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제안 방법
- 1. 연구에서는 연차별 사업비 변동 시 기존 공정표를 토대로 변경된 예산 범위 안에서 공정계획을 재수립할 수 있도록 일정 및 비용분석 방법론을 구현하였다. 특히 선택된 공정들의 추가적인 선행관계 조건의 입력 없이도 일정 및 비용분석을 수행할 수 있게 함으로써 간편하고 신속한 공정분석 도구로 활용될 수 있다.
- 2. 또한, 연구에서는 현장의 비용투입수준을 고려하고 예산 범위 안에서 공정계획을 재수립할 수 있도록 GA알고리즘과 휴리스틱 자원배당기법을 사용하여 최적화된 일정을 도출하는 방법론과 시스템을 구현하였다.
- 3. 본 연구에서 제시한 방법론을 토대로 능동형 5D CAD 시스템을 구축하였으며, 이를 사례프로젝트에 적용하여 실무활용성을 검토하였다. 특히, 5D 분석을 위한 비용정보의 확보를 위해서 단순히 공정별 비용을 입력하거나, 솔리드모델기반의 정형화구조물 위주로 물량을 산출하는 대신, 비정형구조물의 물량을 산출하여 비용정보를 확보할 수 있도록 서피스 모델기반의 물량산출 기능을 연계하였다.
- GA알고리즘기반의 비용최적화 과정에서는 기존 공정들의 선·후행 관계 및 작업기간 기준으로 일정분석을 수행하여 공정별 여유시간을 도출한다. 그리고 전체 공사기간에는 영향을 미치지 않도록 공정별 여유시간 범위 내에서 공정의 일정이 이동한 날수를 무작위로 도출하고, 이를 초기 해집단으로 구성한 후 선택, 교배 및 돌연변이 등의 진화과정을 통해 최적의 해 집단을 도출한다. 이러한 최적해를 판별하기 위한 목적함수 f(x)와 적합도함수 Fitnessj는 식4 및 식5와 같이 정의하였으며, 이를 통해 생성되는 해 집단들의 우수성을 평가할 수 있게 하였다.
- 따라서 Fig. 2와 같이 선택된 공정 이외의 공정들을 가상활동(Dummy Activity)화 하는 방법으로 기존 계획공정표의 선행관계를 활용하도록 구성하였다.
- 계획대비 연차별 사업비의 변동이 높기 때문에 변동된 사업비에 대한 공정계획의 재수립이 필요한 시점이다. 따라서 현장의 여건에 적합한 공정계획을 본 시스템을 통해 제시하여 실무적 활용성을 검증한다.
- 2와 같이 사용자가 선택하지 않은 공정들의 공사기간과 비용 값을 자동으로 ‘0’으로 설정되게 함으로써 효율적으로 선택된 공정들의 일정과 비용을 재분석할 수 있다. 또한 가상활동으로 변경된 공정들의 선행관계 정보들을 유지하면서 이들을 제외하여 수정공정표를 작성할 수 있도록 하였다.
- 이는 사용자의 경험을 효율적으로 반영하고, 필수 공정들을 차년도 공사일정에 포함하기에 효과적이다. 또한 무작위로 공정을 선택할 경우, 차년도에 포함되어야 하는 필수공정들이 누락될 수 있으므로, 공정범위설정 및 선택과정을 통해 사용자가 선택한 공정을 포함시키고, 선택범위 내에서 공정들을 무작위로 선택할 수 있도록 구성하였다.
- 구축된 시스템에서는 변경된 년차별 예산에 대하여 사용자가 직접 우선 공정들을 선택하여 공정계획을 재수립할 수 있고, 일부 공정만 선택하더라도 선·후행 관계에 맞춰 변동된 사업비 내에 가장 근접한 공정들을 도출하여 최적화된 공정계획으로 표현되도록 한다. 또한 프로젝트의 기간별로 설정된 비용 투입수준에 최적화된 공정계획을 탐색하는 유전알고리즘(Genetic algorithm, GA)과 휴리스틱 자원배당 방법을 사용하여 공정계획을 재수립하는 방법론과 기능을 구축한다.
- 먼저, 현장의 비용투입수준을 고려하기 위해서 현장 관리자와 협의하여 현장의 최대비용투입수준과 일별 비용투입수준을 설정한다. 그리고 휴리스틱 자원배당기반 최적화분석을 수행하면 Fig.
- 본 연구에서는 의사결정기능을 지원할 수 있는 능동형 개념을 5D에 반영하여, 연차별 사업비 변동 시 공정계획을 재수립할 수 있는 능동형 5D CAD의 구축방법론과 시스템을 구현하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 초기 계획대비 변동된 년차별 사업비 내에서 최적화된 공정계획을 재수립하고, 재수립된 공정계획에 따라 사업비 투입현황을 시각화하는 능동형 5D (4D+Cost) 시뮬레이션 시스템을 구축한다. 구축된 시스템에서는 변경된 년차별 예산에 대하여 사용자가 직접 우선 공정들을 선택하여 공정계획을 재수립할 수 있고, 일부 공정만 선택하더라도 선·후행 관계에 맞춰 변동된 사업비 내에 가장 근접한 공정들을 도출하여 최적화된 공정계획으로 표현되도록 한다.
- 사례에서는 비정형구조물의 겉넓이와 부피를 계산하고, 이를 해당 모델의 거푸집과 콘크리트물량으로 사용한다. Fig.
- 특히 건설현장은 지리적, 민원, 날씨 등의 주위 환경에 많은 영향을 받으므로 당해 연도 수정공정계획을 수립할 경우에는 부족하거나 과하지 않게 현장의 비용투입 여건을 충분히 고려하는 것이 필요하다. 이를 위해 연구에서는 현장에 적합한 비용투입 수준을 설정하고, 이에 근접한 수정 공정표를 작성할 수 있도록 GA알고리즘과 휴리스틱 자원배당 방법을 활용하여 공정계획 수립방안을 Fig. 4와 같이 제시한다.
- 첫 번째 방법은 사용자가 변경된 예산에 맞게 임의로 선택한 공정들을 대상으로 수정공정표를 작성하는 것이다. Fig.
- 본 연구에서 제시한 방법론을 토대로 능동형 5D CAD 시스템을 구축하였으며, 이를 사례프로젝트에 적용하여 실무활용성을 검토하였다. 특히, 5D 분석을 위한 비용정보의 확보를 위해서 단순히 공정별 비용을 입력하거나, 솔리드모델기반의 정형화구조물 위주로 물량을 산출하는 대신, 비정형구조물의 물량을 산출하여 비용정보를 확보할 수 있도록 서피스 모델기반의 물량산출 기능을 연계하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 개발된 방법론과 시스템의 실무 적용성을 검증하기 위해서 실제 프로젝트를 대상으로 사례분석을 수행하였다. 사례프로젝트는 총 공사기간이 5년이고, 공사비가 약 1000억원인 OO교량공사로 선정하였다.
- 본 연구에서 개발된 방법론과 시스템의 실무 적용성을 검증하기 위해서 실제 프로젝트를 대상으로 사례분석을 수행하였다. 사례프로젝트는 총 공사기간이 5년이고, 공사비가 약 1000억원인 OO교량공사로 선정하였다. 이 현장은 현재 국고 지원 예산부족으로 기존 계획일정보다 공사기간이 지연된 상황이다.
이론/모형
- 능동형 5D CAD 시스템은 Fig. 6의 아키텍처와 같이 연구진이 기연구에서 개발한 4D 엔진(Kang, 2013)과 비정형 토목구조물 물량산출기능(Ha, 2014)을 활용하여 개발하였다.
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