CN116307481A - 基于bim和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备，包括：基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。本发明采用基于BIM的进度计划自动编排技术的方法，解决了现有的配电台区进度计划编排技术信息管理较弱，对后期施工指导作用弱，工作效率较低的问题，实现配电台区施工进度计划的自动编排与优选，提高了施工进度计划的编排效率。
Description
技术领域
本发明涉及配电台区工程建设领域，具体涉及基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备。
背景技术
配电台区施工进度计划以目标工程为对象，将各项繁杂的施工任务形象化，并确定关键节点的开工时间、完成时间、持续时间，对于配电台区而言，施工进度计划的合理编排是工程项目成本和质量目标实现的重要基础，施工进度计划编制不合理，会导致工期延误、施工成本增加、工程质量低下等问题。目前，配电台区常用的施工进度计划编排主要依靠工程人员的经验，通过人工计算和编排，主要编排方法为甘特图、网络进度计划图。
基于BIM的进度计划编排技术也处于发展中，其主要用于传统的建筑施工项目中，通过BIM技术将建筑的施工构件与施工工艺标准库匹配，确定构件的施工工艺内容和构件间的施工顺序，并结合工程定额和构件体量计算出对应的工期，从而实现建筑施工项目的进度计划编排，可有效提高进度计划编排的效率。
通过对配电台区传统人工方式和建筑施工中BIM进度计划编排技术的分析，配电台区进度计划编排技术主要存在以下问题：
1)涉及不同的学科专业，信息管理较弱，对后期施工指导作用弱；
2)需要整合大量的施工数据信息，对编排者的经验和主观依赖性较大，进度计划编排工作量大、工作效率较低；
3)存在部分工序无工程定额无法计算出准确工期，影响施工进度计划的编排效率；
4)往往只考虑不同施工任务之间的约束关系，忽略了技术、经济、社会和风险等，无法综合评价施工进度计划优劣。
发明内容
为了解决现有的配电台区进度计划编排技术信息管理较弱，对后期施工指导作用弱，工作效率较低，无法综合评价施工进度计划优劣的问题，本发明提供了一种基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法，包括：
基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
优选的，所述基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解得到基础构件和设备级别；
基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间；
其中，所述构件属性编码体系是基于建筑信息模型属性信息加入构件属性信息构建的。
优选的，所述建筑信息模型包括：
由所述基础构件和设备级别以及所述施工活动与基础构件的逻辑关系构建的。
优选的，所述基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系，包括：
基于配电台区施工活动与基础构件之间物理关系、工艺关系和组织关系确定施工活动逻辑关系。
优选的，所述基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于所述配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定基于逻辑约束关系的推理规则；
基于所述基于逻辑约束关系的推理规则确定施工活动的顺序；
基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间。
优选的，所述基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间，包括：
基于获取的配电台区施工活动的时间参数确定施工活动持续时间计算模式，并基于所述计算模式生成多个配电台区施工活动的持续时间。
优选的，所述基于所述计算模式生成多个配电台区施工活动的持续时间，包括：
当存在相同的施工活动时，采用类比法，以所述相同的施工活动实际消耗时间为基础，估算当前施工活动的持续时间；
当准确获取施工活动工程量时，采用施工定额法，基于建筑信息模型自动匹配定额数据来自动计算施工活动的持续时间；
当参考历史施工经验进行估算时，采用三时估算法，估算施工活动的持续时间；
其中，所述配电台区施工活动持续时间计算模式包括：类比法、施工定额法或三时估算法中任意一种。
优选的，所述基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划，包括：
按照所述施工活动的顺序结合建筑信息模型对配电台区施工活动进行组合，得到多个配电台区施工计划；
由每个配电台区施工计划中各配电台区施工活动的持续时间之和作为所述配电台区施工进度计划的总持续时间；
由每个配电台区施工计划和所述配电台区施工计划的总持续时间构成每个备选配电台区施工进度计划。
优选的，所述从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划，包括：
基于所述多个配电台区施工进度计划结合预先构建的配电台区施工进度计划指标评价体系得到各指标特征标度；
基于所述各指标特征标度结合专家评分法对各指标赋予权重得到各指标的权重得分，并基于各指标的权重得分确定指标评价等级；
基于所述指标评价等级结合加权模糊逻辑算法得到评价等级可信度；
基于所述可信度与所述配电台区施工活动进度计划指标的评价等级结合综合评分计算式得到综合评分；
提取所述综合评分最高的进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
优选的，所述基于各指标的权重得分确定指标评价等级，包括：
基于所述各指标的权重得分结合设定的等级划分规则确定配电台区施工活动进度计划指标的评价等级；
其中，所述配电台区施工活动进度计划指标的评分等级包括：优、良、中、差和劣。
优选的，所述可信度按下式计算：
式中，Tj(P)为评价等级j可信度；CF为规则的可信因子；Wi为指标i的重要性；Tj(Pi)为评价等级j条件下指标i是“真”的可信度；P为推理事件的结论；n为评价指标的数目。
优选的，所述综合评分计算式如下式所示：
式中，S为综合评分；Ti(P)为指标评价等级i的可信度；sj为评价等级j所对应的分值；m为评价等级数量。
基于同一发明构思本发明还提供了一种基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排系统，包括：
分解模块，用于基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
计划生成模块，用于基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
优选模块，用于从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
再一方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括：
一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法。
再一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备，包括：基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。本发明采用基于BIM的进度计划自动编排技术的方法，解决了现有的配电台区进度计划编排技术信息管理较弱，对后期施工指导作用弱，工作效率较低的问题，实现了配电台区施工进度计划的自动编排，提高了施工进度计划的编排效率，有效指导了后期的施工建设。
附图说明
图1是本发明提供的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法流程图；
图2是本发明的配电台区施工进度计划自动编排与优选整体流程图；
图3是本发明的配电台区施工进度计划指标评价体系图；
图4是本发明提供的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排系统流程图；
图5是本发明的配电台区施工基本活动分解图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
本发明提供一种基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法,如图1所示，包括：
步骤1：基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
步骤2：基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
步骤3：从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
本实施例中步骤1对基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解得到基础构件和设备级别；
基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间；
其中，所述构件属性编码体系是基于建筑信息模型属性信息加入构件属性信息构建的。
进一步的，所述基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解得到基础构件和设备级别，具体包括：
1)配电台区施工基本活动分解：在项目结构分解阶段，将总体工程逐层划分为若干个子工程，工程划分标准定义为三级，第一级：工程类型，第二级：工序，第三级：工艺。
2)配电台区基础构件和设备清单梳理：根据施工基本活动分解，梳理出各个基本活动所需要使用的基础构件和设备清单，包括设备的名称、规格、单位、数量等信息。
3)配电台区BIM模型分解与编码体系构建。
S1：配电台区BIM模型分解。在BIM平台上依照基础构件和设备清单将配电台区BIM模型分解至基础构件、设备级别，以便施工进度的细化和进度计划进度的调整。通过整合同类构件、设备，可以简化进度计划、便于施工管理，而通过将施工活动分解到更高的精度，可以实现更加精细化的施工进度计划。
本实施例中提到的建筑信息模型，是由所述基础构件和设备级别以及所述施工活动与基础构件的逻辑关系构建的。
进一步的，基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于所述配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定基于逻辑约束关系的推理规则；
基于所述基于逻辑约束关系的推理规则确定施工活动的顺序；
基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间。
进一步的，基于所述配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定基于逻辑约束关系的推理规则，具体包括：
S2：配电台区构件属性编码体系构建。为了满足进度计划编制的需求，基于BIM模型本身提供的属性信息，加入额外需要的构件属性，建立构件的属性编码体系，构件的每一项属性编码代表着构件的某一项属性，通过构件的唯一ID将属性与构件关联在一起。构件的属性编码体系如下表所示。
表1构件属性代码
4)配电台区施工活动逻辑关系确定。基于物理关系、工艺关系、组织关系之间的相互参照关系，确定配电台区施工活动逻辑关系。
①配电台区模型构件物理关系确定。物理关系是构件、设备由于几何空间关系或力学模型限制产生的约束关系，工程建设上常见的物理关系有结构、植入、附着等3类，其中不同结构层之间为结构关系，即上一层构件必须依靠下一层，门窗、管道与主体结构之间为植入关系，装饰工程与主体结构之间为附着关系。通过常见的物理关系，确定配电台区的施工规则，比如塔杆与基坑为结构关系，需基坑施工完成才能进行塔杆组立，横担与塔杆为附着关系，则需要先进行塔杆组立再进行横担和台区标识牌安装。
②配电台区施工活动工艺关系确定。约束关系是指根据施工规范与施工标准，为完成某施工活动需要遵循的工艺流程。例如，对于混泥土浇筑施工顺序一般为：绑扎钢筋->支设模板->浇筑混凝土->养护拆模。
③配电台区施工活动组织关系确定。组织关系是指受配电台区项目的资源限制，平行施工过程中各施工活动的主观安排。例如，在同一配电台区施工过程中，不同的施工活动可以安排平行施工，双杆型配电台区的两个基坑浇筑和养护可以同时进行，混凝土养护的同时可以进行接地沟槽开挖，以加快施工速度。
④配电台区施工活动逻辑关系确定。通过解析BIM模型文件获取构建的属性信息，包括构件类别、构件位置，建立各构建之间的物理关系；解析已有的工艺数据库，包括不同类型构建的施工工艺工序；组织约束关系通过增加构件的属性进行定义，如紧前活动与紧后活动，以合理安排不同施工活动间的衔接。
进一步的，基于所述基于逻辑约束关系的推理规则确定施工活动的顺序，具体包括：
通过梳理构件、设备的属性编码体系、施工活动或构件之间的物理约束关系、工艺约束关系、组织约束关系建立基于逻辑约束关系的推理规则，确定施工基本活动的先后顺序和搭接关系。
进一步的，基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间，包括：
基于获取的配电台区施工活动的时间参数确定施工活动持续时间计算模式，并基于所述计算模式生成多个配电台区施工活动的持续时间。
5)配电台区基本施工活动时间参数。对于不同场景，施工持续时间的计算可自动选择不同的计算方法，本发明有类比法、施工定额法、三时估算法三种模式可供选择。在实际使用中，针对单个基本施工活动，首先基于已有的工艺数据库搜索是否存在相同或类似的施工活动，若有，则自动选择类比法计算模式，若无，则解析BIM模型属性，查看是否包含工程量，若有，则自动选择施工定额法计算模式，若无，则判定为三新工艺，则自动选择三时估算法计算模式。
进一步的，当存在相同的施工活动时，采用类比法，以所述相同的施工活动实际消耗时间为基础，估算当前施工活动的持续时间，具体包括：
1.对于以往有过相同施工活动的，采用类比法，以已完成的类似施工活动实际消耗时间为基础，估算当前施工活动的持续时间。在实际使用中，基于已有的工艺数据库，搜索是否存在类似历史施工活动的匹配，如果有，将其作为当前施工持续时间的基准；
进一步的，当准确获取施工活动工程量时，采用施工定额法，基于建筑信息模型自动匹配定额数据来自动计算施工活动的持续时间，具体包括：
2.对于能够准确获取施工活动工程量的，采用施工定额法，通过BIM模型构件自动匹配定额等数据来自动计算基本施工活动的持续时间。在实际使用中，构件的工程量通过解析BIM文件获得，而定额则从定额数据库中获得，这其中，需要将定额转化为每人每工时的工作量，人力或设备的数量根据现场实际情况设置输入。构件施工持续时间计算公式如下：
式中，D-工作持续时间，Q-施工活动的工程量，R-人力或设备的数量，S-产量定额。
进一步的，当参考历史施工经验进行估算时，采用三时估算法，估算施工活动的持续时间，具体包括：
3.对于采用三新(新工艺、新材料、新方法)而无定额可循的施工活动，采用三时估算法，在实际使用中，在确定施工活动持续时间时要根据以往的施工经验来估算，需要相关人员手动输入最乐观时间、最悲观时间、最可能时间，施工持续时间计算公式如下：
式中，D-工作持续时间，To-最乐观时间，Tm-最可能时间，Tp-最悲观时间。
其中，所述配电台区施工活动持续时间计算模式包括：类比法、施工定额法或三时估算法中任意一种。
本实施例中步骤2对基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划，具体包括：
按照所述施工活动的顺序结合建筑信息模型对配电台区施工活动进行组合，得到基于施工活动顺序和搭接关系的多个配电台区施工进度计划，具体包括：
由基于施工活动顺序和搭接关系的各配电台区施工进度计划结合所述配电台区施工活动的持续时间确定的多个备选配电台区施工进度计划。
基于上述的步骤完成之后，可得到配电台区各施工基本活动的顺序关系与施工持续时间，从而可自动生成多个备选的配电台区施工进度计划，具体如图2所示。
本实施例中步骤3对从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划，包括：
进一步的基于所述多个配电台区施工进度计划结合预先构建的配电台区施工进度计划指标评价体系得到各指标特征标度，具体包括：
A1：确定评价指标体系。首先列出影响施工进度计划优劣的主要因素作为基层指标，即最下层指标，如机械化程度、技术难度、施工工期、对环境的影响、技术可靠性等，然后经过归纳整合，得到高层指标，即第二层指标，如技术价值、经济价值、社会价值和风险评估等，最后基于高层指标得到一个更高级的指标，即决策指标，从而实现配电台区施工进度计划指标评价体系的建立，如图3所示。A2：确定特征的标度和含义，作为专家评判两个不同因素重要性的准则，如下表所示。
表2参数的标度和含义
| 标度 | 含义 |
| 1 | 两因素相比，具有同等重要性 |
| 3 | 两因素相比，一个比另一个稍微重要 |
| 5 | 两因素相比，一个比另一个明显重要 |
| 7 | 两因素相比，一个比另一个强烈重要 |
| 9 | 两因素相比，一个比另一个极端重要 |
| 2，4，6，8 | 取上述相邻指标程度的中值 |
进一步的基于所述各指标特征标度结合专家评分法对各指标赋予权重得到各指标的权重得分，并基于各指标的权重得分确定指标评价等级，具体包括：
基于所述各指标的权重得分结合设定的等级划分规则确定配电台区施工活动进度计划指标的评价等级，具体包括：
B1：根据特征标度与专家知识确定各指标的系数矩阵，计算各指标的权重得分，具体计算公式如下。
式中，Wi-各指标的权重得分，aij-系数矩阵第i行第j列的元素值，n-矩阵的阶数；i为第i项指标；j为第j位专家。
对系数矩阵进行一致性判断以评估系数矩阵是否存在逻辑错误，若不通过，则需要重新构造系数矩阵，一致性判断公式如下所示。
式中，CR-系数矩阵的一致性比率(当CR<0.1时，通过一致性检验)，CI-系数矩阵的一致性指标，RI-平均随机一致性指标(与矩阵阶数相关，取值见下表)，λmax-系数矩阵的最大特征根，Wi-各指标的权重得分，W-各指标权重得分组成的列向量，Bi-系数矩阵第i个行向量，n-矩阵的阶数。
表3平均随机一致性指标RI取值表
| 阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| RI | 0 | 0 | 0.52 | 0.89 | 1.12 | 1.26 |
B2：根据步骤③根据所有参与评价专家的系数矩阵确定多个权重，在此基础上，对多个权重得分进行均值化处理，得到指标的最终权重得分。
B3：根据步骤④，分别计算高层指标的权重及其下属基层指标的权重得分，并进行一致性检验，最终可得到所有指标的权重得分，计算如下所示。
Wij＝Wi*Wj (7)
式中，Wij-高层指标i下第j个基层指标的权重得分，Wi-各指标的权重得分，Wj-高层指标i下第j个基层指标在高层指标i中的权重得分。
B4：基于施工进度计划指标评价体系，确定各专家对各指标的评价结果，可选择的结果包括“优、良、中、差、劣”，并根据总体评价结果推断各指标的真度(表示该前提为“真”的可信度)，如5个专家参加评价，机械化程度为“优”的有3个，则认为机械化程度为“优”级的真度为3/5*100％＝60％。
进一步的，基于所述指标评价等级结合加权模糊逻辑算法得到评价等级可信度，具体包括：
C1：运用加权模糊逻辑推理法逐层推理，进行综合评判，应用推理规则进行推理的结果即为结论P为真的可信度，计算公式如下：
式中，Tj(P)为评价等级j可信度；CF为规则的可信因子表示该规则为真的可信度，0≤CF≤1；Wi为指标i的重要性，
Tj(Pi)为评价等级j条件下指标i是“真”的可信度；P为推理事件的结论；n为评价指标的数目。
如图2所示，首先基于基层指标进行推理，每一组根据5个评价等级建立5条相同结论的规则，根据公式(9)可分别计算各评价等级的可信度。计算公式如下。
式中，T1(Pj)、T2(Pj)、T3(Pj)、T4(Pj)、T5(Pj)-高层指标Pj评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度，W1i-高层指标Pj下第i个基层指标的权重得分，T(P1i)、T(P2i)、T(P3i)、T(P4i)、T(P5i)-第i个指标评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度。
同理，计算经济价值、社会价值、风险评估各评价等级的可信度Ti(Pj)，Ti(Pj)表示高层指标Pj评价等级为i的可信度。
根据以上计算得到的高层指标可信度可计算最高层指标可信度，计算公式如下：
其中，Ti(P)-最高层指标评价等级为i的可信度，CFi-第i个评价等级的可信因子，Wj-高层指标j的权重得分，Ti(Pj)-高层指标j评价等级为i的可信度。
C2：最高层指标的评价等级即为可信度最大值的评价等级，由下式可得：
T(P)＝max{Ti(P)|i＝1，2，...n} (11)
式中，Ti(P)-最高层指标评价等级为i的可信度，T(P)-最高层指标各评价等级的可信度最大值。进一步的，基于所述可信度与所述配电台区施工活动进度计划指标的评价等级结合综合评分计算式得到综合评分，具体包括：
C3：计算各个施工进度计划的综合评分。根据各等级评价结果对应的分值、评价等级、各评价等级的可信度计算出综合评分，评分等级与分值对应如下表所示。
表4评分等级与分值对应表
| 评价等级 | 优 | 良 | 中 | 差 | 劣 |
| 分值 | 95 | 85 | 75 | 65 | 30 |
综合评分计算公式如下：
式中，S为综合评分；Ti(P)为指标评价等级i的可信度；sj为评价等级j所对应的分值；m为评价等级数量。
进一步的，提取所述综合评分最高的进度计划作为配电台区最优施工进度计划，具体包括：
配电台区施工进度计划优选。基于配电台区施工进度计划综合评分体系计算各备选施工进度计划的综合评分值，并评选出综合指标成绩最高的进度计划作为最终的施工进度计划。
实施例2：
基于同一发明构思本发明还提供了基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排系统，如图4所示，包括：
分解模块，用于基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
计划生成模块，用于基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
优选模块，用于从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
分解模块具体用于：
1、配电台区施工基本活动分解：在项目结构分解阶段，将总体工程逐层划分为若干个子工程，工程划分标准定义为三级，第一级：工程类型，第二级：工序，第三级：工艺。
配电台区基础构件和设备清单梳理：根据施工基本活动分解，梳理出各个基本活动所需要使用的基础构件和设备清单，包括设备的名称、规格、单位、数量等信息。
2、配电台区BIM模型分解与编码体系构建。
S1：配电台区BIM模型分解。在BIM平台上依照基础构件和设备清单将配电台区BIM模型分解至基础构件、设备级别，以便施工进度的细化和进度计划进度的调整。通过整合同类构件、设备，可以简化进度计划、便于施工管理，而通过将施工活动分解到更高的精度，可以实现更加精细化的施工进度计划。
S2：配电台区构件属性编码体系构建。为了满足进度计划编制的需求，基于BIM模型本身提供的属性信息，加入额外需要的构件属性，建立构件的属性编码体系，构件的每一项属性编码代表着构件的某一项属性，通过构件的唯一ID将属性与构件关联在一起。构件的属性编码体系如下表所示。
表1构件属性代码
3、配电台区施工活动逻辑关系确定。基于物理关系、工艺关系、组织关系之间的相互参照关系，确定配电台区施工活动逻辑关系。
S1：配电台区模型构件物理关系确定。物理关系是构件、设备由于几何空间关系或力学模型限制产生的约束关系，工程建设上常见的物理关系有结构、植入、附着等3类，其中不同结构层之间为结构关系，即上一层构件必须依靠下一层，门窗、管道与主体结构之间为植入关系，装饰工程与主体结构之间为附着关系。通过常见的物理关系，确定配电台区的施工规则，比如塔杆与基坑为结构关系，需基坑施工完成才能进行塔杆组立，横担与塔杆为附着关系，则需要先进行塔杆组立再进行横担和台区标识牌安装。
S2：配电台区施工活动工艺关系确定。约束关系是指根据施工规范与施工标准，为完成某施工活动需要遵循的工艺流程。例如，对于混泥土浇筑施工顺序一般为：绑扎钢筋->支设模板->浇筑混凝土->养护拆模。
S3：配电台区施工活动组织关系确定。组织关系是指受配电台区项目的资源限制，平行施工过程中各施工活动的主观安排。例如，在同一配电台区施工过程中，不同的施工活动可以安排平行施工，双杆型配电台区的两个基坑浇筑和养护可以同时进行，混凝土养护的同时可以进行接地沟槽开挖，以加快施工速度。
S4：配电台区施工活动逻辑关系确定。通过解析BIM模型文件获取构建的属性信息，包括构件类别、构件位置，建立各构建之间的物理关系；解析已有的工艺数据库，包括不同类型构建的施工工艺工序；组织约束关系通过增加构件的属性进行定义，如紧前活动与紧后活动，以合理安排不同施工活动间的衔接。
4、配电台区基本施工活动时间参数。对于不同场景，施工持续时间的计算可自动选择不同的计算方法，本发明有类比法、施工定额法、三时估算法三种模式可供选择。在实际使用中，针对单个基本施工活动，首先基于已有的工艺数据库搜索是否存在相同或类似的施工活动，若有，则自动选择类比法计算模式，若无，则解析BIM模型属性，查看是否包含工程量，若有，则自动选择施工定额法计算模式，若无，则判定为三新工艺，则自动选择三时估算法计算模式。
①对于以往有过相同施工活动的，采用类比法，以已完成的类似施工活动实际消耗时间为基础，估算当前施工活动的持续时间。在实际使用中，基于已有的工艺数据库，搜索是否存在类似历史施工活动的匹配，如果有，将其作为当前施工持续时间的基准；
②对于能够准确获取施工活动工程量的，采用施工定额法，通过BIM模型构件自动匹配定额等数据来自动计算基本施工活动的持续时间。在实际使用中，构件的工程量通过解析BIM文件获得，而定额则从定额数据库中获得，这其中，需要将定额转化为每人每工时的工作量，人力或设备的数量根据现场实际情况设置输入。构件施工持续时间计算公式如下：
式中，D-工作持续时间，Q-施工活动的工程量，R-人力或设备的数量，S-产量定额。
③对于采用三新(新工艺、新材料、新方法)而无定额可循的施工活动，采用三时估算法，在实际使用中，在确定施工活动持续时间时要根据以往的施工经验来估算，需要相关人员手动输入最乐观时间、最悲观时间、最可能时间，施工持续时间计算公式如下：
式中，D-工作持续时间，To-最乐观时间，Tm-最可能时间，Tp-最悲观时间。
计划生成模块具体用于：
通过梳理构件、设备的属性编码体系、施工活动或构件之间的物理约束关系、工艺约束关系、组织约束关系建立基于逻辑约束关系的推理规则，确定施工基本活动的先后顺序和搭接关系，同时基于计算出的施工基本活动持续时间，自动生成多个符合要求的施工进度计划。
在上述步骤完成之后，可得到配电台区各施工基本活动的顺序关系与施工持续时间，从而可自动生成多个备选的配电台区施工进度计划。
优选模块具体用于：
①确定评价指标体系。首先列出影响施工进度计划优劣的主要因素作为基层指标，即最下层指标，如机械化程度、技术难度、施工工期、对环境的影响、技术可靠性等，然后经过归纳整合，得到高层指标，即第二层指标，如技术价值、经济价值、社会价值和风险评估等，最后基于高层指标得到一个更高级的指标，即决策指标，从而实现配电台区施工进度计划指标评价体系的建立。
②确定特征的标度和含义，作为专家评判两个不同因素重要性的准则，如下表所示。
表2参数的标度和含义
| 标度 | 含义 |
| 1 | 两因素相比，具有同等重要性 |
| 3 | 两因素相比，一个比另一个稍微重要 |
| 5 | 两因素相比，一个比另一个明显重要 |
| 7 | 两因素相比，一个比另一个强烈重要 |
| 9 | 两因素相比，一个比另一个极端重要 |
| 2，4，6，8 | 取上述相邻指标程度的中值 |
③根据特征标度与专家知识确定各指标的系数矩阵，计算各指标的权重得分，具体计算公式如下。
式中，Wi-各指标的权重得分，aij-系数矩阵第i行第j列的元素值，n-矩阵的阶数。
对系数矩阵进行一致性判断以评估系数矩阵是否存在逻辑错误，若不通过，则需要重新构造系数矩阵，一致性判断公式如下所示。
式中，CR-系数矩阵的一致性比率(当CR<0.1时，通过一致性检验)，CI-系数矩阵的一致性指标，RI-平均随机一致性指标(与矩阵阶数相关，取值见下表)，λmax-系数矩阵的最大特征根，Wi-各指标的权重得分，W-各指标权重得分组成的列向量，Bi-系数矩阵第i个行向量，n-矩阵的阶数。
表3平均随机一致性指标RI取值表
| 阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| RI | 0 | 0 | 0.52 | 0.89 | 1.12 | 1.26 |
④根据步骤③根据所有参与评价专家的系数矩阵确定多个权重，在此基础上，对多个权重得分进行均值化处理，得到指标的最终权重得分。
⑤根据步骤④，分别计算高层指标的权重及其下属基层指标的权重得分，并进行一致性检验，最终可得到所有指标的权重得分，计算如下所示。
Wij＝Wi*Wj (19)
式中，Wij-高层指标i下第j个基层指标的权重得分，Wi-各指标的权重得分，Wj-高层指标i下第j个基层指标在高层指标i中的权重得分。
⑥基于施工进度计划指标评价体系，确定各专家对各指标的评价结果，可选择的结果包括“优、良、中、差、劣”，并根据总体评价结果推断各指标的真度(表示该前提为“真”的可信度)，如5个专家参加评价，机械化程度为“优”的有3个，则认为机械化程度为“优”级的真度为3/5*100％＝60％。
⑦运用加权模糊逻辑推理法逐层推理，进行综合评判，应用推理规则进行推理的结果即为结论P为真的可信度，计算公式如下：
其中，CF表示规则的可信因子，表示该规则为真的可信度，0≤CF≤1；Wi为各指标的重要性即权重得分，
Tj(Pi)为评价等级j条件下指标i是“真”的可信度。
首先基于基层指标进行推理，每一组根据5个评价等级建立5条相同结论的规则，根据公式(21)可分别计算各评价等级的可信度。计算公式如下。
式中，T1(Pj)、T2(Pj)、T3(Pj)、T4(Pj)、T5(Pj)-高层指标Pj评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度，W1i-高层指标Pj下第i个基层指标的权重得分，T(P1i)、T(P2i)、T(P3i)、T(P4i)、T(P5i)-第i个指标评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度。
同理，计算经济价值、社会价值、风险评估各评价等级的可信度Ti(Pj)，Ti(Pj)表示高层指标Pj评价等级为i的可信度。
根据以上计算得到的高层指标可信度可计算最高层指标可信度，计算公式如下：
其中，Ti(P)-最高层指标评价等级为i的可信度，CFi-第i个评价等级的可信因子，Wj-高层指标j的权重得分，Ti(Pj)-高层指标j评价等级为i的可信度。
⑧最高层指标的评价等级即为可信度最大值的评价等级，由下式可得：
T(P)＝max{Ti(P)|i＝1，2，...n} (23)
式中，Ti(P)-最高层指标评价等级为i的可信度，T(P)-最高层指标各评价等级的可信度最大值。
⑨计算各个施工进度计划的综合评分。根据各等级评价结果对应的分值、评价等级、各评价等级的可信度计算出综合评分，评分等级与分值对应如下表所示。
表4评分等级与分值对应表
| 评价等级 | 优 | 良 | 中 | 差 | 劣 |
| 分值 | 95 | 85 | 75 | 65 | 30 |
综合评分计算公式如下：
式中，S为综合评分；Ti(P)为指标评价等级i的可信度；sj为评价等级j所对应的分值；m为评价等级数量。
配电台区施工进度计划优选。基于配电台区施工进度计划综合评分体系计算各备选施工进度计划的综合评分值，并评选出综合指标成绩最高的进度计划作为最终的施工进度计划。
实施例3：
下面以某配电台区的进度计划自动编排与优选为例对基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法进行说明。
1)施工基本活动分解。将配电台区施工基本活动分解为：接地装置安装、电杆安装、横担安装、设备安装、线缆安装、户表安装、拉线安装、台区标识标牌安装等，在施工活动划分阶段，将各子工程进行再一次分解，划分为相互独立的多个活动单元，如图5所示。
2)基础构件和设备清单梳理。下表为某变压器安装活动所对应的基础构件和设备清单，在实际过程中需要分别对每一个分解出来的施工基本活动编制基础构件和设备清单。
表5基础构件和设备清单
3)基于BIM的构件编码体系构建，基于构件的属性代码对每个构件与设备赋予属性代码。以变压器为例，其属性编码为Ele-Pro-Transformer-.-2022060515-2d5h-.，其中，“Ele”表示专业类别为电气，“Pro”表示为成品购买件，“Transformer”表示属于变压器构件，“.”表示该变压器无具体工程体量，“2022060515”表示施工开始时间为2022年6月15日15点，2d5h表示施工持续时间为2天5小时，“.”表示变压器未设置扩展属性。
4)基于提前编制的模型构件物理关系、施工活动工艺关系、施工活动组织关系规则，确定该配电台区的施工工艺顺序，同时基于三种模式确定不同构件的施工活动持续时间，生成的某一备选施工进度计划如下表所示。
表6备选施工进度计划
5)根据特征标度与专家知识确定各指标的系数矩阵。以高层指标为例，某专家认为经济价值相比技术价值稍微重要，相对标度选择1/3，技术价值相比社会价值稍微重要，相对标度选择3，下表为某专家对高层指标重要性程度判断形成的系数矩阵。
表7高层指标的系数矩阵
通过以上高层指标的系数矩阵，根据式(25)可得到技术价值的权重得分如下：
同理可得，经济价值权重得分为0.453，社会价值权重得分为0.167，风险评估权重得分为0.118。
根据式(4)、(5)、(6)计算得到系数矩阵的一致性比率CR＝0.0985<1，满足一致性检验。
通过汇集多个专家的知识，计算得到高层指标的平均权重的得分如下：技术价值平均权重得分为0.21，经济价值权重得分为0.35，社会价值权重得分为0.18，风险评估权重得分为0.26。
基于同样的算法，可分别计算高层指标下属各基层指标的权重得分，下表为计算得到的高层指标和基层指标的权重矩阵，其中，某参数的权重为其所属高层权重与其所在高层指标内的权重乘积，如机械化程度的权重(0.042)＝技术价值的权重(0.21)*机械化程度在技术价值中的权重(0.2)。
表8各指标权重矩阵
6)多专家对各备选进度计划各指标进行评价，下表为某进度计划的评价结果。
表9某进度计划评价结果
首先基于基层指标进行推理，每一组根据5个评价等级建立5条相同结论的规则，以技术价值为例根据公式(26)可分别计算各评价等级的可信度，具体如下：
式中，T1(P1)、T2(P1)、T3(P1)、T4(P1)、T5(P1)表示技术价值评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度。
同理，计算经济价值评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度：T1(P2)＝0.2，T2(P2)＝0.315，T3(P2)＝0.399，T4(P2)＝0.086，T5(P2)＝0；社会价值评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度：T1(P3)＝0.46，T2(P3)＝0.2，T3(P3)＝0.34，T4(P3)＝0，T5(P3)＝0；风险评估评价等级为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”的可信度：T1(P4)＝0.278，T2(P4)＝0.222，T3(P4)＝0.355，T4(P4)＝0.145，T5(P4)＝0。
根据式(10)可得最高层指标为各评价等级的可信度，T1(P)＝0.25931，T2(P)＝0.2844，T3(P)＝0.37295，T4(P)＝0.08334，T5(P)＝0。
根据式(11)、(12)，可得该施工进度计划评价等级为“中”，且综合评分值为82.1968。
7)基于上述步骤6)，分别计算各个备选施工进度计划的评价等级和综合评分，最终选择综合评分最高的施工进度计划作为最终的施工进度计划。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中通用设计杆塔主要技术条件组合寻优方法的步骤。
实施例5：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中通用设计杆塔主要技术条件组合寻优方法的步骤。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，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，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法，其特征在于,包括：
基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解得到基础构件和设备级别；
基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间；
其中，所述构件属性编码体系是基于建筑信息模型属性信息加入构件属性信息构建的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建筑信息模型包括：
由所述基础构件和设备级别以及所述施工活动与基础构件的逻辑关系构建的。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系，包括：
基于配电台区施工活动与基础构件之间物理关系、工艺关系和组织关系确定施工活动逻辑关系。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定施工活动的顺序和持续时间，包括：
基于所述配电台区施工活动与基础构件之间的逻辑关系结合预先构建的构件属性编码体系确定基于逻辑约束关系的推理规则；
基于所述基于逻辑约束关系的推理规则确定施工活动的顺序；
基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于获取的配电台区施工活动的时间参数生成多个施工活动的持续时间，包括：
基于获取的配电台区施工活动的时间参数确定施工活动持续时间计算模式，并基于所述计算模式生成多个配电台区施工活动的持续时间。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述计算模式生成多个配电台区施工活动的持续时间，包括：
当存在相同的施工活动时，采用类比法，以所述相同的施工活动实际消耗时间为基础，估算当前施工活动的持续时间；
当准确获取施工活动工程量时，采用施工定额法，基于建筑信息模型自动匹配定额数据来自动计算施工活动的持续时间；
当参考历史施工经验进行估算时，采用三时估算法，估算施工活动的持续时间；
其中，所述配电台区施工活动持续时间计算模式包括：类比法、施工定额法或三时估算法中任意一种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划，包括：
按照所述施工活动的顺序结合建筑信息模型对配电台区施工活动进行组合，得到多个配电台区施工计划；由每个配电台区施工计划中各配电台区施工活动的持续时间之和作为所述配电台区施工进度计划的总持续时间；
由每个配电台区施工计划和所述配电台区施工计划的总持续时间构成每个备选配电台区施工进度计划。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划，包括：
基于所述多个配电台区施工进度计划结合预先构建的配电台区施工进度计划指标评价体系得到各指标特征标度；
基于所述各指标特征标度结合专家评分法对各指标赋予权重得到各指标的权重得分，并基于各指标的权重得分确定指标评价等级；
基于所述指标评价等级结合加权模糊逻辑算法得到评价等级可信度；
基于所述可信度与所述配电台区施工活动进度计划指标的评价等级结合综合评分计算式得到综合评分；
提取所述综合评分最高的进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于各指标的权重得分确定指标评价等级，包括：
基于所述各指标的权重得分结合设定的等级划分规则确定配电台区施工活动进度计划指标的评价等级；
其中，所述配电台区施工活动进度计划指标的评分等级包括：优、良、中、差和劣。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述可信度按下式计算：
式中，Tj(P)为评价等级j可信度；CF为规则的可信因子；Wi为指标i的重要性；Tj(Pi)为评价等级j条件下指标i是“真”的可信度；P为推理事件的结论；n为评价指标的数目。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述综合评分计算式如下式所示：
式中，S为综合评分；Ti(p)为指标评价等级i的可信度；sj为评价等级j所对应的分值；m为评价等级数量。
13.基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排系统，其特征在于,包括：
分解模块，用于基于配电台区施工活动对建筑信息模型进行分解确定施工活动的顺序和持续时间；
计划生成模块，用于基于所述施工活动的顺序和持续时间确定多个备选配电台区施工进度计划；
优选模块，用于从所述多个备选配电台区施工进度计划中提取综合指标最高的施工进度计划作为配电台区最优施工进度计划。
14.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至12中任一项所述的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至12中任一项所述的基于BIM和模糊决策的配电台区进度编排方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310034494.4A CN116307481A (zh) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 基于bim和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310034494.4A CN116307481A (zh) | 2023-01-10 | 2023-01-10 | 基于bim和模糊决策的配电台区进度编排方法、系统及设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117094472A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 陕西兵咨建设咨询有限公司 | 一种基于bim的全过程工程咨询集成管理方法及系统 |
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2023
- 2023-01-10 CN CN202310034494.4A patent/CN116307481A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117094472A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 陕西兵咨建设咨询有限公司 | 一种基于bim的全过程工程咨询集成管理方法及系统 |
| CN117094472B (zh) * | 2023-10-16 | 2023-12-15 | 陕西兵咨建设咨询有限公司 | 一种基于bim的全过程工程咨询集成管理方法及系统 |
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