化方法、系统、终端及介质。
背景技术
建筑工程施工过程中，需要按照一定的施工策略展开工作，以确保施工进度能够满足预期要求。
现有的施工策略主要是依据施工标准展开设计的，且一般是在施工展开之间就确定的，整个建筑施工的灵活性较差。而一旦在单个工序出现临时停工或顺序调整后，一方面会影响整个施工计划的顺利展开，另一方面，若人为参与修改整个施工策略时，难以考虑到施工时间、物力以及资源消耗的情况，且在多次施工策略调整时，策略修改的难度与复杂度显著提升。
因此，如何研究一种能够克服上述缺陷的基于BIM模型的施工策略优化方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于BIM模型的施工策略优化方法、系统、终端及介质，可针对每一批次的施工项目进行实时优化处理，实现了施工资源的合理调度，平衡了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源，增强了施工策略优化的灵活性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了基于BIM模型的施工策略优化方法，包括以下步骤：
依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；
实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；
以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；
获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
进一步的，所述施工策略优化函数的建立过程具体为：
分别计算预施工策略中所选取待施工项目的时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子；
结合时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子的权重系数进行权重计算，得到策略优先值；
以及，筛选满足施工约束条件的策略优先值最小的待施工项目作为实时施工策略。
进一步的，所述时间占用因子的计算过程具体为：
确定当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间；
确定当前批次所选取的待施工项目与下一批次待施工项目之间的间隔时间波动值以及，以最短间隔时间与间隔时间波动值之和乘以时间转换系数，得到时间占用因子。
进一步的，所述物力占用因子的计算过程具体为：
计算当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，得到对应的物力占用增加量；
计算下一批次中所有待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，并以差值的均值计算得到物力占用平均增量；
以及，以物力占用增加量与物力占用平均增量之和乘以物力转换系数，得到物力占用因子。
进一步的，所述资源消耗因子的计算过程具体为：
计算当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，得到对应的资源消耗增加量；
计算下一批次中所有待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，并以差值的均值计算得到资源消耗平均增量；
以及，以资源消耗增加量与资源消耗平均增量之和乘以资源转换系数，得到资源消耗因子。
进一步的，所述施工策略优化函数的表达式具体为：
其中，εt表示时间占用因子的权重系数；εw表示物力占用因子的权重系数；εz表示资源消耗因子的权重系数；
表示第i个待施工项目与上一个已完成的施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；
表示第i个待施工项目与下一批次中第j个待施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；n表示下一批次中待施工项目的数量，由当前批次中所选取待施工项目确定；
表示下一批次中n个待施工项目所对应最短间隔时间的均值；Δwi表示第i个待施工项目的物力占用增加量；
表示下一批次中第j个待施工项目的物力占用增加量；Δzi表示第i个待施工项目的资源消耗增量；
表示下一批次中第j个待施工项目的资源消耗增量；Kt表示时间转换系数；Kw表示物力转换系数；Kz表示资源转换系数。
进一步的，所述施工约束条件包括：
当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间不大于间隔时间上限值；
当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值不大于物力占用上限值；
以及，当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值不大于资源消耗上限值。
第二方面，提供了基于BIM模型的施工策略优化系统，包括：
模型构建模块，用于依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；
模型更新模块，用于实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；
目标优化模块，用于以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；
策略生成模块，用于获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于BIM模型的施工策略优化方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于BIM模型的施工策略优化方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的基于BIM模型的施工策略优化方法，考虑了实时优化施工策略过程中所导致的时间因素、物力因素和资源因素构建施工策略优化函数，并结合模块化的初始BIM模型，可针对每一批次的施工项目进行实时优化处理，实现了施工资源的合理调度，平衡了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源，增强了施工策略优化的灵活性；
2、本发明在依据施工策略优化函数求解实时施工策略时，考虑了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源的可控范围，以应对突增的变化情况，有效保证了施工全生命周期的可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：基于BIM模型的施工策略优化方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1：依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；
步骤S2：实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；
步骤S3：以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；
步骤S4：获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
需要说明的是，预施工数据包括但不限于施工项目原施工计划中与上一批次项目、下一批次施工项目之间所产生的相关数据，以及策略优化后所产生的相关数据，以此确定策略优化过程产生的变化量。
本发明考虑了实时优化施工策略过程中所导致的时间因素、物力因素和资源因素构建施工策略优化函数，并结合模块化的初始BIM模型，可针对每一批次的施工项目进行实时优化处理，实现了施工资源的合理调度，平衡了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源，增强了施工策略优化的灵活性。
施工策略优化函数的建立过程具体为：分别计算预施工策略中所选取待施工项目的时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子；结合时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子的权重系数进行权重计算，得到策略优先值；以及，筛选满足施工约束条件的策略优先值最小的待施工项目作为实时施工策略。
时间占用因子的计算过程具体为：确定当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间；确定当前批次所选取的待施工项目与下一批次待施工项目之间的间隔时间波动值以及，以最短间隔时间与间隔时间波动值之和乘以时间转换系数，得到时间占用因子。
物力占用因子的计算过程具体为：计算当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，得到对应的物力占用增加量；计算下一批次中所有待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，并以差值的均值计算得到物力占用平均增量；以及，以物力占用增加量与物力占用平均增量之和乘以物力转换系数，得到物力占用因子。
资源消耗因子的计算过程具体为：计算当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，得到对应的资源消耗增加量；计算下一批次中所有待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，并以差值的均值计算得到资源消耗平均增量；以及，以资源消耗增加量与资源消耗平均增量之和乘以资源转换系数，得到资源消耗因子。
施工策略优化函数的表达式具体为：
其中，εt表示时间占用因子的权重系数；εw表示物力占用因子的权重系数；εz表示资源消耗因子的权重系数；
表示第i个待施工项目与上一个已完成的施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；
表示第i个待施工项目与下一批次中第j个待施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；n表示下一批次中待施工项目的数量，由当前批次中所选取待施工项目确定；
表示下一批次中n个待施工项目所对应最短间隔时间的均值；Δwi表示第i个待施工项目的物力占用增加量；
表示下一批次中第j个待施工项目的物力占用增加量；Δzi表示第i个待施工项目的资源消耗增量；
表示下一批次中第j个待施工项目的资源消耗增量；Kt表示时间转换系数；Kw表示物力转换系数；Kz表示资源转换系数。
在本实施例中，施工约束条件包括但不限于：当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间不大于间隔时间上限值；当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值不大于物力占用上限值；以及，当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值不大于资源消耗上限值。
本发明在依据施工策略优化函数求解实时施工策略时，依据约束条件考虑了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源的可控范围，以应对突增的变化情况，有效保证了施工全生命周期的可靠性。
实施例2：基于BIM模型的施工策略优化系统，该系统用于实现实施例1中所记载的基于BIM模型的施工策略优化方法，如图2所示，包括模型构建模块、模型更新模块、目标优化模块和策略生成模块。
其中，模型构建模块，用于依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；模型更新模块，用于实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；目标优化模块，用于以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；策略生成模块，用于获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
工作原理：本发明考虑了实时优化施工策略过程中所导致的时间因素、物力因素和资源因素构建施工策略优化函数，并结合模块化的初始BIM模型，可针对每一批次的施工项目进行实时优化处理，实现了施工资源的合理调度，平衡了施工周期、施工人力物力以及施工消耗资源，增强了施工策略优化的灵活性。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，包括以下步骤：
依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；
实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；
以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；
获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述施工策略优化函数的建立过程具体为：
分别计算预施工策略中所选取待施工项目的时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子；
结合时间占用因子、物力占用因子和资源消耗因子的权重系数进行权重计算，得到策略优先值；
以及，筛选满足施工约束条件的策略优先值最小的待施工项目作为实时施工策略。
3.根据权利要求2所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述时间占用因子的计算过程具体为：
确定当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间；
确定当前批次所选取的待施工项目与下一批次待施工项目之间的间隔时间波动值
以及，以最短间隔时间与间隔时间波动值之和乘以时间转换系数，得到时间占用因子。
4.根据权利要求2所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述物力占用因子的计算过程具体为：
计算当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，得到对应的物力占用增加量；
计算下一批次中所有待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值，并以差值的均值计算得到物力占用平均增量；
以及，以物力占用增加量与物力占用平均增量之和乘以物力转换系数，得到物力占用因子。
5.根据权利要求2所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述资源消耗因子的计算过程具体为：
计算当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，得到对应的资源消耗增加量；
计算下一批次中所有待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值，并以差值的均值计算得到资源消耗平均增量；
以及，以资源消耗增加量与资源消耗平均增量之和乘以资源转换系数，得到资源消耗因子。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述施工策略优化函数的表达式具体为：
其中，εt表示时间占用因子的权重系数；εw表示物力占用因子的权重系数；εz表示资源消耗因子的权重系数；
表示第i个待施工项目与上一个已完成的施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；
表示第i个待施工项目与下一批次中第j个待施工项目之间所允许施工的最短间隔时间；n表示下一批次中待施工项目的数量，由当前批次中所选取待施工项目确定；
表示下一批次中n个待施工项目所对应最短间隔时间的均值；Δwi表示第i个待施工项目的物力占用增加量；
表示下一批次中第j个待施工项目的物力占用增加量；Δzi表示第i个待施工项目的资源消耗增量；
表示下一批次中第j个待施工项目的资源消耗增量；Kt表示时间转换系数；Kw表示物力转换系数；Kz表示资源转换系数。
7.根据权利要求1所述的基于BIM模型的施工策略优化方法，其特征是，所述施工约束条件包括：
当前批次所选取的待施工项目与上一批次中已完成的施工项目之间的最短间隔时间不大于间隔时间上限值；
当前批次所选取待施工项目的实际物力占用值与对应的理论物力占用值的差值不大于物力占用上限值；
以及，当前批次所选取待施工项目的实际资源消耗值与对应的理论资源消耗值的差值不大于资源消耗上限值。
8.基于BIM模型的施工策略优化系统，其特征是，包括：
模型构建模块，用于依据工程结构参数建立建筑信息模型，并依据不同的施工项目对初始BIM模型进行模块化处理，得到初始BIM模型；
模型更新模块，用于实时获取施工进度信息，并在初始BIM模型中标定已完成的施工项目，得到实时BIM模型；
目标优化模块，用于以时间占用因子、物力占用因子以及资源消耗因子之和最小为优化目标建立施工策略优化函数；
策略生成模块，用于获取实时BIM模型中待施工项目的预施工数据和施工约束条件，将预施工数据输入施工策略优化函数中，求解得到满足施工约束条件的实时施工策略。
9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于BIM模型的施工策略优化方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于BIM模型的施工策略优化方法。
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