CN117435595A - 建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，本发明通过对于工程施工过程中的操作行为数据进行记录、处理和分析，分析在一个完整工艺流程中每个工序的操作行为对于成果质量的影响程度。本发明在明确了不同操作行为对于整体工艺流程的合格率有不同影响后，可以将影响小的环节中的部分资源调整到影响大的环节，此类资源包括且不限于监管人员、专用设备、时间。通过这种调整，能够优化整个生产工艺流程的总体合格率。本发明可以动态监控工艺流程的质量风险变化，帮助管理层实时调整资源和策略，提升团队绩效。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法。
背景技术
现有施工过程中工艺数据的记录、存储和分析方法集中在三个方向：
1. 质量安全问题记录系统。此类系统用于记录施工过程中的质量安全问题，以及相关问题是否被妥善解决。但并不记录产生质量安全问题的原因，也不记录解决问题消耗的各类资源数量和方法的有效性。
2. OA、ERP类系统。此类系统用于记录施工过程中的审批流程，以及流转痕迹。其核心目的在于明确审批流程中的责任分摊问题，而不会记录施工过程中造成资源短缺的原因，也不清晰资源分配是否合理。
3.BIM类模型系统。此类系统用于记录施工项目的建筑三维模型和相关材料、结构信息。此系统记录的都是静态信息，并不存储做出相关决策的原因和依据。
以上三个方向都仅记录事实性和结论性的数据，属于低维度静态数据，不能构成“自变量-因变量”的数据结构关系。所以很难以统计学方法分析数据间的相互关系，以识别哪些因子能够影响施工质量的好坏，以及权重分别是多少。这些数据的记录、存储方法并不能对施工方法、工艺的改进，提供可分析的基础数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法。
为解决上述问题，本发明提供一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，包括：
建立施工工艺工序的第一存储结构，所述第一存储结构包括：工序集合和工序之间的指向关系；
建立施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构，所述第三数据存储结构，包括：工序集合和每个工序中的操作行为的数据集；
基于工序之间的指向关系和每个工序中的操作行为的数据集，建立同一个工艺流程内，不同操作行为之间的相关关系，以操作行为关系矩阵表达；
归一化操作行为关系矩阵，以得到归一化后的操作行为关系矩阵；
建立施工工艺中断的实例数据集，所述实例数据集中包含各种工艺因故中断的实例；
合并计算施工工艺中断的实例数据集和归一化后的操作行为关系矩阵，得到一个概率系数矩阵，用以表达当一项施工工艺中某道工序的某个操作行为发生了偏误，它将对后续某道工序中的操作是否合格产生多大的影响。
进一步的，上述方法中，建立施工工艺工序的第一存储结构，所述第一存储结构包括：工序集合和工序之间的指向关系，包括：
将工序集合以一维数组的形式记录，记为L；
将工序之间的指向关系以二维矩阵的形式记录，记为VM；其中，二维矩阵中的每一个元素对应工序集合L中的一个元素，二维矩阵中的每一个元素的数值代表对应的指向关系；
施工工艺工序的第一存储结构为一种数据集的形式，记为函数DF=。
进一步的，上述方法中，所述指向关系，包括：开始、传递、跳过、回退和结束。
进一步的，上述方法中，施工工艺工序的第一存储结构为一种数据集的形式，记为函数DF=之后，包括：
基于所述第一存储结构，建立所述工序集合中每个工序的第二存储结构，包括：
表头为当前工序的ID值；表头后为两组多维向量数组，分别表达前置工序和后置工序的ID和指向关系特征值；最后为预留的备用数据位。
进一步的，上述方法中，建立施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构，所述第三数据存储结构，包括：工序集合和每个工序中的操作行为的数据集，包括：
定义每道工序包含至少一个操作行为，每个操作行为的数据集不同，都以“理论参考数据-实际采样数据”成对记录，操作行为的数据集记为AM；
施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构是一种数据集的形式，记为操作行为数据集DA=。
进一步的，上述方法中，施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构是一种数据集的形式，记为操作行为数据集DA=之后，还包括：
基于操作行为数据集DA=，建立每道工序的操作行为的第四数据结构，包括：表头为当前工序的ID值；表头之后为成对的两组对照数列，其一为理论参考值，其二为实际采样值。
进一步的，上述方法中，基于第一数据存储结构和第三数据存储结构，建立同一个工艺流程内，不同操作行为之间的相关关系，以操作行为关系矩阵表达，包括：
操作行为关系矩阵XM，是在VM基础上加以扩展的方块矩阵，是一个关于VM和AM的函数，即操作行为关系矩阵。
进一步的，上述方法中，操作行为关系矩阵XM中，用一个数值衡量两个工序中的两个操作行为之间有无逻辑关联，中间间隔多少操作，有关联即有数值，间隔越少则数值越大，所有这些数值组成操作行为关系矩阵XM。
进一步的，上述方法中，建立施工工艺中断的实例数据集，所述实例数据集中包含各种工艺因故中断的实例，包括：
当一项施工工艺因某个工序的检验不合格中断时，需要记录施工工艺工序中断时的环节位置和已完成的数据，此时，被记录下来的内容有三项：其一，此工艺的数据存储结构DF；其二，此工艺中已发生的工序的操作行为的数据存储结构DA；其三，中断的工序位置编码，记为loc；
一项中断实例中的DF、DA和loc经过一个函数处理，形成一项实例数据。许多此类实例数据聚合形成实例数据集DS，即。
与现有技术相比，本发明通过对于工程施工过程中的操作行为数据进行记录、处理和分析，分析在一个完整工艺流程中每个工序的操作行为对于成果质量的影响程度。本发明在明确了不同操作行为对于整体工艺流程的合格率有不同影响后，可以将影响小的环节中的部分资源调整到影响大的环节，此类资源包括且不限于监管人员、专用设备、时间。通过这种调整，能够优化整个生产工艺流程的总体合格率。本发明可以动态监控工艺流程的质量风险变化，帮助管理层实时调整资源和策略，提升团队绩效。
附图说明
图1是本发明一实施例的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法的流程图。
图2是本发明一实施例的施工工艺工序的第一数据存储结构示意图；
图3是本发明一实施例的施工操作行为的第三数据存储结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，包括：
步骤S1，建立施工工艺的第一存储结构，所述第一存储结构必须能够描述两项内容，工序的集合和工序之间的指向关系。
一项工艺包括多个工序，需要记录工艺中包含了哪些工序，因此工序集合以一维数组的形式记录，记为L。
一项工艺中的不同工序之间存在各种指向关系，包括：开始、传递、跳过、回退、结束等，这些关系以二维矩阵的形式记录，记为VM。其结构为一个二维方块矩阵，矩阵中的每一个元素对应工序集合L中的一个元素，不同数值代表不同的指向关系。
施工工艺工序的第一存储结构为一种数据集的形式，记为DF。它是关于工艺流程序列L和VM的一个函数，即DF=。
施工工艺的工序集合DF的存储结构可以如图2所示，其数据结构为多重数据包嵌套的形式。多个工序数据包组合而成整个工艺数据包；工序集合中每个工序的存储结构，包括：表头为当前工序的ID值；其后为两组多维向量数组，分别表达前置工序和后置工序的ID和指向关系特征值；再后为预留的备用数据位，用以描述该工序的一些技术特征或其他内容。
此结构能够以标准结构存储不同施工工艺的工序的逻辑，并具备向量数组以表达施工工艺工序环节间的指向关系。
步骤S2，建立施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构。此存储结构必须能够描述两项内容，工序集合和每个工序中的操作行为的数据集合。
具体的，操作行为，例如可以是，在装配精密管道时，需要用螺栓紧固法兰连接件，螺栓紧固就是操作行为，此行为产生的数据是每个螺栓的实际紧固扭力值。
工序的集合已经在S1中定义，记为L。
定义每道工序包含至少一个操作行为，每个操作行为的数据集不同，都以“理论参考数据-实际采样数据”成对记录。操作行为的数据集记为AM。
施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构是一种数据集的形式，记为DA。DA是关于工艺流程序列L和行为数据记录AM的一个函数，即DA=。
操作行为数据集DA的存储结构应如图3所示，为两层数据嵌套结构。多个工序数据包组合而成整个工艺数据包；表头为当前工序的ID值；表头之后为成对的两组对照数列，其一为理论参考值，其二为实际采样值。
例如，仍以紧固螺栓为例，理论参考值为设计紧固扭力，实际采样值为螺栓紧固后的实际扭力值
工序的操作行为数据的存储结构，能够以标准的数据结构存储施工工艺中每道工序的操作行为的成果数据组、工序环节的关键控制要素和工序时间序列等数据；其数据采集过程可以通过手动输入、批量导入或OCR识别方式实现。
其中，操作行为的成果数组为，每一项操作行为的实际采样值减去理论参考值，数值有正负号。
工序环节的关键控制要素是一种标签，用于标定被记录下来的数据是什么值，例如：拧螺栓，扭力是关键要素，所以关键控制要素是扭力；焊接构件，焊接温度和焊后应力是关键要素，所以关键控制要素分别是温度和应力。
工序时间是指成果数组被记录下来的时间，用于判断数据与数据之间的时间先后关系。
此三项内容在一条数据记录内都必须出现。
步骤S3，建立同一个工艺流程内，不同操作行为之间的相关关系，以关系矩阵形式表达，记为XM。
操作行为关系矩阵XM，是在VM基础上加以扩展的方块矩阵，是一个关于VM和AM的函数，即。
其意义在于，用一个数值衡量两个工序中的两个操作行为之间有无逻辑关联，中间间隔多少操作。有关联即有数值，间隔越少则数值越大。在一个工艺流程内，所有此种数值构成集合，就形成方阵XM。
步骤S4，归一化操作行为关系矩阵XM。为方便后续计算，需要将XM中表达操作行为关系的数值转化为0和1之间的一个数值。可使用softmax函数进行归一化处理，处理后的关系矩阵记为XM’，其意义与XM一致。
步骤S5，建立施工工艺中断的实例数据集，所述实例数据集中包含各种工艺因故中断的实例，记为DS。
当一项施工工艺因某个工序的检验不合格中断时，需要记录施工工艺工序中断时的环节位置和已完成的数据。此时，被记录下来的内容有三项。其一，此工艺的数据存储结构DF；其二，此工艺中已发生的工序的操作行为的数据存储结构DA；其三，中断的工序位置编码，记为loc。
一项中断实例中的DF、DA和loc经过一个函数处理，形成一项实例数据。许多此类实例数据聚合形成实例数据集DS，即。
其意义在于从所有因检验不合格而中断的施工工艺实例中，获取所有被记录下来的数据，并且获取此次中断点的位于工艺中的哪个工序中的哪个操作行为。并将所有获取的实例数据形成可用于统计分析的数据样本。
步骤S6，合并计算DS和XM’，得到一个概率系数矩阵PM。用以表达当一项施工工艺中某道工序的某个操作行为发生了偏误，它将对后续某道工序中的操作是否合格产生多大的影响。
基于数据集DS的统计分析，可以得到在特定工艺流程内，当工序A中的操作行为X发生较大偏差时，恰巧工序B中的操作行为Y出现不合格的概率；而基于关系矩阵XM’，可以得到特定工艺流程内，工序A中的操作行为X与工序B中的操作行为Y的指向关系值。二者的乘积可以看作操作行为X对操作行为Y的影响概率。同一工艺流程内的此类概率的集合，即是此工艺的概率系数矩阵PM。
以上分析方法，用于判定操作行为与整体工艺成果质量之间的统计学相关性，形成概率系数矩阵，为工程资源分配，和流程计划调整提供统计学依据。后续可以依照概率系数矩阵改进施工管理策略和资源分配策略。
综上所述，本发明通过对于工程施工过程中的操作行为数据进行记录、处理和分析，分析在一个完整工艺流程中每个工序的操作行为对于成果质量的影响程度。本发明在明确了不同操作行为对于整体工艺流程的合格率有不同影响后，可以将影响小的环节中的部分资源调整到影响大的环节，此类资源包括且不限于监管人员、专用设备、时间。通过这种调整，能够优化整个生产工艺流程的总体合格率。本发明可以动态监控工艺流程的质量风险变化，帮助管理层实时调整资源和策略，提升团队绩效。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，包括：
建立施工工艺工序的第一存储结构，所述第一存储结构包括：工序集合和工序之间的指向关系；
建立施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构，所述第三数据存储结构，包括：工序集合和每个工序中的操作行为的数据集；
基于工序之间的指向关系和每个工序中的操作行为的数据集，建立同一个工艺流程内，不同操作行为之间的相关关系，以操作行为关系矩阵表达；
归一化操作行为关系矩阵，以得到归一化后的操作行为关系矩阵；
建立施工工艺中断的实例数据集，所述实例数据集中包含各种工艺因故中断的实例；
合并计算施工工艺中断的实例数据集和归一化后的操作行为关系矩阵，得到一个概率系数矩阵，用以表达当一项施工工艺中某道工序的某个操作行为发生了偏误，它将对后续某道工序中的操作是否合格产生多大的影响。
2.如权利要求1所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，建立施工工艺工序的第一存储结构，所述第一存储结构包括：工序集合和工序之间的指向关系，包括：
将工序集合以一维数组的形式记录，记为L；
将工序之间的指向关系以二维矩阵的形式记录，记为VM；其中，二维矩阵中的每一个元素对应工序集合L中的一个元素，二维矩阵中的每一个元素的数值代表对应的指向关系；
施工工艺工序的第一存储结构为一种数据集的形式，记为函数DF=。
3.如权利要求2所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，所述指向关系，包括：开始、传递、跳过、回退和结束。
4.如权利要求2所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，施工工艺工序的第一存储结构为一种数据集的形式，记为函数DF=之后，包括：
基于所述第一存储结构，建立所述工序集合中每个工序的第二存储结构，包括：
表头为当前工序的ID值；表头后为两组多维向量数组，分别表达前置工序和后置工序的ID和指向关系特征值；最后为预留的备用数据位。
5.如权利要求1所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，建立施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构，所述第三数据存储结构，包括：工序集合和每个工序中的操作行为的数据集，包括：
定义每道工序包含至少一个操作行为，每个操作行为的数据集不同，都以“理论参考数据-实际采样数据”成对记录，操作行为的数据集记为AM；
施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构是一种数据集的形式，记为操作行为数据集DA=。
6.如权利要求4所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，施工工艺中每道工序的操作行为的第三数据存储结构是一种数据集的形式，记为操作行为数据集DA=之后，还包括：
基于操作行为数据集DA=，建立每道工序的操作行为的第四数据结构，包括：表头为当前工序的ID值；表头之后为成对的两组对照数列，其一为理论参考值，其二为实际采样值。
7.如权利要求6所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，基于第一数据存储结构和第三数据存储结构，建立同一个工艺流程内，不同操作行为之间的相关关系，以操作行为关系矩阵表达，包括：
操作行为关系矩阵XM，是在VM基础上加以扩展的方块矩阵，是一个关于VM和AM的函数，即操作行为关系矩阵。
8.如权利要求1所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，操作行为关系矩阵XM中，用一个数值衡量两个工序中的两个操作行为之间有无逻辑关联，中间间隔多少操作，有关联即有数值，间隔越少则数值越大，所有这些数值组成操作行为关系矩阵XM。
9.如权利要求8所述的建筑施工过程中工艺数据的存储和分析的方法，其特征在于，建立施工工艺中断的实例数据集，所述实例数据集中包含各种工艺因故中断的实例，包括：
当一项施工工艺因某个工序的检验不合格中断时，需要记录施工工艺工序中断时的环节位置和已完成的数据，此时，被记录下来的内容有三项：其一，此工艺的数据存储结构DF；其二，此工艺中已发生的工序的操作行为的数据存储结构DA；其三，中断的工序位置编码，记为loc；
一项中断实例中的DF、DA和loc经过一个函数处理，形成一项实例数据，许多此类实例数据聚合形成实例数据集DS，即。
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