施工资源动态管控平台研究

王 蔚 楠， 王 万 千

(1. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 611130；2. 国电大渡河流域水电开发有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

当前水电施工管理逐步从粗放式向精细化管理转变，强化精细化施工管理，实现进度成本精准可控，也成为提高行业施工管控水平与提升行业竞争力的必要条件[1]。随着信息化、物联网、传感器、卫星定位等相关技术的进步[2-3]，为地处高山峡谷的土石坝施工现场设备工作状态的精准监控提供了基础支持。通过对相关专业技术的应用研究，结合水电行业对质量、进度及成本的管控要求，构建施工资源动态管控平台，主要进行施工资源智能监控、施工资源综合评估、施工资源动态调度三大基础理论与实践应用研究[4]，旨在形成一套完整的土石坝填筑全过程综合管控理论，进而实现施工资源的智能化调度。

1 研究现状

目前，国内外在资源优化配置方面，主要利用数学算法结合施工经验进行反演分析，提出一些纲领性意见与措施用于指导施工。

Padilla and Carr[5]开发了一个仿真模型可自动分配施工资源，通过成本和时间作为随机变量，模拟项目在决策过程中的资源分配的不同策略，以此来分析对项目工期与成本的影响。Karaa and Nasr 和 Senouci and Adeli[6]提出了一个利用数学方法来优化资源利用。Moonseo Park[7]为解决在动态建设过程中提供准确资源用量，提出建设一个动态施工资源管理机制；

国内的资源管理过程主要依靠经验与户主的管理软件，大量的资源管理研究主要集中在通过网络图对施工工期的优化，以及施工资源的优化配置理论、要素、方法与途径。利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等对施工过程中的资源进行优化配置，并与Microsoft Project、P3等资源管理软件优化结果比对。天津大学的张连营[8]等基于网络中的作业不能分割的架设，借助Matlab软件，采用遗传算法就“资源有限、工期最短”、“工期固定、资源平衡”、单资源与多资源平衡等问题，进行反复试验与研究，找出关键路径中的资源优化方案；张邵阳[9]利用基于Petri网的资源强度柔化方法，对资源进行局部与整体优化，可及时调整实际与计划进度不符时的资源用量，实现资源的事中控制。

2 施工资源综合评估模型研究

施工资源综合评估是以土石坝施工填筑料生产、运输、填筑全过程为研究对象，依据质量、进度及成本的控制要求，结合全过程监控历史信息分析成果，确定施工资源综合评价指标体系，构建施工资源综合评估与关键因子定位模型。

2.1 评价指标体系构建

依据施工设备标准施工效率，结合现场监控信息分析，综合考虑施工人员、时间等影响因素，构建评价指标计算模型。

基准值 = (标准效率×a+ 历史效率×b+ 近3月效率×c)×x

(x为综合因素影响系数，1 =a+b+c)

预警值 = 基准值×b(b为预警系数)

2.2 单环节效率评估

依据填筑料生产系统的监控数据，分析填筑料生产系统的产能；依据运输车监控数据，分析运输车综合与单台效率；以碾压机监控数据，分析碾压机的工作效率。

2.3 多环节综合评估

依据历史数据特征值，结合设备运行理论效率分析，进行各环节评价指标体系与评价模型研究。根据各环节评估情况，结合现场施工制约因素，构建综合评估模型，即根据木桶定律乘以其它因素影响系数。

2.4 关键因素定位分析

依据生产、运输、填筑全过程数据链为基础，溯源追踪超标数据源，分析各环节耗时比值，并与各环节指标进行比对分析，精确定位异常环节。结合现场施工情况，综合分析并提出合理的改进方案。

3 施工资源动态调度模型研究

以施工进度与成本控制为基准，结合多部分施工需要，动态分析各类设备施工过程中的闲置情况，构建多部位施工资源动态调度模型，从而提高施工资源利用率，降低施工资源的综合成本，动态调度模型见图1。

图1 施工资源动态调度模型示意图

3.1 工艺间隙调度

综合历史监控数据与施工工艺时间间隔要求，预判施工设备闲置时长，结合其它施工要求，灵活调度设备。

3.2 环节异常调度

根据现场环节出现异常情况，综合判定异常处理耗时，灵活调度其它环节闲置设备。

4 施工资源动态管控平台研究

鉴于土石坝填筑施工设备种类多样性、数量繁多、以及对多平台展示的需求，采用SOA服务框架技术[10-11]，突破大数据处理时效性与完整性，满足多平台应用要求。SOA架构支持多种设备集成，架构将数据采集和数据处理分离，数据采集和数据处理通过消息队列进行数据传输，提高数据时效性和准确性，数据处理端、电脑客户端、手机客户端程序通过统一的Web Api来进行数据的读写，施工资源动态管控平台框架见图2。

图2 施工资源动态管控平台框架示意图

以施工进度与成本控制为目标，以过程精细化管控为基础，构建施工资源动态管控平台。实现施工资源评估优化、动态调度，施工资源动态管控平台功能见图3。主要功能如下：

图3 施工资源动态管控平台示意图

(1)监控管理：对监控基础信息进行配置，主要包含仓面设计信息、生产运输碾压设备信息配置。

(2)分析评估：对设备效率进行统计分析，主要包含生产运输碾压各环节效率进行统计分析，施工设备配置比分析、单仓施工效率综合评估，实现整体评估、环节分析、异常定位、施工建议的全过程管控。

(3)调度查询：对施工全过程进行实时监控与动态调度，主要包含生产运输碾压各环节设备实时监控，综合各部位施工，进行设备动态调度，实现全过程实时监控与施工设备调度。

(4)系统管理：对指标用户等系统基础信息进行设置，主要包含指标体系与预警模型、用户与权限进行设置。

5 结 语

通过施工资源动态管控平台对土石坝填筑全过程施工资源进行集成管控、效率综合评估、动态迅捷调度，一方面能够积累施工过程历时数据，更好的为施工质量、进度与成本控制提供基础数据支撑；另一方面通过实时监控，提高水电施工精细化管理水平，下一步也将进行实际应用，不断完善系统框架和集成分析功能。随着各种新理论、新技术不断应用于现场施工管理，也必将促进水电工程施工信息化、智能化发展。