JP2011197975A - 天候を考慮した建設工事スケジューリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建設工事の工事計画において天候の影響を考慮するスケジューリング方法を提供すること。
【解決手段】建設工事の作業に関する作業データ及び建設工事の資材に関する資材データに基づいて、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する天候データを使用するので、事前計画の際に、天候の影響を反映でき、建設工事の資材、業者・重機などリソースを考慮して、建設工事のスケジュールを事前に把握できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、天候を考慮した建設工事スケジューリング方法に関する。詳しくは、建設工事に関し、天候を考慮して工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理するシステムに関する。

建設工事にかかる業者・重機などリソースを把握及び予想コストを圧縮の為、工事着工する前に工事全体のスケジュールを計画するのは大切である。一方、建設工事中では工期確保・コストコントロールの為、建設工事を計画したとおりで進めるのも大切である。
生産スケジューリング・生産シミュレーションなど生産計画技術を活用し、建設工事の作業を分析・スケジュールを作成する手法は少なくない。生産計画の場合は、作業員・機械の稼働率、作業シフト、作業効率などパラメータの設定は必要である。

工場内の物作り生産とは違い、プラントなどの建設はほぼ全部屋内作業ではなく野外・屋外作業になり、雨・雪など降水による影響を大きく受けるとも言える。例えば、雨が降ったら塗装作業が出来なくなる、溶接は作業し難くなるか出来なくなる、などである。
従来の建設工事スケジューリング計算手法では工事現場の作業員・資材・重機設備などリソースのスケジュールを作成する例があるが（特許文献１）、事前に静的に予測できない事由として天候の問題があると指摘するのみであり、天候の影響を影響因子として考える例はない。

一方、会議の開催者が天候を考慮しながら出席要請者のスケジュールを算出する手法があるが（特許文献２）、屋外で行われる行事や、会議開催場所まで屋外を移動しなければならないような場合に対処したものであり、建設工事スケジュール算出に必要な機械稼働率影響・作業員作業時間短縮・作業効率低下などパラメータへの影響を含めて工程計算手法はなかった。
上述したような手法により天候影響を無視して算出したスケジュールは、現実的な工程と比べてずれが発生、既に実施した工事実績とあわなくなり、未来分の工程予測では信頼性が低下してしまう。

特開２００１−９０３４１ 特開２００８―９０５２０

上述したように、建設工事工程管理、データベース構造、工事スケジューリング方法についての技術は開発されているが、工事計画で天候の影響を考慮するスケジューリング方法の技術は開発されていなかった。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係る建設工事スケジューリングシステムは、建設工事の作業に関する作業データ及び建設工事の資材に関する資材データに基づいて、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する天候データを使用することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係る建設工事スケジューリングシステムは、請求項１記載の建設工事スケジューリングシステムにおいて、前記天候データとして、将来の天候データを使用することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係る建設工事スケジューリングシステムは、請求項２記載の建設工事スケジューリングシステムにおいて、前記将来の天候データは、天候予測確率のパラメータを使用した乱数で天候を模擬し、工事進捗を算出することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項４に係る建設工事スケジューリングシステムは、請求項１記載の建設工事スケジューリングシステムにおいて、前記天候データにより影響を受ける作業に関しては、効率変化を反映してその作業に従事する作業人数ないし消化仕事量を増減することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項５に係る建設工事スケジューリングシステムは、建設工事の作業に関する作業データを整備・更新した作業データベース、建設工事に関する業者・重機などのリソースを整備・更新したリソースデータベース及び建設工事の資材に関する資材データを整備・更新した資材データベースとを備え、前記作業データベース、前記リソースデータベース及び前記資材データベースに整備・更新されたデータに基づいて、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における将来の天候に関する天候データを格納した天候データベースを使用することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る建設工事スケジューリングシステムは、建設工事の工事工程を作成する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する天候データを使用するので、事前計画の際に、天候の影響を反映でき、建設工事の資材、業者・重機などリソースを考慮して、建設工事のスケジュールを事前に把握できる。

本発明の請求項２に係る建設工事スケジューリングシステムは、将来の天候データに基づくので、天候の影響を正確に反映して、建設工事のスケジュールを作成できる。

本発明の請求項３に係る建設工事スケジューリングシステムは、天候予測確率のパラメータを使用した乱数で将来の天候を模擬するので、将来の天候データを簡単に作成できる。

本発明の請求項４に係る建設工事スケジューリングシステムは、天候データにより影響を受ける作業に関しては、その作業に従事する作業人数ないし消化仕事量をを増減するので、天候による悪影響を回避し信頼性の高いスケジュールを作成できる。

本発明の請求項５に係る建設工事スケジューリングシステムは、建設工事の工事工程を作成する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する将来の天候データを使用するので、事前計画の際に、天候の影響を反映でき、建設工事の資材、業者・重機などリソースを考慮して、建設工事のスケジュールを事前に把握できる。

天候影響を考慮した建設工事スケジューリングシステムを示す概念図である。 建設工事スケジューリングシステムの工事工程算出のフローチャートである。 工事スケジューリングシステムの演算例（工事実績ベースでスケジューリング手法を検証した計算結果）を示すフローチャートである。 工事スケジューリングシステムの演算例（将来の工事工程をスケジューリング）を示すフローチャートである。 工事スケジューリングシステムの運用方式を示すフローチャートである。 図６（ａ）は、従来の建設工事スケジューリング計算手法で作成された工事工程のガントチャート、図６（ｂ）は、本発明の建設工事スケジューリングシステムで作成された工事工程のガントチャートである。

本発明は、建設工事の工数・資材・業者・重機などデータを整備・更新し、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理するシステム関するものであり、天候の作業への影響を加えたものである。

本発明と従来の建設工事スケジューリング計算手法と対比して図６（ａ）（ｂ）に示す。
図６（ａ）は、従来の建設工事スケジューリング計算手法で作成された工事工程のガントチャート、図６（ｂ）は、本発明の建設工事スケジューリングシステムで作成された工事工程のガントチャートである。図６（ａ）（ｂ）中において、下段部は作成された工事工程を示し、上段部（ハッチングを入れて示す）は実績スケジュールである。

従来の建設工事スケジューリング計算手法では、天候の影響を考慮せずに工事工程を算出していため、図６（ａ）に示す通り、実績スケジュールと乖離する箇所がある。例えば、タスク７の６日と８日には工事工程を入れたものの、タスク７は雨天の影響を受けて、工事の実施ができずに実績スケジュールは空白となっている。タスク２の８日と１０日も同様であり、雨天の影響を受けて、工事の実施ができずに実績スケジュールは空白となっている。
これに対し、本発明の建設工事スケジューリングシステムは、天候の影響を考慮して工事工程を算出しているので、工事工程は実績スケジュールと乖離しない。例えば、タスク７の６日と８日には、雨天であることを予想して工事工程を入れていない。タスク２の８日と１０日も同様であり、雨天であることを予想して工事工程を入れていない。

本実施例は、従来の建設工事スケジュール作成方法に、天候の作業への影響を加えて建設工事スケジュール算出する手法・システムである。その手法を実現したシステムの概念図を図１に示す。

図１は、天候影響を考慮した建設工事スケジューリングシステムを示す概念図である。
建設工事スケジュールを作成するため、作業の最大人数、最小人数、仕事量、業者業種、重機要求情報、前作業情報など作業データが必要である。
そのため、建設工事の作業に関する作業データを整備・更新した作業データベース１０を使用する。

同様に、建設工事に関する業者・重機などのリソースを整備・更新したリソースデータベース２０、建設工事の資材データを整備・更新した資材データベース３０、天候データを格納した天候データベース４０をも併用する。
ここで、天候データベース４０には、工事現場で日々の晴・雨・雪の天候情報が格納されているだけではなく、更に、それぞれ天候状態に応じて建設工事現場で作業する各業種（溶接、塗装、クレーン運転、保温など）の作業効率変化率（例えば、雨が降ったら溶接業者の作業効率が２０%に落ちるなど）を経験値より設定されている。

建設工事スケジューリングシステム５０は、これらのデータベース１０，２０，３０，４０に格納された情報に基づいて、工事工程（スケジュール）６０を作成する。
作成された工事工程６０は、天候データベース４０に格納された効率変化を反映したスケジュールとなっている。作成された工事工程６０は、工事工程実績データベース９０に蓄積されてゆく。

工事工程実績データベース９０を使用すれば、実施済工事部分について、算出したスケジュールと実績を比べて、天候の影響を反映しているか無いかを確認することが可能となる。
引き続き、作成された工事工程６０に基づき、工事工程可視化システム７０は、作業員が実際に目視により確認することのできる工程表、工程チャート、帳票、ガントチャート等のスケジュールビジュアル表示手段８０を作成する。

スケジュールビジュアル表示手段８０は、算出した建設工事工程で天候の影響を見えるようする手段である。
本実施例において、データベース１０〜４０，９０は、具体的には、ハードディスク等の記録媒体をハードウェア資源とするものである。また、建設工事スケジューリングシステム５０、工事工程可視化システム７０としては、コンピュータ等のデータ処理装置をハードウェア資源とし、そのハードウェア資源に、データベース１０〜４０に格納されたデータをデータ処理(情報処理)するソフトウェアがインストールされている。

また、本実施例において、工事工程（スケジュール）６０は、建設工事スケジューリングシステム５０によりデータ処理されるファイル（データの集まり）であり、また、スケジュールビジュアル表示手段８０とは、工事工程（スケジュール）６０を視覚的に表示するための液晶表示パネル、ＬＥＤその他の表示媒体で構成される。
本システムにおいて建設工事スケジュールを算出する方法を図２に示す。
図２は、本建設工事スケジューリングシステムの工事工程算出のフローチャートである。

先ず、全体スケジューリングを初期化し（ステップＳ１）、上記データベース１０〜４０からインプットデータを建設工事スケジューリングシステム５０に読込む（ステップＳ２）。
次に、建設工事スケジューリングシステム５０は、スケジューリングの初期化を行い（ステップＳ３）、日数を１だけプラスする（ステップＳ４）。日数の初期値は０とする。

引き続き、建設工事スケジューリングシステム５０は、工事工程スケジューリングの日循環を行う（ステップＳ５）。
ここで、「工事工程スケジューリングの日循環」とは、一日の工事工程のスケジューリング計算を循環して、即ち、日曜→月曜→火曜→水曜→木曜→金曜→土曜→日曜→・・・のように循環して行うことである。

そして、１日のスケジューリング計算が終わったら、「全作業終了？」か否か判断し（ステップＳ６）、「いいえ」ならば、ステップＳ４に戻り、日数＋１で次の日に進んでから、また、次の日のスケジューリング計算を行う。更に、次の日のスケジューリング計算が終ったら、また、ステップＳ６において、「全作業終了？」を判断する。
一方、建設工事スケジューリングシステム５０は、ステップＳ６において、「全作業終了？」を判断して、「はい」ならば、つまり、全作業が終了したら、工事工程６０を作成し、スケジューリングを終了する（ステップＳ７）。作成された工事工程６０に基づき、工事工程可視化システム７０により、工程表、工程チャート、帳票等のスケジュールビジュアル表示媒体８０が作成される。

更に、建設工事スケジューリングシステム５０は、資材計画必要か否か判定し（ステップＳ８）、必要な場合は、資材計画計算を初期化し（ステップＳ９）、日数を１だけプラスする（ステップＳ１０）。
引き続き、建設工事スケジューリングシステム５０は、資材計画計算の日循環を行う（ステップＳ１１）。
「資材計画計算の日循環」は、「工事工程スケジューリングの日循環」と同様である。

そして、建設工事スケジューリングシステム５０は、全資材が出荷されたか否か判定し（ステップＳ１２）、全資材が出荷されていれば、資材計画計算を終了する（ステップＳ１３）。
その後、建設工事スケジューリングシステム５０は、全ケースが終了したか否か判定し、全ケースが終了した場合は、全体スケジューリングを終了する（ステップＳ１４）。全ケースが終了していない場合は、ステップＳ３に戻る。

図２に示す建設工事スケジュールにおいては、建設工事に関する業者・重機などのリソースについてのの計画は割愛した。
上述したステップＳ１〜ステップＳ１４により算出した工事工程に天候の影響が反映されているか無いかをチェックし、工事工程算出ロジックの検証を行わなければならない。

そこで、現場の過去の作業実績及び天候履歴データを用い、本工事スケジューリングシステムは天候の影響をきちんと反映しているかどうかを検証する計算を実施する。
その時に使われている天候データは過去の天候履歴であり、それを表１に示す。

表１は天候データの例として、２００９年６月１日から２００９年６月１９迄の天候履歴を示す表である。
表１のＣ欄「休日」おいて、「勤務」とは、ある作業者が勤務したことであり、６月１日〜６月６日、６月８日〜６月１３日、６月１５日〜６月１９日であり、「休み」とは、ある作業者が休みを取ったことであり、６月７日、６月１４日である。

ここで、表１における作業工程が塗装であったとすると、塗装は、晴れの日は作業できるが、雨天では行えないので、Ｅ欄に示す通り、雨日である６月４日、６月５日、６月６日、６月１７日、６月１８日は、勤務したにも関わらず作業ができなかった、つまり、工事スケジュールが天候により悪影響を受けたことを意味している。
その時、本建設工事スケジューリングシステム５０により算出された工事工程は、図３に示すように、過去の工事実績とあうかないかチェックされる。

図３は、工事スケジューリングシステムの演算例（工事実績ベースでスケジューリング手法を検証した計算結果）を示すフローチャートである。
図３に示すように、天候データベース４０ａに格納された過去の天候履歴に従って、溶接、塗装、クレーン運転、保温等の建設工事現場作業が可能か否か判断し（ステップＴ１）、作業に必要なリソースを確保（ステップＴ２）、業者人数（天候により作業人数を増減）を算出し（ステップＴ３）、消化仕事量（天候により作業効率増減）を算出する（ステップＴ４）。このような演算は、１作業ずつ、１日ずつ行う。

一方、将来の工事進捗を計画するため、建設工事スケジューリングを行う。過去実績・履歴に基いて検証比較とは違い、将来の天候データの確定は不可能であり、本建設工事スケジューリングでは、天候予測確率（以下、天候率と言う）の概念を使用し、未来の工事工程を算出する時にはその天候率のパラメータによって、未来毎日の天候を乱数で模擬し、工事進捗を算出する。
その時に使われている天候データは将来の天候予測で、予測のベースである天候率データを表２に示す。

表２は天候データの例であり、天候率を示す表である。
表２に示す通り、晴れの天候率が０．６、雨の天候率が０．３、大雨の天候率が０．０５、雪の天候率が０．０５であり、それらの確率（天候率）の総和は１．０である。

本建設工事スケジューリングシステムは、図４に示すように、未来の工事工程を算出する。
図４は工事スケジューリングシステムの演算例（将来の工事工程をスケジューリング）を示すフローチャートである。

図４に示すように、天候データベース４０ｂに格納された未来の天候（乱数で天候を模擬し、天候変化を発生させたもの）に従って、溶接、塗装、クレーン運転、保温等の建設工事現場作業が可能か否か判断し（ステップＵ１）、作業に必要なリソースを確保（ステップＵ２）、業者人数（天候により作業人数を増減）を算出し（ステップＵ３）、消化仕事量（天候により作業効率増減）を算出する（ステップＵ４）。このような演算は、１作業ずつ、１日ずつ行う。

建設工事を行う前、本建設工事スケジューリングシステムを使って工事工程を算出する流れを図５に示す。
図５は工事スケジューリングシステムの運用方式を示すフローチャートである。
図５に示すように、業者、重機などのスケジューリング条件を構築し（ステップＶ１）、過去工事を対象とする工程スケジューリングを行い（ステップＶ２）、天候データベース４０ａに格納された過去の天候履歴と工事実績を比較と比較し、「合う」又は「合わない」の判断を行う（ステップＶ３）。

ここで、「合う」との判断には、ある程度の許容範囲は設定される。
例としては、実工事は４８２日、許容範囲を±６日にすれば、ステップＶ２で作成したスケジューリング結果が４５２日（３０日−）ならば、ステップＶ３で「合わない」と判断され、スケジューリング条件を修正して、ステップＶ１に戻り、再計算をする。
一方、ステップＶ２で作成したスケジューリング結果がスケジューリング結果は４７８日（４日−）ならば、ステップＶ３で許容範囲以内ので「合う」と判断される。

工事実績と「合う」と判断されれば、ステップＶ２で作成したスケジューリング結果と天候データベース４０ｂに格納された未来の天候に従って、未来工事を対象とする工程スケジューリングを行い（ステップＶ４）、スケジューリング結果とする（ステップＶ５）。
尚、ステップＶ３に設定される許容範囲を厳しくすれば、条件確認のため計算の繰返し回数は多くなり、データ精度が良くなる。
一方、許容範囲を０にすると無限ループになってしまう可能性が有るので、予めスケジューリング計算の精度の許容範囲を設定する必要がある。

本実施例に係る建設工事スケジューリングシステムは、建設工事の工事工程を作成する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する天候データを格納した天候データベースを使用するので、事前計画の際に、天候の影響を反映でき、業者・重機などリソースを考慮して、建設工事のスケジュールを事前に把握できる。
また、トラブル発生の際にはリカバリー案を（天候を考慮しない場合と比べて良い精度で）算出できる。

本発明は、建設工事の工数・資材・業者・重機などデータを整備・更新し、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理するシステムにとして産業上広く利用可能なものである。

１０ 作業データベース
２０ リソースデータベース
３０ 資材データベース
４０ 天候データベース
５０ 建設工事スケジューリングシステム
６０ 工事工程（スケジュール）
７０ 工事工程可視化システム
８０ スケジュールビジュアル表示媒体

Claims (5)

1. 建設工事の作業に関する作業データ及び建設工事の資材に関する資材データに基づいて、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における天候に関する天候データを使用することを特徴とする建設工事スケジューリングシステム。
2. 前記天候データとして、将来の天候データを使用することを特徴とする請求項１記載の建設工事スケジューリングシステム。
3. 前記将来の天候データは、天候予測確率のパラメータを使用した乱数で天候を模擬し、工事進捗を算出することを特徴とする請求項２記載の建設工事スケジューリングシステム。
4. 前記天候データにより影響を受ける作業に関しては、効率変化を反映してその作業に従事する作業人数ないし消化仕事量を増減することを特徴とする１記載の建設工事スケジューリングシステム。
5. 建設工事の作業に関する作業データを整備・更新した作業データベース、建設工事に関する業者・重機などのリソースを整備・更新したリソースデータベース及び建設工事の資材に関する資材データを整備・更新した資材データベースとを備え、前記作業データベース、前記リソースデータベース及び前記資材データベースに整備・更新されたデータに基づいて、工事全体のスケジュールを算出及び工事進捗を管理する建設工事スケジューリングシステムにおいて、工事現場における将来の天候に関する天候データを格納した天候データベースを使用することを特徴とする建設工事スケジューリングシステム。

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