另外一个重要的功能,我们提供了4D动态的资源管理,这个管理里面,我们提供了个可以设置多套定额的一个资源模板,在这个模板里面可以自动地计算任意WBS节点和任意的3D施工段和构建的构成量以及相应的施工进度的人力、材料、机械的消耗量和预算成本,可以进行公正量的完成情况、资源计划和实际消耗多方面的统计分析。
最后,还有一个重要的功能,就是4D场地的管理,施工现场的管理可以进行3D的场地布置,而且这些所有的布置我们定义了它施工设施的4D的属性,你点击任意的施工的设施实体,可以查询它相关的属性,可以进行冲突检查,把场地布置形成了4D的管理。
我们开发了一个OpenGL图形平台,提供了视图变换、图形控制和4D和3D显示效果和运行数据的一个瓶颈。这是整个的模拟,这包括了整个施工进度和场地布置的所有模拟的情况。
我汇报的第三方面主要是对过程模拟理论和方法,所谓的模拟是指设计一个现实的或者虚拟系统的模型。并且在这个模型上进行实验的过程。
模拟的目的是了解系统的行为或者是评估系统运行的策略,为了了解系统运作的过程,并且在作分析之前要预先设定一些符合某种数学形式和逻辑关系的一个前提和假设,这个前提和假设通常称之为模式,如果模式关系比较简单,系统可以用数学分析的方法进行求他的答案,这个过程我们称之为解析法。实际上各种系统的组成相当复杂,无法利用简单的解析法直接获得结果,所以需要在计算机上建立这些系统的署理逻辑模型,通过仿真的过程实验这个方法来获得最终的结果。这是他的模式。
过程模拟分成两类,一个是连续的模拟,系统的状态变量随时间连续地变化,通常表现为一个有时间变量的函数。还有一个是离散事件的模拟,系统状态的变量在有限的时间离散点上产生瞬间变化。这种状态参数发生的突然变化被称之为事件。
例如施工过程中的模拟,其中每一个工序的开始、中断、恢复和完成都伴随着系统的某些参数的状态的变化,比如施工对象的变化、资源的占有和释放,都可以看成一个事件。 离散事件的模拟在计算机上面实现起来并不困难,只需要按照时间的顺序推算各个时间点的系统的状态变化,就可以模拟他的实际过程。所以离散事件在施工管理中应用比较广泛。 施工过程的模拟从73年提出来了,这么多年也推出了一些相关的理论和系统,在理论和方法上有一些图过,但是在实际的应用效果上不尽人意。主要的原因是这个系统的使用建模的过程比较困难,使用比较复杂。模拟的结果不易分析和整理,很难提供有用的信息。目前研究者主要工作是简化建模的过程加强模拟系统的表达和表现这个方面。
实际上这个系统是香港理工大学的陆博士提出来的,他主要是做了在模拟计算流程的优化和施工场地信息和资源移动方面作了大量的工作,同时可以控制复杂的施工过程,而且进行施工过程的动态的显示。
这是SDESA模型,主要是对模拟对象的一个抽象描述,也是模拟的一个基础,他完成的模型是由施工过程定义、场地布置信息定义、控制变量和资源属性三部分组成。这个过程我就不详细地给大家展开说了。
我们相关的论文上都有详细的描述。
这是场地,这是控制变量和资源属性的一些定义和描述。建立了这个模型了以后,我们对这个模拟的流程进行了设定,大家可以看到就是它整个的模拟的流程。在这个流程中一个
模拟流程的原则就是对流动实体的队列进行处理,他们处理的原则是先到先服务,也设定了它的结束条件,同时可以对资源和实体的移动进行控制和处理。
这就是SDESA系统的模块,从中我们可以看到他有离散事件的分析模块,结果分析的模块,还有模型的建立和动态显示等等这些关键的模块组成。 下面就是模型的建立、场地信息的处理,过程的模拟,结果的分析以及施工动态的显示。在这个SDESA的功能里面,它主要是综合考虑了施工过程中工序过程中的复杂动态关系和各种不确定性和随机性,能够考虑了资源利用和场地条件方面的一些限制,能够实施了施工过程的模拟和预测,能够得出工序、工期、人力资源和场地资源的一些占用情况,可以建立不同的施工方案,而且对方案进行优化和比较,这个系统在香港多个实际工程以及国家体育场的钢结构吊装方案进行了试用,取得了显著的成果。
基于这两项技术的集成所建立的施工管理系统,这两个系统和技术,他各有优点,我们也有相应的不足进行了比较,经过比较我们进行了过程的模拟和集成。4D管理和过程模拟的集成,我们首先还是在4D管理系统中建立整个Project进度计划,然后对大量的、正常的、有规范的任务我们仍然用Project来处理,对于复杂的任务我们用SDESA进行模拟。然后把SDESA的模拟结果再输入到4D系统里面调整他Project的计划。 这是整个系统集成的架构。
通过集成我们大家可以看到,在SDESA这个系统中,我们可以直接读取CAD的模型数据,进行信息的共享和交换以后,再到SDESA系统里面进行处理,再回到4D系统里面进行展示。这是我们在4D环境中进行过程模拟的动态模拟,原来它的模拟是用很简单的线条进行模拟,现在我们经过实体的模拟。
这个是系统的整个应用流程,我们很好地把它集成起来了。
下面我们看到一个案例的应用,这也是我汇报的第五个方面,这是在香港的后海湾的一个高架桥的工程中进行应用的,这个工程的场地紧缺,工程也很大,我们利用SDESA和集成的系统对于这个方面在工程中进行了实际的应用。首先我们在CAD系统里面建立了Project的计划,然后在4D系统中实现了整个高架桥他的桥跨吊装施工的可视化的模拟过程。在这个模拟过程中,我们把对这个过程中需要进入深入分析的任务提取出来,交到SDESA模型里面进行模拟,模拟了结果以后,我们再要传我们的4D系统里面,然后进行4D计划的调整和4D的模拟。这就是我们整个模拟的情况。大家可以看到,这个模拟和我们原来4D的模拟是完全按照进度、时间的序在模拟的。我们现在的模拟是通过了SDESA的优化、分析、考虑了他资源的占有,包括场地的布置占有,这是最后的模拟情况。
我们把这个动态的模拟可以分解一下,大约分成了几个主要的,这是整个的模拟情况,这 在一个工程中的实际应用。同时我们在模拟的情况下还可以改变它的资源,你把拖车的资源或者是位置进行修改,另外把相关的一些流动的资源、人工的资源也进行一些修改,修改以后马上动态的模拟4D的模拟也得到了更新,最后也是得到了更新。这个模拟整个的科学性、准确性得到了优化,得到了综合的分析和考虑。这个模拟也在国家体育场中钢结构吊装的部分也得到了成功的应用。 最后来看一下我们这项研究,应该说这两项新技术的集成,主要是基于过程模拟的4D动态的管理和资源的优化,这项研究确实为提高施工信息化管理水平探索了一个新的途径和方法。系统实际的应用也验证了它的可行性。下一步研究主要是基于过程模拟4D的虚拟施工,这项研究现在已经成功地在“十一五”的一个项目中申报成功,得到了一个专项。另外我们还要对4D技术的施工安全分析和预测,这一项课题我们现在正在申报,也是“十一五”的课题,渴望能够得到资助。