一种基于BIM技术的数字化工程管理方法及系统与流程

本发明涉及工程项目管理，尤其涉及一种基于bim技术的数字化工程管理方法及系统。

背景技术：

1、工程项目管理涉及对工程项目的整体管理和监控，确保各阶段任务按照既定的计划、规范和标准顺利完成。通过定义项目目标、组织项目资源、执行项目计划、监控项目进度和评估项目表现，能够对人员、资源、时间和资金合理协调，以达到项目的目标和要求，便于及时调整管理策略和方法。

2、其中，数字化工程管理方法涉及使用数字技术优化工程项目管理过程。用途在于通过提供实时数据、增强决策支持和改进沟通交流，从而提升项目管理的透明度和效率。通过数字化方式能够更准确地跟踪项目进度，也使得项目信息更加集成和自动化，为项目管理人员提供了更加精确和即时的信息处理能力。

3、尽管现有的数字化工程管理方法依赖于周期性的数据更新和处理，难以充分实时反映项目变化，导致资源分配决策滞后，无法即时响应突发事件。此外，项目信息处于相对分散的状态，增加了数据处理的复杂性和错误率。这种碎片化的信息管理常导致资源利用不均，效率低下，并可能引发成本的增加和项目延期。在设备管理方面，缺乏有效的性能衰减监控与维护计划，经常造成设备故障或过早更换，增加了项目的运营成本和时间风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于bim技术的数字化工程管理方法及系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于bim技术的数字化工程管理方法，包括以下步骤：

3、s1：从bim模型中实时提取工程项目的资源需求与当前资源信息，识别资源分配中不足或过量问题，应用拉格朗日乘子计算并调整资源分配，匹配项目需求，生成初始资源分配模型；

4、s2：利用初始资源分配模型，根据bim模型中提供的工程项目当前进度和资源消耗情况进行迭代调整，直至资源分配在每个工程项目中均衡，生成优化的资源信息；

5、s3：通过优化的资源信息对工程进度进行模拟分析，分析当前资源配置对工程项目进度的影响，并评估每种资源配置的效果，生成资源分配评估结果；

6、s4：根据资源分配评估结果，分析工程项目中关键施工设备的使用历史及其性能衰减监控数据，根据数据及工程项目进度，选定设备的维护或更换时间，并根据维护紧急度进行排序，得到工程设备管理信息。

7、作为本发明的进一步方案，所述识别资源分配中不足或过量问题的获取步骤具体为：

8、s111：从bim模型中实时提取工程项目的资源需求与当前资源信息，采用公式：

9、和；

10、计算每类资源的需求总量和当前可用量；

11、其中，代表第j个项目对第i类资源的需求量，为第j个项目的权重，代表第k个来源的第i类资源的供应量，为第k个来源的可靠性系数，和分别表示项目数量和资源来源数量的上限；

12、s112：根据所述每类资源的需求总量和当前可用量，采用公式：

13、；

14、计算工程项目的需求与供应的差异，得到第i类资源的需求与供应的差异值；

15、其中，为资源类别i的紧急性系数；

16、s113：根据所述第i类资源的需求与供应的差异值，采用公式：

17、；

18、得到总差异的绝对值。

19、作为本发明的进一步方案，所述初始资源分配模型的获取步骤具体为：

20、s121：根据所述总差异的绝对值，采用公式：

21、；

22、得到拉格朗日乘子的初始值；

23、其中，代表防除零的小正数，为调节系数，为二次调整系数；

24、s122：使用所述拉格朗日乘子的初始值对每个资源类别的分配进行调整，采用公式：

25、；

26、计算每个资源的新分配量，得到调整后的第i类资源的可用量；

27、其中，为差异加权因子；

28、s123：基于所述调整后的第i类资源的可用量，构建初始资源分配模型，采用公式：

29、；

30、计算当前参数设定下，资源分配的总价值；

31、其中，代表第i类资源的价值系数，代表资源的成本系数。

32、作为本发明的进一步方案，所述优化的资源信息的获取步骤具体为：

33、s211：根据所述资源分配的总价值，采用公式：

34、；

35、计算当前时间的资源剩余量；

36、其中，表示当前时间的资源消耗量，为二次调整系数，为根号调整系数；

37、s212：根据所述当前时间的资源剩余量和当前工程进度，采用公式：

38、；

39、计算资源的偏差比率，得到优化的资源信息；

40、其中，表示根据工程进度应消耗的资源量，为资源偏差调整系数。

41、作为本发明的进一步方案，所述资源分配评估结果的获取步骤具体为：

42、s311：根据所述资源的偏差比率，采用公式：

43、；

44、计算模拟时间下的工程进度状态；

45、其中，为资源可用性，为资源可用性的权重，为模拟进度的敏感系数，为调整效果的非线性系数；

46、s312：根据所述模拟时间下的工程进度状态，采用公式：

47、；

48、计算每个时间的资源配置；

49、其中，为目标工程进度，为评估的敏感系数；

50、s313：根据所述每个时间的资源配置，采用公式：

51、；

52、整合全部资源配置的评估信息，得到资源分配评估结果。

53、作为本发明的进一步方案，所述选定设备的维护或更换时间的获取步骤具体为：

54、s411：从工程项目数据中收集关键施工设备的使用历史和性能衰减监控数据，根据所述全部资源配置的评估信息，采用公式：

55、；

56、计算工程设备在时间下的性能衰减度量值；

57、其中，表示设备性能的衰减度量，表示设备的累计使用时长，表示使用强度调节系数，表示归一化系数；

58、s412：根据所述工程设备在时间下的性能衰减度量值，采用公式：

59、；

60、计算工程设备下次维护或更换的时间间隔；

61、其中，表示性能衰减阈值，表示性能衰减的容错系数。

62、作为本发明的进一步方案，所述工程设备管理信息的获取步骤具体为：

63、s421：根据所述工程设备下次维护或更换的时间间隔，采用公式：

64、；

65、计算工程设备维护紧急指数；

66、其中，表示设备自上次维护以来的运行时间，表示临界运行时间，表示调节对影响的敏感度，表示时间缓冲值，表示自然对数的底数；

67、s422：根据所述工程设备维护紧急指数，采用公式：

68、；

69、判断工程设备的维护优先级；

70、其中，表示调整因子，表示偏移量；

71、s423：根据所述工程设备的维护优先级，采用公式：

72、；

73、得到整个设备池在给定时间点的维护需求指数，得到工程设备管理信息；

74、其中，表示工程项目的进度，表示设备的属性值，表示权重因子。

75、一种基于bim技术的数字化工程管理系统，所述基于bim技术的数字化工程管理系统用于执行上述基于bim技术的数字化工程管理方法，所述系统包括：

76、需求分析模块从bim数据中提取每个工程项目的资源需求与现有资源状态，分析资源不足或过剩区域，利用拉格朗日乘子进行资源量调整，生成资源需求与可用资源数据；

77、资源分配模块利用所述资源需求与可用资源数据，对每类资源进行量化调整，优化资源分配效率，生成初始资源分配模型；

78、实时调整模块监测工程项目进度与资源消耗状况，基于所述初始资源分配模型进行资源分配的动态调整，实时更新资源配置，生成优化的资源信息；

79、进度模拟模块利用所述优化的资源信息，执行工程项目的进度模拟，分析多种资源配置对项目进度的影响，评价资源配置方案的效率，生成资源分配评估结果；

80、设备管理模块根据所述资源分配评估结果，分析工程项目中关键设备的使用数据和性能监控记录，制定设备的维护或更换计划，生成工程设备管理信息。

81、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

82、本发明中，通过拉格朗日乘子进行资源分配调整，使资源配置更具针对性和适应性，能够动态地匹配不断变化的项目需求。此外，迭代调整过程确保资源分配在各个工程项目中保持均衡，减少了资源浪费和项目延误的风险。通过模拟分析当前资源配置对工程进度的影响，增强了预测的准确性和决策的支持力度，使项目管理更为高效。最后，对关键施工设备的维护或更换计划的制定，确保设备的最佳性能和延长其使用寿命。