施工資源動態管控平臺研究

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變，強化精細化施工管理，實現進度成本精準可控，也成為提高行業施工管控水平與提升行業競爭力的必要條件[1]。隨著信息化、物聯網、傳感器、衛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場設備工作狀態的精準監控提供了基礎支持。通過對相關專業技術的應用研究，結合水電行業對質量、進度及成本的管控要求，構建施工資源動態管控平臺，主要進行施工資源智能監控、施工資源綜合評估、施工資源動態調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，進而實現施工資源的智能化調度。

1 研究現狀

目前，國內外在資源優化配置方面，主要利用數學算法結合施工經驗進行反演分析，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]提出了一個利用數學方法來優化資源利用。Moonseo Park[7]為解決在動態建設過程中提供準確資源用量，提出建設一個動態施工資源管理機制；

國內的資源管理過程主要依靠經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絡圖對施工工期的優化，以及施工資源的優化配置理論、要素、方法與途徑。利用啟發式算法、遺傳算法、蟻群算法等對施工過程中的資源進行優化配置，并與Microsoft Project、P3等資源管理軟件優化結果比對。天津大學的張連營[8]等基于網絡中的作業不能分割的架設，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化方案；張邵陽[9]利用基于Petri網的資源強度柔化方法，對資源進行局部與整體優化，可及時調整實際與計劃進度不符時的資源用量，實現資源的事中控制。

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、運輸、填筑全過程為研究對象，依據質量、進度及成本的控制要求，結合全過程監控歷史信息分析成果，確定施工資源綜合評價指標體系，構建施工資源綜合評估與關鍵因子定位模型。

2.1 評價指標體系構建

依據施工設備標準施工效率，結合現場監控信息分析，綜合考慮施工人員、時間等影響因素，構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，1 =a+b+c)

預警值 = 基準值×b(b為預警系數)

2.2 單環節效率評估

依據填筑料生產系統的監控數據，分析填筑料生產系統的產能；依據運輸車監控數據，分析運輸車綜合與單臺效率；以碾壓機監控數據，分析碾壓機的工作效率。

2.3 多環節綜合評估

依據歷史數據特征值，結合設備運行理論效率分析，進行各環節評價指標體系與評價模型研究。根據各環節評估情況，結合現場施工制約因素，構建綜合評估模型，即根據木桶定律乘以其它因素影響系數。

2.4 關鍵因素定位分析

依據生產、運輸、填筑全過程數據鏈為基礎，溯源追蹤超標數據源，分析各環節耗時比值，并與各環節指標進行比對分析，精確定位異常環節。結合現場施工情況，綜合分析并提出合理的改進方案。

3 施工資源動態調度模型研究

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

圖1 施工資源動態調度模型示意圖

3.1 工藝間隙調度

綜合歷史監控數據與施工工藝時間間隔要求，預判施工設備閑置時長，結合其它施工要求，靈活調度設備。

3.2 環節異常調度

根據現場環節出現異常情況，綜合判定異常處理耗時，靈活調度其它環節閑置設備。

4 施工資源動態管控平臺研究

鑒于土石壩填筑施工設備種類多樣性、數量繁多、以及對多平臺展示的需求，采用SOA服務框架技術[10-11]，突破大數據處理時效性與完整性，滿足多平臺應用要求。SOA架構支持多種設備集成，架構將數據采集和數據處理分離，數據采集和數據處理通過消息隊列進行數據傳輸，提高數據時效性和準確性，數據處理端、電腦客戶端、手機客戶端程序通過統一的Web Api來進行數據的讀寫，施工資源動態管控平臺框架見圖2。

圖2 施工資源動態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，構建施工資源動態管控平臺。實現施工資源評估優化、動態調度，施工資源動態管控平臺功能見圖3。主要功能如下：

圖3 施工資源動態管控平臺示意圖

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

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

(3)調度查詢：對施工全過程進行實時監控與動態調度，主要包含生產運輸碾壓各環節設備實時監控，綜合各部位施工，進行設備動態調度，實現全過程實時監控與施工設備調度。

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

5 結 語

通過施工資源動態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、動態迅捷調度，一方面能夠積累施工過程歷時數據，更好的為施工質量、進度與成本控制提供基礎數據支撐；另一方面通過實時監控，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場施工管理，也必將促進水電工程施工信息化、智能化發展。