一种基于数字孪生的建筑新工艺参数化设计与施工工序校核方法及系统与流程
本发明属于计算机辅助工艺，具体为一种基于数字孪生的建筑新工艺参数化设计与施工工序校核方法及系统。
背景技术：
1、装配式模块化建造、混凝土增材制造、低碳预制构件生产等新型建筑工艺普遍具备参数化程度高、工序耦合性强、精度要求严苛的特征。对于房地产开发单位而言，建筑新工艺的方案选型、参数设计直接决定项目开发成本、施工周期与交付质量。当前，参数化设计技术已广泛应用于建筑方案生成与性能优化，可通过参数变量驱动几何模型快速迭代；数字孪生技术也逐步引入施工管控环节，用于实现施工过程的可视化监控与进度追溯。然而，针对建筑新工艺的参数化设计与施工工序校核，现有技术仍存在以下技术问题：
2、现有参数化设计方法以几何形态、结构力学、能耗性能为核心约束目标，仅将施工可行性作为后置人工校验环节，未将施工工序的时序逻辑、空间干涉、资源配置等约束内嵌至参数化设计的参数解算引擎中。针对建筑新工艺，开发单位无法在设计阶段同步量化评估施工周期、成本与质量风险，设计参数与工序可行性之间缺乏定量的约束映射关系，参数迭代与工序校核呈串行脱节状态，项目开发周期长、设计返工成本高。
3、现有建筑施工数字孪生体系多聚焦于施工阶段的几何模型1：1复刻与进度可视化展示，未构建设计参数变量、孪生体仿真节点、施工工序行为响应三者的多粒度量化映射模型。开发单位在设计调参过程中，无法通过孪生体同步推演施工全流程的动态表现，仅能开展静态几何碰撞检查，难以覆盖工艺参数波动下的工序动态可行性、质量稳定性与成本波动评估，无法支撑开发端的方案比选决策。
4、现有施工工序校核方法普遍作为施工阶段的管控工具，基于预设规则进行静态逻辑校验，仅判断工序先后顺序、搭接关系的合规性，未将多工序耦合下的施工误差传递链前置至设计校核环节。开发单位无法在参数化设计阶段识别误差敏感的设计参数与工序薄弱节点，无法提前预判质量风险与成本偏差，校核结果与项目开发全周期管控需求存在显著偏差，易导致项目交付风险与成本超支。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的建筑新工艺参数化设计与施工工序校核方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的建筑新工艺参数化设计与施工工序校核方法，包括以下具体步骤：
3、优选地，采集建筑新工艺工法说明书、施工规范、历史施工日志、质量验收报告等非结构化文本数据，基于通用预训练语言模型，利用标注的建筑工艺实体与关系样本进行领域微调，训练工艺实体识别与关系抽取模型；
4、调用所述工艺实体识别与关系抽取模型从非结构化文本中抽取几何参数、材料性能参数、工艺工法参数三类核心工艺实体与施工工序约束规则，以及实体间的约束关系、耦合关系、时序依赖关系，进行实体对齐、消歧处理，构建工艺知识图谱；
5、基于本体建模方法，将所述工艺知识图谱中的参数取值范围、耦合关系、工序约束条件转化为可被计算引擎调用的参数约束本体。
6、优选地，将所述参数约束本体接入建筑参数化设计引擎，同步搭建约束语义解析引擎，接收自然语言形式的工序约束、成本约束、性能约束要求与设计边界条件；
7、所述约束语义解析引擎通过语义角色标注、约束谓词识别等技术处理，将自然语言描述的空间边界约束、时序逻辑约束、资源承载约束、成本管控约束、性能指标约束转化为可被约束求解算法识别的多维度形式化约束表达式；
8、在参数化设计模型生成过程中，将所述形式化约束表达式与所述参数约束本体内置的约束规则同步嵌入参数解算逻辑，通过约束求解算法解算设计参数的可行域区间，支持多组设计参数方案并行解算与比选，剔除不满足工序与成本性能要求的参数组合，输出带语义标签的多套参数化设计模型与对应初始参数集。
9、优选地，对所述带语义标签的参数化设计模型进行多粒度拆解，按照构件级、工序级、工艺级三个粒度层级，为不同层级的设计参数变量生成分级语义标签，对施工数字孪生体的几何节点、仿真输入端口、工序行为仿真单元进行语义标注；
10、通过语义相似度匹配算法，完成设计参数变量、施工数字孪生体几何节点、工序行为仿真单元的一一对应映射，几何维度执行构件级、工序级的几何模型映射，工艺维度执行参数变量到施工数字孪生体仿真输入端口的绑定，行为维度执行工序动作与施工数字孪生体仿真逻辑的关联；
11、设计参数发生变更时，映射关系随参数语义标签同步更新，基于映射关系构建施工数字孪生基线模型。
12、优选地，通过所述施工数字孪生基线模型驱动施工工序仿真，同步接入建筑施工规范强制性条文文本库作为合规判定依据；
13、进行时序逻辑校核，验证工序先后顺序、搭接时间的合规性，进行空间动态校核，模拟施工机械、构件、临时设施随工序推进的空间位置变化，检测动态干涉与空间冲突；进行资源匹配校核，校验各工序的人工、材料、机械配置与工序节奏的匹配度；
14、将每一项校核结果与所述建筑施工规范强制性条文文本库进行语义匹配，判定强制性条文违反情况，输出带自然语言归因描述的工序校核问题清单，关联对应设计参数的语义标签。
15、优选地，采集建筑新工艺历史施工日志、质量偏差报告等非结构化文本数据，结合工序校核输出的问题节点信息，通过信息抽取处理提取工序的施工误差范围、误差传递系数、误差累积规则，构建施工工序误差传递矩阵；
16、基于所述施工数字孪生基线模型，模拟施工误差沿工序链的传递与累积过程，计算每道工序完成后的实际偏差值，评估设计参数对应的工序质量裕度；
17、识别误差敏感型设计参数与工序薄弱节点，生成自然语言形式的误差风险评估报告，输出工序链的质量达标概率。
18、优选地，接收所述工序校核问题清单、工序薄弱节点与误差敏感型设计参数，接收自然语言形式的优化需求与优先级要求，通过需求语义解析模型，将自然语言优化需求转化为可计算的优化目标函数与约束边界；
19、以设计参数可行域为边界，以工序合规性、质量裕度、施工工期、工程成本为多维度优化目标，采用约束求解算法进行协同优化，在参数可行域内调整设计参数取值；
20、同步调整施工工序编排方案，包括工序顺序调整、搭接关系优化、资源配置调整，经迭代计算输出匹配的设计参数集与施工工序方案。
21、优选地，将经协同优化验证后的设计参数与工序组合方案、校核报告、优化记录等文本数据作为增量输入，通过增量式知识抽取算法，提取其中补充的参数关联关系、工序约束条件与误差传递经验数据；
22、执行实体补全、关系更新操作，将提取得到的参数关联关系、工序约束条件与误差传递经验数据结构化存入所述工艺知识图谱，通过本体更新算法迭代优化所述参数约束本体，补充新工艺的可行参数区间与误差传递系数，更新后的所述参数约束本体支撑后续参数化设计的约束解算。
23、本发明还提供了一种基于数字孪生的建筑新工艺参数化设计与施工工序校核系统，用于实现上述的方法，包括以下各模块：
24、知识本体构建模块，采集建筑新工艺非结构化文本数据，基于通用预训练语言模型训练工艺实体识别与关系抽取模型，抽取核心工艺实体及关联关系，经实体对齐消歧构建工艺知识图谱，转化生成可调用的参数约束本体；
25、参数化设计解算模块，接入参数约束本体，搭建约束语义解析引擎，将输入的自然语言形式的工序约束、成本约束、性能约束转化为多维度形式化约束表达式，将约束嵌入参数解算逻辑，解算设计参数可行域并支持多方案并行测算比选，输出带语义标签的多套参数化设计模型与对应初始参数集；
26、孪生基线构建模块，对参数化设计模型进行多粒度拆解并生成分级语义标签，对施工数字孪生体各单元进行语义标注，通过语义相似度匹配完成多维度映射，构建施工数字孪生基线模型；
27、工序耦合校核模块，驱动施工工序仿真，接入建筑施工规范强制性条文文本库，从时序逻辑、空间动态、资源匹配维度进行工序校核，结合规范语义校验输出关联设计参数的工序校核问题清单；
28、误差仿真评估模块，提取施工误差参数构建误差传递矩阵，基于孪生基线模型模拟误差沿工序链的传递累积过程，计算工序偏差值并评估工序质量裕度，识别误差敏感型设计参数与工序薄弱节点；
29、协同优化模块，解析自然语言优化需求，确定优化目标与约束边界，以设计参数可行域为边界，采用约束求解算法进行协同优化，同步调整设计参数与工序编排方案，输出匹配的参数集与工序方案；
30、知识迭代更新模块，以优化验证后的文本数据为增量输入，提取新增约束规则与经验数据，更新工艺知识图谱与参数约束本体。
31、本发明的有益效果如下：
32、1、本发明采集建筑新工艺工法说明书、施工规范、历史施工日志、质量验收报告等非结构化文本数据，基于领域微调的预训练语言模型，提取几何、材料性能、工艺工法三类核心工艺实体，以及约束、耦合、时序依赖三类关联关系。经实体对齐与消歧处理后构建工艺知识图谱，再转换生成可被计算引擎调用的参数约束本体；将参数约束本体接入建筑参数化设计引擎，通过约束语义解析引擎将自然语言工序约束、成本约束、性能约束转化为多维度形式化约束表达式，嵌入参数解算逻辑，解算设计参数可行域区间，支持多组设计方案并行解算比选，剔除不合格参数组合，输出带语义标签的多套参数化设计模型与初始参数集；该技术将施工工序、成本、质量约束内嵌至参数化设计前端，支撑开发单位在设计阶段完成方案选型与参数优配，降低了设计返工成本，缩短项目开发周期，大幅提升建筑新工艺参数化设计的施工适配性与方案决策效率。
33、2、本发明对带语义标签的参数化设计模型按构件级、工序级、工艺级三个层级进行多粒度拆解，为不同层级的设计参数变量生成分级语义标签，同步对施工数字孪生体的几何节点、仿真输入端口、工序行为仿真单元进行全要素语义标注；通过语义相似度匹配算法完成几何映射、参数端口绑定、工序行为关联的多维度对应，构建施工数字孪生基线模型，以此驱动工序仿真，接入规范强制性条文库，从时序、空间、资源三个维度进行工序耦合校核与合规判定；该方案建立设计参数与孪生仿真的多粒度量化映射，实现参数变更下的动态工序校核，全面覆盖工序合规风险，提升了建筑新工艺施工校核的精准性与响应效率。
34、3、本发明采集建筑新工艺历史施工日志、质量偏差报告等非结构化文本数据，结合工序校核输出的问题节点信息，提取施工误差范围、传递系数与累积规则，构建施工工序误差传递矩阵；基于数字孪生基线模型模拟误差沿工序链的传递累积过程，计算工序实际偏差值并评估质量裕度，识别误差敏感型设计参数与工序薄弱节点；结合校核问题与风险节点解析优化需求，采用约束求解算法进行设计参数与工序方案协同优化，并以优化结果增量更新知识图谱与参数约束本体；该方案将误差评估与质量管控前置至参数化设计阶段，帮助开发单位精准预判项目质量风险与成本偏差，量化各设计参数的开发价值，实现设计与施工协同迭代优化，持续提升建筑新工艺的全周期管控水平与方案适配能力。