施工管理中的仿真:在计划和预算范围内交付项目

黄色建筑起重机和水泥墙

建筑业是全球最大的行业之一,约占世界劳动年龄人口的7%。根据麦肯锡全球研究所McKinsey Global Institute的数据,它也是世界经济的最大贡献者之一,每年在建筑相关产品和服务上的支出高达10万亿美元。

建筑项目往往很复杂,而且有很大一部分不确定性。然而,项目经理需要确保施工过程顺利、安全、在计划和预算范围内运转。

仿真建模,作为通过计算机模型模仿或复制真实系统行为的过程,有助于使复杂的建设项目变得更容易,成本更低。它为实验、测试和分析提供了一个无风险的空间。它还可以改进决策和项目绩效。最重要的是,结果易于验证和传达。

在这篇文章中,我们将介绍施工管理中最常见的仿真应用,即:

  1. 施工计划和进度的风险管理
  2. 资源分配
  3. 利用BIM和CAD进行仿真

在整篇文章中,您将找到说明上述每个仿真应用领域的相关案例。

施工计划和进度的风险管理

仿真在施工管理中的主要优势之一是它能够增强项目计划。传统的计划方法往往难以考虑到不确定性、不可预见的事件以及施工过程中复杂的相互依赖性。


仿真建模生命周期
仿真建模生命周期

仿真通过考虑诸如天气条件、材料可用性和资源限制等各种因素来克服这些挑战。它使项目经理能够创建现实的项目计划和时间表,优化关键路径分析并预测潜在的延迟。

新的基于仿真的施工调度方法

某基建项目管理公司利用AnyLogic仿真软件开发了一种新的调度方法。通常,地下施工项目是通过甘特图来管理的,甘特图会提前安排已知的事件。但在任何项目中,不确定性都是不可避免的。例如,管理者可能知道潜在的问题,但不知道什么时候会发生。

由于使用了仿真建模,工程团队为整个施工期间创建了一个项目进度表,一个包含每日工作计划的月度进度表,以及一个包含3分钟步骤的环图,以通知管理决策。


地下作业钻机
地下施工工程

在复杂的土方工程中适应突然的进度和成本变化

有时候,一个项目没有按计划进行,不得不做出突然的改变。但是这些变化将如何影响完成项目的时间和总成本呢?

就在签订施工现场准备项目的合同后,客户和地方当局对该项目的运营提出了新的、更严格的约束限制。中东最大的建筑公司- - 联合承包商公司(Consolidated Contractors Company)不得不求助于仿真,以评估新约束限制的影响,并证明延长工期的要求是合理的。

根据施工仿真模型的结果,客户同意将土方工程的总工期在原计划工期的基础上再延长50%。这本质上为项目节省了相当于原始合同总价值18%的额外成本。

钻机施工风险分析

通过事先分析风险和不确定性的影响,专业施工人员可以主动制定策略,以尽量减少其影响,增加项目的弹性和成功率。

一个新的石油和天然气钻井平台的建设需要超过10亿美元的巨额投资。该流程有很多相互依赖关系,因此容易出现故障。

瑞士海上钻井公司Transocean决定详细仿真钻井平台的整个施工过程。通过仿真,它可以测试不同的场景,为潜在风险做好准备,并探索设备、流程或政策变化对资本和运营费用的影响。


造井施工流程图

合理分配建设资源

有效利用资源,包括劳动力、机器、设备和材料,是建设项目成功的关键。仿真模型帮助施工经理评估和分析资源利用率,识别瓶颈,并做出有关资源分配的明智决策。通过优化资源分配,施工经理可以提高项目生产率,降低成本,并最大限度地减少浪费。

识别瓶颈,减少停滞,避免经济损失

为了最大限度地减少建设项目中可能的损失,德国商业仿真服务提供商SimPlan创建了一个仿真模型,帮助识别瓶颈。


在建地铁隧道
地铁隧道建筑。来源:德国塞尔多夫的魏哈恩线项目

通过仿真隧道施工,该公司减少了现场流程和外部物流中的薄弱环节,并规划了所需的备用库存。它最大限度地减少了不必要的停滞和性能损失,从而缩短了隧道工程的工期,优化了预算。


描述隧道掘进过程分类的示意图
机械化隧道掘进的工艺分级

减少隧道建筑物流的停机时间

另一个关于机械化隧道的项目 是由德国波鸿鲁尔大学完成的。这个隧道的建造过程需要大量的机器部件和物流要素(隧道掘进机、外部物流等)。仿真成功地将停机时间减少了近40%,最终实现了更稳健的物流和维护流程规划。

仿真,BIM和CAD

总体而言,仿真与建筑信息模型(BIM)的结合进一步增强了其在施工管理中的能力。BIM为施工项目提供了丰富的数据和信息来源,可以创建更准确和详细的仿真模型。

特别是AnyLogic,提供了验证和测试的机会。您可以将CAD图纸导入软件,基于此布局创建仿真模型,并测试您未来建筑的效率。检查行人、机械或其他元素是否能够自由移动而不会造成瓶颈。当你完成测试后,回到你最初的BIM模型,根据了解到的情况对其进行更改,并继续为项目的实际和成功实施而努力。

测试未来机场租车设施的可行性和性能

洛杉矶国际机场正好有这个任务。管理部门正在规划一个有四层甲板的大型综合租车设施。在开始施工过程之前,他们想测试该设施在包括高峰时段等不同场景下的表现。由此产生的数据使利益相关者能够确定施工操作是否可行以及是否同意该项目。

关于建筑施工建模和优化的关键要点

在施工管理中,仿真被证明是一个有价值的工具,可以让专业人员:

  • 复制真实世界的场景。
  • 加强项目计划和预测结果。
  • 优化资源配置,管理风险。
  • 缩短项目时间,降低成本。
  • 在建造之前测试建造效率。

通过利用仿真,建筑业可以提高效率,改进决策,并成功实现项目交付,无论是建造咖啡馆、购物中心、机场还是其他东西。


不要忘记订阅我们的月度资讯,随时了解AnyLogic博客文章和我们的月度模型。

相关文章