基于大数据分析的桥梁工程施工工期智能安排方法及系统与流程

本发明涉及建筑工程施工计划管理，尤其涉及基于大数据分析的桥梁工程施工工期智能安排方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着桥梁工程信息化管理、施工进度控制和大数据分析技术的发展，围绕桥梁施工工期预测与智能排程的研究逐渐增多。现有技术中，通常采集施工组织设计、工序计划、施工进度、班组配置、设备使用和材料供应数据，对施工任务进行分解，并根据定额工时、历史经验或进度网络计划计算各施工工序的持续时间，再利用横道图、关键线路法、流水施工法或常规优化算法安排施工顺序、班组数量和资源投入。部分方案还会根据现场反馈更新施工进度，并对延期工序进行局部调整，形成阶段性施工计划。

2、但是，现有技术在桥梁工程施工工期安排过程中，仍存在任务关联表达不足和动态调整精度不高的问题。一方面，施工工序、施工单元、工艺衔接关系和资源共用关系通常分散记录，难以形成统一的关联结构，历史施工效率、当前施工状态及延误传递状态也未能与具体施工任务建立连续对应关系，导致工时预测与工期影响分析相互割裂。另一方面，现有排程方案多采用固定班组配置或静态流水节拍，缺少依据计划总工期递增班组数量、按照任务负荷调整施工单元归属以及结合资源占用冲突重新计算流水步距的联合处理，难以兼顾总工期约束、班组均衡和施工资源可用状态，影响桥梁施工工期安排的准确性。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出基于大数据分析的桥梁工程施工工期智能安排方法及系统，本发明充分利用大数据分析、施工工序关联网络、工时预测、班组动态配置及大差法流水排程技术，实现桥梁施工任务关联建模、工期影响传递分析、班组任务均衡和资源占用校验，具备工时预测准确、班组配置合理、工序衔接协调和工期安排动态适应性强的优点。

2、根据本发明实施例的基于大数据分析的桥梁工程施工工期智能安排方法，包括如下步骤：

3、采集桥梁工程施工工期安排关联数据并进行标准化处理，生成桥梁施工工期分析数据集；

4、基于桥梁施工工期分析数据集识别施工工序和施工单元，整理工艺衔接关系及资源共用关系，生成桥梁施工任务单元集合和施工工序关联网络；

5、按照桥梁施工任务单元集合匹配历史施工记录和当前施工状态，分析施工效率及延误传递状态，生成施工单元工时预测结果和工期影响参数；

6、基于施工工序关联网络和施工单元工时预测结果，从单班组开始计算工序完成时间，按照计划总工期递增班组数量，生成工序班组初始配置结果；

7、基于工序班组初始配置结果和工期影响参数分配施工任务，按照临界流水节拍调整施工单元归属，对施工单元完成时间进行排序，生成工序班组均衡任务方案和工序完成时间序列；

8、基于施工工序关联网络和工序完成时间序列，采用大差法计算相邻施工工序的流水步距，确定各施工工序的开工时间和完成时间，生成桥梁施工初始工期安排方案；

9、校验桥梁施工初始工期安排方案的总工期和资源占用状态，依据工期影响参数定位受影响施工任务单元，调整班组数量、施工任务和流水步距，生成桥梁施工工期安排方案。

10、可选的，所述桥梁工程施工工期安排关联数据包括施工工序数据、施工单元数据、历史施工记录、当前施工进度数据、施工班组数据和资源占用数据，所述标准化处理包括时间对齐、标识统一、计量单位统一、异常数据剔除、缺失数据补全、状态编码转换和关联关系整理。

11、可选的，所述桥梁施工任务单元集合和施工工序关联网络的生成包括：

12、基于桥梁施工工期分析数据集，按照施工工序与施工单元之间的归属关系，对各施工单元进行分类整理；

13、结合施工单元的工程量、施工位置和施工条件，将能够独立安排施工任务并计算施工时间的施工单元划分为桥梁施工任务单元，按照施工工序汇总生成桥梁施工任务单元集合；

14、依据桥梁施工任务单元的施工组织顺序，确定前一桥梁施工任务单元完成后进入后一桥梁施工任务单元的工艺衔接关系；

15、依据不同桥梁施工任务单元对施工资源的共同使用状态，确定资源共用关系；

16、将施工工序和桥梁施工任务单元分别设置为工序节点和任务节点，按照归属关系连接工序节点与任务节点，按照工艺衔接关系和资源共用关系连接任务节点，记录各连接对应的施工顺序和资源占用状态，生成施工工序关联网络。

17、可选的，所述施工单元工时预测结果和工期影响参数的生成包括：

18、按照桥梁施工任务单元的施工工序、任务工程量和施工条件，从历史施工记录中筛选对应的历史任务记录，将当前施工状态与历史任务记录进行状态匹配，生成各桥梁施工任务单元对应的工时分析样本；

19、根据工时分析样本中的实际完成工程量和实际施工时间计算历史施工效率，按照当前施工状态对历史施工效率进行修正，得到各桥梁施工任务单元的当前施工效率；

20、基于任务工程量和当前施工效率计算基础施工时间，结合工艺衔接关系对应的衔接间隔及资源共用关系对应的资源等待时间对基础施工时间进行修正，生成施工单元工时预测结果；

21、将当前施工进度与计划施工进度进行比对，识别发生工期偏差的桥梁施工任务单元，沿施工工序关联网络中的工艺衔接关系和资源共用关系确定工期偏差的传递方向；

22、计算工期偏差传递至关联桥梁施工任务单元的时间增量，将时间增量、传递方向和关联桥梁施工任务单元记录为工期影响参数。

23、可选的，所述工序班组初始配置结果的生成包括：

24、按照施工工序关联网络确定各桥梁施工任务单元的执行顺序，将施工单元工时预测结果匹配至对应的桥梁施工任务单元；

25、为各施工工序配置单班组，计算各桥梁施工任务单元的开始时间和完成时间，生成单班组工期计算结果；

26、将单班组工期计算结果对应的桥梁工程总工期与计划总工期进行比对，在桥梁工程总工期超过计划总工期时确定待调整施工工序，并递增待调整施工工序的施工班组数量；

27、基于递增后的施工班组数量重新计算桥梁工程总工期，直至桥梁工程总工期不超过计划总工期，汇总各施工工序对应的施工班组数量，生成工序班组初始配置结果。

28、可选的，所述工序班组均衡任务方案和工序完成时间序列的生成包括：

29、按照工序班组初始配置结果，将桥梁施工任务单元分配至对应施工工序的施工班组，将工期影响参数匹配至关联桥梁施工任务单元；

30、基于各施工工序包含的施工单元工时预测结果、时间增量和施工班组数量确定临界流水节拍；

31、将各施工班组承担的桥梁施工任务单元对应施工持续时间与临界流水节拍进行比对，在同一施工工序的施工班组之间调整桥梁施工任务单元归属，生成工序班组均衡任务方案；

32、基于工序班组均衡任务方案和施工工序关联网络计算各桥梁施工任务单元的完成时间，按照施工工序执行顺序及完成时间进行排列，生成工序完成时间序列。

33、可选的，所述桥梁施工初始工期安排方案的生成包括：

34、依据施工工序关联网络确定相邻施工工序及桥梁施工任务单元的执行顺序，从工序完成时间序列中提取各桥梁施工任务单元的施工持续时间；

35、按照执行顺序对相邻施工工序对应的施工持续时间分别进行累计，将形成的累计时间序列错位相减，并将最大差值确定为相邻施工工序的流水步距；

36、以桥梁工程计划开工时间为基准，按照施工工序执行顺序和流水步距逐级确定各施工工序的开工时间，结合工序完成时间序列确定各施工工序的完成时间；

37、汇总各施工工序的开工时间、完成时间、施工班组和桥梁施工任务单元，生成桥梁施工初始工期安排方案。

38、可选的，所述桥梁施工工期安排方案的生成包括：

39、提取桥梁施工初始工期安排方案对应的计划开工时间、计划完成时间及各桥梁施工任务单元的资源占用时段，计算方案总工期并识别资源占用冲突；

40、将方案总工期与计划总工期进行比对，依据工期影响参数中的关联桥梁施工任务单元、传递方向和时间增量确定受影响施工任务单元；

41、根据总工期偏差和资源占用冲突确定待调整施工工序，调整对应的施工班组数量及桥梁施工任务单元归属，重新计算相邻施工工序的流水步距；

42、基于调整结果更新各施工工序及桥梁施工任务单元的开工时间和完成时间，完成总工期与资源占用状态复核，生成桥梁施工工期安排方案。

43、根据本发明实施例的基于大数据分析的桥梁工程施工工期智能安排系统，包括：

44、数据处理模块，用于采集桥梁工程施工工期安排关联数据并进行标准化处理，生成桥梁施工工期分析数据集；

45、任务网络构建模块，用于整理工艺衔接关系及资源共用关系，生成桥梁施工任务单元集合和施工工序关联网络；

46、工时分析模块，用于计算施工单元工时并分析工期偏差传递状态，生成施工单元工时预测结果和工期影响参数；

47、班组配置模块，用于依据施工工序关联网络和施工单元工时预测结果递增施工班组数量，生成工序班组初始配置结果；

48、任务均衡模块，用于分配桥梁施工任务单元并按照临界流水节拍调整施工单元归属，生成工序班组均衡任务方案和工序完成时间序列；

49、流水排程模块，用于采用大差法计算相邻施工工序的流水步距，确定各施工工序的开工时间和完成时间，生成桥梁施工初始工期安排方案；

50、工期调整模块，用于校验总工期和资源占用状态，调整施工班组数量、桥梁施工任务单元归属和流水步距，生成桥梁施工工期安排方案。

51、本发明的有益效果是：

52、本发明通过采集施工工序数据、施工单元数据、历史施工记录、当前施工进度数据、施工班组数据和资源占用数据，并对多源数据进行统一处理，使不同来源、不同格式和不同时间尺度的桥梁施工数据能够按照施工工序、施工单元和施工时间建立对应关系。在此基础上，将桥梁施工任务划分为能够独立安排和计算工时的桥梁施工任务单元，并通过工艺衔接关系和资源共用关系构建施工工序关联网络，使施工工序之间的先后约束、施工资源占用状态和施工任务归属能够在统一结构中进行表达，为工时预测、班组配置和流水排程提供完整的数据基础。

53、本发明结合历史施工记录和当前施工状态计算当前施工效率，生成与具体桥梁施工任务单元相对应的施工单元工时预测结果，并沿施工工序关联网络识别工期偏差的传递方向和时间增量，能够定位受到延误影响的关联桥梁施工任务单元，减少仅依据定额工时或单项进度偏差进行工期安排造成的预测误差。通过从单班组开始递增施工班组数量，并依据计划总工期确定工序班组初始配置结果，可以使施工班组配置与桥梁工程总工期约束保持对应，降低施工班组数量凭经验确定造成的配置不足或资源浪费。

54、本发明根据工期影响参数和临界流水节拍调整桥梁施工任务单元归属，使同一施工工序中不同施工班组承担的任务量保持均衡，并利用大差法计算相邻施工工序的流水步距，确定各施工工序的开工时间和完成时间。在形成桥梁施工初始工期安排方案后，对方案总工期、施工班组占用状态和施工资源占用状态进行复核，依据受影响施工任务单元调整施工班组数量、桥梁施工任务单元归属和流水步距，能够减少施工资源同时占用、施工班组任务重叠和相邻施工工序衔接不合理的问题，提高桥梁施工工期安排的准确性、协调性和动态调整能力。