施工資源動態(tài)管控平臺研究

王 蔚 楠， 王 萬 千

(1. 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 611130；2. 國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

當前水電施工管理逐步從粗放式向精細化管理轉(zhuǎn)變，強化精細化施工管理，實現(xiàn)進度成本精準可控，也成為提高行業(yè)施工管控水平與提升行業(yè)競爭力的必要條件[1]。隨著信息化、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、衛(wèi)星定位等相關技術的進步[2-3]，為地處高山峽谷的土石壩施工現(xiàn)場設備工作狀態(tài)的精準監(jiān)控提供了基礎支持。通過對相關專業(yè)技術的應用研究，結(jié)合水電行業(yè)對質(zhì)量、進度及成本的管控要求，構(gòu)建施工資源動態(tài)管控平臺，主要進行施工資源智能監(jiān)控、施工資源綜合評估、施工資源動態(tài)調(diào)度三大基礎理論與實踐應用研究[4]，旨在形成一套完整的土石壩填筑全過程綜合管控理論，進而實現(xiàn)施工資源的智能化調(diào)度。

1 研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外在資源優(yōu)化配置方面，主要利用數(shù)學算法結(jié)合施工經(jīng)驗進行反演分析，提出一些綱領性意見與措施用于指導施工。

Padilla and Carr[5]開發(fā)了一個仿真模型可自動分配施工資源，通過成本和時間作為隨機變量，模擬項目在決策過程中的資源分配的不同策略，以此來分析對項目工期與成本的影響。Karaa and Nasr 和 Senouci and Adeli[6]提出了一個利用數(shù)學方法來優(yōu)化資源利用。Moonseo Park[7]為解決在動態(tài)建設過程中提供準確資源用量，提出建設一個動態(tài)施工資源管理機制；

國內(nèi)的資源管理過程主要依靠經(jīng)驗與戶主的管理軟件，大量的資源管理研究主要集中在通過網(wǎng)絡圖對施工工期的優(yōu)化，以及施工資源的優(yōu)化配置理論、要素、方法與途徑。利用啟發(fā)式算法、遺傳算法、蟻群算法等對施工過程中的資源進行優(yōu)化配置，并與Microsoft Project、P3等資源管理軟件優(yōu)化結(jié)果比對。天津大學的張連營[8]等基于網(wǎng)絡中的作業(yè)不能分割的架設，借助Matlab軟件，采用遺傳算法就“資源有限、工期最短”、“工期固定、資源平衡”、單資源與多資源平衡等問題，進行反復試驗與研究，找出關鍵路徑中的資源優(yōu)化方案；張邵陽[9]利用基于Petri網(wǎng)的資源強度柔化方法，對資源進行局部與整體優(yōu)化，可及時調(diào)整實際與計劃進度不符時的資源用量，實現(xiàn)資源的事中控制。

2 施工資源綜合評估模型研究

施工資源綜合評估是以土石壩施工填筑料生產(chǎn)、運輸、填筑全過程為研究對象，依據(jù)質(zhì)量、進度及成本的控制要求，結(jié)合全過程監(jiān)控歷史信息分析成果，確定施工資源綜合評價指標體系，構(gòu)建施工資源綜合評估與關鍵因子定位模型。

2.1 評價指標體系構(gòu)建

依據(jù)施工設備標準施工效率，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控信息分析，綜合考慮施工人員、時間等影響因素，構(gòu)建評價指標計算模型。

基準值 = (標準效率×a+ 歷史效率×b+ 近3月效率×c)×x

(x為綜合因素影響系數(shù)，1 =a+b+c)

預警值 = 基準值×b(b為預警系數(shù))

2.2 單環(huán)節(jié)效率評估

依據(jù)填筑料生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)，分析填筑料生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)能；依據(jù)運輸車監(jiān)控數(shù)據(jù)，分析運輸車綜合與單臺效率；以碾壓機監(jiān)控數(shù)據(jù)，分析碾壓機的工作效率。

2.3 多環(huán)節(jié)綜合評估

依據(jù)歷史數(shù)據(jù)特征值，結(jié)合設備運行理論效率分析，進行各環(huán)節(jié)評價指標體系與評價模型研究。根據(jù)各環(huán)節(jié)評估情況，結(jié)合現(xiàn)場施工制約因素，構(gòu)建綜合評估模型，即根據(jù)木桶定律乘以其它因素影響系數(shù)。

2.4 關鍵因素定位分析

依據(jù)生產(chǎn)、運輸、填筑全過程數(shù)據(jù)鏈為基礎，溯源追蹤超標數(shù)據(jù)源，分析各環(huán)節(jié)耗時比值，并與各環(huán)節(jié)指標進行比對分析，精確定位異常環(huán)節(jié)。結(jié)合現(xiàn)場施工情況，綜合分析并提出合理的改進方案。

3 施工資源動態(tài)調(diào)度模型研究

以施工進度與成本控制為基準，結(jié)合多部分施工需要，動態(tài)分析各類設備施工過程中的閑置情況，構(gòu)建多部位施工資源動態(tài)調(diào)度模型，從而提高施工資源利用率，降低施工資源的綜合成本，動態(tài)調(diào)度模型見圖1。

圖1 施工資源動態(tài)調(diào)度模型示意圖

3.1 工藝間隙調(diào)度

綜合歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)與施工工藝時間間隔要求，預判施工設備閑置時長，結(jié)合其它施工要求，靈活調(diào)度設備。

3.2 環(huán)節(jié)異常調(diào)度

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常情況，綜合判定異常處理耗時，靈活調(diào)度其它環(huán)節(jié)閑置設備。

4 施工資源動態(tài)管控平臺研究

鑒于土石壩填筑施工設備種類多樣性、數(shù)量繁多、以及對多平臺展示的需求，采用SOA服務框架技術[10-11]，突破大數(shù)據(jù)處理時效性與完整性，滿足多平臺應用要求。SOA架構(gòu)支持多種設備集成，架構(gòu)將數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分離，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理通過消息隊列進行數(shù)據(jù)傳輸，提高數(shù)據(jù)時效性和準確性，數(shù)據(jù)處理端、電腦客戶端、手機客戶端程序通過統(tǒng)一的Web Api來進行數(shù)據(jù)的讀寫，施工資源動態(tài)管控平臺框架見圖2。

圖2 施工資源動態(tài)管控平臺框架示意圖

以施工進度與成本控制為目標，以過程精細化管控為基礎，構(gòu)建施工資源動態(tài)管控平臺。實現(xiàn)施工資源評估優(yōu)化、動態(tài)調(diào)度，施工資源動態(tài)管控平臺功能見圖3。主要功能如下：

圖3 施工資源動態(tài)管控平臺示意圖

(1)監(jiān)控管理：對監(jiān)控基礎信息進行配置，主要包含倉面設計信息、生產(chǎn)運輸碾壓設備信息配置。

(2)分析評估：對設備效率進行統(tǒng)計分析，主要包含生產(chǎn)運輸碾壓各環(huán)節(jié)效率進行統(tǒng)計分析，施工設備配置比分析、單倉施工效率綜合評估，實現(xiàn)整體評估、環(huán)節(jié)分析、異常定位、施工建議的全過程管控。

(3)調(diào)度查詢：對施工全過程進行實時監(jiān)控與動態(tài)調(diào)度，主要包含生產(chǎn)運輸碾壓各環(huán)節(jié)設備實時監(jiān)控，綜合各部位施工，進行設備動態(tài)調(diào)度，實現(xiàn)全過程實時監(jiān)控與施工設備調(diào)度。

(4)系統(tǒng)管理：對指標用戶等系統(tǒng)基礎信息進行設置，主要包含指標體系與預警模型、用戶與權限進行設置。

5 結(jié) 語

通過施工資源動態(tài)管控平臺對土石壩填筑全過程施工資源進行集成管控、效率綜合評估、動態(tài)迅捷調(diào)度，一方面能夠積累施工過程歷時數(shù)據(jù)，更好的為施工質(zhì)量、進度與成本控制提供基礎數(shù)據(jù)支撐；另一方面通過實時監(jiān)控，提高水電施工精細化管理水平，下一步也將進行實際應用，不斷完善系統(tǒng)框架和集成分析功能。隨著各種新理論、新技術不斷應用于現(xiàn)場施工管理，也必將促進水電工程施工信息化、智能化發(fā)展。