計算機輔助施工方案的制定

計算機輔助施工方案的制定9.1.1發(fā)展階段計算機應(yīng)用技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計、工程量計算、造價分析、招標投標、施工管理、施工技術(shù)等各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，為提高工程管理水平、增強企業(yè)競爭力，提供了現(xiàn)代化的工具。

9.1概述

計算機在工程施工建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用中也經(jīng)歷了以下幾個階段：

（1）電子數(shù)據(jù)處理階段(EDP:ElectronicDataProcessingSystem)；（2）管理信息系統(tǒng)階段（MIS:ManagementInformationSystem)

（3）決策支持系統(tǒng)階段(DSS:DecisionSupportSystem)(4)項目信息門戶(PIP:ProjectInformationPortal)

目前，國內(nèi)計算機輔助工程施工管理軟件的水平分布于各個階段，但其中高水平的較少，大部分是電子數(shù)據(jù)處理軟件。9.1概述國內(nèi)外使用最多的計算機輔助施工管理軟件是進度計劃類軟件，從使用層次上可以將其分為兩大類：

第一類是高層次管理軟件:

▲主要適用于大型工程建設(shè)管理的各種需要；▲其特點是功能強，提供了范圍廣泛的調(diào)度選項，能對任務(wù)進行精確的控制，具有計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊功能；▲但一般使用復(fù)雜，需要進行專門的培訓(xùn)，而且價格高，應(yīng)用面不廣。9.1概述

第二類是一般層次的軟件:▲主要是為滿足一般管理工作的需要，只能為工程施工的某一方服務(wù)；▲其特點是使用簡單，使用者一般只需要經(jīng)過很短時間的培訓(xùn)就可以在工作中使用，而且價格便宜；▲缺點是功能較簡單，提供的指標和功能不是很完 善，能滿足復(fù)雜工程建設(shè)的需要。

9.1概述

從整個工程建設(shè)和管理看，工程各階段和施工管理的各方是有機聯(lián)系的一個整體。因此，理想的計算機系統(tǒng)是既能完成某一方的服務(wù)和功能，又能為其他各方提供數(shù)據(jù)共享。9.1概述一般應(yīng)包括以下基本功能：（1）提供施工組織設(shè)計文件的全套文檔的編輯、管理、打印功能。（2）根據(jù)實際工程條件，可以從模板素材庫中選取相關(guān)內(nèi)容，任意組合，自動生成規(guī)范合理完整的施工組織設(shè)計文件。（3）可以與相關(guān)模板或數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，生成各種資源圖表、施工進度計劃和施工網(wǎng)絡(luò)計劃圖，以及施工平面圖。9．1．2計算機輔助施工組織設(shè)計的內(nèi)容9.1概述

通過計算機輔助施工組織設(shè)計，可以做到:施工組織設(shè)計文件所需數(shù)據(jù)與設(shè)計階段的相關(guān)數(shù)據(jù)接口;不需要大量的計算和文字輸入就可以快速、準確地制作施工組織設(shè)計文件;可以隨意更改補充施工組織設(shè)計內(nèi)容，使工作變得更方便輕松。9.1概述計算機輔助生成的某施工組織設(shè)計文件的基本內(nèi)容，如表9-1所示。9.1概述（2）要求計算機輔助軟件應(yīng)貯存大量典型工程和常用施工方案的基本要求，并有大量可用的圖表和施工流程圖。9．2計算機輔助施工方案制定（1）特點

施工方案與具體工程項目的地理位置、結(jié)構(gòu)類型、建筑布局、設(shè)備種類等密切相關(guān)，計算機輔助技術(shù)為施工方案的制定提供了一種靈活、方便、快捷、又能滿足各種不同工程項目的施工組織設(shè)計的環(huán)境。

根據(jù)具體工程項目的施工條件，選擇合適的施工方案，通過適當(dāng)?shù)慕M合、刪減和增添，就可以迅速形成合理實用的施工組織設(shè)計文件。施工方案測量工程土方工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程主體結(jié)構(gòu)工程屋面工程裝飾工程吊裝工程設(shè)備安裝技術(shù)措施（3）主要功能9．2計算機輔助施工方案制定9．2．1土方工程計算機輔助制定土方工程的施工方案時，首先應(yīng)計算土方開挖和回填的工程量，然后明確土方開挖的順序和開挖分區(qū)，并且做好土方邊坡的支護，保證土方邊坡的穩(wěn)定，進行降水處理，最后安排土方運輸和土方回填。土方工程的程序功能結(jié)構(gòu)如圖9-2所示。地基加固土方工程土方開挖土方運輸邊坡支護降水土方回填爆破工程9．2計算機輔助施工方案制定

計算機輔助土方工程設(shè)計時，根據(jù)記錄和貯存大量典型和通用工程項目的土方工程施工的布置和設(shè)計，針對具體工程項目，可以較快速方便地選擇與之相關(guān)的內(nèi)容，組成一份有針對性、且考慮全面的土方工程施工方案設(shè)計文件。9．2計算機輔助施工方案制定9．2．2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程包括基礎(chǔ)工程和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)工程兩部分。基礎(chǔ)工程的施工方案可分為淺基礎(chǔ)工程的施工方案和深基礎(chǔ)工程的施工方案?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)工程的程序功能結(jié)構(gòu)如圖9-3所示。基礎(chǔ)工程淺基礎(chǔ)工程深基礎(chǔ)工程地下連續(xù)墻強夯深層攪拌堆載預(yù)壓沙樁擠密化學(xué)加固樁基礎(chǔ)墩基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)沉箱基礎(chǔ)機械壓實9．2計算機輔助施工方案制定9．2．3鋼筋混凝土工程鋼筋混凝土材料應(yīng)用范圍廣泛，在大多數(shù)工程項目的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程和主體結(jié)構(gòu)工程中均得到應(yīng)用。計算機輔助鋼筋混凝土施工方案的編制，分別由下列各功能模塊組成：

1）鋼筋工程

2）混凝土工程

3）模板工程

4）腳手架工程

5）預(yù)制構(gòu)件工程9．2計算機輔助施工方案制定

鋼筋工程施工方案的重點在于：鋼筋類型選擇；(2)鋼筋進場前的檢驗；(3)鋼筋下料和加工；(4)鋼筋連接。以及圍繞上述各階段工作的質(zhì)量控制措施和安全控制措施的制定，見圖9-4所示。鋼筋工程鋼筋下料鋼筋冷加工調(diào)直剪切鐓頭彎曲鋼筋連接鋼筋冷拉鋼筋冷拔鋼筋綁扎鋼筋焊接機械連接9．2計算機輔助施工方案制定9．3．1基本原理近年來，隨著人工智能（AI）技術(shù)的迅速發(fā)展，為施工進度計劃的自動安排創(chuàng)造了條件。施工進度自動安排是建筑、工程和施工（AEC）平行工程技術(shù)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。

Morad和Beliveau(1993）提出KNOWPLAN專家系統(tǒng)，利用三維計算機模型產(chǎn)生所需的輸入數(shù)據(jù)，進行進度安排。

ZozayaGorostiza等（1990）開發(fā)CONSTRUCTIONPLANEX專家系統(tǒng)，估算項目成本，安排施工進度。

Chang和Beliveau(1997)開發(fā)SCaxRC專家系統(tǒng)，對時間約束和資源約束條件下的項目進度進行自動安排。9．3計算機輔助施工進度計劃基本知識系統(tǒng)的施工進度自動安排的基本原理：

通過考慮工期定額和施工經(jīng)驗，對施工活動分類，建立不同施工活動之間的邏輯關(guān)系，計算不同施工活動的資源需求量和持續(xù)時間，然后進行施工總進度計劃安排和子工程進度自動安排，并且可根據(jù)需要，人工調(diào)整進度安排。如圖9-5所示。9．3計算機輔助施工進度計劃從CAD來用戶輸入工程量生成項目分解活動分類工期定額庫工程經(jīng)驗基于知識系統(tǒng)進度安排人工調(diào)整資源需求量計劃進度生成顯示

打印工程數(shù)據(jù)9．3計算機輔助施工進度計劃圖9-5

9．3．2進度計劃管理軟件進度計劃管理軟件從使用角度可從以下兩個層次：

（1）大型進度計劃管理軟件高層次進度計劃管理軟件中，比較好的主要有：

Primavera公司的PrimaveraProjectPlanner(即P3）

WelcomSoftwareTechnology公司的OpenPlanComputerAidedManagement公司的PARISSEnterpriseLucasManagementSystemInc.公司的ArtemisPrestigeAppliedBusinessTechnologyCorp公司的ProjectWorkbench

大型進度計劃管理軟件之間的區(qū)別主要在于它們的容量和使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)多個項目的能力不同。9．3計算機輔助施工進度計劃

PrimaveraProjectPlanner在多次評比中獲得好評，并且在大型工程建設(shè)項目中獲得了廣泛的應(yīng)用；Primavera公司是著名的項目管理軟件供應(yīng)商，2000年在軟件100

強中排名32，2001年以7400萬美元的銷售額列25位，是最大的項目管理軟件供應(yīng)商；

P3（primaveraprojectplanner）是最早的、專業(yè)級的基于網(wǎng)絡(luò)的計劃技術(shù)（CPM)的項目管理軟件之一，1983年始發(fā)第一版；

P3項目管理系列軟件在項目管理市場占60%，在工業(yè)界占80%，在大型項目中有92%的市場份額；

ENR(EngineerNews-record)評選的建筑企業(yè)400強中有375家使用，業(yè)主200強中有150家使用：屬高端項目管理軟件。P3軟件的基本情況：9．3計算機輔助施工進度計劃P3軟件的發(fā)展：P3P3EP3E/CTeamplayPMerMMPRPAPV計劃管理知識管理基于WEB的信息溝通投資組合分析基于WEB的計劃管理9．3計算機輔助施工進度計劃P3軟件的基本功能：

可集成和二次開發(fā)

可同時管理多個項目

能有效的管理和控制大型、復(fù)雜項目

信息編碼和工作結(jié)構(gòu)分解（WBS)

計劃的編制、跟蹤和比較分析

費用管理

資源管理

豐富的報表和圖表9．3計算機輔助施工進度計劃國內(nèi)P3軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀：應(yīng)用層次

大多用于計劃的編制、跟蹤和控制，部分進行了資源和費用的管理，較少進行了集成和開發(fā)，軟件的應(yīng)用層次還比較低。應(yīng)用范圍

從上海普華公布的資料看，國內(nèi)已經(jīng)有1800家用戶，但大多集中在石化、電力系統(tǒng)、交通等，其他行業(yè)也開始滲透，如房地產(chǎn)等。9．3計算機輔助施工進度計劃P3軟件應(yīng)用應(yīng)注意的主要問題：

正確認識項目管理軟件，項目管理的推行先于項目管理軟件的應(yīng)用；

P3軟件的應(yīng)用需要組織保證、制度保證以及人員保證；

P3軟件的應(yīng)用需要一個過程，在這個過程中需要進行項目管理；

P3軟件會在一定程度上改變傳統(tǒng)的工作模式，組織要有接受變革的思想，形成良好的企業(yè)文化或項目文化；9．3計算機輔助施工進度計劃影響P3軟件應(yīng)用的因素有：組織因素、管理因素、應(yīng)用模式、應(yīng)用過程的管理、應(yīng)用對象以及軟硬件因素等；P3軟件的應(yīng)用要不斷地進行培訓(xùn)，包括項目管理的培訓(xùn)和軟件的培訓(xùn)；P3軟件的應(yīng)用可以從最低層次運行，在某個項目或部門試點，有點既面、由深到淺的逐步推行。9．3計算機輔助施工進度計劃應(yīng)用單位項目準備階段項目實施階段業(yè)主方√√工程管理咨詢單位√√工程監(jiān)理單位√√主設(shè)計單位√√工藝設(shè)備總集成商√施工總承包管理單位√P3軟件應(yīng)用范圍：參與單位階段9．3計算機輔助施工進度計劃P3軟件應(yīng)用規(guī)劃的主要內(nèi)容：總體規(guī)定操作規(guī)定應(yīng)用范圍和應(yīng)用目的1P3應(yīng)用的組織結(jié)構(gòu)2計劃的層次和工作內(nèi)容3參與單位與職能部門的職責(zé)4進度計劃的過程管理6考核制度10數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)定9P3操作手冊10用戶與權(quán)限的設(shè)置87編碼的定義和編碼的規(guī)則5進度計劃文件、過濾器、視圖和圖表的規(guī)定9．3計算機輔助施工進度計劃

目前常用的中、小型進度計劃管理軟件種類很多，主要有：

Microsoft公司的Project4/98/2000/2003；

Primavera公司的PrimaveraSureTrakProjectPlanner，

Scitor公司的ProjectScheduler，

Symantec公司的TimeLineComputerAssociates公司的CASuperProjectLeachManagementSystems公司的CSProject,AstaDevelopmentCorporationLimited公司的ASTAPowerProject

（2）中、小型進度計劃管理軟件9．3計算機輔助施工進度計劃

我國國內(nèi)開發(fā)的進度計劃管理軟件基本屬于該層次。市場上能夠看到的軟件主要有：北京夢龍科技開發(fā)公司的智能化項目管理軟件PERT

大連同洲電腦有限公司的TzProject

清華大學(xué)和同濟大學(xué)等開發(fā)的進度計劃管理軟件國內(nèi)軟件的共同特點是結(jié)合我國的實際情況，使用中文界面，有些軟件提供單代號、雙代號網(wǎng)絡(luò)圖的轉(zhuǎn)換，一般均可輸出國內(nèi)比較通行的雙代號網(wǎng)絡(luò)圖。9．3計算機輔助施工進度計劃

日程安排工具資源管理工具費用管理工具進度跟蹤功能組織大規(guī)模項目的基本功能報告、表格和圖形自定義功能二次開發(fā)工具與Microsoft公司的其他軟件互為補充

在一般層次的進度計劃管理軟件中，以Microsoft公司的MSProject的市場占有率最高，約占五成以上。具有如下功能：9．3計算機輔助施工進度計劃第1步：設(shè)定用戶格式與操作環(huán)境第2步：設(shè)置項目基本信息第3步：確定工作分解結(jié)構(gòu)第4步：輸入詳細工序名稱第5步：輸入工序持續(xù)時間第6步：確定工序之間的邏輯關(guān)系第7步：檢查網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系采用MicrosoftProject軟件編制工程項目進度計劃可分為15個步驟：9．3計算機輔助施工進度計劃第8步：資源分配和資源均衡第9步：輸入費用數(shù)據(jù)第10步：設(shè)置橫道圖格式第11步：修改時間坐標第12步：確定外加約束（時限）第13步：將當(dāng)前計劃設(shè)置為基準計劃第14步：打印報告第15步：保存進度計劃和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)9．3計算機輔助施工進度計劃9.4.1計算機輔助施工平面圖布置系統(tǒng)的主要功能和程序計算機輔助施工平面圖布置系統(tǒng)的主要功能：（1）通過人機交互式圖形界面，用戶可以方便地進行施工平面圖的生成、修改、顯示切換、放大，并能生成動態(tài)施工平面圖；（2）對生成的施工平面圖進行評判；（3）提供相應(yīng)的輔助設(shè)計功能，例如，塔吊的選擇、供水供電系統(tǒng)的計算等；（4）生成用戶所需的各種圖、表，并能以數(shù)據(jù)文件、屏幕、打印機或繪圖儀等多種形式輸出。

9．4計算機輔助施工平面圖布置

施工平面圖應(yīng)依據(jù)施工方案和施工進度計劃的要求進行設(shè)計。設(shè)計人員必須在認真研究有關(guān)資料、勘查現(xiàn)場，取得第一手資料的基礎(chǔ)上，最終決定施工平面的布置方案。施工平面圖布置的基本程序如圖9-11所示。9．4計算機輔助施工平面圖布置

施工平面圖布置的計算模型需要解決三方面的問題：狀態(tài)描述，尤其是初始狀態(tài)的描述方式；算符集合，即狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則；目標狀態(tài)的描述。9.4.2.施工平面圖布置的計算模型9．4計算機輔助施工平面圖布置

施工平面圖的設(shè)計狀態(tài)可以由圖上的布置內(nèi)容表示。在每一個狀態(tài)下，平面圖都包括兩方面的內(nèi)容：一是已有的固定設(shè)施（已建建筑物、構(gòu)筑物、現(xiàn)有的道路、管線等），在設(shè)計過程中一經(jīng)設(shè)定即不再改變；二是新布置的各種設(shè)施、設(shè)備，須在設(shè)計過程中確定其參數(shù)和平面位置。9．4計算機輔助施工平面圖布置

可以把場地平面圖的布置內(nèi)容按幾何形式歸結(jié)為點、線、多邊形三種，即：點——如混凝土攪拌站、變電房、水泵房、各種臨建房屋等的布置；線——如道路、供水供電管網(wǎng)、通訊線路等的規(guī)劃與布置；多邊形——用多邊形表示布置場地。如各種材料、構(gòu)件、設(shè)備的堆放場地、起重機械運行場地、結(jié)構(gòu)裝配和組裝場地等平面位置的規(guī)劃，以及對其使用期限進行的安排。9．4計算機輔助施工平面圖布置

以此為基礎(chǔ)，先設(shè)定四個表：待布置物體表；待布置物體位置表；初始占用空間表；可供布置的空間表。由待布置物體表中選取待布置的物體，并根據(jù)初始占用空間表和可供布置的空間確定其平面位置的過程是一個相當(dāng)復(fù)雜的搜索和推理求解過程。如圖9-12所示。9．4計算機輔助施工平面圖布置開始初始化：根據(jù)現(xiàn)場條件和工程要求，建立相應(yīng)的待布置物體表、待布置物體位置表、初始占用空間表、可供布置的空間獲取問題的初始狀態(tài)結(jié)束確定該物體的參數(shù)生成該物體的可能位置集確定該物體的“最終”平面位置調(diào)整待布置物體表、待布置物體位置表、可供布置的空間表，得到新的設(shè)計狀態(tài)根據(jù)待布置物體位置表、初始占用空間表、可供布置的空間獲取布置結(jié)果從待布置物體表中選定以待布置物體待布置物體表為空？布置規(guī)劃布置要求約束條件評判準則初始狀態(tài)搜索（求解）過程目標狀態(tài)NY9．4計算機輔助施工平面圖布置．施工平面圖布置的計算機設(shè)計方法（1）計算機輔助的人工布置方法布置物體的選定及平面位置的確定均由用戶完成，計算機僅提供存儲、計算和修改的便利，充當(dāng)用戶進行布置設(shè)計的輔助工具。進行施工平面布置設(shè)計時須考慮的因素是多方面的，很難采用確定的算法進行描述和分析。因此，將求解過程中主觀性和經(jīng)驗性較強的決策留給用戶去做。9．4計算機輔助施工平面圖布置（2）計算機自動生成布置方案使用這種方法，系統(tǒng)可根據(jù)用戶提供的條件，自動選擇待布置設(shè)施、設(shè)備，并按照一定的方法確定其平面位置，生成滿足用戶要求的若干可行方案。在用戶給定評價因素和準則時，系統(tǒng)選定一個或多個優(yōu)化解作為最終布置結(jié)果。9．4計算機輔助施工平面圖布置（3）人、機交互的計算機輔助設(shè)計該方法在充分發(fā)揮人的直觀理解力，讓用戶靈活運用其經(jīng)驗、習(xí)慣做法和主觀要求的基礎(chǔ)上，利用計算機的存儲和計算功能，實現(xiàn)局部布置設(shè)計的智能化，生成總體布置結(jié)果，并進行若干可行布置方案的評價和比較，從而得出最終的優(yōu)化布置結(jié)果。9．4計算機輔助施工平面圖布置9．4．4工平面圖的動態(tài)布置施工平面圖計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)按不同