Utilizing 3D models created in the design stage of a construction project can have a positive effect on improving productivity by communicating visual information and building a collaborative environment among construction participants during the construction project lifecycle. However, the object representation and detail level of the design model created in the design stage are different from the object representation and detail level required in the construction stage. The 3D model in the design stage represents the completed state of each part of the structure. Therefore, it is difficult to express the step-by-step changes in the construction process of the parts that make up the structure. On the other hand, in the construction stage, the progress and cost of the project are managed by the activity unit where construction is performed, so the design model created at the part level needs to be more detailed to be useful for process planning.In order to classify the design model into detailed process units, it is necessary to classify the various parts of the design model into process units. In addition, the optimized order of various processes must be determined in order to make a process plan based on the classified processes. However, creating construction schedule information is a complex and difficult task due to the precedence and dependency relationships between various processes and various constraints.Many studies have been conducted to utilize design models in the construction stage, but the scope of application is limited and additional information input and extraction processes are required. In addition, studies on object recognition and classification focus on the accuracy aspect, so there is a lack of attempts to further utilize the classification results.Therefore, in this study, the 3D model created in the design stage is automatically classified by detailed parts to recognize it as a process unit, and then schedule information is created based on the classified object unit to form an operating system that can be used to determine the process sequence for process management. PointNet++ deep learning technique is applied to classify the objects comprising the design model, and the classification results are further utilized to derive an optimized process sequence based on Genetic Algorithm. Finally, optimized schedule information based on the design model can be generated.To verify the automatic classification and schedule generation methodology of the design model proposed in the study, PointNet++ automatic classification and Genetic Algorithm-based process sequence optimization are performed on the actual bridge design model to generate the final schedule information. Then, 4D simulation of the generated schedule information is performed to verify its appropriateness and effectiveness. The automatic design model classification and schedule information generation methodology presented in this study will enable the transfer and recycling of BIM models and information generated in the design stage to the construction stage and secure the lifecycle utilization of design stage BIM models.
건설공사 설계단계에서 생성된 3D모델을 활용하면 건설공사 생애주기단계 동안 시각적 정보전달과 공사참여자들 간 협업 환경 구축으로 생산성 향상에 긍정적인 효과를 얻을 수 있다. 하지만 설계단계에서 작성된 설계모델의 객체 표현방식 및 상세 수준은 시공단계에서 요구되는 객체 표현방식 및 상세 수준과 서로 상이하다. 설계단계의 3D모델은 구조물의 부위별로 완성된 모습을 표현하고 있다. 그렇기 때문에 구조물을 구성하고 있는 부위들의 시공 절차에 따른 단계적인 공정의 변화를 표현하는 것이 어렵다. 반면 시공단계에서는 시공이 이루어지는 공정(activity)단위로 프로젝트의 진도(progress)와 비용이 관리되므로, 부위단위로 작성된 설계모델이 더욱 세분화되어야 공정계획의 수립에 활용성을 가질 수 있다.설계모델을 세부적인 공정단위로 분류하기 위해서는 설계모델을 구성하고 있는 다양한 부위들을 공정단위로 분류하는 과정이 선행되어야 한다. 또한 분류된 공정들을 기반으로 공정계획을 세우기 위해서는 다양한 공정들의 최적화된 순서가 결정되어야 한다. 설계모델을 시공단계에서 활용하기 위한 많은 연구들이 수행되었지만 활용 범위가 제한적이며, 추가적인 정보의 입력 및 추출 과정이 필요하다. 또한 객체의 인식 및 분류 연구들은 정확도 측면에 초점을 맞추고 있으므로 분류 결과를 추가적으로 활용하기 위한 시도가 다소 부족하다. 따라서 본 연구에서는 설계단계에서 작성된 3D모델을 공정단위로 인식시키기 위해 세부 부위별로 자동분류(classification)한 후에, 분류된 객체 단위를 기반으로 일정정보를 작성하여 공정관리를 위한 공정 수순 결정에 활용할 수 있는 운영체계를 구성한다. 설계모델을 구성하고 있는 객체들을 분류하기 위해 PointNet++ 딥러닝 기법을 적용하며, 분류 결과를 추가적으로 활용하여 유전 알고리즘 기반의 최적화된 공정순서를 도출한다. 최종적으로 설계모델의 기반의 최적화된 공정 수순을 생성한다. 연구에서 제시한 설계모델의 자동분류 및 일정정보 생성 방법론을 검증하기 위해 실제 교량 설계모델에 대해 PointNet++ 자동분류와 유전 알고리즘 기반 공정 순서 최적화를 진행한다. 그리고 생성된 일정정보의 4D 시뮬레이션을 수행하여 공정 수순의 적정성과 효용성을 검증한다. 본 연구에서 제시한 설계모델의 자동분류 및 일정정보 생성 방법론을 통해 설계단계에서 생성된 BIM모델의 시공단계 전달 및 재활용이 가능할 수 있고, 설계단계 BIM모델의 생애주기 활용성을 확보할 수 있다.