KR102483187B1 - 기상 예측에 기반한 공사 공정 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기상 예측에 기반하여 공사 공정을 관리하는 방법에 관한 것으로, 공정 관리 시스템이 대상 건설사업에 관하여 공종별 필요작업일수를 포함하는 최초 작업 계획을 수립하고, 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안의 기후 데이터의 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출하고, 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서를 고려하되 산출된 기상 예측값을 이용하여 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하고, 도출된 예상종료일과 최초에 설정된 작업 계획의 목표종료일을 비교하여 부족한 필요 공수를 도출하며, 필요 공수에 대하여 활용 가능한 추가 작업자수 및 추가 작업일의 조합을 이용하여 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정한다.

Description

기상 예측에 기반한 공사 공정 관리 방법{Method for managing construction process based on weather prediction}

본 발명은 공사 공정을 관리하는 기술에 관한 것으로, 특히 기상 예측에 기반하여 공사 현장에서의 공정을 관리하되 예측된 기상 지표에 따라 작업이 불가능한지 세부 작업에 관한 스케줄을 조정하는 방법, 그 방법을 기록한 기록매체 및 공정 관리 시스템에 관한 것이다.

공사 현장에서 요구되는 일련의 작업 스케줄을 수립하거나 이를 조정하는 다양한 공정 관리 기술이 존재하며, 이중 현장의 날씨를 고려하는 기술은 최초에 수립된 작업 계획에서 예상하지 못하였던 변인이나 특이사항을 스케줄에 반영할 수 있다는 장점을 갖는다. 날씨를 고려하는 종래 다수의 공정 관리 기술의 경우, 향후의 기상을 예측해서 적용하기보다는 현시점을 기준으로 단기간(예를 들어, 일주일 이내)의 일기예보와 현장의 실시간 기상 상황을 고려하여 즉시적으로 안전을 위한 작업 조정을 수행하였다. 또 다른 종래의 공정 관리 기술의 경우, 향후 발생할 수 있는 기상 변화의 불확실성에 대한 여유 기간을 미리 적용하여 공사 기간을 필요한 것보다 넉넉하게 설정하였다. 건설 현장의 작업 환경에 영향을 미칠 수 있는 각종 기상 관련 불확실성(예를 들어, 지진, 황사, 태풍, 낙뢰 등)은 공사 기간에 큰 영향을 미치기 때문에 충분한 여유 기간을 고려하여 공사 기간을 설정할 수밖에 없는 것이 실정이다.

통계에 따르면, 세계 경제의 80%가 날씨의 직간접적인 영향을 받고 있으며, 기후 변화로 인해 기상 재해가 빈번하게 발생함에 따라 기상 데이터의 전략적 활용의 중요성이 점차 대두되고 있다. 그런데, 대부분의 건설업은 옥외에서 작업을 진행하기 때문에 날씨, 기후, 내지 계절적인 특성에 취약하여 기상 데이터 분석을 통한 시공 및 관리가 절대적으로 필요하다. 주로 기온, 강수, 바람의 영향을 크게 받는 건설업은 날씨 변화에 따른 시공 품질 저하, 부실 시공 가능성, 시설 파손, 안전 사고 및 공정 지연에 의한 피해가 발생하고 있다.

매우 낮거나 높은 기온은 화학적 변화, 물리적 작용의 정지 및 감퇴, 동결융해는 물론 작업 생산성 저하 등을 초래하여 작업불능 및 불량부분이 발생할 수 있다. 예를 들어, 기온이 0℃ 이하일 때에는 시멘트 페이스트의 응결이 지연되어 콘크리트의 경화에 악영향을 미치고, 기온이 4℃ 이하일 때는 콘크리트 품질이 불량해질 가능성이 크다. 또한, 강우량은 내부 마감이나 설비 공사를 제외한 대부분의 공사에 영향을 미친다. 특히, 토공사, 기초공사, 골조공사 등은 강우 시 작업 진행이 불가능하며, 비가 그친 후에도 건조되기까지 어느 정도 추가적인 시간이 필요하다. 강우로 인한 작업 불가능 여부는 공종별로 다르고, 비가 오는 시기와 강우량에 따라 공사 수행 여부가 결정되지만, 이러한 것을 사전에 모두 고려한다는 것은 현실적으로 매우 어렵다. 강우량이 시간당 10㎜ 이상인 경우 약간 물이 고인 상태가 되므로 대부분의 작업이 불가능하다고 볼 수 있다. 나아가, 바람은 철골작업을 비롯한 중량물의 운반, 조립, 용접, 양중작업 등에 영향을 미치며, 풍속이 일정 한도 이상일 경우 안전을 고려할 때 정상적인 작업이 불가능하다.

따라서, 많은 비용이 발생할 수 있는 추가 공사 내지 건설 현장의 낭비 요소를 줄이고 예상하지 못한 인명사고를 예방하기 위해, 날씨 정보의 전략적인 활용을 통해 기상 상태로부터 발생하는 리스크를 최소화하고 시공 이익의 극대화를 도모할 필요가 있다. 이에 따라, 날씨 정보를 활용하여 건설 사업의 기획, 설계 단계에서부터 발주, 시공, 준공, 유지 관리 단계에 이르기까지 건축주(client)를 대신하여 건설의 전반적인 사업 단계를 전문적으로 관리하는 비대면 원격 건설사업관리 서비스와 기상 데이터를 연계하여, 기상 변화로 인해 공사 현장에서 발생할 수 있는 손실을 미연에 방지할 수 있는 기술 개발이 요구된다.

한국등록특허 제10-1907964호, "공사 현장 안전관리 모니터링 시스템 및 방법"

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 날씨를 고려하는 건설 공정 관리 기술이 현장의 기상 변화에 즉각적으로 대응하는 접근 방식을 취하고 있어 장기적인 관점의 기상 예측 기술이 점차 발전하고 있음에도 이를 공사 현장에서 전혀 활용하지 못하고 있는 한계를 극복하고, 통상적인 기상 불확실성에 대응하기 위한 여유 기간을 미리 설정하여 실제 필요한 일정보다 작업 스케줄을 길게 수립하는 전략을 채택함으로써 불필요한 공사 지연이 발생하는 문제를 해결하며, 실시간 기상 변화에 따른 상업 예측 데이터의 높은 비용으로 인해 중소 규모의 개인 건축주의 건설 사업 관리에는 적용하기 어려운 약점을 해소하고자 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 예측에 기반한 공정 관리 방법은, (a) 공정 관리 시스템이 대상 건설사업에 관하여 공종별 필요작업일수를 포함하는 최초 작업 계획을 수립하는 단계; (b) 상기 공정 관리 시스템이 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안의 기후 데이터의 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출하는 단계; (c) 상기 공정 관리 시스템이 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서를 고려하되 산출된 기상 예측값을 이용하여 상기 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 단계; (d) 상기 공정 관리 시스템이 도출된 상기 예상종료일과 최초에 설정된 작업 계획의 목표종료일을 비교하여 부족한 필요공수를 도출하는 단계; 및 (e) 상기 공정 관리 시스템이 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가 작업자수 및 추가 작업일의 조합을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 단계;를 포함한다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 기상 예측값을 산출하는 상기 (b) 단계는, (b1) 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안 수집된 종래의 기후 데이터로부터 종속 변수인 세부 기상 지표에 관한 복수 개의 독립 변수를 선택하여 다중 회귀(multiple regression) 함수를 설정하는 단계; (b2) 설정된 상기 다중 회귀 함수의 오차를 최소화하는 목적 함수를 도출하여 회귀 계수를 결정하는 단계; 및 (b3) 결정된 회귀 계수에 따른 다중 회귀 분석을 통해 세부 기상 지표별로 상기 미리 설정된 기간 동안의 기상 예측값을 산출하는 단계;를 포함하되, 상기 복수 개의 독립 변수는 공종에 따라 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준의 개별 기상 지표에 대응하도록 설정될 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서에 따라 공종에 따른 세부 작업별 작업개시일을 설정하는 단계; (c2) 상기 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값과 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 비교함으로써 산출된 작업가능일을 이용하여 상기 세부 작업별 작업개시일로부터 기산하여 세부 작업별 작업종료일을 도출하는 단계; 및 (c3) 상기 시계열적인 작업 순서를 고려하여 세부 작업별 작업종료일을 순차적으로 연결함으로써 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 세부 작업별 작업종료일을 도출하는 상기 (c2) 단계는, 세부 기상 지표에 대해 수집된 복수 개의 공종에 따른 세부 작업별 작업중지범위로부터 작업중지기준을 결정하되, 세부 작업별로 외부 및 내부 작업을 분리하여 작업중지범위를 지정하고, 적어도 하나 이상의 작업중지범위가 중첩되지 않는 영역에 대하여 작업 지역 또는 작업자의 숙련도에 따라 작업 가능 여부를 유보하여 판단하는 조정범위를 설정할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 부족한 필요공수를 도출하는 상기 (d) 단계는, (d1) 도출된 상기 예상종료일이 상기 목표종료일보다 후행하는 경우, 상기 예상종료일과 상기 목표종료일의 차이를 산출하는 단계; 및 (d2) 산출된 차이에 해당하는 필요작업일과 표준 인력에 기반한 필요작업자수의 곱으로부터 부족한 필요공수를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 상기 (e) 단계는, (e1) 도출된 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가작업자수 및 추가작업일의 조합으로부터 적어도 하나 이상의 세부 작업에 대한 후보 계획을 생성하는 단계; (e2) 생성된 후보 계획에 대한 비용의 변화 및 일정의 변화로부터 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하는 단계; 및 (e3) 상기 손익 대표값과 매칭된 상기 후보 계획을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 세부 작업에 대한 후보 계획을 생성하는 상기 (e1) 단계는, 세부 작업의 유형이 실외 작업 및 실내 작업별로 분리된 작업중지기준을 고려하여 추가작업자수 및 추가작업일의 조합을 도출하되, 세부 작업의 작업개시일로부터 인접한 기간 내에 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 만족하며 순서의 변경이 가능한 작업이 존재하는지, 또는 세부 작업의 작업개시일의 기상 예측값에 따라 상기 작업중지기준을 만족하며 대체가 가능한 작업이 존재하는지 여부를 판단하여 작업 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 손익 대표값을 산출하여 후보 계획과 매칭하는 상기 (e2) 단계는, 생성된 후보 계획에 대하여, 상기 필요공수를 만족시키기 위하여 변화된 작업자수에 따른 비용, 작업자의 숙련도에 따른 비용 및 작업의 대체에 따른 비용의 변화로부터 산출된 비용 손익값 및 일정의 지연에 따른 일정 손익값을 산출하고, 산출된 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값을 선형 결합함으로써 비용 및 일정의 변화를 동시에 고려한 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하여 저장할 수 있다. 또한, 손익 대표값을 산출하여 후보 계획과 매칭하는 상기 (e2) 단계는, 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값 각각에 대해 사용자의 선택에 따라 서로 상보적인 가중치를 설정함으로써 비용 변화에 따른 손익의 정도 및 일정 변화에 따른 손익의 정도를 차별적으로 고려하여 상기 손익 대표값을 산출할 수 있다.

일 실시예에 따른 공정 관리 방법에서, 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 상기 (e3) 단계는, 상기 후보 계획이 복수 개 생성된 경우 산출된 상기 손익 대표값에 따라 손해의 정도가 최소화되는 후보 계획을 선택함으로써 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정할 수 있다.

한편, 이하에서는 상기 기재된 공정 관리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

본 발명의 실시예들은, 공종에 따라 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준의 개별 기상 지표에 대응하도록 설계된 다중 회귀 분석을 이용하여 공사 기간 동안의 공공 기상 데이터에 기반한 날씨를 예측함으로써 중소 규모의 건축주의 유연한 일정 관리를 도모하고, 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값에 따라 세부 작업별로 작업중지기준을 비교하여 공사 공정의 지연 여부를 추정하고 작업 지연에 따라 부족한 필요공수를 도출하여 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성하되 손해를 최소화하는 후보 계획을 선택하여 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정함으로써 불필요한 공사 기간의 낭비가 최소화되는 작업 스케줄링이 가능하며, 후보 계획에 대해 비용 및 일정의 손익을 함께 고려하여 손익 대표값을 산출함으로써 복수 개의 건축주의 요구에 부합하는 최적의 후보 계획 선택을 유도할 수 있다.

도 1은 기상 예측에 기반하여 공사의 공정을 관리하는 본 발명의 기본 아이디어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 예측에 기반한 공정 관리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 작업중지기준을 고려하여 기상 예측을 수행하도록 설계된 다중 회귀 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 현장의 날씨를 세부 기상 지표별로 예측한 결과를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 7은 공종에 따른 세부 작업별 작업중지기준을 예시한 도면이다.
도 8은 복수 개의 작업중지범위로부터 중첩되지 않는 영역을 유보 처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 기상 예측값에 따른 세부 작업별 작업가능여부의 판단 결과를 예시한 도면이다.
도 10은 세부 작업별 작업가능일의 산출 결과를 예시한 도면이다.
도 11은 시계열적인 작업 순서와 기상 예측값에 따른 작업가능여부를 고려하여 목표종료일의 준수 여부를 판단하는 과정을 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 부족한 필요공수를 도출하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 14는 조정된 작업 계획을 도출하는 과정의 고려 요소와 손익 대표값을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 예측에 기반한 공정 관리 시스템을 도시한 블록도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 기상 예측에 기반하여 공사의 공정을 관리하는 본 발명의 기본 아이디어를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 실시예들은 기상 데이터를 활용하여 건설 사업의 기획, 설계 단계부터 발주, 시공, 준공, 유지 관리 단계에 이르기까지 건설 사업 관리 서비스와 기상 상태를 연계하여 작업가능일수를 산출하되, 기상 변화를 예측하여 공사 기간 및 원가 손실을 방지하는 기술적 수단을 제공하고자 한다.

기상 예측에 기반하여 예상 공정을 관리하는 본 발명의 실시예들에서는, 먼저 건설 현장에 필요한 기상 데이터를 수집하여 실제의 환경에서 요구되는 작업일수를 산정하는데, 이를 위해 과거에 축적된 공사 기간 동안의 온도, 습도, 풍속, 강수량 등의 기상 데이터를 분석한다. 서로 다른 공사 현장에 따라 지역별 기상 데이터를 이용하여 작업가능일수를 도출하여 공사 현장별로 활용이 가능하다. 이렇게 예측된 기상 데이터를 참조하여 단순히 공사 현장의 작업 가능 여부만을 판단하는 것이 아니라, 공종에 따른 세부 작업을 분류하여 세부 작업별로 요구되는 작업중지기준과 비교하였다. 여기서, 작업중지기준은 세부 작업에 따라 현장에서의 경험으로부터 축적된 것으로 다양한 건설업체 및 현장 기술자들로부터 취합된 작업 요건으로부터 설정된다. 즉, 기상 예측값을 구성하는 다양한 세부 기상 지표와 세부 작업별 작업중지기준을 활용하여 현재 진행 가능한 작업, 가까운 장래에 진행 가능한 작업, 대체 가능한 작업, 순서를 변경할 수 있는 작업 등의 다양한 선택지(option)을 도출하고, 최초에 수립된 작업 계획을 참조하여 이러한 선택지를 반영하여 조정된 작업 계획을 생성할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 실시간 공정률을 극대화하고, 추후 공정진행사항에 대한 정확한 예측이 가능하다.

공종별 작업가능일수를 판단하는 본 발명의 일부 설계 화면을 예시한 도 1을 참조하면, 제주도의 지역별 기상 정보를 일자별로 예측하고, 특정 지역의 공사 현장을 선택하여 미리 예정된 세부 작업별로 진행이 가능한지 여부를 표시하였다. 이러한 판단은 각각의 세부 작업에서 요구되는 세부 기상 지표와 작업중지기준을 비교하여 도출된 것으로, 공종별, 공사 기간별 작업가능일수를 도출하는데 도움을 준다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 예측에 기반한 공정 관리 방법을 도시한 흐름도이다.

S210 단계에서, 공정 관리 시스템은 대상 건설사업에 관하여 공종별 필요작업일수를 포함하는 최초 작업 계획을 수립한다. 이 과정에서는 통상적인 작업 순서, 인력 투입 및 비용의 요소를 모두 고려하여 건설사업에 관한 공종별 세부 작업의 시계열적인 배치가 설정되며, 이로부터 최초 작업 계획을 생성한다.

S220 단계에서, 상기 공정 관리 시스템은 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안의 기후 데이터의 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출한다. 건설 현장은 계절이나 작업일자에 따라 다양한 작업 환경에 놓여지게 되므로, 날씨의 요소를 고려함에 있어서 공사착수일을 기준으로 종래의 기후 데이터를 분석하는 과정이 필요하다. 본 발명의 연구자들은 시제품 개발시, 과거 30년 간의 공공 기상 데이터를 활용하여 기상 예측을 수행하였으나, 기후 변화에 따라 분석 대상이 되는 적정 기간을 가감할 수 있을 것이다. 기후 분석시, 기상청 내지 민간 기업에서 제공하는 세부 기상 지표를 모두 활용하는 것은 아니며, 건설 현장의 세부 작업별로 관찰이 필요한 지상 지표를 선택적으로 활용하게 된다. 이때 기준이 되는 세부 기상 지표는 이후 소개하는 작업중지기준에서 요구하는 기상 지표에 대응하는 것이어야 한다. 예를 들어, 콘크리트 타설 작업에는 강우량/강설량, 기온, 습도, 풍속의 제약이 존재하므로 그에 관한 기상 지표가 필요하다. 과거의 기후 데이터로부터 현 시점의 공사기간 동안의 날씨를 예측함에 있어서는 다양한 머신러닝(machine learning) 알고리즘이 활용될 수 있는데, 이후 도 3 및 도 4를 통해 그 일례를 소개하도록 한다.

S230 단계에서, 상기 공정 관리 시스템은 S210 단계를 통해 수립된 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서를 고려하되 S220 단계를 통해 산출된 기상 예측값을 이용하여 상기 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출한다. 이 과정에서는 앞서 수립된 최초 작업 계획의 작업 순서에 따라 세부 작업을 진행할 경우, 각각의 작업이 예정된 일자/기간에 예상되는 날씨로 인해 작업의 진행이 가능한지 여부를 판단하게 된다. 통상적인 건설 현장에서의 처리 방침에 따라 예상되는 날씨의 영향으로 작업의 진행이 불가능하다면 해당 작업을 순연시키게 되며, 순차적으로 작업 스케줄이 조정되어 예상종료일을 얻을 수 있다.

S240 단계에서, 상기 공정 관리 시스템은 S230 단계를 통해 도출된 상기 예상종료일과 최초에 설정된 작업 계획의 목표종료일을 비교하여 부족한 필요공수를 도출한다. 이제, 순연된 최초 작업 계획에 따른 예상종료일과 원래 설계시의 목표종료일을 비교하여 순연된 계획이 목표종료일을 준수하기 위해 필요한 공수를 산출하게 된다. 여기서 공수(man hour)는 표준적인 작업 능력을 전제로 각각의 세부 공정별, 작업 기간별로 작업량을 수치화한 것이다. 따라서, 작업자의 표준 작업 능력과 작업 시간(내지 작업 일자)의 조합으로부터 공수가 결정될 수 있으며, 예정된 작업 부하(load)와의 대비를 통해 필요공수를 얻을 수 있다.

S250 단계에서, 상기 공정 관리 시스템은 S240 단계를 통해 도출된 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가 작업자수 및 추가 작업일의 조합을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정한다. 이 과정에서는 최초의 목표종료일을 준수하기 위해 순연된 작업 계획의 수정을 전제로 하는데, 건설 현장에서 활용 가능한 추가 작업자수와 추가 작업일의 조합을 통해 세부 작업을 조정하게 된다. 특히, 이러한 스케줄 조정에 있어서 본 발명의 실시예들은 세부 기상 지표와 공종에 따른 세부 작업별 작업중지기준을 함께 고려하여 다양한 선택지를 후보 계획으로서 제시하게 되며, 이러한 후보 계획의 적정성을 판단하기 위한 기준으로서 손익 대표값이라는 지표를 생성하였다. 손익 대표값은 통상적인 비용의 득실뿐만 아니라, 일정의 변경에 따른 정성적인 득실을 정량적인 수치로 변환한 일정 손익을 함께 조합한 지표로서 사용자(건축주)의 성향에 따라 비용 및 일정에 관한 주요 관점을 반영할 수 있다는 장점을 갖는다. 손익 대표값에 관하여는 이후 도 13 및 도 14를 통해 보다 구체적으로 기술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출하는 과정(S220 단계)을 보다 구체적으로 도시한 흐름도로서, 날씨 예측에 관한 다양한 인공지능 방법론 중에서 회귀 분석을 활용한 구현예를 제시한다.

S221 단계에서는, 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안 수집된 종래의 기후 데이터로부터 종속 변수인 세부 기상 지표에 관한 복수 개의 독립 변수를 선택하여 다중 회귀(multiple regression) 함수를 설정할 수 있다.

작업중지기준을 고려하여 기상 예측을 수행하도록 설계된 다중 회귀 모델을 설명하고 있는 도 4를 참조하면, 그래프는 단일의 독립 변수와 종속 변수를 연계하여 시각화한 것으로, 본 발명의 실시예들을 적용하고자 하는 날씨 예측의 경우 다수의 독립 변수가 활용되어야 하므로 다차원의 독립 변수를 선택할 수 있는 다중 회귀 함수가 필요하다. 이때, 복수 개의 독립 변수는 공종에 따라 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준의 개별 기상 지표에 대응하도록 설정되는 것이 바람직하다. 도 4에 예시된 수학식을 살펴보면, 먼저 세부 작업별 작업중지기준(410)에 따라 독립 변수(x₁, x₂, ..., x_n)의 선택이 이루어지는 것을 볼 수 있으며, 각각의 독립 변수와 결합된 회귀 계수(b₁, b₂, ..., b_n)를 결정하여 종속 변수(y)와의 관계를 나타내는 최종적인 회귀 함수를 모델링할 수 있다.

S222 단계에서는, S221 단계를 통해 설정된 상기 다중 회귀 함수의 오차를 최소화하는 목적 함수를 도출하여 회귀 계수를 결정할 수 있다. 다중 회귀 함수의 정확도 측정을 위한 평가 지표로서, RMSE(root mean square error) 내지 MAE(mean absolute error) 등이 활용될 수 있다.

구현의 관점에서, 기상청 기상자료개방포털 및 공공데이터포털에서 제공한 API 인증키를 이용하거나 또는 XML을 이용하여 일별 최고기온, 최저기온, 평균기온, 강우량, 평균풍속, 최대풍속 풍향, 습도, 일조시간, 일사량 등의 날씨 데이터를 확보할 수 있다. 이렇게 획득한 세부 기상 지표를 독립 변수로 하여 다중 회귀 함수를 모델링하고, 각각의 독립 변수에 관한 회귀 계수를 결정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따라 개발된 프로토타입을 통해, 과거 30년 간의 기상 정보의 기후평년값을 산출하여 장기예보 및 평년기후를 확인하고, 날씨공공데이터 API 연계 후, 건설 사업 관리를 위한 작업중지기준에 따른 공종별 공사기간 및 작업인원을 산출할 수 있었다.

S223 단계에서는, S222 단계를 통해 결정된 회귀 계수에 따른 다중 회귀 분석을 통해 세부 기상 지표별로 상기 미리 설정된 기간 동안의 기상 예측값을 산출할 수 있다. 이제, 다중 회귀 함수를 활용하여 예정된 세부 작업이 수행되어야 하는 기간 동안의 기상 예측값을 도출할 수 있다.

이상에서는 다중 회귀 분석을 활용한 기상 예측 방식을 제안하였으나, 관측 대상을 세부 작업별 작업중지기준(410)에서 요구하는 기상 지표를 선택하는 한, LSTM(long short-term memory) 내지 DNN(deep neural network) 등의 머신러닝 알고리즘을 활용하여도 좋다.

도 5는 현장의 날씨를 세부 기상 지표별로 예측한 결과를 예시한 도면이다. 단기간으로 예시된 날짜의 시간 추이에 따라 일기예보와 같이 세부 기상 지표가 구체적으로 제시되어 있는 것을 확인할 수 있다. 다만, 건설 사업이 진행되는 전체 공사 일정의 구간별(예를 들어, 월 단위 내지 주 단위)로는 이러한 날씨 예측이 어려우나, 본 발명의 실시예들이 제안하는 통계에 기반한 날씨 예측을 활용하여 현장의 작업 개시일로부터 구간별 날씨 예측이 가능하다. 즉, 세부 작업이 진행되는 시점에 인접한 구간별 날씨 예측을 활용하여 공사가 정상적으로 진행 가능한지 여부를 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 과정(S230 단계)을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.

S231 단계에서는, 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서에 따라 공종에 따른 세부 작업별 작업개시일을 설정한다. 최초 작업 계획에 따라 수립된 세부 작업들의 진행 순서가 결정되어 있으므로, 개별 작업들의 작업개시일 역시 알 수 있다. 즉, 이 과정을 통해 개발 작업이 어느 시점에 수행되는지를 확인할 수 있다.

다음으로, S232 단계에서는, 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값과 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 비교함으로써 산출된 작업가능일을 이용하여 상기 세부 작업별 작업개시일로부터 기산하여 세부 작업별 작업종료일을 도출할 수 있다. 앞서 해당 일자별로 도출된 기상 지표들의 예측값이 존재하므로 이를 작업중지기준과 연계하여 작업이 진행이 가능한지 여부를 판단할 수 있으며, 이를 통해 공사 기간을 구성하는 세부 구간(세부 작업이 포함된 소구간으로서 예를 들어, 5일 단위 내지 10일 단위가 될 수 있다.)에서 작업 진행이 가능한 날짜(작업가능일)을 산출할 수 있다. 따라서, 기상 악화로 인해 작업가능일이 줄어든다면 작업 순연에 따라 작업개시일로부터 기산되는 작업종료일이 예상보다 늦어질 수 있다.

이어서, S233 단계에서는, 상기 시계열적인 작업 순서를 고려하여 세부 작업별 작업종료일을 순차적으로 연결함으로써 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출할 수 있다. 이 과정에서는 순연될 수 있는 개별 과정들을 순차적으로 연결하여 최초 작업 계획이 현재 예상된 기상 조건하에서 언제 종료될 것인지를 예측하는 예상종료일을 얻을 수 있다.

즉, 상기된 일련의 과정을 통해 예측된 날씨 데이터를 활용하여 공종별 공사 기간 및 작업인원을 산출하고 공사일반표준시방서와 산업안전보건기준에 관한 규칙 등을 적용하여 작업가능일수을 산정할 수 있다.

도 7은 공종에 따른 세부 작업별 작업중지기준을 예시한 도면이다.

앞서 소개한 바와 같이, 공사 현장에서 활용되는 기상 지표는 기상청에서 관찰하는 기상 지표 전체와는 상이하며, 공사 공정에서 관심을 갖는 기상 지표들이 존재한다. 예를 들어, 토목공사 일반표준시방서를 적용한 작업불가능일수 산정은 콘크리트 공사의 경우 기온이 0℃ 이하이거나 30℃ 이상인 경우에 작업 중지한다. 또한, 아스팔트 콘크리트 포장공사의 경우 기온이 5℃ 이하인 경우에 작업 중지하고 있다. 나아가, 산업안전보건 기준에 관한 규칙을 적용한 작업불가능일수 산정시 순간풍속이 10m/s를 초과하는 강풍의 경우 작업 중지를 기준으로 하고 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값과 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 비교함으로써 산출된 작업가능일을 이용하여 세부 작업별 작업개시일로부터 기산하여 세부 작업별 작업종료일을 도출함에 있어서, 세부 기상 지표에 대해 수집된 복수 개의 공종에 따른 세부 작업별 작업중지범위로부터 작업중지기준을 결정하되, 세부 작업별로 외부 및 내부 작업을 분리하여 작업중지범위를 지정하는 것이 바람직하다.

도 7을 참조하면, 공정별 작업에 따라 외부 공사와 내부 공사가 분리되어 있으며, 각각 세부 기상 지표에 따른 작업중지기준이 상이한 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 강우량(비), 강설량(눈), 풍속의 경우 실내외에 따라 차등화된 기준이 제시되어 있는 것을 볼 수 있으며, 반면 기온이나 습도의 경우 실내외 모두 동일한 기준이 적용되는 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 세부 작업에 대해 외부 및 내부 공사를 분리하되, 각각에 대해 작업중지의 판단 기준을 달리하여 설정함으로써 악천후의 영향으로 인해 최초 예정된 공사 완료시점을 준수하지 못할 경우의 스케줄 조정을 보다 유연하게 적용할 수 있다. 왜냐하면, 악천후로 통칭되는 기상 상황의 악화만으로 전체 공사를 중지할 이유는 없기 때문이다. 도 7을 참조하면, 예를 들어, '경량기포 콘크리트 공사'의 경우 비가 많이 오는 상황과 무관하게 작업을 진행할 수 있는데, 이는 해당 작업이 기온에만 제약을 받기 때문이다. 따라서, 하나의 건설 공사를 구성하는 세부 작업들마다의 환경적 제약 조건을 세분화하고, 또한 내부 및 외부 작업 여부를 분류하되, 각각의 제약 조건을 예측된 기상 지표와 연계하여 판단함으로써 세부 작업의 진행 가능 여부를 보다 정교하게 결정할 수 있다.

도 8은 복수 개의 작업중지범위로부터 중첩되지 않는 영역을 유보 처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예들이 제안하는 작업중지기준은 단일의 법규나 합의된 기준이 존재하는 것이 아니다. 다수의 건설시공사들이 자체 경험에 기반하여 추적된 기준이 존재하며, 또한 산업계의 공통 인식으로부터 축적된 기준도 존재한다. 따라서, 작업 주체별, 기술수준별, 심지어 지역별로도 작업중지기준이 부분적으로 상이할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 출처로부터 복수 개의 작업중지기준을 수집하고, 이를 비교/누적하여 하나의 작업중지기준을 도출하였다. 이 과정에서 일치하지 않는 범위를 어떻게 처리할 것인지에 관한 문제가 발생하였으며, 도 8에서는 다수의 작업중지기준(810)이 갖는 상이한 세부 기준으로부터 크게 '작업가능', '작업불가'에 해당하는 분류 이외에 '작업유보'에 해당하는 구간을 도출하였다. 도 8의 (a)를 참조하면, 콘크리트 타설에 관한 3개의 작업중지기준이 예시되어 있으며, 각각 강우량(비)과 습도에 있어서 차이가 존재하는 것을 볼 수 있다. 이제 도 8의 (b)에서는 강우량(비) 및 습도에 관하여 중첩된 수치 구간에 대해서는 작업 가능 및 불가능의 기준을 설정하되, 작업중지범위가 중첩되지 않는 영역에 대해서는 유보 구간(821, 822)을 설정하여, 스케줄링 조정시에 현장의 판단에 따라 유연하게 대처할 수 있도록 구성하였다.

요약하건대, 세부 기상 지표에 대해 수집된 복수 개의 공종에 따른 세부 작업별 작업중지범위로부터 작업중지기준을 결정하되, 세부 작업별로 외부 및 내부 작업을 분리하여 작업중지범위를 지정하고, 적어도 하나 이상의 작업중지범위가 중첩되지 않는 영역에 대하여 작업 지역 또는 작업자의 숙련도에 따라 작업 가능 여부를 유보하여 판단하는 조정범위를 설정하였다.

도 9는 기상 예측값에 따른 세부 작업별 작업가능여부의 판단 결과를 예시한 도면이다. 앞서 도 8을 통해 작업중지기준을 '작업가능', '작업불가'에 더하여 '작업유보'의 3가지 분류 기준을 설정하였고, 그에 따라 각각의 세부 작업별로 예측된 기상 상황에 따라 판단한 결과를 예시하였다. 예를 들어, '파일항타'에 대해서는 7/9(목)에 작업이 불가능한 것을 확정할 수 있는 반면, '용접'에 대해서는 작업 유보에 해당하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 숙련된 작업자를 보유한 현장에서는 제시된 기후 지표에 따라 '용접' 작업의 진행 여부를 유연하게 결정할 수 있을 것이다.

도 10은 세부 작업별 작업가능일의 산출 결과를 예시한 도면이다. 기상 예측값에 따라 세부 작업별로 작업가능여부를 판단하고, 또한 '작업유보' 항목에 대한 최종적인 의사결정이 이루어졌다면, 세부 작업별 작업가능일을 소구간별로 산출할 수 있다. 도 10에서는 월 단위로 작업가능일수를 산출한 것을 예시하였다.

도 11은 시계열적인 작업 순서와 기상 예측값에 따른 작업가능여부를 고려하여 목표종료일의 준수 여부를 판단하는 과정을 예시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 공종별로 세부 작업이 명시되어 있고, 이들을 시계열적으로 연결하여 수립된 작업 계획에 따라 각각의 작업이 수행되어야 하는 일정이 결정된다. 또한 해당 일자의 기상 예측값이 도출되어 세부 기상 지표와 함께 제시되었다. 시간의 추이에 따라 각각의 작업들이 작업중지기준을 만족하여 정상적으로 진행되던 중 '콘크리트 타설'의 예정일에 이르렀을 때, 기상 예측값에 따라 작업중지기준에 해당함을 감지하였다. 따라서, 통상적인 작업 지연(1110)이 발생하게 되고, 이후의 작업들이 순연되어 최종적인 작업이 목표종료일을 준수하지 못하고 도과(1120)하게 되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 목표종료일의 준수를 위해 일정 조정이 필요하다고 판단할 수 있는데, 그 원인이 단지 악천후라는 표현으로 통칭될 수 없음을 이미 강조한 바 있다. 즉, 세부 작업별로 충족되어야 하는 작업중지기준이 상이하므로 각각의 작업에 대응하는 작업중지기준에 설정된 기상 지표를 개별적으로 관찰할 필요가 있으며, 그에 따라 보다 정교한 일정 조정이 가능하게 된다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 부족한 필요공수를 도출하는 과정(S240 단계)을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.

S241 단계에서는 앞서 도출된 예상종료일이 상기 목표종료일보다 후행하는 경우, 상기 예상종료일과 상기 목표종료일의 차이를 산출한다. 그런 다음, S242 단계에서는 산출된 차이에 해당하는 필요작업일과 표준 인력에 기반한 필요작업자수의 곱으로부터 부족한 필요공수를 도출할 수 있다. 필요공수는 목표종료일을 준수하기 위해 현재 필요하다고 예상되는 작업량을 의미하므로, 표준 인력이 수행 가능한 단위 작업 능력과 투입 시간/날짜의 조합으로부터 결정될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 공정 관리 방법에서 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 과정(S250 단계)을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.

S251 단계에서는 도출된 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가작업자수 및 추가작업일의 조합으로부터 적어도 하나 이상의 세부 작업에 대한 후보 계획을 생성한다. 이 과정에서는, 세부 작업의 유형이 실외 작업 및 실내 작업별로 분리된 작업중지기준을 고려하여 추가작업자수 및 추가작업일의 조합을 도출하되, 세부 작업의 작업개시일로부터 인접한 기간 내에 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 만족하며 순서의 변경이 가능한 작업이 존재하는지, 또는 세부 작업의 작업개시일의 기상 예측값에 따라 상기 작업중지기준을 만족하며 대체가 가능한 작업이 존재하는지 여부를 판단하여 작업 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성할 수 있다. 즉, 작업의 유형에 따라 적용될 수 있는 작업중지기준을 차별적으로 살펴보되, 기상 예측값이 제시하는 세부 기상 지표를 적용하여 현재의 작업 지연을 만회할 수 있는 후보들을 도출한다. 이때, 작업의 순서를 변경할 수 있는지, 또는 최초 설정된 작업을 다른 작업으로 대체할 수 있는지를 검사하여 풍부한 후보군을 생성할 수 있다.

S251 단계에서는 S251 단계를 통해 생성된 후보 계획에 대한 비용의 변화 및 일정의 변화로부터 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭한다. 이 과정에서는, 생성된 후보 계획에 대하여, 상기 필요공수를 만족시키기 위하여 변화된 작업자수에 따른 비용, 작업자의 숙련도에 따른 비용 및 작업의 대체에 따른 비용의 변화로부터 산출된 비용 손익값 및 일정의 지연에 따른 일정 손익값을 산출하고, 산출된 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값을 선형 결합함으로써 비용 및 일정의 변화를 동시에 고려한 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하여 저장한다. 본 발명의 일 실시예에서는 앞서 생성된 후보 계획들 중 어떠한 후보가 가장 적절한 후보인지를 결정할 수 있는 판단 기준으로서 '손익 대표값'이라는 지표를 제공한다.

후보 계획의 적정성을 판단할 수 있는 기준으로는 단순히 최초의 목표종료일을 준수할 수 있는지 여부를 살펴볼 수도 있으나, 목표종료일을 완벽하게 준수하지 못하더라도 비용 측면에서 큰 손실을 회피할 수 있다면 그 역시 가치있는 선택이 될 수 있다. 반면, 비용에서의 손실을 감수하더라도 기간의 이익을 도모하는 것이 필요한 상황도 있을 수 있다. 따라서, 비용 및 일정의 변화를 동시에 함께 관찰하면서, 각각의 손익을 나타내는 지표의 도입이 필요하였다. 통상적으로 계획 변경이나 스케줄 조정에 따른 비용의 증감은 산술적으로 계산하기 용이하나, 일정의 변화에 따른 손익을 독립적이고 정량적으로 수치화하는 것은 용이하지 않다. 이에, 본 발명의 일 실시예에서는 비용의 손익과 일정 변화의 손익(일정의 조기 완료에 따른 기간의 이득 또는 지연에 따른 기간의 손실을 수치화한 것을 의미한다.)을 선형적으로 결합하여 '손익 대표값'이라는 새로운 지표를 개발하였다.

여기서, 비용손익값은 최초 작업 계획 내에 포함된 세부 작업의 비용을 기준으로 대응하는 후보 계획 내에 포함된 세부 작업의 비용의 변화된 값(비용의 증감 값) 내지 정도(비용의 증감 비율)로 산출될 수 있다. 또한, 일정손익값은 최초 작업 계획 내에 포함된 세부 작업의 수행 기간을 기준으로 대응하는 후보 계획 내에 포함된 세부 작업의 수행 기간의 변화된 값(기간의 증감 값) 내지 정도(기간의 증감 비율)로 산출될 수 있다. 나아가, a는 비용손익값에 대한 가중치이고, b는 일정손일값에 대한 가중치로서 양자의 합은 일정한 값으로 유지되는 것이 바람직하다. 구현의 편의를 위해, a 및 b는 각각 '0' 초과이며 '1' 미만의 값으로 설정되어 양자의 합이 '1'이 되도록 구성될 수 있다. 즉, 비용 손익값 및 일정 손익값 각각에 대해 사용자의 선택에 따라 서로 상보적인 가중치를 설정함으로써 비용 변화에 따른 손익의 정도 및 일정 변화에 따른 손익의 정도를 차별적으로 고려하여 상기 손익 대표값을 산출하도록 유도하는 것이 바람직하다.

이제, S253 단계에서는 상기 손익 대표값과 매칭된 상기 후보 계획을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정할 수 있다. 만약, 후보 계획이 복수 개 생성된 경우 산출된 상기 손익 대표값에 따라 손해의 정도가 최소화되는 후보 계획을 선택함으로써 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정할 수 있다. 즉, 다수의 후보 중에 어떠한 후보 계획이 사용자(건축주)의 요구에 부응하는지를 정량적인 수치로서 결정되도록 할 수 있다. 이때, 사용자의 요구는 비용에 관한 사용자의 관점(예를 들어, 비용 증가를 얼마만큼 민감하게 수용할 수 있는지) 및 일정에 관한 사용자의 관점(예를 들어, 일정의 지연을 얼마만큼 민감하게 수용할 수 있는지)을 의미하는 것으로 상기된 수학식 1을 통해 결정될 수 있다.

도 14는 조정된 작업 계획을 도출하는 과정의 고려 요소와 손익 대표값을 설명하기 위한 도면으로, 도 13의 처리 과정을 시각적으로 표현하였다.

먼저 최초 작업 계획(1410)이 수립되고, 기상 예측값(1452)에 따라 작업중지기준(1451)을 부합하지 못하는 세부 작업들로 인한 지연이 발생(1420)하여 목표종료일을 준수할 수 없게 되었다고 가정하자. 이에, 기상 예측값(1452)과 작업중지기준(1451)을 함께 고려하여 새로운 후보 계획(1430)이 도출된다. 즉, 세부 작업의 유형이 실외 작업 및 실내 작업별로 분리된 작업중지기준을 고려하여 추가작업자수 및 추가작업일의 조합을 도출하되, 세부 작업의 작업개시일로부터 인접한 기간 내에 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 만족하며 순서의 변경이 가능한 작업이 존재하는지, 또는 세부 작업의 작업개시일의 기상 예측값에 따라 상기 작업중지기준을 만족하며 대체가 가능한 작업이 존재하는지 여부를 판단하여 작업 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성할 수 있다.

다음으로, 각각의 후보들(1470)은 추가작업자수 및 추가작업일의 조합으로부터 결정되고, 대응하는 비용 및 일정의 변화로부터 수학식 1에 따른 손익 대표값(1480)이 산출되어 매칭된다. 생성된 후보 계획에 대하여, 상기 필요공수를 만족시키기 위하여 변화된 작업자수에 따른 비용, 작업자의 숙련도에 따른 비용 및 작업의 대체에 따른 비용의 변화로부터 산출된 비용 손익값 및 일정의 지연에 따른 일정 손익값을 산출하고, 산출된 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값을 선형 결합함으로써 비용 및 일정의 변화를 동시에 고려한 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하여 저장한다. 이때, 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값 각각에 대해 사용자의 선택에 따라 서로 상보적인 가중치를 설정함으로써 비용 변화에 따른 손익의 정도 및 일정 변화에 따른 손익의 정도를 차별적으로 고려하여 상기 손익 대표값을 산출하는 것이 바람직하다.

이제, 손익 대표값(1480)을 기준으로 하나의 후보 계획이 선택되어 조정된 작업 계획(1490)이 생성될 수 있다. 후보 계획이 복수 개 생성된 경우 산출된 상기 손익 대표값에 따라 손해의 정도가 최소화되는 후보 계획을 선택함으로써 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상 예측에 기반한 공정 관리 시스템(50)을 도시한 블록도로서, 도 2의 각 단계를 하드웨어 구성의 관점에서 재구성한 것이다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하고자 각 구성의 기능 및 동작에 집중하여 그 개요만을 약술하도록 한다.

공정 관리 시스템(50)의 입력부(10)는 미리 설정된 기간에 대한 기후 데이터를 입력받아 데이터베이스(30)에 저장할 수 있으며, 또한 복수 개의 작업중지기준을 입력받아 통합된 작업중지기준을 생성하여 데이터베이스(30)에 저장할 수 있다.

공정 관리 시스템(50)의 처리부(20)는 대상 건설사업에 관하여 공종별 필요작업일수를 포함하는 최초 작업 계획을 수립하고, 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안의 기후 데이터의 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출한다. 그런 다음, 처리부(20)는, 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서를 고려하되 산출된 기상 예측값을 이용하여 상기 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하고, 도출된 상기 예상종료일과 최초에 설정된 작업 계획의 목표종료일을 비교하여 부족한 필요공수를 도출하며, 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가 작업자수 및 추가 작업일의 조합을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정한다.

상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 공종에 따라 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준의 개별 기상 지표에 대응하도록 설계된 다중 회귀 분석을 이용하여 공사 기간 동안의 공공 기상 데이터에 기반한 날씨를 예측함으로써 중소 규모의 건축주의 유연한 일정 관리를 도모하고, 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값에 따라 세부 작업별로 작업중지기준을 비교하여 공사 공정의 지연 여부를 추정하고 작업 지연에 따라 부족한 필요공수를 도출하여 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성하되 손해를 최소화하는 후보 계획을 선택하여 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정함으로써 불필요한 공사 기간의 낭비가 최소화되는 작업 스케줄링이 가능하며, 후보 계획에 대해 비용 및 일정의 손익을 함께 고려하여 손익 대표값을 산출함으로써 복수 개의 건축주의 요구에 부합하는 최적의 후보 계획 선택을 유도할 수 있다.

한편, 본 발명은 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장 장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

410, 810, 1451: 작업중지기준
821, 822: (작업 유보를 위한) 조정 범위
1410: 최초 작업 계획
1420: 지연된 작업 계획
1430, 1470: 후보 계획
1452: 기상 예측값
1480: 손익 대표값
1490: 조정된 작업 계획
50: 공정 관리 시스템
10: 입력부
20: 처리부
30: 데이터베이스

Claims (10)

1. (a) 공정 관리 시스템이 대상 건설사업에 관하여 공종별 필요작업일수를 포함하는 최초 작업 계획을 수립하는 단계;
   (b) 상기 공정 관리 시스템이 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안의 기후 데이터 중에서 공종에 따라 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준에서 요구하는 세부 기상 지표별로 기상 예측값을 산출하는 단계;
   (c) 상기 공정 관리 시스템이 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서를 고려하되 산출된 기상 예측값을 이용하여 상기 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 단계;
   (d) 상기 공정 관리 시스템이 도출된 상기 예상종료일과 최초에 설정된 작업 계획의 목표종료일을 비교하여 부족한 필요공수를 도출하는 단계; 및
   (e) 상기 공정 관리 시스템이 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가 작업자수 및 추가 작업일의 조합을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 단계;를 포함하고,
   상기 (b) 단계는,
   (b1) 공사착수일을 기준으로 미리 설정된 기간 동안 수집된 종래의 기후 데이터로부터 종속 변수인 세부 기상 지표에 관하여 상기 작업중지기준의 개별 기상 지표에 대응하도록 설정되는 복수 개의 독립 변수를 선택하여 다중 회귀(multiple regression) 함수를 설정하는 단계;
   (b2) 설정된 상기 다중 회귀 함수의 오차를 최소화하는 목적 함수를 도출하여 회귀 계수를 결정하는 단계; 및
   (b3) 결정된 회귀 계수에 따른 다중 회귀 분석을 통해 세부 기상 지표별로 상기 미리 설정된 기간 동안의 기상 예측값을 산출하는 단계;를 포함하는, 공정 관리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 (b) 단계는,
   기상청 기상자료개방포털 및 공공데이터포털에서 제공한 API 인증키 또는 XML을 이용하여 일별 최고기온, 최저기온, 평균기온, 강우량, 평균풍속, 최대풍속 풍향, 습도, 일조시간 및 일사량 중 적어도 둘 이상의 기후 데이터를 획득하고, 상기 작업중지기준을 이용하여 상기 다중 회귀 함수를 모델링하는, 공정 관리 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 (c) 단계는,
   (c1) 상기 최초 작업 계획 내에 포함된 시계열적인 작업 순서에 따라 공종에 따른 세부 작업별 작업개시일을 설정하는 단계;
   (c2) 상기 세부 기상 지표별로 산출된 기상 예측값과 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 비교함으로써 산출된 작업가능일을 이용하여 상기 세부 작업별 작업개시일로부터 기산하여 세부 작업별 작업종료일을 도출하는 단계; 및
   (c3) 상기 시계열적인 작업 순서를 고려하여 세부 작업별 작업종료일을 순차적으로 연결함으로써 최초 작업 계획의 예상종료일을 도출하는 단계;를 포함하는, 공정 관리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 (c2) 단계는,
   세부 기상 지표에 대해 수집된 복수 개의 공종에 따른 세부 작업별 작업중지범위로부터 작업중지기준을 결정하되, 세부 작업별로 외부 및 내부 작업을 분리하여 작업중지범위를 지정하고, 적어도 하나 이상의 작업중지범위가 중첩되지 않는 영역에 대하여 작업 지역 또는 작업자의 숙련도에 따라 작업 가능 여부를 유보하여 판단하는 조정범위를 설정하는, 공정 관리 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 (d) 단계는,
   (d1) 도출된 상기 예상종료일이 상기 목표종료일보다 후행하는 경우, 상기 예상종료일과 상기 목표종료일의 차이를 산출하는 단계; 및
   (d2) 산출된 차이에 해당하는 필요작업일과 표준 인력에 기반한 필요작업자수의 곱으로부터 부족한 필요공수를 도출하는 단계;를 포함하는, 공정 관리 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 (e) 단계는,
   (e1) 도출된 상기 필요공수에 대하여 활용 가능한 추가작업자수 및 추가작업일의 조합으로부터 적어도 하나 이상의 세부 작업에 대한 후보 계획을 생성하는 단계;
   (e2) 생성된 후보 계획에 대한 비용의 변화 및 일정의 변화로부터 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하는 단계; 및
   (e3) 상기 손익 대표값과 매칭된 상기 후보 계획을 이용하여 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는 단계;를 포함하는, 공정 관리 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 (e1) 단계는,
   세부 작업의 유형이 실외 작업 및 실내 작업별로 분리된 작업중지기준을 고려하여 추가작업자수 및 추가작업일의 조합을 도출하되,
   세부 작업의 작업개시일로부터 인접한 기간 내에 세부 작업별로 미리 설정된 작업중지기준을 만족하며 순서의 변경이 가능한 작업이 존재하는지, 또는 세부 작업의 작업개시일의 기상 예측값에 따라 상기 작업중지기준을 만족하며 대체가 가능한 작업이 존재하는지 여부를 판단하여 작업 순서 변경 또는 작업 대체에 따른 후보 계획을 생성하는, 공정 관리 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 (e2) 단계는,
   생성된 후보 계획에 대하여, 상기 필요공수를 만족시키기 위하여 변화된 작업자수에 따른 비용, 작업자의 숙련도에 따른 비용 및 작업의 대체에 따른 비용의 변화로부터 산출된 비용 손익값 및 일정의 지연에 따른 일정 손익값을 산출하고,
   산출된 상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값을 선형 결합함으로써 비용 및 일정의 변화를 동시에 고려한 손익 대표값을 산출하여 상기 후보 계획과 매칭하여 저장하는, 공정 관리 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 (e2) 단계는,
   상기 비용 손익값 및 상기 일정 손익값 각각에 대해 사용자의 선택에 따라 서로 상보적인 가중치를 설정함으로써 비용 변화에 따른 손익의 정도 및 일정 변화에 따른 손익의 정도를 차별적으로 고려하여 상기 손익 대표값을 산출하는, 공정 관리 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (e3) 단계는,
    상기 후보 계획이 복수 개 생성된 경우 산출된 상기 손익 대표값에 따라 손해의 정도가 최소화되는 후보 계획을 선택함으로써 상기 최초 작업 계획을 세부 작업 단위로 조정하는, 공정 관리 방법.

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