¿Gestión digital de la construcción de proyectos de construcción?
1 Prólogo
El proceso de gestión de la construcción es en realidad el proceso de flujo de información, a través del flujo vertical de información de superior a subordinado o de subordinado a superior y el flujo horizontal entre pares. , para lograr el propósito de gestión y control. Sin embargo, en el proceso actual de gestión de proyectos de construcción en mi país, el flujo de información adopta principalmente datos estadísticos manuales y preparación de informes (incluso si algunas empresas usan computadoras, se utilizan principalmente para entrelazar informes escritos a mano en informes impresos), lo que requiere una gran carga de trabajo. , baja eficiencia y es difícil garantizar la puntualidad y eficacia de la información.
Con la introducción del concepto de "Tierra Digital", ha llegado la era "digital". En comparación con otras industrias y campos, el concepto de digitalización en el campo de la ingeniería de la construcción aún es vago, y la investigación sobre métodos digitales de gestión de la construcción es aún más rara. Por lo tanto, este artículo parte principalmente del concepto de "gestión de la construcción digital" para analizar la connotación de la gestión de la construcción digital y los posibles medios para realizar la gestión de la construcción digital. La gestión digital de la construcción es una tendencia inevitable en el campo de la gestión de ingeniería. Este artículo tiene como objetivo generar un debate activo entre colegas y traer prosperidad a la gestión digital de la construcción.
2 La connotación de gestión de construcción digital
Similar al concepto de "tierra digital", "construcción digital" es digitalizar el proceso de construcción, incluida la digitalización y la interconexión de toda la construcción. Información de proceso del proyecto, inteligencia y visualización. La "gestión de la construcción digital" se refiere al uso de medios digitales para resolver de manera integral los problemas de construcción de ingeniería y maximizar el uso de los recursos de información sobre la base de la construcción digital.
La gestión digital de la construcción es un sistema basado en el conocimiento que integra información y bases de datos utilizando el concepto de espacio. Es un mecanismo y proceso que enfatiza el disfrute y la actualización del conocimiento. Se centra en transformar los datos brutos en información después de clasificarlos, las estadísticas y el análisis pueden transformarse en conocimientos útiles sólo después de que se utilicen y disfruten por completo.
Por lo tanto, este artículo cree que la connotación de gestión de la construcción digital debe incluir las siguientes partes:
①Tecnología de la información espacial;
②Cálculo de simulación del sistema;
③Visualización y realidad virtual;
④Construcción multiagente. El auge de la gestión digital de la construcción desempeñará un papel muy importante a la hora de acelerar el progreso del proyecto, ahorrar costos y garantizar la calidad del mismo.
2.1 Tecnología de la información espacial
La información espacial es el requisito previo principal para la gestión digital de la construcción. Incluye toda la información espacial, como el terreno, las formas del terreno, los edificios y los proyectos de construcción en el sitio de construcción. La tecnología de la información espacial es la herramienta más poderosa para procesar información espacial, que incluye principalmente la tecnología de detección remota (RS), el sistema de información geográfica (GIS) y el sistema de posicionamiento global (GPS) o 3S. Entre ellos, los sistemas de información geográfica juegan un papel cada vez más importante en la gestión de proyectos de construcción.
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) son un tema interdisciplinario entre las ciencias de la tierra y las ciencias de la información y se han desarrollado rápidamente en los últimos años. También es una nueva tecnología de información espacial que combina datos geoespaciales con tecnología informática. Es un sistema de información espacial que, con el apoyo de hardware y software de computadora, utiliza las teorías de la ingeniería de sistemas y las ciencias de la información para gestionar científicamente y analizar de manera integral datos geográficos con connotaciones espaciales, y proporciona la información requerida para la planificación, gestión y toma de decisiones. e investigación.
Los SIG tienen la función de almacenar, procesar, transmitir y mostrar información geográfica masiva o datos espaciales, y son adecuados para gestionar la información de sistemas constructivos de ingeniería cada vez más grandes. En la actualidad, los académicos han desarrollado un centro de comando integral para el sistema de soporte de decisiones del Proyecto Three Gorges basado en SIG y tecnología de medios digitales. Proporciona a los usuarios que toman decisiones diversa información de construcción dinámica y estática en diversos medios en un entorno visual, y proporciona. la información para mejorar la eficiencia en la toma de decisiones es una herramienta eficaz [3]. Los SIG pueden realizar análisis espaciales y expresión visual de información. Estas funciones son adecuadas para campos de la construcción de ingeniería, como la exploración geológica de ingeniería, el análisis de selección de sitios de ingeniería, la evaluación de riesgos de ingeniería y la planificación del plano de construcción. Las funciones de consulta enriquecidas también son una característica notable de los SIG. SIG proporciona consultas gráficas, consultas de texto, consultas de eventos y consultas de procesos.
Con estas funciones, no solo puede obtener información diversa de la entidad relacionada con las coordenadas espaciales (como parámetros de diseño y dibujos), sino también obtener información del proceso dinámico, como información del proceso de construcción. La literatura [4] utiliza SIG en la gestión de la construcción de carreteras para reflejar dinámicamente el progreso de la construcción de la carretera y las estructuras, reflejar los cambios en el proyecto en cualquier momento y realizar análisis estadísticos de las imágenes del progreso de la construcción de cada estructura y varios tipos de información. En los últimos años, con la madurez de los modelos de datos tridimensionales y cuatridimensionales, se han investigado y aplicado gradualmente los SIG tridimensionales y cuatridimensionales. La Universidad Zhong de Tianjin combina la tecnología SIG con la tecnología de simulación de sistemas, que se utiliza ampliamente en el campo de la conservación del agua y la construcción de ingeniería hidroeléctrica, como la visualización tridimensional de la geología del área de la presa, la demostración dinámica tridimensional de cavernas subterráneas y los procesos de construcción de presas. gestión de la construcción de desvío e intercepción, y resumen del sitio de construcción, etc. , y ha logrado una respuesta considerable en la industria [5-7]. Como se muestra en la Figura 1, es un plano general del sitio de construcción del proyecto hidroeléctrico generado mediante la aplicación de tecnología SIG. Además, constantemente surgen nuevos sistemas de información geográfica que combinan inteligencia artificial, orientación a objetos, World Wide Web, realidad virtual y otras tecnologías, lo que está en línea con la tendencia de la gestión de la construcción digital y, por lo tanto, se utilizará de manera más profunda y amplia en el campo de la ingeniería de construcción.
2.2 Computación de simulación de sistemas
La tecnología de simulación de sistemas es una nueva disciplina que se ha formado gradualmente con el desarrollo de la tecnología informática desde finales de la década de 1940. Es una tecnología integral multidisciplinaria basada en principios de similitud, métodos de ingeniería de sistemas, tecnología de la información y tecnologías profesionales relevantes en campos de aplicación, que utiliza computadoras y otros equipos como herramientas, y utiliza modelos de sistemas para estudiar dinámicamente sistemas reales o imaginados [8]. La simulación es el proceso de realizar investigaciones experimentales sobre sistemas reales mediante el establecimiento de modelos de sistemas. Con el desarrollo de la tecnología de simulación, la tecnología de simulación moderna se ha convertido en un medio indispensable para el análisis, la investigación, el diseño, la evaluación, la toma de decisiones y la capacitación de cualquier sistema complejo.
Desde la década de 1970, la tecnología de simulación se ha aplicado a la simulación de procesos de construcción de ingeniería en el extranjero. Una serie de software representado por software de simulación de redes cíclicas se ha utilizado ampliamente en la construcción de túneles, excavación de tierras, construcción de puentes, construcción de tuberías y otros campos de la construcción de ingeniería. Por ejemplo, CYCLONE Moavenzadeh Company de Halpin se utiliza para la simulación de procesos de construcción de ingeniería y se utiliza para. software de simulación de predicción de costes de construcción de túneles TCM Clemmins SCRAPESIM para simulación de construcción de movimientos de tierras: sistema de simulación de red circular SIRENCIPROS que utiliza Kavanagh para sustituir a CPM, sistema de simulación de planificación de construcción basado en conocimientos Odeh utilizado por Huang para simulación interactiva dinámica del proceso de construcción, etc. .
Con la investigación en profundidad sobre métodos de modelado y el rápido desarrollo de la tecnología informática, se han planteado mayores requisitos para la tecnología de simulación de sistemas. Desde la década de 1990, la investigación sobre simulación de sistemas se ha centrado principalmente en: simulación interactiva distribuida, simulación orientada a objetos, simulación inteligente, simulación visual, simulación multimedia, etc. [10]. La Figura 2 muestra el proceso de gestión visual de la construcción resultante de la combinación de visualización y simulación.
En China, Sun Xiheng [13] de la Universidad de Tianjin introdujo por primera vez la tecnología de simulación en el campo de la construcción de ingeniería hidroeléctrica a principios de los años 1980. Posteriormente, Zhong et al. llevaron a cabo una investigación de simulación sobre el proceso de construcción de grandes cavernas subterráneas y presas de hormigón. En particular, la teoría y el método de simulación visual basados en SIG se aplicaron con éxito en muchos proyectos prácticos a gran escala [14-20]. Otras unidades de investigación y académicos también han realizado algunos trabajos en el campo de la simulación de procesos constructivos. Entre ellos, la Universidad de Tongji [21]
Algunas teorías sobre el movimiento del suelo causado por la construcción del túnel de escudo han adoptado tecnología de simulación por computadora basada en algoritmos de visualización de volumen de datos para desarrollar software de simulación de control y predicción en tiempo real para el túnel de escudo. construcción. La Universidad de Recursos Hídricos y Energía Eléctrica de Wuhan y la Universidad Tecnológica de Dalian han realizado investigaciones de simulación sobre el vertido de presas de hormigón [22-24]; la Universidad de Sichuan estudia principalmente cálculos de simulación del proceso de construcción de grupos de cavernas subterráneas [25], etc. Shamei [26] utilizó la simulación de sistemas discretos para simular el diseño del sistema de procesos de las terminales de contenedores para brindar soporte a las decisiones para el diseño de ingeniería del puerto de contenedores. Zeng Saixing [27] introdujo un sistema de simulación SLAM ⅱ ⅱ que se puede utilizar para eventos discretos y continuos, y realizó una prueba de fax en un sistema de movimiento de tierras con múltiples estaciones de servicio.
2.3 Visualización y Realidad Virtual La visualización es informática científica.
Visualización La computación visual [28] se refiere a la teoría del uso de gráficos por computadora y tecnología de procesamiento de imágenes para convertir datos y resultados de cálculo generados durante cálculos científicos en gráficos o imágenes para su visualización en pantalla y para procesamiento interactivo. , métodos y técnicas. La Realidad Virtual (VR para abreviar) utiliza tecnología moderna de alta tecnología con tecnología informática como núcleo para generar un rango específico de entorno de simulación realista que integra visión, oído, tacto y olfato. Los usuarios pueden interactuar con objetos en el entorno de simulación de forma natural a través de varios dispositivos de detección (como pantallas montadas en cascos, gafas estereoscópicas, guantes de datos, trajes de datos, etc.). ), lo que resulta en sentimientos y experiencias inmersivas.
En comparación con la visualización, la interacción entre el usuario y la computadora en el sistema VR es como la interacción entre las personas y la naturaleza en la realidad, es decir, tiene una sensación de inmersión en el sistema VR; el usuario ya no acepta pasivamente la computadora o en lugar de información proporcionada por los espectadores, se pueden usar dispositivos de entrada interactivos para manipular objetos virtuales para cambiar el mundo virtual, es decir, tiene buena interactividad. Al utilizar los sistemas de realidad virtual, los usuarios pueden obtener conocimientos perceptivos y racionales a partir de un entorno cualitativo y cuantitativo combinado, profundizando así conceptos y germinando nuevas ideas, es decir, imaginación. Debido a las características anteriores, la aplicación de la realidad virtual en el campo de la ingeniería de la construcción se ha convertido en un nuevo punto de moda.
El uso de las características visuales de la realidad virtual para mostrar toda la escena del sitio de construcción y el proceso de construcción en tres dimensiones puede aprovechar al máximo el potencial de la visión humana para obtener información, lo que permite a los ingenieros y tomadores de decisiones maximizar la información en el proceso de construcción e inspeccionar efectivamente la construcción Organizar la viabilidad del plan de diseño los usuarios también pueden ingresar al entorno donde se encuentran los datos y comparar diferentes planes de construcción mediante la modificación interactiva de parámetros en tiempo real;
La interactividad de la realidad virtual es una herramienta eficaz para la enseñanza o formación del personal de los centros educativos. La construcción y gestión de proyectos de construcción es un curso muy práctico, pero las condiciones reales no pueden proporcionar todos los vínculos prácticos. Usar la realidad virtual para construir un entorno virtual de construcción de ingeniería y permitir que los estudiantes "participen" en él mejorará la "experiencia práctica" de los estudiantes. El uso de tecnología de realidad virtual para simular el proceso de construcción también ayudará a los operadores a comprender completamente el proceso de operación y completar las tareas de construcción con alta calidad y seguridad. En particular, la capacitación integral para algunas operaciones especiales o peligrosas puede mejorar en gran medida la seguridad de la capacitación y reducir el riesgo. Costos de formación.
2.4 Construcción con múltiples agentes
Agente se refiere a un agente que opera de forma independiente para lograr sus propios objetivos o tareas de diseño, puede adaptarse a su propio entorno y puede adquirir conocimientos continuamente. del entorno para mejorar sus propias capacidades, una entidad inteligente con capacidades de aprendizaje y razonamiento. Un sistema multiagente [34] es una colección de muchos agentes computables, donde cada agente es una entidad física o abstracta que puede actuar sobre sí mismo y sobre el entorno, y comunicarse con otros agentes. Su objetivo es convertir sistemas complejos muy grandes (sistemas de software y hardware) en sistemas pequeños que se comuniquen, coordinen y sean fáciles de administrar. La tecnología multiagente es un salto cualitativo en la tecnología de inteligencia artificial. La tecnología multiagente es autónoma, distribuida, coordinada y tiene capacidades de autoorganización, aprendizaje y razonamiento. El uso de sistemas multiagente para resolver problemas de aplicaciones prácticas tiene una gran robustez y confiabilidad, y una alta eficiencia en la resolución de problemas. Debido a estas características de la tecnología multiagente, tiene ventajas obvias para resolver problemas complejos de grandes sistemas.
Con el desarrollo de la economía nacional y la aparición de nuevas tecnologías, nuevos materiales y nuevos procesos, la escala de los proyectos de ingeniería continúa expandiéndose y las formas se vuelven cada vez más complejas. involucrados en el proceso de construcción Los requisitos para la planificación general, la coordinación y la puntualidad de la gestión del proyecto de construcción son cada vez mayores. Para un sistema tan complejo, es muy apropiado aplicar tecnología multiagente para garantizar el buen progreso de las tareas de construcción de ingeniería.
En la actualidad, algunos académicos han estudiado métodos de trabajo colaborativo basados en agentes en la construcción de ingeniería, lo que proporciona una herramienta importante para la gestión eficiente y el diseño colaborativo de proyectos de construcción de ingeniería [35]. Zeng Ming [36] propuso la estructura organizativa de trabajo colaborativo del Agente de un sistema de apoyo a la coordinación de la planificación de varios departamentos basado en la planificación y gestión del Proyecto de Mejora Integral del Río Suzhou.
Dado que se necesita una gran cantidad de datos de cantidades de ingeniería para calcular los costos del proyecto en las licitaciones y licitaciones, Ren Yulong y otros de la Universidad de Chongqing propusieron la idea de construir un sistema de trabajo colaborativo de múltiples agentes que incluya agentes de cálculo de cantidades de ingeniería y agentes de cálculo de costos. Desde la perspectiva de los recursos de diseño, la Universidad Politécnica de Northwestern ha llevado a cabo una investigación en profundidad sobre cómo implementar la asignación razonable de tareas de diseño de productos a través del modelo de licitación a través de agentes, logrando así una asignación razonable y una circulación razonable de los recursos de diseño [38]. El sistema de suministro de materiales para proyectos de conservación de agua a gran escala es un sistema complejo. Con este fin, Liu Sandai et al. [39] introdujeron la teoría de la gestión de la cadena de suministro y la tecnología de agentes en el estudio de los sistemas de suministro de materiales para proyectos a gran escala.
En general, la investigación y aplicación de la tecnología multiagente en el campo de la ingeniería de la construcción es todavía muy limitada, y es necesario ampliar aún más la profundidad y amplitud de su aplicación.
3 La realización de la gestión de la construcción digital
Al igual que la tierra digital, la realización de la construcción digital es un proyecto complejo y a largo plazo que requiere la mejora y el desarrollo de diversos conocimientos relacionados. y tecnologías, tanto el entorno blando como el entorno duro son indispensables. En términos de hardware, es necesario disponer de acceso a Internet de banda ancha de alta velocidad, una gran cantidad de equipos de cámaras de seguimiento en el sitio, computadoras con capacidad de acceso inalámbrico a Internet, equipos digitales, etc. En el área de construcción del proyecto, cada trabajador de la construcción en el sitio debe estar equipado con equipos digitales avanzados. Al mismo tiempo, el sitio está equipado con múltiples cámaras de seguimiento y equipos de monitoreo, y los cálculos de simulación del sistema se combinan durante la construcción para realizar parcialmente la construcción digital. En términos del entorno blando, es necesario establecer una organización de gestión de la construcción digital eficiente y capaz, hacer un buen trabajo en la recopilación y preparación de datos antes de la construcción y fortalecer la gestión y el control durante el proceso de construcción.
4 Conclusión
La gestión de la construcción digital es una necesidad para la modernización de la gestión de proyectos y una tendencia inevitable en la era digital. Aunque la gestión de la construcción digital actual es todavía un concepto completamente nuevo y las teorías y tecnologías relevantes aún no están maduras, se debe ver que hemos logrado ciertos resultados en algunos aspectos. Este artículo solo analiza brevemente el concepto de gestión de la construcción digital y los métodos teóricos relacionados, con el fin de estimular más debates y promover la prosperidad de la gestión de la construcción digital.
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