混凝土施工中资源匹配的分析方法
【专利摘要】本发明涉及混凝土施工中资源匹配的分析方法，包括：a.以振捣监控数据为基础，分析振捣机的施工效率，并作为配置振捣机的依据，修正振捣机生产率估算公式中经验参数；b.以缆机吊罐监控数据为基础，计算缆机的运行效率和各环节耗时，分析缆机运行中制约效率的关键环节，提高缆机的运行效率；c.根据步骤a和b获得数据，通过缆机和振捣机实际运行效率、闲置时间的比较，得到缆机和振捣机配置数量的合理性。本发明通过对实时数据对缆机和振捣机的数量进行匹配分析，能够得到符合实际工程的匹配数据，并且及时发现施工资源利用中可以改善的环节，有效提高了施工资源利用率、提高了总体施工效率和优化了施工资源配置。
【专利说明】混凝土施工中资源匹配的分析方法【技术领域】
[0001]本发明涉及水利水电行业的混凝土施工中资源匹配的分析方法。
【背景技术】
[0002]水利水电工程中挡水坝混凝土施工是影响工程质量、进度和成本的关键。挡水坝混凝土施工包含混凝土拌合、水平运输、垂直运输、仓面平仓、混凝土振捣、温度控制等一系列工序，涉及到混凝土拌合系统、混凝土水平运输车辆、垂直运输设备、平仓机、混凝土振捣台车、混凝土人工振捣棒等一系列施工资源。各类施工资源的数量和型号是否充足、设备之间的搭配是否合理，直接关系到工程的施工效率、进度和施工成本，甚至影响混凝土施工质量。 [0003]实际工程中，施工资源的配置主要依靠技术人员的工程经验，根据各类施工资源运行效率的经验参数估算所需的设备数量。但由于施工资源的实际运行效率受诸多因素的影响(如操作人员的熟练程度、仓面的位置、混凝土运输的距离、仓面流水作业设计等)，根据估算得到的资源配置方案往往容易造成施工资源不匹配的现象，导致部分资源闲置、施工效率低等问题。同时由于缺乏施工资源的实际运行数据，一般采用浇筑强度(浇筑方量/浇筑时间)等指标粗略分析施工资源的使用情况，难以分析制约施工效率的主要原因，难以改进资源配置方案和提高施工效率。
[0004]现有技术中，资源配置和匹配分析大多基于工程技术人员的施工经验，根据各类施工资源在类似工程中的施工经验参数来设计资源配置方案。现有技术存在以下问题:
[0005](I) 一般以浇筑仓为分析对象，以单仓平均浇筑强度(仓面浇筑方量/浇筑时间)分析整套施工中各施工资源的施工效率。平均浇筑强度是整套施工中各施工资源综合作用的结果，难以分析制约总施工效率的关键资源。
[0006](2)由于缺乏施工资源的详细施工数据，难以分别分析各施工资源的效率、利用率、闲置率等详细指标，缺乏定量的分析方法，难以准确分析施工资源的利用情况，发现施工资源使用过程中的问题。
[0007](3)现有资源配置方案设计时，一般参照水利水电工程施工手册等行业通用经验公式估算。估算公式中的众多经验参数为众多同类工程的平均参数，参数选取与技术人员的经验紧密相关，难以准确反映当前工程的实际施工水平，影响资源配置方案的合理性。
[0008]根据经验参数配置施工资源，容易造成资源配置不合理。施工资源的运行效率与工程的自身特性(如设备操作人员的熟练程度、混凝土的运输距离、运输方式、仓面的位置和流水作业设计等)相关。以往由于缺乏详细的实际施工数据，难以根据具体工程的特点修正经验参数，只能根据施工资源在类似工程的经验值来估算的资源配置方案，往往容易造成资源不足、资源闲置或资源匹配不合理的现象，影响施工进度。
【发明内容】
[0009]本发明提供了一种混凝土施工中资源匹配的分析方法，通过对实时数据对缆机和振捣机的数量进行匹配分析，得到符合实际工程的匹配数据，提高工程中缆机和振捣机配置的合理性和各自的利用率。
[0010]本发明混凝土施工中资源匹配的分析方法，包括:
[0011]a.实时监控振捣机的工作参数，并根据所述工作参数判断振捣点的连续性和振捣机效率，获得振捣机的配置数量是否合理的数据，根据所述的振捣机实时工作参数和配置数量修正振捣机效率经验参数值；
[0012]b.实时监控缆机吊罐的运动轨迹和每个循环中缆机吊罐重量状态变化的时间，得到重罐运输速度和空罐运输速度，并分析获得缆机吊罐的各环节耗时或速度是否符合缆机的设计参数；
[0013]c.根据步骤a和b获得数据，通过将缆机的实际小时强度和估算小时强度比较，振捣机的实际小时强度和估算小时强度比较，分别统计出缆机和振捣机的闲置时间，并根据二者的闲置时间的大小关系对缆机数量和振捣机数量的配置进行调整。
[0014]通过本发明对混凝土施工中的各种设备资源的实时数据采集，定量分析各施工资源的使用情况并获得合理的设备资源配置方案，能够及时发现施工资源利用中可以改善的环节，从而提高施工资源利用率、提高总体施工效率和优化施工资源配置。
[0015]具体的，步骤a中，通过实施获得的振捣机工作参数，以及根据每个振捣点的振捣间隔时间和振捣间隔时间理论值之间的大小，判断出振捣点的连续性。
[0016]进一步的，如果振捣点的振捣间隔时间 <振捣间隔时间理论值，则为连续振捣；否则为振捣机闲置。
[0017]具体的，步骤c中所述缆机的估算小时强度为缆机吊罐容量与缆机理论小时循环次数的乘积。
[0018]具体的，步骤c中所述缆机的实际小时强度为缆机吊罐容量与缆机实际小时循环次数的乘积。
[0019]具体的，步骤c中所述振捣机的实际小时强度为:单次振捣的作用面积X坯层厚度/每次振捣的时间。
[0020]具体的，步骤c中，根据统计出的缆机和振捣机的闲置时间，如果缆机的闲置时间>振捣机的闲置时间，则增加振捣机的配置数量；反之，则增加缆机的配置数量。
[0021]可选的，步骤b中所述缆机吊罐的各环节包括供料平台对位、装料、仓面对位和仓面卸料。
[0022]本发明混凝土施工中资源匹配的分析方法，通过对实时数据对缆机和振捣机的数量进行匹配分析，能够得到符合实际工程的匹配数据，并且及时发现施工资源利用中可以改善的环节，有效提高了施工资源利用率、提高了总体施工效率和优化了施工资源配置。
[0023]以下结合实施例的【具体实施方式】，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
【具体实施方式】
[0024]本发明混凝土施工中资源匹配的分析方法，包括:[0025]a.通过GPS定位系统和智能传感器设备实时监控振捣机的工作状态，获取振捣机的实时位置Pi，每个振捣点的序号1、振捣开始时间ts (i)、持续时间t (i)等工作状态信息。具体的结构和工作原理在专利号201320080173.X和201320092481.4的实用新型专利中均有类似的描述。
[0026]计算每个振捣点的振捣间隔时间tspan(i)，即:从上一振捣点开始时间~当前振捣点开始时间，tspan(i)=ts(i) — ts(i — I)。
[0027]然后确定振捣间隔时间理论值Tspan。振捣间隔时间=振捣插入时间+振捣持续时间+振捣拔出时间+振捣机移动时间。根据振捣点的振捣间隔时间tspan(i)和振捣间隔时间理论值Tspan的大小关系判断振捣点的连续性。若振捣点的振捣间隔时间tspan(i)<振捣间隔时间理论值Tspan，则为连续振捣；否则为振捣机闲置。
[0028]分析坯层内振捣效率指标。计算连续振捣百分比、有效利用率、闲置时间、闲置次数等，从多角度分析振捣机效率。其中坯层内连续振捣点的百分比=连续振捣点数/坯层总振捣点；有效利用率K=连续振捣时间/振捣机总工作时间；闲置时间=各点闲置时间之和。
[0029]根据振捣效率指标，分析振捣机是否充分利用、配置是否合理。如连续振捣点百分比过低、有效利用率过低、闲置时间过长、闲置次数过多，说明振捣机未充分利用、可能存在施工协调不合理、配置过多的问题，需要结合整套工程的其它资源效率分析，调整资源配置方案；反之，则说明振捣机充分利用，但可能存在配置过少的问题。
[0030]根据实时监控数据，修正振捣机效率经验参数，提高后续施工中仓面振捣机配置方案设计的合理性。根据水利水电工程施工手册，可根据经验公式计算振捣机生产率，由仓面混凝土工程量计算所需的振捣机。振捣机的生产率经验估算公式为Q=2KR2HX3600/(tl+t),其中:Q:振捣机生产率；K:振捣机工作时间利用系数，按0.8~0.85估算；R:振捣棒作用半径，设备额定值:振捣深度；tl:振捣机移动一次的时间；t:每点的振捣持续时间。
`[0031 ] 上述计算公式中，除R和H为额定值，其他均为经验参数，参数取值与技术人员的经验有关。根据本工程的实际振捣监控数据，可对上述经验参数进行修正。
[0032]其中K计算方法:K=(K1+K2…+Ki)/n，Ki表示第i坯层的振捣机利用率，取已施工坯层的平均利用系数；
[0033]t计算方法:取已振捣点持续时间的平均值，t=(t⑴+t⑵…+t(i))/n,t⑴表示第i振捣点的振捣持续时间。
[0034]tl计算方法:取已振捣点移动时间的平均值,tl=(tl(l)+tl(2)...+tl(i))/n。tl(i)表示第i振捣点的振捣持续时间，tl⑴=Tspan⑴-t⑴。
[0035]b.通过GPS定位系统每隔设定的时间周期采集一次缆机吊罐的位置来监控缆机吊罐的运动轨迹，以确定缆机吊罐的运动轨迹和每个循环中缆机吊罐重量状态变化的时间。
[0036]根据所述缆机吊罐的运行轨迹和重量状态变化时间，分析缆机吊罐每个循环中各环节的耗时，其中包括供料平台对位、装料、仓面对位仓面卸料、重罐运行和空罐运行的耗时，所述的供料平台对位耗时是缆机吊罐到达供料平台上方~缆机吊罐在供料平台静止等待卸料的耗时；装料耗时是缆机吊罐在供料平台静止~混凝土装载到缆机吊罐中准备提升的耗时，这个阶段中缆机吊重增加；仓面对位耗时是缆机吊罐到达仓面上方?缆机吊罐在卸料点上方基本静止的耗时；仓面卸料耗时是缆机吊罐在卸料点静止?缆机吊罐中混凝土卸料完成、缆机吊罐吊重持续减少到稳定的耗时；重灌运行耗时指的是装料完成后缆机吊罐提升?缆机吊罐到达仓面上方的耗时，空罐运行耗时指的是空罐由仓面返回?到达供料平台上方的耗时。
[0037]根据得到的重罐运行耗时tl和空罐运行耗时t2，以及供料平台到仓面的距离S，得到重罐运输速度:vl=S/tl和空罐运输速度v2=S/t2。
[0038]通过上述得到的数据，分析各环节耗时或速度是否符合缆机的设计参数。若某环节监控值严重偏离设计参数，说明该环节需要重点关注，应查找耗时过长的原因并在后续施工中进行改进。
[0039]c.根据步骤a的振捣机数据以及步骤b的缆机数据，计算缆机的估算小时强度Qui=IiuiXq,和振捣机的估算小时强度Qztl，其中q为缆机吊罐容量，nL0为缆机理论小时循环次数，nLO=60/t, t=仓面与供料平台的距离/ (缆机复合运动速度+缆机对位时间+装料时间+卸料对位时间+卸料时间)，公式中的各参数均为实施采集和统计出的数据，这在现有技术中是不曾有过的。
[0040]振捣机的估算小时强度Qztl按照行业通用的水利水电工程施工手册中的方法计算，一般单棒振捣效率为10m3/h。然后按照缆机总供料强度和振捣机总振捣强度基本相等的原则配置仓面的缆机数量和振捣机数量。
[0041]计算缆机的实际小时强度Qu=nuXq，nu为缆机实际小时循环次数，以及振捣机的实际小时强度Qzl=SzlXh/t，其中Szi为单次振捣的作用面积，h为坯层厚度，t为每次振捣的时间。
[0042]如果缆机的实际小时强度Qu <估算小时强度Qui,则缆机的配置数量可能过多，每台缆机的效率较低；如果振捣机的实际小时强度Qzi <估算小时强度Qztl，则振捣机的配置数量可能过多，每台振捣机的效率较低。根据以上的这些数据，分别统计出缆机和振捣机的闲置时间，如果缆机的闲置时间> 振捣机的闲置时间，则增加振捣机的配置数量；反之，则增加缆机的配置数量。
【权利要求】
1.混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征包括: a.实时监控振捣机的工作参数，并根据所述工作参数判断振捣点的连续性和振捣机效率，获得振捣机的配置数量是否合理的数据，根据所述的振捣机实时工作参数和配置数量修正振捣机效率经验参数值； b.实时监控缆机吊罐的运动轨迹和每个循环中缆机吊罐重量状态变化的时间，得到重罐运输速度和空罐运输速度，并分析获得缆机吊罐的各环节耗时或速度是否符合缆机的设计参数； c.根据步骤a和b获得数据，通过将缆机的实际小时强度和估算小时强度比较，振捣机的实际小时强度和估算小时强度比较，分别统计出缆机和振捣机的闲置时间，并根据二者的闲置时间的大小关系对缆机数量和振捣机数量的配置进行调整。
2.如权利要求1所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤a中，通过实施获得的振捣机工作参数，以及根据每个振捣点的振捣间隔时间和振捣间隔时间理论值之间的大小，判断出振捣点的连续性。
3.如权利要求2所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:如果振捣点的振捣间隔时间<振捣间隔时间理论值，则为连续振捣；否则为振捣机闲置。
4.如权利要求1所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤c中所述缆机的估算小时强度为缆机吊罐容量与缆机理论小时循环次数的乘积。
5.如权利要求1所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤c中所述缆机的实际小时强度为缆机吊罐容量与缆机实际小时循环次数的乘积。
6.如权利要求1所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤c中所述振捣机的实际小时强度为:单次振捣的作用面积X坯层厚度/每次振捣的时间。
7.如权利要求1所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤c中，根据统计出的缆机和振捣机的闲置时间，如果缆机的闲置时间>振捣机的闲置时间，则增加振捣机的配置数量；反之，则增加缆机的配置数量。
8.如权利要求1至7之一所述的混凝土施工中资源匹配的分析方法，其特征为:步骤b中所述缆机吊罐的各环节包括供料平台对位、装料、仓面对位和仓面卸料。
【文档编号】G05B19/418GK103676910SQ201310727494
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】尹习双, 刘金飞, 钟桂良 申请人:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司