網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化水利水電論文

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1前言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著信息技術(shù)和系統(tǒng)論方面的發(fā)展以及設(shè)計手段的更新，建筑信息建模（BIM）、三維設(shè)計、項目信息模型（PIM）、協(xié)同設(shè)計等以提高設(shè)計質(zhì)量和效率為目的的新思想和方法也被結(jié)合到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助生成方面。如Chung-WeiFeng于2006年將進(jìn)度計劃與多維CAD對象連接，產(chǎn)生合同驅(qū)動的進(jìn)度計劃[10]；斯洛文尼亞AleMrkela于2010年通過利用簡單三維模型查看器、用戶特定信息及BIM提出了利用PIM產(chǎn)生進(jìn)度計劃；立陶宛、波蘭、德國等國家也相繼研制出相應(yīng)的系統(tǒng)。國內(nèi)的王仁超等和同濟(jì)大學(xué)的薄衛(wèi)彪對建筑工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃生成進(jìn)行了研究。以上方法及系統(tǒng)大多針對高層建筑，尚沒有針對水利水電工程的進(jìn)度計劃生成進(jìn)行全面的研究。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制的主流軟件如P3e/c、Project等還提供了網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃分析、優(yōu)化等功能，尤其P3e/c軟件提供了較為強(qiáng)大的工程控制、調(diào)整以及與費(fèi)用等關(guān)聯(lián)功能。但是，這些軟件多沒有或僅提供部分輔助生成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃功能，盡管已有眾多工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制經(jīng)驗，但在新項目創(chuàng)建時，大多還需要從頭開始，編制費(fèi)時、費(fèi)力且效率不高。另外，在網(wǎng)絡(luò)計劃分析方面也僅提供常規(guī)的分析和優(yōu)化功能，對于作業(yè)工期關(guān)鍵性指標(biāo)、風(fēng)險等方面的研究不夠完善。再者，隨著目前三維設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、BIM的普及和推廣，將這些成果與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃有效地相結(jié)合，可以降低網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制工作量，提高編制效率和質(zhì)量，這些方法的實現(xiàn)也依賴于一套標(biāo)準(zhǔn)化的理論和方法。而目前水利水電行業(yè)尚未形成這樣的標(biāo)準(zhǔn)化體系和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)?；谝陨戏治觯谔接懰姽こ叹W(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)（SHAPS），該系統(tǒng)界面友好、直觀可視化，而且能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的輔助生成、分析、評價與審閱，及成果輸出，大大提高了網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制和分析的質(zhì)量和效率。

2網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容研究

水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化定義為：根據(jù)水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的特點(diǎn)，以網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)為基礎(chǔ)，對水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃中的項目劃分、邏輯關(guān)系確立以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的分析、評價等按照國家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便使網(wǎng)絡(luò)計劃編制、分析與評價等編制成果達(dá)到統(tǒng)一和重用。具體而言，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的標(biāo)準(zhǔn)化包括：網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃生成標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃分析標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)計劃評價與審閱以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃結(jié)果輸出的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.1網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃

生成標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)編制工程進(jìn)度計劃的基礎(chǔ)性工作包括：項目劃分、邏輯關(guān)系確定和各個作業(yè)（活動、工序）資源的配置。這些工作的標(biāo)準(zhǔn)化是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度編制標(biāo)準(zhǔn)化的前提工作，屬于網(wǎng)絡(luò)計劃編制初期階段工作。

2.2網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃分析標(biāo)準(zhǔn)化

1）對于常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)時間參數(shù)計算和關(guān)鍵路徑分析，考慮常見的邏輯關(guān)系類型和工作時間約束、工作類型和工期分布類型，借鑒國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成了標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)計劃時間參數(shù)和關(guān)鍵路徑計算方法。

2）對于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃工期風(fēng)險分析，結(jié)合目前常見分析方法，如模糊進(jìn)度計劃分析、隨機(jī)型進(jìn)度計劃仿真分析方法以及有關(guān)研究結(jié)果，提出了一套網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化分析過程，如基于時間分布的Monte-Carlo仿真分析方法、基于因素的Monte-Carlo仿真分析方法、基于工期可控性的Monte-Carlo仿真分析方法等，指出了這些方法適用條件和需要參數(shù)等，形成標(biāo)準(zhǔn)化的分析過程和分析方法。

3）對于常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃優(yōu)化分析，需要明確其分析過程和分析方法

2.3網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃評價標(biāo)準(zhǔn)化

在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃分析后，需要對編制的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃進(jìn)行評價，即對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃總工期（完工風(fēng)險）及其各作業(yè)的持續(xù)時間的評價。目前的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃評價方法主要有理論評價方法和經(jīng)驗評價方法。理論評價方法包括模糊評價、隨機(jī)風(fēng)險評價、施工仿真評價；經(jīng)驗評價方法主要是基于工程類比的評價。網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃評價標(biāo)準(zhǔn)化即是對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃評價方法和評價過程的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃審閱標(biāo)準(zhǔn)化

編制人員編制的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃，到最終確定，往往需要經(jīng)過有關(guān)的責(zé)任（專業(yè)）工程師或咨詢工程師的審閱。本文提出了網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃痕跡管理概念，通過形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制信息，如采用的案例和模板以及采用這些案例和模板時考慮的工程特征、主要影響工程進(jìn)度計劃可行性的項目修改以及修改原因等，形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制的痕跡信息，審閱工程師通過查閱這些痕跡信息，然后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃進(jìn)行審閱。

2.5網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸出標(biāo)準(zhǔn)化

網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸出標(biāo)準(zhǔn)化是指網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸出的形式和內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化。目前國內(nèi)外進(jìn)度計劃軟件繁多，不同軟件進(jìn)度計劃輸出形式也不盡相同。另外隨著新技術(shù)和各種工程軟件的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃與這些軟件結(jié)合，形成新的進(jìn)度計劃表現(xiàn)和表達(dá)形式，有利于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃分析、評價以及在工程建設(shè)過程中的實施。為此，本文結(jié)合國內(nèi)外軟件特點(diǎn)、國內(nèi)工程管理人員習(xí)慣和目前進(jìn)度計劃編制常用軟件，提出了工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸出標(biāo)準(zhǔn)化，包括輸出報告的標(biāo)準(zhǔn)化（借助P3e/c軟件）、網(wǎng)絡(luò)圖和橫道圖的AutoCAD輸出，以及相應(yīng)報表等標(biāo)準(zhǔn)化輸出。

3網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)SHAPS

3.1系統(tǒng)總體設(shè)計

基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，本文針對大型水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃生成過程中知識組織與運(yùn)用以及工程進(jìn)度風(fēng)險評價等問題，綜合運(yùn)用人工智能、知識工程、風(fēng)險分析、計算機(jī)模擬、三維協(xié)同設(shè)計等有關(guān)思想、理論和方法，開展基于多源知識（專家經(jīng)驗、工程案例、進(jìn)度模板與模塊、工程三維模型等知識源）的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助生成機(jī)理研究，以及綜合考慮風(fēng)險因素、風(fēng)險因素發(fā)生時間、計劃編制中影響進(jìn)度的關(guān)鍵資源配置、工程控制中管理者的風(fēng)險應(yīng)對措施、行為等條件下的進(jìn)度風(fēng)險評價理論和方法，在MicrosoftVisualStudio平臺下開發(fā)水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)SHAPS，該系統(tǒng)共劃分為5大模塊，分別為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助生成、輔助分析、輔助評價、可視化及成果輸出。系統(tǒng)主界面，共包括五個主要區(qū)域，分別為：菜單欄、視圖工具欄、WBS信息顯示區(qū)、橫道圖顯示區(qū)和工作信息顯示與編輯區(qū)。其中菜單欄主要包括參數(shù)編輯、計算分析與評價、結(jié)果輸出、模擬與可視化等功能。視圖工具欄的主要功能為切換主顯示區(qū)的顯示內(nèi)容，如單代號視圖、雙代號視圖、資源視圖等等。WBS信息顯示區(qū)用來顯示項目各個工作的工作代碼、工作名稱、預(yù)期開始時間和預(yù)期結(jié)束時間，用戶也可在此區(qū)域?qū)ぷ鬟M(jìn)行編輯修改。橫道圖顯示區(qū)主要用來顯示工序間的邏輯關(guān)系和工序持續(xù)時間。工作信息顯示與編輯區(qū)主要包括：常用信息、分類碼、資源分配、約束條件、邏輯關(guān)系和綜合單價表資源分配六項內(nèi)容，用戶可在此區(qū)域讀取項目相關(guān)信息并進(jìn)行修改工作。

3.2系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.2.1網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助生成

系統(tǒng)提供基于模板和基于案例創(chuàng)建項目兩種進(jìn)度計劃輔助生產(chǎn)方法，如圖4a所示，其中基于模板創(chuàng)建項目的過程與基于案例創(chuàng)建項目的方法類似，這里詳細(xì)敘述基于案例創(chuàng)建項目的實現(xiàn)過程。基于案例創(chuàng)建項目方法允許用戶通過“行業(yè)類別”、“工程類別”、“項目類別”及“進(jìn)度計劃類別”四大類別進(jìn)行案例的初步篩選，然后運(yùn)用模糊聚類分析方法計算其相似度并選擇與擬建項目相似度最高的案例作為擬建項目進(jìn)度計劃的基礎(chǔ)。但是，檢索到的項目直接應(yīng)用于擬建項目的情況少之又少，所以還需要對案例進(jìn)行修改。案例修改過程中，例如“作業(yè)持續(xù)時間”、“作業(yè)類型”、“資源量”等信息的修改，都會保留到痕跡管理系統(tǒng)中，用作進(jìn)度計劃審閱的依據(jù)。修改后的案例可直接進(jìn)行進(jìn)度計劃分析、評價等，也可以作為新案例存儲在數(shù)據(jù)庫中，基于案例創(chuàng)建的工程項目進(jìn)度計劃如圖4c所示。該系統(tǒng)通過案例和模板輔助生成水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃，可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制質(zhì)量，降低工作人員的編制工作強(qiáng)度，提高工作效率。

3.2.2網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助分析

系統(tǒng)能夠計算加入日歷的時間參數(shù)，進(jìn)行資源均衡計算以及工期的壓縮優(yōu)化。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輔助評價

輔助評價模塊主要分為工期風(fēng)險模擬評價分析、工期風(fēng)險模糊評價分析和基于案例的模糊綜合類比分析，其中工期風(fēng)險模擬評價分析包括基于工期分布的評價分析、基于施工影響因素的評價分析和基于工期可控性的評價分析，如圖6a所示。為總工期風(fēng)險評價分析結(jié)果，說明模擬1000次、工期為885天的次數(shù)為114次。圖6c為基于案例的模糊綜合類比分析計算界面，圖6d為相應(yīng)的模糊預(yù)測結(jié)果。該模塊通過基于MonteCarlo網(wǎng)絡(luò)計劃仿真、基于施工影響因素的網(wǎng)絡(luò)計劃仿真和基于工期可控性的網(wǎng)絡(luò)計劃仿真方法，為工程人員提供了多種輔助評價進(jìn)度計劃的手段和方法。

3.2.4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化輸出

根據(jù)實際工程需要，系統(tǒng)能夠輸出多種成果圖表，主要包括三種網(wǎng)絡(luò)圖輸出模式：雙代號時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖、單代號網(wǎng)絡(luò)圖和橫道圖。該模塊與NavisWorks、施工仿真技術(shù)、Auto-CAD、P3e/c等結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸入、輸出提供了快捷、標(biāo)準(zhǔn)的途徑，有利于提高網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃輸出質(zhì)量和效率。與傳統(tǒng)的P3e/c軟件相比，該系統(tǒng)的主要優(yōu)越之處體現(xiàn)在以下兩方面：第一，系統(tǒng)能夠基于已有案例和模板快速生成工程項目初始進(jìn)度計劃，避免了重復(fù)、冗雜且依賴經(jīng)驗的編制過程；第二，提供了更加強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃計算及優(yōu)化功能，如繪制雙代號網(wǎng)絡(luò)圖、資源和工期均衡優(yōu)化、風(fēng)險分析和評價、仿真與可視化等。

4結(jié)語

針對目前多數(shù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃軟件在進(jìn)度計劃生成、分析和評價等方面提供的功能有限，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制費(fèi)時、費(fèi)力，效率不高，且標(biāo)準(zhǔn)化程度不高等問題，本文在分析水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化的基本內(nèi)容進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了水利水電工程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)SHAPS，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃的輔助生成、分析、評價、審閱，以及成果輸出等。該系統(tǒng)不僅界面友好、直觀可視化，而且提供了強(qiáng)大的計算及優(yōu)化功能，大大提高了工程人員網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃編制的效率和質(zhì)量，為網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計劃快速編制和分析提供了一種新的思路和手段。

作者：王仁超 潘菲菲 李仕奇 陳建友 單位：天津大學(xué)水利工程仿真與安全國家重點(diǎn)實驗室 中國水電工程顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院