芻議4D施工管理系統(tǒng)應(yīng)用于水利施工中的價(jià)值及意義

王藤璋，徐 進(jìn)

(1.江西省橫峰縣水利局，江西 上饒 334000；2.江西省上饒市水利科學(xué)研究所，江西 上饒 334000)

芻議4D施工管理系統(tǒng)應(yīng)用于水利施工中的價(jià)值及意義

王藤璋1，徐 進(jìn)2

(1.江西省橫峰縣水利局，江西 上饒 334000；2.江西省上饒市水利科學(xué)研究所，江西 上饒 334000)

隨著科學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，水利工程上廣泛的使用了一種新技術(shù)——4D技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了工程管理方面的智能化和信息化，4D管理系統(tǒng)的應(yīng)用，有效縮短了工期的同時(shí)也提高了工作效率，其在水利工程的設(shè)計(jì)與施工中有著廣泛的應(yīng)用前景。文章就該管理系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探究。

管理系統(tǒng)；4D技術(shù)；水利工程

1 4D管理系統(tǒng)的介紹

4D管理系統(tǒng)是由清華大學(xué)研發(fā)的，一種先進(jìn)技術(shù)，綜合了虛擬現(xiàn)實(shí)、工程數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用、人工智能等多項(xiàng)技術(shù)。它把施工進(jìn)度與施工現(xiàn)場相鏈接，與各個(gè)方面的信息融為一體。

通過它的數(shù)據(jù)引擎，該管理系統(tǒng)已經(jīng)成功完成了對實(shí)際工作中數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌，同時(shí)也達(dá)到了對施工過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行評估的目的?；诰W(wǎng)絡(luò)，這項(xiàng)技術(shù)提供了多方面的功能，包括4D施工現(xiàn)場的管理、4D進(jìn)度管理、4D施工過程的可視化還有4D資源管理等，實(shí)現(xiàn)了對人力方面、材料方面、場地方面還有施工進(jìn)度方面的4D動(dòng)態(tài)管理以及在施工過程中的可視化模擬。該項(xiàng)技術(shù)的引入，為水利工程及建筑工程的施工提供了有效而且科學(xué)的管理方式。

2 對于該管理系統(tǒng)的分析

該項(xiàng)技術(shù)是借助開工前各項(xiàng)評估數(shù)據(jù)進(jìn)行開展的，在實(shí)踐中，各個(gè)方面的因素都會(huì)對其造成影響。比如工程款的數(shù)量、有關(guān)技術(shù)方面的要求、施工質(zhì)量還有人員方面的因素等，這些因素會(huì)影響對水利工程的評估，同時(shí)也影響整個(gè)工程的施工進(jìn)度。為了解決這一問題，創(chuàng)建了一個(gè)施工中的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括仿真模擬系統(tǒng)和施工設(shè)備優(yōu)化系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以掌握施工現(xiàn)場各方面的信息，方便根據(jù)其實(shí)際情況控制整個(gè)施工過程，當(dāng)出現(xiàn)拖延工程進(jìn)度問題時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)通過具體的數(shù)據(jù)分析找到解決問題的最佳方案。

2.1 仿真系統(tǒng)在整個(gè)過程中的應(yīng)用

該系統(tǒng)是在循環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃技術(shù)基礎(chǔ)上，建立兩個(gè)模型，分別是活動(dòng)模型和工序模型。在整個(gè)施工過程中，仿真模型是把工序模型作為框架，然后把框架里面的模擬工序在細(xì)分為活動(dòng)模型，以計(jì)算結(jié)果和原始數(shù)據(jù)為媒介在兩種模型之間傳輸來完成整個(gè)施工過程的模擬工作[1]。

進(jìn)行工作的全過程是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它被分成幾個(gè)不同的小項(xiàng)目，然后該系統(tǒng)把原始數(shù)據(jù)及模擬出來的數(shù)據(jù)通過一項(xiàng)或幾項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行整理，進(jìn)而能夠?qū)φ麄€(gè)工程進(jìn)行預(yù)測評估。

這樣有利于對工程各個(gè)方面的評估，比如，工程材料、工程的進(jìn)度、人員的配備、工程造價(jià)等，讓各個(gè)部分成為一個(gè)不能拆分又相互制約的整體，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一對其進(jìn)行整理和分析，促使對整個(gè)工程全面的評估順利進(jìn)行。

在真正進(jìn)行評估時(shí)需采用仿真鐘來完成評估，在這個(gè)評估過程中需要具備兩個(gè)這樣的設(shè)施，分別用于預(yù)測工程施工步驟和計(jì)算模型的運(yùn)轉(zhuǎn)，重要的是兩個(gè)過程都不能著急，需要慢慢進(jìn)行。施工管理動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)見圖1。

圖1 施工管理動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)

優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用：

通過對施工數(shù)據(jù)的分析，該技術(shù)對所使用的設(shè)備進(jìn)行了評估，下面把工程進(jìn)度和資金作為例子，進(jìn)行的一個(gè)系統(tǒng)的模擬：

決策的變量N={N1.N2……Nm}
其目標(biāo)函數(shù)是MinC(n,t)=∑m

(1)

式中：i，1CiNiT(N),其中，MinT (N)。

MinT(N)

(2)

式中：m表示施工設(shè)備的種類數(shù)；Ci為某種設(shè)備的臺(tái)班費(fèi)用；Ni為施工設(shè)備的數(shù)量；N為指所有設(shè)備的數(shù)量組成的一個(gè)向量；T(N)即為施工的總工期，其由仿真計(jì)算得出；C(n,t)是整個(gè)施工過程中在設(shè)備上需要花費(fèi)的費(fèi)用。

通過數(shù)學(xué)中的線性加權(quán)法來求解該目標(biāo)函數(shù)，它的模型如下所示：MinY等于K1C’加上K2T’(3)

在該公式中，K1K2均大于0，K1加上K2等于1；C’(N，T)等于C(N，T)/Cmax，T’(N)等于T(N)/Tmax。

在這個(gè)優(yōu)化計(jì)算的全過程中，要對工程施工中使用的設(shè)備根據(jù)其類別和數(shù)量進(jìn)行排列組合，同時(shí)要整理出一切可行的對設(shè)備進(jìn)行配置的方案，也就是列出N的所有取值，在根據(jù)費(fèi)用、工期，確定K1K2。函數(shù)值Y最小的方案就是最佳方案。

3 4D管理系統(tǒng)在水利工程施工中的作用與前景

3.1 4D管理系統(tǒng)的作用

1)有效增強(qiáng)了管理的功能。該系統(tǒng)覆蓋了同類系統(tǒng)的各種功能，同時(shí)也增加了許多功能，比如施工資源、場地的布置、信息共享、網(wǎng)絡(luò)化管理等功能，實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度、材料、設(shè)備等多方面的4D動(dòng)態(tài)管理和可視化的模擬。

2)擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。國外的同類系統(tǒng)一般多用于建筑工程上，該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于建筑工程、水利工程、橋梁工程等，甚至已經(jīng)慢慢延伸到隧道、風(fēng)電等工程。

3)實(shí)用性較強(qiáng)。該系統(tǒng)是根據(jù)我國國情研發(fā)的，建立了完整的4D管理機(jī)制，能夠滿足各個(gè)工程領(lǐng)域施工項(xiàng)目管理的實(shí)際需要。很好的體現(xiàn)了該系統(tǒng)的實(shí)用性及適用性，同時(shí)其是其他與之類似的系統(tǒng)無法超越的。

3.2 4D管理系統(tǒng)的發(fā)展前景

隨著我國建筑工程事業(yè)的不斷發(fā)展，提供給4D管理機(jī)制一個(gè)廣闊的發(fā)展前景，4D管理系統(tǒng)將從研究深度和應(yīng)用廣度兩方面發(fā)展。

1)研究深度。該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于管理及施工過程的模擬和優(yōu)化、施工安全的分析、建造虛擬工程等方面。對其進(jìn)行深入研究，不僅可以保證其應(yīng)用于研究在國際上的主導(dǎo)地位，而且能夠?qū)崿F(xiàn)在建筑領(lǐng)域信息化管理水平的提高，由此看來，4D管理系統(tǒng)的意義重大。

2)應(yīng)用的廣度。把該管理系統(tǒng)推廣應(yīng)用到道路、水利、風(fēng)電、橋梁等各個(gè)工程領(lǐng)域。目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在橋梁工程中的應(yīng)用，在地鐵和風(fēng)力發(fā)電工程中的應(yīng)用也正在研究之中。4D管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有利于提高我國工程建設(shè)施工中施工效率和在管理方面的水平，對于實(shí)現(xiàn)工程信息化管理具有積極的推動(dòng)作用。

4 結(jié) 語

綜上所述，該系統(tǒng)對于解決工程上材料、人力、設(shè)備、工期等多方面問題發(fā)揮著重要的作用。該系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)對施工進(jìn)度進(jìn)行資源配置的愿望，同時(shí)降低了在數(shù)據(jù)上的誤差，更好的服務(wù)各個(gè)工程項(xiàng)目，降低了浪費(fèi)，節(jié)約資源，縮短工期，有效的提高了工作效率。我們都知道水利工程是關(guān)乎民生的重要工程，在其施工過程中一定要注重相應(yīng)的施工質(zhì)量，4D管理系統(tǒng)在水利工程中的應(yīng)用，對于水利工程的施工質(zhì)量有了一個(gè)很好的保障，有助于對施工過程中各個(gè)項(xiàng)目的全面控制與管理。

[1]胡振中,張建平,周毅,張永利.青島海灣大橋4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2008(12)：88-91.

1007-7596(2014)12-0199-02

2014-10-20

王藤璋(1977-)，男，廣西貴港人，工程師，從事水利工作。

F426.91

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