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基于关键链的工程进度4D模拟研究
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  • 用途:硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:若诗
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  • 论文编号:el2021010619211621326
  • 日期:2021-01-11
  • 来源:上海论文网
本文是工程管理论文,该部分研究主要得出以下四个研究成果。(1)设计文件交互系统,确立平台化工程文档管理,提出将三维模型与工程文档进行链接,实现工程WBS、三维模型、进度计划、工程文档四者融合,实现检索、复杂工艺视频展示及文档对应的模型定位功能,降低施工过程中的不确定因素。通过实时进度更新形成基于现实施工原貌的4D展示文件,该文件与工程文档及现场照片三者结合,形成新的工程档案存档形式。该档案几乎可以重现工程实施的各个过程,对推进我国工程建设领域市场化进程及搭建工程建设过程知识库都有极大助益。(2)设计工程资源管理系统,将资源划分为工程可更新资源与不可更新资源,并考虑不可更新资源的可替代性,将其划分为完全替代资源,部分替代资源,不可替代资源,对各类资源采用关键链管理方法与BIM-4D模拟平台管理相结合的方式进行分级管理。

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1绪论

 

目前,基于BIM的4D进度模拟仅仅只是通过4D软件将BIM三维模型与进度计划整合,使进度计划与三维模型构件一一对应,为模型加上时间维度,使之呈现出工程进度的形象化动态展示,但是该应用如果未能进一步优化,在实际应用过程中,将只能发挥一部分效益,如作为投标、吸引投资的一种手段等,而无法实现减少项目工期、节约成本的作用。关键链法作为一种优越的项目进度优化方法及理念,而BIM技术作为一种强大的三维建筑信息管理工具,将这两者相结合,在实际施工过程中指导施工、节约成本、缩短工期,将对建筑行业产生巨大推进作用。故本课题主要研究如何将两者结合使用,在实现了4D施工模拟的基础上,同时达到进度优化的功能,实现施工进度的可视化动态控制。该研究不仅对我国的项目管理水平的提升具有理论指导意义,同时还具有实践指导意义。本课题研究工作以工程项目管理、运筹学、系统学为指导,以实际工程案例及蒙特卡洛仿真实验作为依托,分别建立基于关键链的工程进度4D模拟管理体系与关键链进度模拟模型,以管理体系为应用框架,关键链进度管理为驱动,在实现工程进度可视化动态的基础上,更多地开发工程进度管理与BIM可视化之间的可结合点,加强工程施工阶段的过程控制。据此,希望能为完善工程项目进度管理理论及实际应用提供一些参考

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2关键链项目管理与BIM-4D模拟现状分析

 

2.1工程实施过程中的现存问题分析
尽管通过了长时间的市场化演化,现在这个掌握大量劳动力的行业仍处在一种杂乱无章的市场环境之下,现场工程文档管理混乱,难以落实追责制度。在市场经济条件下,工程主要建设方通常必须与许多经济组织签订分工合同来共同实现项目的建设。因此,项目实施过程中的项目参与者之间往往存在着错综复杂的合同关系,包括运输合同、分包合同等。这些合同定义了公司与外界合作单位之间的关系,规定了他们各自的责任,并限制各自的行为。合同一旦签署,在合法的前提下,双方必须充分履行合同规定的责任和义务,否则将损害另一方的利益,受损失一方有权要求过失方进行赔偿。工程施工阶段通过合同确立的经济关系由于其复杂度较高,往往较为脆弱,一旦合同双方利益目标发生冲突,就会导致争执的发生,而此时往往需要根据合同的规定,在提供有效证据的前提下进行责任方的认定来消除争执。有效的证据一般产生在工程文档的流通过程之中,这时一个行之有效的工程管理就显得尤为重要。而在现场实际项目管理中,文档管理仍显得十分混乱,工程人员难以及时收集充分的证据证明责任方的违法行为,此时争执难以消除,各单位相互推诿、扯皮,将极大地影响工程进度的推进过程。

 

2.2关键链项目管理的应用现状分析
项目缓冲区间及缓冲区汇入点确定好之后,进行有效的缓冲监控是一个重要的课题。据统计调查显示,实施了缓冲管理的企业,但仍存在不能按时完工的问题,而这一问题存在的重要原因就是缓冲监控机制的不完善。因此关键链项目管理的最后一部分就是缓冲监控。最初Goldratt提出将缓冲等分为三部分进行监控,即将缓冲等分为红色区域、黄色区域和绿色区域三部分。他建议将三部分平均分配,即当缓冲消耗量低于总缓冲时间的1/3时(即处于绿色区域),表明项目执行状况良好;当缓冲消耗为总缓冲时间的1/3~2/3时(即处于黄色区域),表明缓冲消耗量较大,项目可能出现延迟,应该加强对项目的管理,并且制定相应策略;当缓冲消耗量大于总缓冲时间的2/3时(即处于红色区域),说明在执行项目时发生了重大问题,按此趋势持续下去,很有可能导致项目延期,需要采取一定的措施来阻止项目恶化。但此种方法仅仅考虑到了缓冲消耗情况,没有考虑项目的实际进度。比如缓冲的消耗量是在大于2/3的红色区域内,但项目已经接近完工,那么项目的执行并没有问题,因此不必采取措施。当缓冲消耗2/3时,完成度在90%的项目与完成度在1/3的项目两者所面临的风险水平完全不同。
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3基于关键链的工程进度4D模拟管理体系设计...............................................................23
3.1基于关键链的工程进度4D模拟管理体系的设计思路.............................................23
3.2基于关键链的工程进度4D模拟管理体系的设计分析.............................................24
3.3基于关键链的工程进度4D模拟管理体系架构.........................................................38
4基于关键链的工程进度模拟模型研究..............................................................................50
4.1基于单资源调配的关键链识别模型............................................................................50
4.1.1关键链项目调度问题............................................................................................50
4.1.2关键链识别方法假设条件....................................................................................50
4.1.3单资源资源调配关键链识别模型........................................................................51
4.2工序安全时间计算........................................................................................................53
4.2.1工序安全时间的确定方法....................................................................................53
5基于关键链的工程案例实证研究......................................................................................64
5.1基于关键链的工程进度模拟模型................................................................................64
5.2仿真实验分析...............................................................................................................75

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5基于关键链的工程案例实证研究

 

5.1基于关键链的工程进度模拟模型
通过本文方法制定关键链进度计划完工工期为308天,相比5.1.1节中的目标工期提前了56天,比施工单位实际完工工期提前了92天,相比采用关键路径法在不考虑资源冲突且不削减安全时间的情况下完工工期反而超出了14天,两者关键线路发生了改变,前者由关键路径法得出,关键路径为A→B→C→D→E→F→G→J→K→L→N→O→Q→R→T→V。后者综合考虑资源因素及其他不确定性因素影响,采用关键链法得出,关键链为A→B→C→D→E→F→H→I→K→L→N→O→Q→R→T→V。两者的实际应用效果是完全不一样的。关键链进度计划综合考虑了施工过程中存在的不确定性因素,为进度计划设置了充足的缓冲以吸收这些不确定性因素,极大地增加了项目的完工率,使得采用关键链法制定出的进度计划在实际施工中能尽可能贴合实际,充分起到进度计划的施工指导作用。
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5.2仿真实验分析
方案一与方案二相比,其项目按时完工率都十分小,工程几乎不可能按时完工,其原因显而易见,是因为在工程进度编制时未考虑资源冲突的情况,导致项目难以按时完工。然而方案二的项目平均完工时间为317.63天,相比方案一项目平均完工时间缩短了35.56天,其主要原因是方案二对工序的安全时间进行了削减,一定程度减少了人的心理因素与不良行为因素对工序持续时间造成的影响,使得项目完工时间减少。方案二与方案三相比,方案三按照本文关键链识别方法,以工期最短为目标,首先解决了资源冲突的影响,使得项目平均完工工期为264.87天,与方案二相比缩短了53天,由此验证了本文关键链识别方法的有效性,同时也证明提前解决资源冲突问题可以减少项目施工的不确定性,加快施工进程。方案四与方案三相比,方案四用本文给出的缓冲计算方法,在进度计划中加入了缓冲,用来吸收项目施工的不确定性,使得工程按时完工率极大增加,达到了98%,可知按本文缓冲计算方法计算出的缓冲,在加入进度计划中后,其完工工期作为计划工期的可信度是极高的。而从方案四本身来分析,由表5.5可知,按照本文方法计算出的项目缓冲消耗量是比较合适的,缓冲溢出比例也在合适范围内,缓冲能实际达到对项目的保护作用,使得项目按时完工率达到了98%。因此,加入缓冲后的项目进度计划在现实中是实际可行的。总体来看,方案一、方案二、方案三的项目按时完工率都极低,唯有方案四的项目按时完工率达到98%,该现象说明合理的进度计划编制,对工序安全时间的削减、工序间资源的调配及关键链缓冲三者缺一不可,都应考虑,才能得到符合实际,能实际指导施工的进度计划。

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6结论与展望
我国工程建设领域目前技术与管理的发展极其不平衡,技术发展十分快速,而管理方法的创新却难得一见,实际现场施工过程中仍在沿用多年前的进度管理方法,现场工程管理十分粗放。然而,技术与管理同等重要,两者相辅相成,共同促进。因此,寻求一种先进的管理方式来提升工程施工的管理水平在此时显得尤为重要。对于工程可更新资源,其中人力资源与大型器械资源,计算其资源缓冲度,将每个工序的资源缓冲集中到汇入缓冲或项目缓冲中进行管理,而工程空间资源则在BIM-4D模拟平台上形成现场材料库存管理功能;对于不可更新资源,考虑其替代性,对可完全替代资源与可部分替代资源采用市场调研的方式增强企业对该资源缺失的应对能力,再采用资源缓冲度的方式进行管理,并仅计算资源缓冲度大于0.7的资源缓冲。工程不可更新资源中,不可替代资源是对工程进度影响最大的资源,本文将不可替代资源的重要性提升到与项目同等重要程度,收集该资源的生产流程信息,并使用根方差法计算该资源生产流程的项目缓冲,加入工程项目网络计划中,仅作为警示,不实际增加项目工期。
参考文献(略)