基于普适计算和BIM的协同施工控制理论与方法研究

Information exchange and sharing are key points for project information management, and furthermore, they are both critical to collaborative construction. Ubiquitous computing provides powerful methods for real-time information exchange, and Building Information Modeling (BIM) is widely considered as an effective tool for information integration and sharing. This proposed study aims to integrate ubiquitous computing with BIM to support real-time information exchange and sharing in construction projects, and to use such a platform to study construction management and decision making process in a collaborative construction environment. More specifically, the first step of the study involves the analysis and validation of information processing rules and mechanisms in ubiquitous computing environments. Secondly, the study will investigate methods of developing BIM-based information models. The aim is to utilize context-ware methods to develop various construction information models. Thirdly, a project information acquisition mechanism will be established using Discrete Dynamic Event system and expressed using BIM technology. Finally, a rule-based project control model will be established based on contextual information processing, and the rough set theory will be used to support context information driven construction management decisions.

信息的交互和共享是项目信息管理的重要内容，也是实现协同施工的基础。普适计算能提供强大的实时交互能力，建筑信息模型（BIM）被认为是实现信息共享的有效工具之一。本研究将普适计算和BIM结合，探索实现协同施工过程中动态信息交互和共享的方法，在此基础上研究协同施工控制和决策理论与方法。首先，对普适计算环境下协同施工方法进行分析，确定协同施工对信息的处理规则和原理。其次，对基于BIM的施工信息模型建立方法进行研究，借助上下文感知技术，建立不同类型的施工上下文信息模型。再次，采用离散动态事件系统理论构建基于事件模型的施工信息获取机制，采用BIM技术对施工信息进行表达。最后，在上下文信息处理的基础上构建基于规则的施工过程控制模型，采用粗糙集理论根据上下文信息进行管理决策。本研究符合建筑业信息化发展趋势，有助于促进新技术新方法在施工管理中的应用，有助于施工管理理论与方法的创新，具有重要的理论和实践意义。

本项目首先对协同施工的概念进行界定，并详细阐述协同施工的主要内容，信息协同和多主体协同；根据协同施工的概念，结合进度管理的特点，阐述面向协同施工的工程项目进度管理内涵和内容，明确研究边界和研究内容；结合信息融合理论、粗糙集理论、模糊理论、普适计算、BIM技术等搭建研究的理论框架。.其次，基于普适计算和BIM技术，结合信息融合理论构建面向协同施工的工程项目信息集成模型，明确信息集成实现过程。运用上下文感知计算定义上下文信息概念，分析上下文信息类型，明确不同类型上下文信息的获取方式；运用IFC标准构建上下文信息模型，实现信息标准化表达；运用D-S证据理论制定上下文信息融合规则，获取施工状态的准确估计。.最后，运用优势粗糙集深入研究协同施工的相关决策问题，并获取协同优化决策规则；针对优化过程中存在的多主体利益冲突，运用主从递阶决策理论，结合优化决策规则构建协同优化模型，并利用差异演化算法和种群密度的协同进化模型相结合实现模型求解。