Контроль производства в режиме реального времени


Управление производственным процессом в строительстве обсуждается главным образом в рамках Lean Construction с помощью таких инструментов и методов, как Система последнего планирования (LPS), Система управления на основе местоположения (LBMS) и Takt Time Planning (TTP). Однако, несмотря на все более широкое использование этих систем, информация об использовании оборудования, рабочей силы и материалов по-прежнему собирается посредством ручного сбора данных, если вообще используется (аналитика и мониторинг действий сотрудников в рабочее время производится с помощью инструментов для учета рабочего времени сотрудников). В режиме реального времени информация об этих факторах производства отсутствует.

Предлагается интеллектуальная система управления производством в режиме реального времени (iCONS), которая была разработана на основе требований, установленных специалистами-строителями из четырех стран, существующих технических решений, которые использовались для отслеживания в реальном времени, и на основе предложенного новые решения, которые могут удовлетворить требования. На основе опросов были определены четыре типа требований: 1) управление безопасностью, 2) мониторинг информации о процессе, производительности и отходов, 3) материально-техническое обеспечение и 4) информация о местонахождении на основе извлечения. Предлагаемая система удовлетворяет ключевым требованиям, обеспечивая совместное использование и интеграцию информации в режиме реального времени между материалами, отслеживаемыми с помощью меток RFID, рабочей силой и оборудованием, отслеживаемым маяками Bluetooth, связываясь со шлюзами на основе определения местоположения и приложением iCONS через облачное решение. Проектные группы могут использовать эту систему для повышения эффективности производства, управления поставщиками и обеспечения безопасности.

Производственный контроль в строительстве обсуждается в основном в рамках Lean Construction. Среди прочего, его инструменты и методы включают в себя: 1) Систему последнего планирования (LPS, Ballard 2000), которая фокусируется на социальном процессе планирования и надежных обязательствах; 2) Система управления на основе местоположения (LBMS, Kenley и Seppanen 2010), которая включает в себя техническую систему и процесс для лучшего планирования и контроля с использованием местоположений и; 3) Takt Time Planning (TTP, например, Frandson et al. 2013), который представляет собой связанный подход к планированию и контролю с использованием фиксированных длительностей для каждого местоположения. Различные комбинированные подходы также были предложены. Например, комбинация LPS и LBMS была предложена Seppanen et al. (2010). Хотя о хороших результатах СУБД сообщалось в литературе (например, Seppanen et al. 2014), подрядчики жалуются на сложность ручного сбора данных (например, Cruz Rios et al. 2015). Кроме того, все подходы к управлению производством в значительной степени зависят от социальных процессов и ручного сбора данных (Pradhananga and Teizer 2013). Например, LPS, как правило, реализуется с помощью ручных методов, таких как использование заметок после его завершения, для совместного планирования на собрании по этапному планированию (например, Tsao and Hammons 2014). В число последних подходов входят мобильные приложения, которые раздают план работникам и позволяют им использовать мобильные устройства для сообщения о прогрессе (Dave et al. 2014). LBMS была реализована в программном обеспечении (в настоящее время Планировщик расписания Vico), но отслеживание прогресса остается ручным с использованием контрольных диаграмм (Kenley и Seppanen 2010). TTP - это другая методология планирования, но с точки зрения программного обеспечения, как правило, она также реализуется с помощью Планировщика расписаний Vico (Frandson et al. 2013). Каждый подход основывается на ручном сборе информации посредством обсуждений или электронных таблиц, что требует значительных человеческих усилий для сбора и анализа данных, что в конечном итоге привело к человеческим ошибкам (Costin et al. 2012), кроме того, это дорогой, неточный и неэффективный процесс. (Jiang et al. 2012). Строительные площадки обычно характеризуются сложным набором взаимодействий между пространством, оборудованием, рабочей силой, материалами и конечным продуктом (Головина и др., 2016). Эффективное перемещение ресурсов на месте и между проектами требует хорошей координации деятельности и специализированных информационных систем (Васенев и др. 2014), что приводит к точной информации о процессе. С текущими ручными подходами можно сказать, что полный потенциал контроля производства не был достигнут.

Технология была разработана до такой степени, что можно настроить систему для действительно интеллектуальной строительной площадки, где все ресурсы могут быть помечены и расположены в режиме реального времени (например, Cheng и Teizer 2013; Jiang et al. 2015). Мобильные технологии позволяют в реальном времени общаться с работниками (например, Dave et al. 2014), а информационное моделирование зданий (BIM) предоставляет контекст для принятия решений. Однако, несмотря на повышение производительности строительства за счет интеграции и автоматизации, важно определить процессы, в которых технологии могут быть внедрены экономически эффективным способом (Grau et al. 2009). Несмотря на все более широкое использование BIM и технологий планирования производства, информация о факторах производства, оборудовании, рабочей силе и материалах в режиме реального времени по-прежнему собирается с помощью ручных методов, если вообще существует.

Предлагается к использованию интеллектуальная система строительной площадки для управления производством в режиме реального времени под названием iCONS. Система станет частью международного исследовательского проекта, управляемого Университетом Аалто и поддерживаемого строительными компаниями, компаниями-разработчиками программного обеспечения, операторами и международными университетами из четырех стран: Финляндии, США, Бразилии и Китая. iCONS будет разрабатываться на основе основных требований компаний, существующих технических решений, которые использовались для отслеживания в реальном времени, и новых разработанных решений, способных устранить любые пробелы. В этой статье был проведен обзор литературы для определения существующих решений для отслеживания и использования данных в реальном времени в управлении строительством. После этого было проведено собеседование среди специалистов-строителей для оценки основных требований к контролю производства в режиме реального времени. Наконец, предлагается система управления производством в режиме реального времени.

Система бережливого производства должна учитывать потоки ресурсов, непрерывность работы для ресурсов, сокращение времени цикла, прогнозирование на основе фактического прогресса и устранение потерь. В отношении ресурсов, Koskela (1999) определил семь типов потоков (или предварительных условий) для строительной задачи: 1) информация о конструкции, 2) компоненты и материалы, 3) рабочая сила, 4) оборудование, 5) пространство, 6) соединительные работы и 7) внешние условия. Если с каким-либо из этих потоков возникнет проблема, это приведет к ненужным отходам (Koskela 2004). iCONS и контроль производства в режиме реального времени могут помочь, в частности, с материалами, рабочей силой, оборудованием и космическими потоками. Информация в режиме реального времени о состоянии этих потоков может обеспечить лучшее управление производством и уменьшить количество отходов в процессе.

Отслеживание материальных ресурсов и их соответствующих местоположений предполагает два набора требований: 1) определение местоположения, когда материалы доставляются на строительную площадку, и; 2) после доставки отслеживание местоположения материалов с достаточной точностью (Song et al. 2006). Различные производственные среды могут определять стратегии доставки продукции, такие как изготовление на склад (MTS), сборка на заказ (ATO), изготовление на заказ (MTO) и проектирование на заказ (ETO) (Olhager 2003) , Каждый из них требует своего механизма отслеживания в реальном времени. Например, продукты ETO имеют сложные цепочки поставок и долгий процесс от проектирования до установки. Задача состоит в том, чтобы эффективно идентифицировать, отслеживать и размещать эти компоненты по всей цепочке поставок в строительстве, поскольку этот процесс обычно контролируется вручную с использованием бумажных методов. Ручные методы отслеживания материалов приводят к таким проблемам, как поздние поставки, недостающие компоненты и неэффективная сборка, что отражается на дополнительных трудозатратах и ​​материальных затратах (Demiralp et al. 2012). В этой статье мы фокусируемся на материалах и компонентах, включая как внешнюю, так и локальную логистику. Хотя основным вариантом использования будет отслеживание продуктов ETO, система должна быть в состоянии обрабатывать и другие типы важных материалов. Отслеживание рабочей силы является важной задачей для поддержания непрерывности производства. Кроме того, количество рабочих часов, потраченных на выполнение задач, составляет большую часть затрат в проекте (Costin et al. 2012). Таким образом, максимизация производительности труда является важным фактором, влияющим как на затраты, так и на производство. Тем не менее, отслеживание потребления рабочей силы было сложной проблемой, включающей множество поведенческих и качественных факторов человека (Jiang et al. 2015). Пытаясь решить эту проблему, отслеживание в реальном времени может использоваться для мгновенного определения критически важного персонала и видов деятельности, увеличивая поток информации о проекте и контрольных действий (Cordova and Brilakis 2008). Эта информация может быть использована для проведения технических расчетов LBMS (Kenley and Seppanen 2010), выделяя проблемы в режиме реального времени, а не на основе еженедельного ручного ввода. Кроме того, отслеживание в режиме реального времени может помочь в выявлении типичных строительных отходов, таких как ненужные перемещения, плохие условия логистики и перестройка (Koskela 2004).

Широко известно, что строительные площадки являются опасной средой из-за непрерывного и динамичного взаимодействия между различными объектами, такими как тяжелое оборудование и рабочие пешком (Wang and Razavi 2015; Golovina et al. 2016). На рабочем месте важно, чтобы строители и операторы оборудования могли узнавать друг друга в режиме реального времени (Головина и др., 2016). Учитывая большое количество контактных аварий и серьезность последствий, следует своевременно предотвращать возможные столкновения (Wang and Razavi 2015). Несмотря на разработку недавних решений, таких как отправка сигналов тревоги, основанных на близости рабочих и оборудования (Wang and Razavi 2015; Park et al. 2016), или интегрированного использования BIM для заблаговременного повышения безопасности строительства, существует недостаток исследований по дистанционному мониторингу для улучшения безопасности и здоровья строительной рабочей силы (Cheng et al. 2013).

Несмотря на улучшения в области дистанционного зондирования данных и интеллектуальных систем обработки данных, в среде виртуальной реальности в режиме реального времени используется немного данных об инструментах визуализации (Cheng and Teizer 2013). Например, Dave et al. (2014) предложили решение по интеграции видеокамер и магнитных плат на мониторинг хода выполнения задач. Однако это решение требует ручной вставки данных на платы. Таким образом, существует четкое разграничение между информацией в реальном времени, потоками ресурсов и местоположениями, что дает возможность для разработки эффективной системы управления производством в реальном времени.

Использованные источники

  1. Ballard, G. (2000). The Last Planner System of Production Control. Thesis (Doctor of Philosophy), University of Birmingham.
  2. Cheng, T., Venugopal, M., Teizer, J., and Vela, P.A. (2011). Performance Evaluation of Ultra Wideband Technology for Construction Resource Location Tracking in Harsh Environments. Automation in Construction, 20, pp. 1173-1184.
  3. Cheng, T., and Teizer, J. (2013). Real-time Resource Location Data Collection and Visualization Technology for Construction Safety and Activity Monitoring Applications. Automation in Construction, 34, pp. 3-15.
  4. Cheng, T., Migliaccio, G.C., Teizer, J., and Gatti, U.C. (2013). Data Fusion of Real-time Location Sensing and Physiological Status Monitoring for Ergonomics Analysis of Construction Workers. ASCE Journal of Computing in Civil Engineering, 27(3), 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000222, pp. 320-335.
  5. Cordova, F., and Brilakis, I. (2008). On-site 3D Vision Tracking of Construction Personnel.
  6. Proc. 16th Ann. Conf. of the Int’l Group for Lean Construction. Manchester, UK. Costin, A., Pradhananga, N., and Teizer, J. (2012). Leveraging Passive RFID Technology for Construction Resource Field Mobility and Status Monitoring in a High-rise Renovation Project. Automation in Construction, 24, pp. 1-15.
  7. Cruz Rios, F., Grau, D., Assainar, R., Ganapaty, R., and Diosdado, J. (2015). Stabilizing Craft Labor Workflow with Instantaneous Progress Reporting. Proc. 23th Ann. Conf. of the Int’l Group for Lean Construction. Perth, Australia.
  8. Dave, B., Kubler, S., Framling, K., and Koskela, L. (2014). Addressing Information Flow in Lean Production Management and Control in Construction. Proc. 22th Ann. Conf. of the Int’l Group for Lean Construction.
  9. Oslo, Norway Demiralp, G., Guven, G., and Ergen, E. (2012). Analyzing the Benefits of RFID Technology for Cost Sharing in Construction Supply Chains: A Case Study on Prefabricated Precast Components. Automation in Construction, 24, pp. 120-129.
  10. Frandson, A., Berghede, K., and Tommelein, I.D. (2013). Takt Time Planning for Construction of Exterior Cladding. Proc. 21th Ann. Conf. of the Int’l Group for Lean Construction. Fortaleza, Brazil.
  11. Golovina, O., Teizer, J., and Pradhananga, N. (2016). Heat Map Generation for Predictive Safety Planning: Preventing Struck-by and Near Miss Interactions between Workers- on-foot and Construction Equipment. Automation in Construction, 71, pp. 99-115.

REAL-TIME TRACKING OF PRODUCTION CONTROL: REQUIREMENTS AND SOLUTIONS Hylton Olivieri, Olli Seppanen, Antti Peltokorpi

Авторизация
Забыли свой пароль?