建筑过程建模语言AIMO(对象抽象信息模型)，作为配置器的基础

Vasyliev Oleksandr
研究生，信息技术系，基辅国立建筑大学，基辅，乌克兰

摘要

给出了配置器的概念、原理和方案。提出了面向对象的多功能抽象信息模型(AIMO)，创建了面向建筑技术的建模语言AIMO，它综合了复杂过程语言和通用编程语言的模拟建模的可能性。AIMO语言由编译器、作为设计手段的虚拟机和可视化集成开发环境(IDE)语言组成。语言的设置是通过体量规划、结构组织和技术决策，以及它们在准备和建设系统中的估计和选择而产生的变体。针对AIMO语言的数据层次结构，建立了输入信息转换的数学模型。在对多个指标进行优化后，建立了AIMO语言虚拟机作为建筑全周期仿真建模系统。开发了交互式建模系统。

关键字

配置器，对象抽象信息模型，模拟建模，编译器，虚拟机，可视化集成开发环境

介绍

信息技术中的“配置”概念，通常是指任何系统的结构状态，通常用于从一个或另一个角度根据其组成部分建立信息系统结构。程序综合体的配置是为了在现有软件包的集成的基础上，在实际情况下使用对其功能的需求的变化，以及为实现新功能(基本的，附加的，提供的)和提供兼容性而开发的程序综合体，是现代IT创造中最重要和最困难的。

在建筑生命周期的不同阶段，为了决定建筑和对象的准备功能任务和过程信息建模，程序复合体的配置问题的相互依赖性需要寻找新的方法，创建更有效的系统集成和灵活的结构方法，随着规划综合体配置理念的发展，建筑中的模式、设施和信息技术的智能化程度不断提高。因此多功能配置信息系统的研究是实际的，考虑到建设的具体准备任务。

算法

在配置器概念的基础上创建的用于建筑准备和建筑操作管理的信息技术的架构基础是BIM -建筑信息模型。

提出了对象抽象信息模型(AIMO)的概念。AIMO构建原理:构建过程建模的层次结构实施和开发生产过程的评估和生产规范基础;建筑对象的技术和组织模型的形成;构建过程规范和AIMO模型的资源分析;AIMO模型的估计与比较;日历计划的形成、分析、评估;监控计划的对象构建任务。AIMO语言由编译器、作为设计手段的虚拟机和可视化集成开发环境(IDE)语言组成。

AIMO语言结合了复杂过程的模拟建模语言和通用编程语言的可能性，基于分类法和分类学层次结构的灵活的接近学科领域的描述，允许描述:静态模型-结构(建筑物、片段)的描述，资源的描述和动态模型-结构建造技术的描述。信息和知识成分可分为编译部分和建模部分。

AIMO编译器的基本任务是转换结构模型和技术模型的源代码，以及数据的层次结构中的资源。

利用面向对象程序设计原理，形成层次结构。层次结构的基本元素是一个结点。提出了AIMO语言建模部分的初始化算法，即从已编译部分[10]中集合的信息中创建所有必要的对象，参与模拟建模- mereological hierarchy。

每个结都由连接、字段和代码逻辑集来表征。连接(关系)集:Rel = (Rel_h, Rel_c)，其中Rel_h-是一个层次关系，允许设置一个分类层次，Rel_c-是一个包含关系，允许设置一个mereological的层次结构。层次结构中的关系和包含关系具有公理特征:层次结构中的关系是由类的继承机制形成的，包含关系是由类的描述或名称空间实现的。

AIMO支持不同类型的结;基本结点包括结构结点、技术结点和资源结点。每个knot子类型在字段、代码集逻辑和连接集中都有额外的元素，这些元素是由特定的knot子类型预定义的。

可以在结构结点中设置任意数量的属性。结点默认有面积和体积字段。资源结点具有资源单位成本的初始设定域，每一个组织和技术结点都具有与一个结构结点相联系的特征，它描述了组织和创造技术。

实例化的过程。实例化是编译和模仿建模之间的过渡环节，用于开发Rel层次结构中的关系_h和含Rel的r关系_c在整个系统中。

在面向对象编程的术语中，实例化的过程看起来像创建类实例化的过程，因此类数据将被初始化为当前类和父类链:Inst = Instantiate(N)，其中Instantiate -是一个主实例化函数(有发展关系:在模板上创建类实例化)，N -是结点(Node)和结点子类型的集合，

AIMO虚拟机的仿真建模，通过对工期、资源量、预算、风险等的估计，实现了临近建设目标和建设详细计划或其独立组成部分的准最优策略的估计和选择过程。

对于建筑对象或其组成部分的创造生命周期的模仿建模形式化，让我们输入以下外延:

F -为优化的主要函数(组合准则)，F_oi-为函数优化准则，

k_我-是每个标准的权重。

建筑全周期优化标准的例子是在资金流、劳动力资源、工程实施时间方面的需求最小化。该系统还允许设置用户的标准，这出现在工作的实施，例如，使用某些资源的优先级。

建筑项目的结构、组织和技术层次模型由以下信息提供:

1.IRW_ij-第j个资源中第I个工作的积分需求(单位:天)，

(NW -为总工程量)，

(NR -一般资源量)。作品的总数量可以大大超过用AIMO语言描述的作品的数量，因为AIMO允许对结构、组织和技术层次结构的片段和模板进行多次使用，在这个阶段，这些片段和模板在原子作品的平面(不是层次结构)集中展开。

2.LW_我- I -工作的限制集

，其中LWiTimeMin -为第i项工作的限制，即最小持续时间LW_iTimeMax-第i项工作的限制，即最大持续时间LW_iTimeStart-是对第I项工作开始时间的指示限制。

3.LW_ij-对第I个工作，第j个工作的限制集(限制可以包括任意数量的工作-不仅仅是对)

LW_ijOrder-是工作订单i和j的限制(一项工作的开始要求完成另一项工作，工作的同时性等)，LWij Alter -是工作i和j的替代可能性。? ?允许使用灵活的优先级系统设置替代工作。

仿造型的基本功能:

其中LSRi -是第i个资源的流限制集(1≤i≤N_RLSC -是一套融资流限制

RW_ijt -为第i个工作框架内第j个资源在时间t时刻的消耗强度(单位)，TSi -为第i个工作开始的估计时间，TFi -为第i个工作完成的估计时间。RWij (t) -在第i个工作框架内，第j个资源在时间t时刻的消耗强度(单位)是模拟建模函数输入数据的基本组成部分之一，它提供了在建筑或其组成部分的设计结构生命周期框架内，每一项工作的资源使用的完整一般信息。模仿建模函数作为一种输入数据，给出了指定的作品实施模型，并定义了每件作品的开始时间和完成时间等信息。输出数据将来可以以表格、图形和层次结构的形式呈现。由于AIMO能够将结果建模数据与输入数据连接起来，因此提供了分层形式的反射。

资源流的限制:

N_O-是限制的数量，

t_年代-为时效开始时间，t_F-是时限结束的时间，S_马克斯-是限制的极限(整数，表示周期)。

标准验证(第j种资源现有容量限制):

，建立了资金供应的整体图表，在用户的展示中，可以设置初期资源尾砂的组成，

资金流限制:Pi(t) -是第i种资源在时间t时刻的单位成本，

，如果是人力资源或机器资源，则以单位为天。

标准:

，其中LSCk(t) -是时间t融资流限制的函数，Nsc -是融资流限制的数量。

系统预期的融资强度是当前执行的所有工作强度的总和。在第i个工作RWij(t)的框架下，工作强度计算为第j个资源在时间t时刻的消耗强度(单位)与单位资源Pi(t)在时间t时刻的成本的乘积。AIMO允许根据时间任意设置资源成本的形成规则。

优化准则。AIMO支持广泛的优化准则，这些准则可以在任何信息的基础上形成，在模仿建模的框架内可访问。基本标准是:

资源流。铲值最小化:

对于j -th资源，max -为建模完成时间，

．该标准可广泛应用于供应商、组成、物流、作品资源提供限制等用户限制情况。

水流稳定性:

．这一标准有助于提供资源消耗的均等性，对后勤工作很有帮助。

准时优化。时间上的基本优化是对工程综合体(物体的建造、分离部分等)实施总体时间的优化:Maxt→min, max -为建模完成时间。

缩短某些工作的时间:

-为第i项工作开始的时间，TFi -为第i项工作完成的时间。这一准则是由企业内部或外部因素决定的用户特殊限制的灵活形成机制。

资源积分优化:

对于第j个资源1≤j≤N_RTs -是优化周期开始和完成的时间。

对一定时期内整体财务费用的优化:

P_jT -是第j种资源在T时刻的单位成本，

-为优化周期开始和完成的时间。

资源总金额优化和一定时期内财务总费用优化是资源消耗流强度优化的替代方案，使用户可以在较长时间内形成特殊的限制。对aimo虚拟机仿真建模的主要功能进行了动态规划优化。

在实现结构和工艺模型的仿真建模时，采用AIMO语言编写，采用动态规划的一般方法，其次采用分岔法和限制法，基于雪崩式分岔原理，服从Bellman原理，同时采用蒙特卡罗仿真建模方法。

AIMO语言提供了一种灵活的系统，可以在建筑工程特殊目的综合体实施的组织和技术决策中计算风险，允许将所有输入数据形成概率分布，并得到计算机集成的分析和最终结果。风险可以单独分析，也可以对组进行分析，也可以对所有组进行分析。在建模之后，可以得到风险估计标准的购买值——成本、期限等。AIMO允许更详细和灵活的风险描述，这在其他描述规则更固定的环境中是不可能的。

AIMO模型，从表面上看，看起来像WBS(工作分解结构)，在层次上描述了对象构建的技术。然而，AIMO的关键竞争优势之一是存在«聪明的»分解与工作图的计数，以优化规划的当前水平，详细制定技术树。AIMO的高灵活性和超越«WBS 100%规则»范围的可能性规定，由于AIMO模型没有固定的结构，不能简单地在作品图中表示AIMO的层次结构，也不能借助复杂系统建模的经典方法。结构的突变取决于分解的环境和度量，通过经典的方法和模型只能得到AIMO结构的特定状态的«图片»。因此，为了充分利用AIMO的可能性对模型进行描述，有必要使用AIMO语言，而对于简化或有限的模型，可以利用便利的可视化工具。

AIMO语言使用了大量面向对象的编程原则，以提供模块之间逻辑和依赖关系的描述灵活性。c++中类的实例化与AIMO中knot的建模有相似之处。与c++相比，AIMO在一定程度上缺乏实现，可以考虑一些更慢的生产力。AIMO语言的优点是专注于构建过程的任务，可以得到最有效的编程和建模过程，而且AIMO中的实现可以更安全地使用动态逻辑执行存储和操作，AIMO的建模结的客观模型提供了接口和访问控制。

实验结果

IT配置器- C-IT PMB是作者根据SWEBOK标准的配置管理章节开发的。C-IT PMB的主要目的:由于软件产品智能化的提高，配置IT的信息技术质量水平的提高，为建筑规划、管理、组织和技术决策的任务决策提供有效的现有软件产品的集成。

C-IT PMB功能结构的广义方案如图2所示:数据和知识的基础是中心要素;配置器的核心是AIMO块，使用作者编写的AIMO语言;配置器块通过功能连接和信息连接连接起来。

在发展配置器概念和AIMO语言的基础上，创建了应用仪器信息技术。

AIMO语言在建筑准备阶段的工作方案如图3所示:由可视化工具和AIMO工程师提供来自外包的输入数据，作为模块描述技术提供给AIMO编译器;然后，数据、资源、结构和技术组成部分作用于AIMO虚拟机。进一步对优化准则和建模规则进行描述，由AIMO虚拟机进行建模，输出资源材料需求、线性图和网络图。

在PMB (Building Patterns-maker)系统中，系统可以配置为三个主要角色:作者、管理员和用户。展开型PMB由几个基本部分组成:PMB服务器、PMB客户端、附加组件。PMB-server的组件执行主要功能:组件管理(组件的基础)、配置管理、计费管理、统计管理、质量控制管理、官方和一般事务管理。参与建模的三个基本要素是技术、结构和资源，每一个都有优化的标准。

作者开发的AIMO集成开发环境(AIMO IDE)(图4):AIMO IDE环境允许以舒适的格式编写AIMO语言的模型描述代码，并以可视化的方式查看编译和模仿建模的结果。

交互式设计系统，其目的是展示AIMO语言在技术战略和操作分析任务中的可能性，支持交互式方法来形成和修改结构和技术元素，并保持编程语言的灵活性。

交互建模系统的工作顺序包括:用AIMO语言开发结构和技术要素的核心逻辑，即形成KNAUF结构和技术图的关键要素;建模的编写和准备，即在文本代码的基础上由AIMO编译器形成结构技术模型;交互设计。

KNAUF C361分区与建筑对象平面图片段的可视化如图5所示:特殊的可视化系统允许在交互模式下形成流程图的工作逻辑，动态更改和变化要素的输入输出信息，查看必需品的估算和图表，执行交互建模。在屏幕上显示了自由规划的框架建筑与柱(图5)。设置石膏和纸板隔墙。工程日历计划、资源需求图构建模块为工程管理人员创建具体的计划和图表。系统实现了各模块的对接和整体工作的加速。