KR101935898B1 - Bim기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법 - Google Patents

Bim기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설하고자 하는 해당 구조물에 대한 BIM(Building information modeling)모델의 BIM데이터로부터 상기 해당 구조물의 각 작업별로 물량정보를 추출하여 목록화하는 BIM데이터 추출모듈; 구조물 건축을 위한 각 중장비들에 대한 스펙(spec)들을 저장하고 있는 중장비 DB(DataBase)모듈; 및 상기 중장비 DB모듈로부터, 상기 BIM데이터 추출모듈에서 추출된 물량정보에 따라 설정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 선정하는 중장비 선정 모듈; 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비를 3차원 형태로 화면상에 표시하는 중장비 형상 모듈; 및 상기 해당 구조물의 가설계획 대안별로, 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비와 관련하여 작업시간, 임대비용, 운반거리를 포함하는 생산성을 정량적으로 비교, 평가하여 보고하는 가설계획 생산성 산출모듈을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법을 제공한다. 상기한 바에 따르면, BIM 데이터를 바탕으로 과학적, 합리적으로 최적의 중장비를 선정할 수 있으며, 그 선정된 중장비 및 작업동선 등을 선정된 중장비 기준으로 형상 파라미터 조정함으로써 3차원 형태로 화면상에 표시하여 사전에 시공 리스크를 제거할 수 있고, 본 시스템 구현에 따른 정보를 목록화하고 저장하여 이를 기반으로 가설계획의 생산성을 정량적으로 산출하고, 여러 대안을 비교 평가할 수 있어 생산적이고 효율적인 가설계획을 수립하기 위한 의사결정을 지원할 수 있다.

Description

BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법{Temporary-plan supporting system based on Building Information Motatdeling and method of the same}
본 발명은 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 BIM 데이터, 즉 3차원 객체 및 정보를 기반으로 중장비 운영과 관련한 시공 초기 대안을 수립하고, 그 대안별 생산성 분석 결과를 제공함으로써 초기 가설계획에 대한 의사결정을 지원할 수 있는 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 도심지의 지가상승과, 최대 용적률의 확보 그리고 경제적 풍요와 성장을 드러내기 위한 대형 빌딩의 건설이 세계적으로 증가하고 있으며, 국내에서도 최근 대형 평형의 주거와 상업시설이 혼합된 고층 주상복합구조물과 같은 고층의 대형 빌딩이 지속적으로 건설되고 있는 추세이다
한편, 건설현장에서 작업을 성공적으로 수행하기 위해서는, 굴착 및 토목작업를 위한 중장비, 콘크리트 타설을 위한 중장비, 작업자와 자재를 양중하기 위한 중장비 등이 사용되는데, 이러한 건축물의 대형화, 고층화 현상에 따라 이러한 중장비의 체계적인 선정과 운영계획에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다.
이는 대형,고층 건축물의 경우에는 일반 건축물 작업에 비해서 목표지점까지 인력 또는 자원이 도달하기 위한 노력 및 시간이 많이 소요되기 때문에 대형,고층 빌딩의 건축작업 시공계획에 있어서 체계적이고 합리적인 중장비 운영계획은 가장 중요한 사항으로 고려되고 있다.
하지만, 현재 건설현장에 있어서 중장비 운영계획은 객관적이고 신뢰할 만한 자료의 부족으로 인하여 단순히 개략적이고 경험적인 방법에 근거하여 이루어지고 있어 비효율적으로 이용되는 경우가 빈번하게 발생한다.
특히 대형,고층 빌딩의 건설현장과 같이 종합적인 관리체계가 요구되는 건설현장에서 체계적이지 못한 중장비의 운영계획 및 운영시스템은 건설현장에 있어서 장비운용의 생산성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 종래의 과학적이지 않고 합리적이지 않은 건설현장의 중장비의 운영계획은 전체적인 작업 진행을 방해하여, 결국 건축물의 성공적인 시공에 있어서 중요한 요소인 작업기간과 작업비용을 상당히 증가시키는 심각한 문제점이 있다.
또한 대형,고층 빌딩의 골조 형식, 토질 상태에 따라 중장비의 구체적인 운영계획이 상이하기 때문에 정확한 중장비의 운영 위치 및 기종 선정을 해야 하는데, 종래는 실제 현장에서 발생된 자료의 부족 및 주관적 경험에 의한 계획 수립, 객관적이고 체계적인 기준의 부재 등으로 인하여 계획상 오류가 범람하고 효율이 극도로 저하되었다는 문제점이 있었다.
나아가 자료 부족 및 주관적 경험에 의해서만 가설계획을 세우다보면 그 가설계획에 따른 생산성을 구체적으로 정량화하여 산출하기 어려우며, 이는 전반적인 작업기간과 작업비용의 오차범위를 키우게 되며, 또한 하나의 구조물에 대하여 시공계획별로 중장비의 운영계획을 세부적으로 조정하여 여러 대안을 계획하는 것은 물론 대안별로 비교, 평가하기 어려워 최적의 가설계획을 세우는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
대한민국 특허출원 제10-2008-0056157호 대한민국 특허출원 10-2015-0062716호
본 발명은, 중장비 운영과 관련한 가설계획에 대한 의사결정을 신뢰할만한 자료를 바탕으로 과학적이고 합리적으로 지원할 수 있는 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 중장비 운영과 관련한 가설계획의 생산성을 정량적으로 산출할 수 있고, 가설계획 대안별로 비교,평가하여 최적의 가설계획을 확립할 수 있도록 의사결정을 지원할 수 있는 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 건설하고자 하는 해당 구조물에 대한 BIM(Building information modeling)데이터로부터 상기 해당 구조물의 각 작업별로 물량정보를 추출하여 목록화하는 BIM데이터 추출모듈; 구조물 건축을 위한 각 중장비들에 대한 스펙(spec)들을 저장하고 있는 중장비 DB(DataBase)모듈; 및 상기 중장비 DB모듈로부터, 상기 BIM데이터 추출모듈에서 추출된 물량정보에 따라 설정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 선정하는 중장비 선정 모듈; 작성된 가설 대안의 생산성을 산출하고 분석하는 가설계획 생산성 산출 모듈;을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템을 제공한다.
상기 해당 초기 가설계획에서 포함하는 각 작업들은 굴착 및 토공 작업과, 콘크리트 타설 작업과, 양중 작업을 포함할 수 있다.
상기 BIM 작성 환경 내에서 특정 위치에 배치된 중장비는 상기 중장비 선정 모듈에서 사용자가 주어진 현장 상황(구조체, 물량 정보 등)을 고려하여 중장비를 선정하도록 지원한다.
상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비를 3차원 형태로 화면상에 표시하는 중장비 형상 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 해당 구조물의 가설계획 대안별로, 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비와 관련하여 작업시간, 임대비용, 운반거리를 포함하는 생산성을 정량적으로 비교,평가하여 보고하는 가설계획 생산성 산출모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 구조물 건축을 위한 각 중장비들에 대한 스펙(spec)들을 저장하는 중장비 DB(DataBase)를 구축하는 중장비 DB 구축단계; 건설하고자 하는 해당 구조물에 대하여 BIM(Building information modeling)모델링 후, 그 BIM데이터로부터 상기 해당 구조물의 각 작업별로 물량정보를 추출하여 목록화하는 BIM데이터 추출단계; 및 상기 중장비 DB로부터, 상기 BIM데이터에서 추출된 물량정보에 따라 설정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 선정하는 중장비 선정단계; 작성된 가설계획 대안에 대한 생산성을 산출하고 분석하는 가설계획 생산성 산출단계;를 포함하는 BIM기반 가설계획 지원방법을 제공한다.
본 발명에 따른 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 중장비 운영과 관련하여 가설계획에 대한 의사결정을 객관적이고 신뢰할만한 자료를 바탕으로 과학적이고 체계적, 합리적으로 지원할 수 있다.
둘째, 과학적이고 체계적, 합리적인 가설계획을 통하여 건설현장에서의 중장비운용의 생산성, 효율성을 항상시킬 수 있으며, 이는 전반적인 작업기간과 작업비용을 저감시킬 수 있다.
셋째, 과학적이고 합리적으로 중장비 운영과 관련한 가설계획을 지원하는 것은 물론 나아가 BIM데이터로부터 각 시공계획별로 장비선정에 필요한 자재 등의 정보를 자동으로 목록화하고, 이를 기반으로 타겟 조건에 충족되는 중장비를 효율적으로 검색, 선정할 수 있으며, 선정된 중장비의 파라미터를 구체적, 세분적으로 조정할 수 있도록 지원함으로써 초기 현장 관리, 장비 계획을 세우는 작업 관리자의 업무 효율성을 증대시킬 수 있다.
넷째, 중장비 운영과 관련한 가설계획의 생산성을 정량적으로 산출할 수 있고, 이로부터 전반적인 작업기간 및 작업비용 등의 계획, 산정을 보다 구체화, 체계화, 합리화할 수 있다.
다섯째, 구조물의 각 시공계획별로 중장비 선정 및 그 구체적, 세부적 파라미터 등을 조정할 수 있기 때문에 여러 대안의 가설계획을 세울 수 있고, 이로부터 대안별로 가설계획을 정량적으로 비교, 평가하여 최적의 가설계획을 수립할 수 있고, 이는 전반적인 건설계획의 생산성, 효율성을 향상시키는데 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BIM기반 가설계획 지원시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 BIM기반 가설계획 지원방법을 나타내는 절차도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 굴착 및 토공 작업을 위한 중장비 선정 및 형상화 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 콘크리트 타설 작업을 위한 중장비 선정 및 형상화 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 양중 작업을 위한 중장비 선정 및 형상화 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 BIM기반 가설계획 지원시스템은, BIM기반으로 중장비 운영과 관련하여 시공 초기 수립하는 가설계획에 대한 의사결정을 지원하기 위해 BIM프로그램을 이용하는 시스템에 관한 것으로서, 중장비 DB 모듈(100)과, BIM데이터 추출모듈(200)과, 중장비 선정 모듈(300)과, 중장비 형상 모듈(400)과, 가설계획 생산성 산출모듈(500)을 포함한다. 한편 구조물의 건설은 굴착 및 토목작업, 골조작업, 콘크리트 타설 작업, 양중 작업 등 여러 작업들에 의해 이루어지는데, 각 작업별로 해당 작업의 목적에 따라 중장비 운영을 달리해야 한다. 이에 본 발명은 하나의 구조물을 시공함에 있어 크게 굴착 및 토목작업과, 콘크리트 타설 작업, 그리고 양중 작업에 대응하여 체계적으로 중장비 운영을 분류하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 물론 상술한 작업에 한정하지 않고 중장비 운영과 관련하여 다른 작업들이 추가될 수 있다.
상기 중장비 DB 모듈(100)은, 구조물의 건설에 운용되는 각 중장비들에 대한 스펙들(spec)을 저장한다. 특히 상기 중장비 DB 모듈(100)은 상술한 바와 같이 각 작업별로 중장비 운영이 분류되는 것에 대응하여, 굴착 및 토공장비 항목, 콘크리트 타설장비 항목 및 양중장비 항목들로 분류되어 구축될 수 있으며, 상술한 항목 이외에도 다른 항목들이 더 추가될 수 있다. 상기 굴착 및 토공장비 항목에는 굴착, 토목작업에 요구되는 중장비로서, 굴삭기, 휠로더, 콘크리트 컷터, 덤프트럭, 모터그레이더, 포크레인 등을 예시할 수 있으며, 그 스펙은 굴착, 토목장비의 작업량 및 대여비용 등 굴착 및 토목작업에 관련된 성능 및 평가를 위한 모든 스펙을 포함할 수 있다. 콘크리트 타설장비 항목에는 레미콘, 펌프카, 믹서, 덤프 트럭, 슬럼프 등을 예시할 수 있으며, 그 스펙은 믹서 용량, 운반 용량, 운반거리 등 콘크리트 타설 작업과 관련된 성능 및 평가를 위한 모든 스펙을 포함할 수 있다. 상기 양중장비 항목은 타워크레인(L형, T형), 크롤러 크레인, 하이드로 크레인, 지브크레인 등을 예시할 수 있으며, 그 스펙은 상기 양중장비의 로드 챠트(Load chart) 등의 양중 성능 및 그 평가에 관련된 모든 스펙을 포함할 수 있다.
상기 BIM데이터 추출모듈(200)은 건설하고자 하는 해당 구조물에 대한 BIM(Building information modeling) 모델(10)의 BIM 데이터로부터 상기 해당 구조물의 건설을 위한 물량정보들을 자동으로 추출하여 목록화한다. 즉 BIM 프로그램에 건설하고자 하는 해당 구조물의 가설계획을 모델링(Modeling)하면 해당 구조물의 BIM 모델이 3차원 객체로 구현될 수 있으며, 상기 BIM 프로그램의 모델링 자동화 기능을 이용하여 상기 BIM 모델로부터 물량정보들을 자동으로 추출, 목록화할 수 있다. BIM 저작프로그램으로는 'Autodesk'社의 'Revit Architecture', 'ArchiCAD' 등이 사용될 수 있다. 특히 상기 BIM 데이터 추출모듈(200)은 BIM모델의 물량정보를 상술한 바와 같이 각 작업별 중장비 운영과 관련하여 굴착 및 토목작업, 콘크리트 타설 작업, 양중 작업별로 분류하여 추출, 목록화할 수 있다. 상기 굴착 및 토목작업을 위한 물량정보로는 터파기 면적, 터파기 체적 등 토공량, 중장비 위치 및 대수 등을 예시할 수 있다. 상기 콘크리트 타설 작업을 위한 물량정보로는 거푸집과 같은 부재의 종류, 위치, 체적, 중량, 물량, 그리고 타설량, 중장비 위치 및 대수 등을 예시할 수 있다. 상기 양중 작업을 위한 물량정보로는 양중부재에 관한 정보(예컨대, RC, SRC, PC 등의 해당구조물의 구조타입, 위치, 물량, 길이, 부피, 중량 등), 양중높이 및 위치, 중장비의 위치 및 대수 등을 예시할 수 있다.
상기 중장비 선정 모듈(300)은 상기 중장비 DB모듈(100)로부터, 상기 BIM데이터 추출모듈(200)에서 추출된 물량정보에 따라 설정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 목록화하고 선정할 수 있다.
상기 타겟조건 또한 상술한 바와 같이 하나의 구조물을 건축, 시공하기 위한 각 작업별로 설정된 중장비에 따라 설정될 수 있다. 즉 상기 중장비 선정 모듈(300)에 의해 선정된 중장비가 굴착 및 토공장비인 경우, 그 타겟조건은 굴착 및 토공 작업의 목적에 대응하여 설정함에 있어 터파기 면적 및 체적, 토질, 굴착 및 토공장비의 비율/계수, 운반도로 조건 및 거리, 작업시간, 대여비용 등을 예시로 들 수 있다. 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비가 콘크리트 타설장비인 경우, 상기 콘크리트 타설장비의 타겟조건은 레미콘 운반거리 및 믹서 용량, 트럭용량, 슬럼프를 고려한 작업조건과, 상기 해당 구조물의 각 층별의 부재별 타설량 등을 예시로 들 수 있다. 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비가 양중장비인 경우, 상기 양중장비의 타겟조건은 양중부재의 디멘드(demand) 위치 및 공급(supply) 위치와, 상기 양중부재의 크기 및 무게, 상기 양중장비의 작업 반경을 고려한 양중가능성과, 작업자의 일처리능력과 임대비용을 고려한 효율성을 예시로 들 수 있다. 상기한 타겟조건은 작업자가 모든 항목들을 직접 입력할 수도 있고, 적어도 일부 항목은 상기 BIM데이터 추출모듈(200)로부터 추출된 물량정보가 자동으로 연계되어 설정될 수도 있다.
상기 중장비 형상 모듈(400)은, 상기 중장비 선정 모듈(300)에 의해 선정된 중장비를 3차원 형태로 화면상에 표시하는 화면 표시부(410)를 포함한다. 이에 상기 선정된 중장비의 동선, 작업반경 등을 가상으로 수행해봄으로써 건설 대상 구조물에 대한 가설계획을 다각도에서 육안으로 확인하여 검증, 평가해볼 수 있다. 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상술한 BIM 프로그램을 사용하여 구현할 수 있다. 즉 상기 중장비 형상 모듈(400)은 중장비의 BIM 객체 데이터베이스(DB)로 구현할 수 있다.
나아가 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 선정된 중장비의 작업 반경, 양중높이 등 작업동선, 작업 위치 등을 포함하는 작업계획을 그 연관된 객체와 함께 화면상에 표시하여 가설계획을 보다 실증적으로 검증, 평가할 수 있다. 상기 선정된 중장비의 객체는 상술한 BIM 모델 내지 BIM 모델의 윤곽이 포함될 수 있다. 또한 상기 선정된 중장비의 객체는 상기 선정된 중장비에 의해 운반 등이 이루어지는 작업 부재가 될 수 있다. 상기 선정된 중장비의 작업부재는 상기 BIM데이터 추출 모듈(200)로부터 3차원상 좌표, 길이, 부피, 중량을 포함하는 스펙을 자동으로 목록화할 수 있으며, 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기한 목록화된 작업부재 스펙을 고려하여 상기 선정된 상기 중장비의 작업동선을 화면상에 표시할 수 있다. 이때 상기 중장비 형상 모듈(400)은 양중장비의 작업부재의 종류(RC, SRC, PC 등 자재의 특성)와 길이와 부피를 각각 고려하여 상기 양중장비의 작업부재의 중량을 자동으로 계산되어 저장될 수 있다.
한편 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 중장비에 대한 파라미터(parameter)들을 상기 화면 표시부(410)를 통해 화면상으로 표시하여 상기 선정된 중장비의 파라미터(parameter)를 작업자가 직접 입력, 조정할 수 있도록 중장비 파라미터 조정부(420)를 더 포함할 수 있다. 상기 중장비 파라미터 조정부(420)에 의한 파라미터 조정은 상기 선정된 중장비의 형태를 상기 화면 표시부(410)에 표시하기 전 또는 후 언제든 가능할 수 있다. 상기 파라미터는 상기 선정된 중장비에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 예컨대 상기 파라미터는 상기 중장비의 지브(Jib)길이 또는 마스트(Mast)치수 등을 포함하는 상기 중장비의 형상정보들을 포함할 수 있다. 또한 상기 파라미터는 상기 선정된 중장비의 객체에 대하여 상기 선정된 중장비의 작업반경 등의 작업동선, 작업위치 등이 포함될 수 있다. 나아가 상기 중장비 형상 모듈(400)은 작업자가 상세 파라미터를 조정하고 이에 중장비 형태가 변경되는 것으로 단순히 한 부재의 파라미터를 조정하는 것뿐만 아니라, 어느 하나의 중장비의 연관 부재들끼리도 동시에 연동하여 자동으로 조정될 수 있도록 설정될 수 있다. 즉, 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 중장비에서 서로 연관된 부재들 끼리 제한(Constraints)되어 있도록 설정되어, 상기 중장비 파라미터 조정부(420)를 통한 파라미터 조정시 서로 연관되는 부재들의 파라미터도 대응하여 자동으로 조정되도록 할 수 있다. 이에 상기 선정된 중장비의 객체에 대하여 상기 선정된 중장비의 운영을 가상으로 구현하여 연관된 파라미터들을 조정함으로써 중장비들 간 간섭 내지 중장비와 그 객체 간 간섭 등 안전사고를 미리 방지할 수 있고, 중장비 운영의 생산성 및 효율성을 보다 향상시킬 수 있다. 한편, 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기한 바와 같이 중장비 선정 후 파라미터를 자동 조정할 수 있도록 함은 물론, 이 외 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 중장비 선정을 위한 다른 과정 등에 대해서도 화면상으로 표시할 수 있음은 물론이다.
한편 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 표시부(410)에 의해 표시되고 상기 중장비 파라미터 조정부(420)에 의해 파라미터 조정된 중장비의 형상, 스펙 등 가설계획 수립과 관련한 필요한 정보를 기억부(430)에 목록화하고 저장될 수 있다.
상기 가설계획 생산성 산출모듈(500)은 상기 중장비 형상 모듈(400)의 결과 등에 의해 수립한 가설계획을 기반으로, 그 가설계획의 생산성을 산출하되, 비교/평가하고 자동으로 보고한다. 상기 수립한 가설계획은 적어도 상기 가설계획 생산성 산출모듈(500)과 연관된 정보를 목록화하고 저장할 수 있다. 특히 상기 가설계획 생산성 산출모듈(500)은 그 생산성 평가 항목에 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비와 관련한 작업시간, 임대비용, 운반거리 등을 목록화하고 저장할 수 있다. 이에 건설 대상 구조물의 가설계획을 정량적으로 산출, 평가를 할 수 있을 뿐만 아니라, 그 가설계획에 대하여 여러 대안을 수립한 후 대안별로 그 생산성을 정량적으로 비교 평가함으로써 생산성이 높은 대안을 선정하도록 의사결정을 지원할 수 있다.
나아가 상기 가설계획 생산성 산출모듈(500)은 상기 해당 구조물의 가설계획의 생산성을 각 작업별로 산출할 수 있으며, 따라서 가설계획을 작업 단위로 조정함으로써 보다 세부적으로 여러 대안을 세울 수 있고, 결국 최적의 생산성을 낼 수 있는 대안을 확립하도록 의사결정을 지원할 수 있다. 이에 상기 해당 구조물의 각 작업이 굴착 및 토공 작업인 경우, 상기 BIM 데이터 추출모듈(200)로부터의 토공량과 상기 중장비 선정모듈(300)에 의해 선정된 중장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출하는 것을 예시로 들 수 있다. 또한 양중 작업인 경우, 총 양중량을 기반으로 상기 중장비 선정모듈(300)에 의해 선정된 중장비의 일처리능력에 따른 생산성을 산출할 수 있다. 콘크리트 타설 작업인 경우, BIM데이터 추출모듈(200)로부터의 타설량과 상기 중장비 선정모듈(300)에 의해 선정된 중 장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출할 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 BIM기반 가설계획 지원방법에 대하여 살펴본다. 이는 전술한 BIM기반 가설계획 지원시스템을 이용하는 것으로서, 이의 구성에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
상기 BIM기반 가설계획 지원시스템은 기존의 수많은 건설공사 등을 참고하여 건설공사와 관련된 모든 중장비들에 대한 스펙들을 각각 목록화하고 저장하여 중장비 DB 모듈(100)을 미리 구축하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 중장비 DB 모듈(100)이 구축되었다면, 먼저 해당 구조물의 가설계획의 일 대안으로서 해당 구조물의 BIM 프로그램을 이용하여 BIM 모델(250)을 모델링하는 작업을 수행한다(S100). 이때 상기 BIM 모델 모델링 작업은 건설공사의 각 작업별로 구분하여 진행할 수 있다. 즉 상기 BIM 모델링 작업은 상기 굴착 및 토공 작업을 위한 BIM 모델(250)과, 상기 콘크리트 타설 작업을 위한 BIM 모델(250)과, 상기 양중 작업을 위한 BIM 모델(250)에 대해 각각 진행할 수 있다.
상기 BIM 모델의 모델링 작업이 이루어지면, 상기 BIM데이터 추출모듈(200)을 통하여 건설하고자 하는 해당 BIM 모델(250)의 BIM 데이터로부터 물량정보를 자동으로 추출하여 목록화하고 저장한다(S150).
상기 추출한 물량정보를 기반으로 상기 중장비 선정 모듈(300)은 타겟조건을 설정하게 되며, 상기 중장비 DB 모듈(100)로부터 상기 타겟조건을 만족하는 중장비를 선정한다(S200).
이렇게 선정된 중장비는 그 형상 및 작업동선 등이 상기 중장비 형상 모듈(400)에 의하여 3차원 형태로 화면상으로 표시할 수 있다(S300). 이때 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 선정된 중장비와 함께 해당 BIM 모델, 작업대상 등을 함께 화면상으로 표시할 수 있다. 한편 상기 중장비 형상 모듈(400)을 통하여 작업자가 선정된 상기 중장비의 파라미터들을 조정하면, 상기 파라미터 조정에 따른 상기 중장비의 형태를 화면상으로 표시할 수 있다(S310, S320). 이때, 상기 중장비 형상 모듈(400)은 상기 선정된 중장비의 파라미터 조정시 상기 선정된 중장비에 연관되는 부재들의 파라미터도 대응하여 자동으로 조정되게 할 수 있다. 이와 같이 선정된 중장비의 파라미터 조정까지 완료되어 구조물 건설을 위한 가설계획의 일 대안이 수립되면, 상기 중장비 형상 모듈(400)의 기억부(430)에 그 관련 정보를 목록화되고 저장한다.(S330)
구조물 건설과 위한 가설계획에 대한 일 대안이 수립 완료되면, 상기 중장비 형상 모듈(400)의 기억부(430)에 목록화 저장된 정보를 기반으로 생산성 정량적 산출을 위한 프로그램을 이용하여 수립 완료된 가설계획의 비용, 시간, 거리 등 생산성을 정량적으로 자동 산출한다(S400). 생산성 산출 정보는 목록화되어 저장되며, 기 설정한 보고 양식 등에 따라 화면상으로 자동으로 보고될 수 있다(S420). 이때 하나의 구조물에 대하여 여러 대안의 가설계획이 수립 완료되었다면, 여러 대안의 가설계획에 따른 생산성이 정량적으로 비교, 평가되고(S410) 보고될 수 있다(S420).
한편 상기 굴착 및 토공 작업의 가설계획을 위한 의사결정지원에 대하여 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 3a에 도시한 바와 같이 BIM 모델링 작업은, 예컨대 2D CAD 프로그램을 이용하여 해당 구조물의 건설 지역의 수치지형도(a)를 XML 데이터 변환에 의해 BIM 프로그램상에 3D 형태의 BIM 대지모델(b)로 모델링할 수 있다. 도 3b를 참조하면, 상기 BIM 대지모델(b)에서 BIM 프로그램의 자동화 기능에 의해 굴착 영역을 삼각망 폐곡선 형태로 추출할 수 있고(a), 균등분할 굴착단면 체적계산법에 의해 토공량을 자동산출할 수 있다. 아울러 작업자가 BIM 프로그램의 자동화 기능을 통해 해당 지형의 토질 등을 입력할 수 있으며(b), 이로부터 구축된 BIM 데이터로부터 토질별 토공량 등의 물량정보를 자동으로 산출할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 상기 중장비 선정 모듈(300)에 의해 중장비 선정이 완료되면 BIM 프로그램 등에 의해 선정된 중장비의 스펙 및 그 해당 BIM 모델 등이 함께 목록화되어 저장되고(a), 그 선정된 중장비의 형상 및 그 작업 위치, 작업동선 등이 상기 BIM 모델 등과 함께 화면상에 3차원 형태로 표시될 수 있다(b). 도 3d를 참조하면, 일 대안의 가설계획이 수립 완료되면, 생산성 산출 프로그램 등에 의해 터파기 면적, 체적, 선정된 중장비 등에 따른 굴착 및 토공 작업을 위한 작업시간, 비용 등의 생산성이 정량적으로 산출될 수 있다.
도 4는 상기 콘크리트 타설 작업의 가설계획을 위한 의사결정지원에 대한 도면이다. BIM 프로그램에 콘크리트 타설 작업에 대한 BIM 모델을 모델링 작업을 하면, 타설부재의 종류(예컨대, 기둥, 기초, 벽, 바닥 등), 크기 등에 관한 정보가 자동 추출될 수 있고, 이를 기반으로 타설 작업할 건물의 층, 도로조건 등을 작업자가 선택하게 되면, BIM 데이터로부터 믹서용량, 콘크리트 슬럼프 등에 관한 물량정보가 자동으로 추출될 수 있다.
도 5는 상기 양중 작업의 가설계획을 위한 의사결정지원에 대한 도면이다. 도5의 (a)를 참조하는 바와 같이 BIM 프로그램에 의해 양중 작업을 위한 BIM 모델을 구축하면, 도 5의(b)를 참조하는 바와 같이 BIM 데이터로부터 양중부재의 위치 및 길이, 중량, 양중장비의 위치, 대수 등의 물량정보를 자동으로 산출할 수 있다. 도 5의 (c)를 참조하면, 상기 중장비 DB 모듈(100)로부터 상기 BIM 데이터로부터 추출된 물량정보를 기반으로 한 타겟조건을 만족하는 중장비를 자동으로 선정할 수 있고, 그 선정된 중장비 및 그 스펙을 목록화하여 '양중 테이블'과 같은 형태로 표시할 수 있다. 도 5의 (d)를 참조하면, 상기 중장비 형상 모듈(400)에 의해 선정된 중장비(150)를 BIM 모델(250)과 함께 3차원 형태로 화면상에 표시할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 일 대안의 가설계획이 수립 완료되면, 상기 가설계획 생산성 산출 모듈(500)에 의해 정량적으로 산출된 생산성을 보고할 수 있다. 예컨대 굴착, 운반, 콘크리트 타설, 양중 등 각 작업별로 선정된 중장비의 종류 및 운영대수, 그 작업시간 및 운반거리, 그리고 비용 등을 항목별로 세부적으로 분류하여 정량적인 수치로 표시하도록 구성할 수 있다. 한편 상기 가설계획 생산성 산출 모듈(500)에 의한 보고는 여러 대안을 종합하여 한 번에 보고할 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기한 바에 따르면, 상기 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법은, BIM데이터를 활용하여 중장비 운영과 관련된 물량정보를 자동적으로 목록화하고 저장할 수 있으며, 이를 기반으로 타겟조건에 충족되는 중장비를 자동으로 검색하고 선정할 수 있기 때문에 작업자가 중장비 운영과 관련된 물량정보 등을 가늠하여 임의적으로 입력하지 않아도 되어 체계적이고 명시적인 시스템에 의해 업무의 효율성, 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 BIM기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법은, 3차원 형태로 선정된 중장비 및 그 작업동선 등을 화면상으로 표시하고, 그 파라미터를 조정할 수 있기 때문에 사전에 가상으로 가설계획을 구현하여 중장비 간 간섭 내지 중장비와 구조물 간 간섭 등에 의한 시공 리스크(risk)를 제거할 수 있다.
또한 상기 BIM 기반 가설계획 지원시스템 및 그 방법은, 상기 시스템의 각 과정별로 목록화하여 저장한 정보를 기반으로, 수립 완료된 가설계획의 정량적인 생산성을 자동으로 산출할 수 있고, 여러 대안별로 비교 평가할 수 있기 때문에 생산성 및 효율성을 제고하여 최선의 의사결정을 할 수 있도록 지원할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 중장비 DB 모듈 200: BIM데이터 추출모듈
300: 중장비 선정 모듈 400: 중장비 형상 모듈
500: 가설계획 생산성 산출 모듈

Claims (17)

  1. 건설하고자 하는 해당 구조물에 대한 BIM(Building information modeling)모델의 BIM데이터로부터 상기 해당 구조물의 각 작업별로 물량정보를 추출하여 목록화하는 BIM데이터 추출모듈;
    구조물 건축을 위한 각 중장비들에 대한 양중 장비의 양중 성능을 포함하는 스펙(spec)들을 저장하고 있는 중장비 DB(DataBase)모듈;
    상기 중장비 DB모듈로부터, 상기 BIM데이터 추출모듈에서 추출된 물량정보에 따라 설정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 선정하는 중장비 선정 모듈; 및
    상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비를 3차원 형태로 화면상에 표시하는 중장비 형상 모듈;
    을 포함하며,
    상기 중장비 형상 모듈은, 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비의 파라미터를 작업자가 조정할 수 있도록 중장비 파라미터 조정부를 구비하며, 상기 파라미터 조정에 따른 상기 선정된 중장비의 3차원 형태를 해당 구조물 및 상기 선정된 중장비에 의해 운반되는 작업 부재와 함께 화면상에 표시하며,
    상기 중장비 형상 모듈은, 상기 중장비에서 서로 연관된 부재들끼리 제한(Constraints)되어 있도록 하여, 상기 파라미터 조정시 서로 연관된 부재들의 파라미터도 대응하여 자동으로 조정되며,
    상기 해당 구조물의 각 작업들은 굴착 및 토공 작업과, 콘크리트 타설 작업과, 양중 작업을 포함하며,
    상기 굴착 및 토공 작업을 위한 상기 물량정보는 터파기 면적, 터파기 체적, 중장비의 위치 및 대수를 포함하며,
    상기 콘크리트 타설 작업을 위한 상기 물량정보는 콘크리트 타설량과, 중장비의 위치 및 대수를 포함하며,
    상기 양중 작업을 위한 상기 물량정보는 상기 해당 구조물의 구조타입, 양중부재의 위치, 물량, 길이, 부피 및 중량, 중장비의 위치 및 대수를 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 BIM데이터 추출모듈의 물량정보는 각 작업별 부재 및 그 특성, 토공량, 콘크리트 타설량, 중장비 위치 및 대수를 포함하는, BIM기반 가설계획 지원시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중장비 DB모듈은 상기 해당 구조물의 각 작업에 따라 굴착 및 토공장비 항목, 콘크리트 타설장비 항목 및 양중장비 항목들을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  5. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비가 양중장비인 경우,
    상기 양중장비의 타겟조건은 양중부재의 디멘드(demand) 위치 및 공급(supply) 위치와, 상기 양중부재의 크기 및 무게, 상기 양중장비의 작업 반경을 고려한 양중가능성과, 작업자의 일처리능력과 임대비용을 고려한 효율성을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  6. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비가 굴착 및 토공장비인 경우,
    상기 굴착 및 토공장비의 타겟조건은 터파기 면적 및 체적, 토질, 굴착 및 토공장비의 비율/계수, 운반도로 조건 및 거리, 작업시간, 대여비용을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  7. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비가 콘크리트 타설장비인 경우,
    상기 콘크리트 타설장비의 타겟조건은 레미콘 운반거리 및 믹서 용량, 트럭용량, 슬럼프를 고려한 작업조건과, 상기 해당 구조물의 각 층별 부재별 타설량을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 중장비의 지브(Jib)길이 또는 마스트(Mast)치수를 포함하는 중장비 형상 정보들로 이루어지는, BIM기반 가설계획 지원시스템.
  13. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해당 구조물의 가설계획 대안별로, 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비와 관련하여 작업시간, 임대비용, 운반거리를 포함하는 생산성을 정량적으로 비교, 평가하여 보고하는 가설계획 생산성 산출모듈을 더 포함하는 BIM기반 가설계획 지원시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가설계획 생산성 산출모듈은 상기 해당 구조물의 각 작업별로 생산성을 산출하며;
    상기 해당 구조물의 각 작업이 굴착 및 토공 작업인 경우 상기 BIM 데이터 추출모듈로부터의 토질 및 토공량과 상기 중장비 선정모듈에 의해 선정된 중장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출하고,
    양중 작업인 경우 각 부재의 양중량 및 총 양중량을 기반으로 상기 중장비 선정모듈에 의해 선정된 중장비의 일처리능력에 따른 생산성을 자동 산출하며,
    콘크리트 타설 작업인 경우 BIM데이터 추출모듈로부터의 타설량과 상기 중장비 선정모듈에 의해 선정된 중 장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출하는, BIM기반 가설계획 지원시스템.
  15. 구조물 건축을 위한 각 중장비들에 대한 양중 성능을 포함하는 스펙(spec)들이 저장된 중장비 DB(DataBase)와, 건설하고자 하는 해당 구조물에 대한 BIM(Building Information Modeling)모델의 BIM데이터로부터 필요한 정보를 추출하는 BIM데이터 추출모듈과, 상기 구조물 건축을 위한 중장비를 선정하는 중장비 선정 모듈과, 중장비를 화면에 표시하는 화면 표시부를 구비하는 중장비 형상 모듈을 포함하는 BIM기반 가설계획 지원 시스템을 이용한 BIM기반 가설계획 지원방법으로서,
    상기 BIM데이터 추출모듈이 상기 BIM데이터로부터 상기 해당 구조물의 각 작업별로 물량정보를 추출하여 목록화하는 BIM데이터 추출단계;
    상기 중장비 선정 모듈이 상기 BIM데이터에서 추출된 물량정보에 따라 선정된 타겟(target) 조건을 만족하는 중장비를 상기 중장비 DB로부터 선정하는 중장비 선정단계; 및
    상기 중장비 형상 모듈이 상기 중장비 선정단계에서 선정된 중장비를 3차원 형태로 화면상에 표시하는 화면 표시 단계를 포함하며,
    상기 중장비 형상 모듈은, 상기 중장비 선정 모듈에 의해 선정된 중장비의 파라미터를 작업자가 조정할 수 있도록 중장비 파라미터 조정부를 더 구비하며, 상기 파라미터 조정에 따른 상기 선정된 중장비의 3차원 형태가 상기 화면 표시 단계에서 해당 구조물 및 상기 선정된 중장비에 의해 운반되는 작업 부재와 함께 화면상에 표시되며,
    상기 중장비 형상 모듈은, 상기 중장비에서 서로 연관된 부재들끼리 제한(Constraints)되어 있도록 하여, 상기 파라미터 조정시 서로 연관된 부재들의 파라미터도 대응하여 자동으로 조정되며,
    상기 해당 구조물의 각 작업들은 굴착 및 토공 작업과, 콘크리트 타설 작업과, 양중 작업을 포함하며,
    상기 굴착 및 토공 작업을 위한 상기 물량정보는 터파기 면적, 터파기 체적, 중장비의 위치 및 대수를 포함하며,
    상기 콘크리트 타설 작업을 위한 상기 물량정보는 콘크리트 타설량과, 중장비의 위치 및 대수를 포함하며,
    상기 양중 작업을 위한 상기 물량정보는 상기 해당 구조물의 구조타입, 양중부재의 위치, 물량, 길이, 부피 및 중량, 중장비의 위치 및 대수를 포함하는 BIM기반 가설계획 지원방법.
  16. 삭제
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 해당 구조물의 가설계획 대안별로, 상기 선정된 중장비와 관련하여 작업시간, 임대비용, 운반거리를 포함하는 생산성을 정량적으로 비교, 평가하여 보고하는 가설계획 생산성 산출단계를 더 포함하고;
    상기 가설계획 생산성 산출단계는 상기 해당 구조물의 각 작업별로 생산성을 산출하며,
    상기 해당 구조물의 각 작업이 굴착 및 토공 작업인 경우 상기 BIM 데이터로부터 추출된 토공량과 상기 선정된 중장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출하고,
    양중 작업의 경우 상기 BIM데이터로부터 추출된 총 양중량을 기반으로 상기 선정된 중장비의 일처리능력에 따른 생산성을 산출하며,
    콘크리트 타설 작업인 경우 상기 BIM데이터로부터 추출된 타설량과 상기 선정된 중 장비 및 입력된 각 작업조건에 따른 생산성을 산출하는, BIM기반 가설계획 지원방법.
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