Моделирование строительства - это универсальная техника с широким спектром применения. Основными методами моделирования являются моделирование дискретных событий (DES), агентное моделирование (ABM) и системная динамика (SD). В зависимости от сложности проблемы, использование базового метода моделирования может оказаться недостаточным для надлежащего моделирования строительных работ; необходимы гибридные подходы. Это комбинации основных методов или парные соединения с другими методами, такими как нечеткая логика (FL) и нейронные сети (NNs).
При анализе системы и тестировании различных сценариев обычно невозможно экспериментировать на реальной системе, необходима модель. Такая модель может быть как физической, так и математической. Строительные процессы, как правило, можно разделить на две группы в зависимости от того, существует ли точное решение или возможна только численная оценка. В последнем случае применяется моделирование.
Основные методы моделирования
Одним из основных доступных методов моделирования является дискретное моделирование (DES), которое фокусируется на самом процессе и моделирует его. В основе DES лежит концепция субъектов и ресурсов для описания их потоков и совместного использования в рамках системы. Объекты являются пассивными объектами (к ним не привязаны никакие взаимодействия или характеристики), и они проходят через весь рабочий процесс, где они обрабатываются, задерживаются, помещаются в очередь, захватываются и делятся.
Другим основным методом моделирования является метод системной динамики (SD). SD - это нисходящий метод, который концентрируется на различных влияющих факторах и взаимосвязях между ними, чтобы показать работу и поведение всей системы с помощью циклов обратной связи. SD может быть использовано как для качественного, так и для количественного моделирования: первое фокусируется на построении диаграммы причинно-следственных связей (баланс и усиление связей), а второе определяет запасы и потоки и выражает связи с уравнениями. SD - это модель, которая работает с агрегатами, т.е. элементы в одном запасе считаются равными, а система определяется как набор структурных зависимостей.
Гибридные подходы к моделированию
Описанные здесь подходы часто используются по отдельности, но могут также применяться в комбинации. Преимущество комбинированного подхода заключается в том, что можно использовать различные преимущества каждого метода и их недостатки могут быть сбалансированными. Для каждого компонента модели должен быть выбран наиболее подходящий подход, и в зависимости от вопроса, на который необходимо ответить, такие комбинации позволяют получить более точное представление о реальности.
Для таких комбинированных подходов существуют различные названия, включая "гибридные", "многометодные" и "многопарадигмальные" моделирования.
Переменные интерфейса в гибридном моделировании
После выбора наиболее подходящей структуры необходимо определить точки взаимодействия между компонентами. Эти переменные интерфейса могут влиять на переменные в другом компоненте. Создание гибридных моделей дает возможность иметь динамические переменные, которые в противном случае были бы статичными при использовании базового метода моделирования. Кроме того, применение гибридного подхода может означать сочетание непрерывного (например, SD) и дискретного (например, DES) методов. Поэтому важно знать, как могут изменяться взаимодействующие переменные в результате объединения компонентов гибридной системы.
Cуществует пять типов взаимодействия:
В случае одной дискретной переменной и одной непрерывной переменной:
· дискретное изменение в дискретной переменной вызывает дискретное изменение в непрерывной переменной;
· дискретное изменение дискретной переменной приводит к изменению функционального описания непрерывной переменной;
· непрерывное изменение в непрерывной переменной приводит к дискретному изменению в дискретной переменной.
В случае двух непрерывных переменных:
· Постоянное изменение одной непрерывной переменной приводит к постоянному изменению другой.
В случае с двумя дискретными переменными:
· дискретное изменение в одной дискретной переменной вызывает дискретное изменение в другой.
Структура моделирования
Первый шаг - это анализ проблемы, требующей решения. Затем необходимо сформулировать вопрос, на который должны ответить результаты моделирования. В зависимости от сложности вопроса или части моделируемой реальности следует выбирать левый или правый путь. Следующим шагом является выбор наиболее подходящего метода моделирования. Выбор может быть сделан исходя из цели исследования и требуемого уровня абстракции. Основные методы обеспечивают различные уровни абстракции.
Заключение
Несмотря на возможность использования сборных конструкций, строительные проекты все еще можно считать трудоемкими работами. Одним из наиболее трудоёмких процессов является кладка. По мере того как квалифицированные трудовые ресурсы становятся все более ограниченными, возрастает важность точных показателей производительности и эффективного управления ресурсами.
Моделирование строительства является полезным методом, который воспроизводит реальность и предоставляет ценную информацию о строительных работах. Моделирование учитывает временные изменения и динамическую природу процессов для моделирования работы системы. Его можно использовать, например, для моделирования строительной операции с целью более точного определения продолжительности работ и использования ресурсов, что позволяет составить более реалистичные графики и расчеты затрат.
Поскольку строительные проекты являются сложными и динамичными и, кроме того, связаны со сложным поведением, неопределенностями и зависимостями, наиболее подходящие подходы к моделированию можно найти среди решений для гибридного моделирования. Они сочетают в себе преимущества выбранных методик для лучшего моделирования реальности.