-重復(fù)性建設(shè)項目趕工問題

1、重復(fù)性建設(shè)項目趕工問題,指導(dǎo)老師：,,,z,,,,學(xué) 生：,,項目計劃與控制,Project Planning and Controling,2,,目錄,Contents,,,背景介紹,算法的介紹及流程,算例分析,參考文獻(xiàn),,,結(jié)論與思考,3,,,,,,重復(fù)性建設(shè)項目,重復(fù)性建設(shè)項目是由多個重復(fù)單元組成的項目，其中的每個單元都具有相同的工作。如高速公路工程、房屋工程、橋梁工程等，需要在多個不同的單元里重復(fù)進(jìn)行相同的工作。,背景介紹

2、,Background information,4,,,,,,房屋工程項目可以看作重復(fù)性單元組成的項目，每棟樓房都可以視為一個單元且工序大致相同，多棟樓房需要重復(fù)進(jìn)行相同的工作。,橋梁工程項目也可以看作重復(fù)性單元組成的項目，其下部結(jié)構(gòu)的工序大致相同，所以下部結(jié)構(gòu)的完成可以認(rèn)為是典型的重復(fù)性項目。,背景介紹,Background information,5,,,,,為什么會有趕工問題？,,方法：趕工問題常用傳統(tǒng)關(guān)鍵路徑

3、法(CPM)來解決。但是，此方法處理重復(fù)性項目時，就會存在許多的不足，因此本文提出解決問題的新算法，已此方法做到權(quán)衡其“時間-費(fèi)用”，達(dá)到最優(yōu)。,背景介紹,原因：由于重復(fù)性建設(shè)項目調(diào)度中許多可控工序與總工期關(guān)聯(lián)很大，和項目各方對進(jìn)度有要求。因此，施工單位需要對初始調(diào)度的總工期進(jìn)行調(diào)整。,Background information,趕工的目標(biāo)與方法？,核心目標(biāo):對不滿足最晚工期要求的初始調(diào)度進(jìn)行調(diào)整，使得最終的調(diào)度在滿足最晚工

4、期要求下，且項目總費(fèi)用最小的目標(biāo)。,6,,,,,,工期控制：將控制子工序分為正控制子工序和逆控制子工序。正控制子工序工期進(jìn)行適當(dāng)壓縮，可以達(dá)到減少項目總工期的目的; 對逆控制子工序工期進(jìn)行適當(dāng)延長或者引入間斷時間，反而能夠縮短項目總工期。,新算法的介紹,與關(guān)鍵路徑法(CPM)的關(guān)鍵路徑相似的路線,什么是正控制子工序和逆控制子工序？,1.算法的總體思想(時間+費(fèi)用）,費(fèi)用控制：調(diào)整方案中，挑選出對應(yīng)項目總費(fèi)用增加率最小的方案,Algori

5、thm  introducing,7,,,,,,2.正控制子工序的類型,如圖1，假設(shè)各工序間存在“結(jié)束－開始”時間約束。壓縮工序b的工期，可使得工序c的開始時間提前，最終縮短項目總工期3天。,正控制子工序：在重復(fù)性項目調(diào)度中，當(dāng)某一子工序處于控制路線上，且具有比其緊前子工序和緊后子工序更低的效率的工序。,新算法的介紹,圖1 壓縮正控制工序,Algorithm  introducing,8,,,,,逆控制子工序：在重復(fù)

6、性項目調(diào)度中，當(dāng)某一子工序處于控制路線上，且具有比其緊前子工序和緊后子工序更高的效率的工序。,如圖2，對工序b的工期進(jìn)行適當(dāng)延遲，結(jié)果總工期縮短2天。,3.逆控制子工序的類型,它的性質(zhì)與正控制子工序相反的，適當(dāng)延長它的工期，反而會縮短項目的總工期。但適當(dāng)降低逆控制子工序工作效率，會使項目總工期縮短，同時還能減小項目總費(fèi)用的增加量。,圖2 延遲正控制工序,,新算法的介紹,Algorithm  introducing,9,,,,,

7、兩個連續(xù)的逆控制子工序單元之間適當(dāng)引入間斷時間，同樣可以達(dá)到縮短項目總工期的效果。,如圖3，逆控制工序b包含三個連續(xù)的子工序單元，在工序b之間引入間斷時間，可以使得工序b的開始時間提前，并使得工序c的開始時間提前，最終導(dǎo)致項目總工期縮短。,4.引入間斷時間,圖3 逆控制工序中引入間斷時間,,新算法的介紹,Algorithm  introducing,10,,,,,通過對控制路線上每一個子工序與其緊前子工序、緊后子工序的開始時間

8、和結(jié)束時間進(jìn)行對比計算，求解出每一個控制子工序的V值并根據(jù)該值的正負(fù)性，判定控制子工序的類別。,5.正逆控制子工序的判別方法,當(dāng)Vi,j＞0且Vi+1,j＜0時，則ai+1,j是正控制子工序；當(dāng)Vi,j＜0且Vi+1,j＞0時，則ai,j是逆控制子工序。特別地，位于第一道工序或最后一道工序上的控制子工序?qū)儆谡刂谱庸ば颉?S代表開始時間，F(xiàn)代表完成時間L代表前后開始時間之差R代表前后完成時間之差,,新算法的介紹,Algorithm

9、 introducing,11,,,,,一個典型的重復(fù)性項目，該項目包含5道工序，每道工序內(nèi)有4個單元的子工序。對于子工序a2,1，由于該子工序處于控制路線上，且V2,1＜0，V3,1＞0，我們可以判定:子工序a2,1為逆控制子工序; 對于子工序a3,3，由于該子工序處于控制路線上，且V3,3＞0，V4,3＜0，我們可以判定子工序a3,3為正控制子工序。,圖4 子工序類型判別,,新算法的介紹,Algorithm  i

10、ntroducing,1棟,2棟,基礎(chǔ)工程,砌筑工程,12,,,,,6.總費(fèi)用的計算,項目總費(fèi)用=直接費(fèi)用+間接費(fèi)用+閑置資源費(fèi)用項目總費(fèi)用可由式(7) ～ (10)計算。,DC為項目的直接費(fèi)用; DCi,j為子工序ai,j的直接費(fèi)用;IC為項目的間接費(fèi)用; T為項目總工期; ICR為間接費(fèi)用率; IRC為項目的閑置資源費(fèi)用;IT為項目的間斷時間總和;IRCRi為第i道工序的閑置資源費(fèi)用率;TC為項目總費(fèi)用;,,,,新算法的介紹

11、,Algorithm  introducing,13,,,,,7.總費(fèi)用增加率的計算,在趕工過程中，當(dāng)對控制子工序ai,j進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整時。新方案所對應(yīng)的各項費(fèi)用改變后計算方法如式(11)～(14)所示。,式中:ΔDCi,j為子工序ai,j直接費(fèi)用的增加量;Tn為新調(diào)度方案總工期;ΔIT為間斷時間增加量;IRCn為新調(diào)度方案的閑置資源費(fèi)用率;TCn為新調(diào)度方案的項目總費(fèi)用,總費(fèi)用增加率：,（直接費(fèi)用的增加量）,,新算法的介紹,A

12、lgorithm  introducing,重復(fù)性項目的初始調(diào)度,14,,,,,8.綜合控制,目標(biāo)對于重復(fù)性項目的項目初始調(diào)度總工期T不大于工期D(各方要求最晚工期)。且總費(fèi)用增加率最小的目標(biāo) T≤D (16),,,,讓總費(fèi)用增加率最小,壓縮總工期到小于最晚工期,最優(yōu),,新算法的介紹,Algorithm  introducing,15,,,,,圖6 算法流程,9.算法流程,

13、①查找最新調(diào)度中的控制路線，判別出正、逆控制子工序。②緊接著，對每一個正控制子工序的工期分別進(jìn) 行所有可行的加速調(diào)整；對每一個逆控制子工 序分別進(jìn)行所有可行的延長調(diào)整;對連續(xù)的逆 控制子工序之間引入可行的間斷時間。③最后從調(diào)整方案中，挑選出對應(yīng)項目總費(fèi)用增 加率最小的方案，并將該方案保存。④算法重復(fù)進(jìn)行上述迭代運(yùn)算，直至最晚工期達(dá) 成。,,新算法的介紹,Algorithm  introducing,1

14、6,,,,,,三.算例分析,用一橋梁建設(shè)項目案例來說明新算法運(yùn)用，該項目共由五道工序組成:打樁(A)、路基修建(B)、橋墩建設(shè)(C)、主梁(D)、橋面鋪設(shè)(E)，如圖7所示，每道工序都包含四個單元的子工序，同一工序內(nèi)的不同子工序工作量略有不同，各工序之間存在“結(jié)束－開始”約束關(guān)系，同一工序內(nèi)的相鄰兩個單元的子工序至少需要1d的時間間隔。,算例分析,Numerical Example Analysing,17,,,,,,算例分析

15、,Numerical Example Analysing,18,,,,,,1.初始調(diào)度總工期和總費(fèi)用：由表1表2表3，加上間接費(fèi)用取800元/d，可以計算出項目初始調(diào)度總工期為145d，初始調(diào)度總費(fèi)用為1586640元。,算例分析,Numerical Example Analysing,19,,,,,,2.趕工調(diào)度對比：由于投資方的要求項目必須在130d之內(nèi)完工，所以可以利用新算法對項目進(jìn)行趕工計算，針對不同的控制

16、子工序類型采取相應(yīng)調(diào)整措施，得到最優(yōu)調(diào)度的項目總工期為130d，剛好滿足業(yè)主要求，最優(yōu)調(diào)度所對應(yīng)的項目總費(fèi)用為1679650元。,算例分析,Numerical Example Analysing,間斷,20,,,,,,3.算法趕工優(yōu)化后結(jié)果: 如表4,共進(jìn)行了9步迭代調(diào)整，分別對A①、A②、A③、A④、C①等五個正控制子工序進(jìn)行了工期壓縮，對B②、D②、D③等三個逆控制工序進(jìn)行工期延遲，并在D②、D③之間引入了1d的間斷時

17、間。經(jīng)過如上調(diào)整，使得工期較之初始調(diào)度在縮短10.34%的同時，項目總費(fèi)用僅僅增加了5.86%。,算例分析,Numerical Example Analysing,,21,,,,,,4.與傳統(tǒng)算法相比較結(jié)果：,調(diào)度調(diào)整結(jié)果如表5，傳統(tǒng)算法在趕工的過程中，僅僅對A①、A②、A③、A④、C①、C②、C③等七個正控制子工序進(jìn)行了工期壓縮，不考慮其他方式。最終達(dá)到130天的工期要求時，所對應(yīng)的最優(yōu)調(diào)度總費(fèi)用為1750460元，較之初始

18、調(diào)度增加了163820元。由此可見，本文算法著重利用不同類型的控制子工序?qū)椖靠偣て诘挠绊懀沟每偣て谠诳s短15天的同時，比傳統(tǒng)壓縮正控制子工序的方法節(jié)省了70810元，總費(fèi)用增加量減少近一半。,算例分析,Numerical Example Analysing,,22,,,,,,相比較于已有的算法，本文算法在處理重復(fù)性項目趕工問題時具備如下優(yōu)點(diǎn):(1) 能簡便而準(zhǔn)確的識別出項目中存在的正控制子工序和逆控制子工序，使得調(diào)整更具

19、針對性。(2) 相比較于傳統(tǒng)的對所有工序分別進(jìn)行壓縮再挑選的方法，本文算法計算量較小，且易得到精確解。(3) 直接調(diào)整控制子工序工期的方式較為直觀，便于項目調(diào)度人員理解。調(diào)度人員可以靈活的運(yùn)用各種措施，來實現(xiàn)最優(yōu)調(diào)度方案。,1.相比傳統(tǒng)算法的優(yōu)勢,結(jié)論,Conclusion,23,,,,,① 對重復(fù)性項目而言，控制子工序會嚴(yán)重影響項目總工期和總費(fèi)用。② 提出了處理趕工問題新算法，算法增加了逆控制子工序的調(diào)度，并考慮滿足合同工期同時

20、考慮項目總費(fèi)用。③ 新算法方法簡單，計算量相對較小，易于與實踐結(jié)合。④ 能分別對控制路線上的各類型控制子工序進(jìn)行有針對性的調(diào)整。每一步調(diào)整將挑選出總費(fèi)用增加率最小的趕工方案，從而確保項目能以最小的總費(fèi)用達(dá)到趕工的目的。,,結(jié)論,Conclusion,2.結(jié)論,24,,,,,3.自我思考:,,自我思考,Thinking,(1) 趕工問題勢必會引起資源消耗，從而引起總費(fèi)用增加，資源消耗也是約束性因素。(2) 對子工序的控制只在時間和費(fèi)

21、用上縮減工期，而還可以是技術(shù)上等因素。(3) 項目初始調(diào)度的工期和費(fèi)用只有結(jié)果，并沒有詳細(xì)的計算過程。,25,,,,,參考文獻(xiàn):,,參考文獻(xiàn),References,［1］張立輝，梁洪源．重復(fù)性建設(shè)項目趕工問題［J］.土木工程與管理學(xué)報，2016，3(33):22-29．［2］張立輝，潘楚云，鄒鑫．重復(fù)性項目調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)模型轉(zhuǎn)化方法研究［J］．管理科學(xué)學(xué)報， 2014，6(17):49-59.［3］張立輝，鄒鑫．重復(fù)性項目調(diào)度理論與方