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1、重复性建设项目赶工问题,指导老师：,z,学 生：,项目计划与控制,Project Planning and Controling,2,目录,Contents,背景介绍,算法的介绍及流程,算例分析,参考文献,结论与思考,3,重复性建设项目,重复性建设项目是由多个重复单元组成的项目，其中的每个单元都具有相同的工作。如高速公路工程、房屋工程、桥梁工程等，需要在多个不同的单元里重复进行相同的工作。,背景介绍,Background information,4,房屋工程项目可以看作重复性单元组成的项目，每栋楼房都可以视为一个单元且工序大致相同，多栋楼房需要重复进行相同的工作。,桥梁工程项目也可以看作重复性
2、单元组成的项目，其下部结构的工序大致相同，所以下部结构的完成可以认为是典型的重复性项目。,背景介绍,Background information,5,为什么会有赶工问题？,方法：赶工问题常用传统关键路径法(CPM)来解决。但是，此方法处理重复性项目时，就会存在许多的不足，因此本文提出解决问题的新算法，已此方法做到权衡其“时间-费用”，达到最优。,背景介绍,原因：由于重复性建设项目调度中许多可控工序与总工期关联很大，和项目各方对进度有要求。因此，施工单位需要对初始调度的总工期进行调整。,Background information,赶工的目标与方法？,核心目标:对不满足最晚工期要求的初始调度进行
3、调整，使得最终的调度在满足最晚工期要求下，且项目总费用最小的目标。,6,工期控制：将控制子工序分为正控制子工序和逆控制子工序。正控制子工序工期进行适当压缩，可以达到减少项目总工期的目的; 对逆控制子工序工期进行适当延长或者引入间断时间，反而能够缩短项目总工期。,新算法的介绍,与关键路径法(CPM)的关键路径相似的路线,什么是正控制子工序和逆控制子工序？,1.算法的总体思想(时间+费用）,费用控制：调整方案中，挑选出对应项目总费用增加率最小的方案,Algorithm introducing,7,2.正控制子工序的类型,如图1，假设各工序间存在“结束开始”时间约束。压缩工序b的工期，可使得工序c的
4、开始时间提前，最终缩短项目总工期3天。,正控制子工序：在重复性项目调度中，当某一子工序处于控制路线上，且具有比其紧前子工序和紧后子工序更低的效率的工序。,新算法的介绍,图1 压缩正控制工序,Algorithm introducing,8,逆控制子工序：在重复性项目调度中，当某一子工序处于控制路线上，且具有比其紧前子工序和紧后子工序更高的效率的工序。,如图2，对工序b的工期进行适当延迟，结果总工期缩短2天。,3.逆控制子工序的类型,它的性质与正控制子工序相反的，适当延长它的工期，反而会缩短项目的总工期。但适当降低逆控制子工序工作效率，会使项目总工期缩短，同时还能减小项目总费用的增加量。,图2 延
5、迟正控制工序,新算法的介绍,Algorithm introducing,9,两个连续的逆控制子工序单元之间适当引入间断时间，同样可以达到缩短项目总工期的效果。,如图3，逆控制工序b包含三个连续的子工序单元，在工序b之间引入间断时间，可以使得工序b的开始时间提前，并使得工序c的开始时间提前，最终导致项目总工期缩短。,4.引入间断时间,图3 逆控制工序中引入间断时间,新算法的介绍,Algorithm introducing,10,通过对控制路线上每一个子工序与其紧前子工序、紧后子工序的开始时间和结束时间进行对比计算，求解出每一个控制子工序的V值并根据该值的正负性，判定控制子工序的类别。,5.正逆控
6、制子工序的判别方法,当Vi,j0且Vi+1,j0时，则ai+1,j是正控制子工序；当Vi,j0且Vi+1,j0时，则ai,j是逆控制子工序。特别地，位于第一道工序或最后一道工序上的控制子工序属于正控制子工序。,S代表开始时间，F代表完成时间 L代表前后开始时间之差 R代表前后完成时间之差,新算法的介绍,Algorithm introducing,11,一个典型的重复性项目，该项目包含5道工序，每道工序内有4个单元的子工序。对于子工序a2,1，由于该子工序处于控制路线上，且V2,10，V3,10，我们可以判定:子工序a2,1为逆控制子工序; 对于子工序a3,3，由于该子工序处于控制路线上，且V3
7、,30，V4,30，我们可以判定子工序a3,3为正控制子工序。,图4 子工序类型判别,新算法的介绍,Algorithm introducing,1栋,2栋,基础工程,砌筑工程,12,6.总费用的计算,项目总费用=直接费用+间接费用+闲置资源费用 项目总费用可由式(7) (10)计算。,DC为项目的直接费用; DCi,j为子工序ai,j的直接费用; IC为项目的间接费用; T为项目总工期; ICR为间接费用率; IRC为项目的闲置资源费用;IT为项目的间断时间总和;IRCRi为第i道工序的闲置资源费用率; TC为项目总费用;,新算法的介绍,Algorithm introducing,13,7.总
8、费用增加率的计算,在赶工过程中，当对控制子工序ai,j进行适当调整时。新方案所对应的各项费用改变后计算方法如式(11)(14)所示。,式中:DCi,j为子工序ai,j直接费用的增加量;Tn为新调度方案总工期;IT为间断时间增加量;IRCn为新调度方案的闲置资源费用率;TCn为新调度方案的项目总费用,总费用增加率：,（直接费用的增加量）,新算法的介绍,Algorithm introducing,重复性项目的初始调度,14,8.综合控制,目标对于重复性项目的项目初始调度总工期T不大于工期D(各方要求最晚工期)。且总费用增加率最小的目标TD (16),让总费用增加率最小,压缩总工期到小于最晚工期,最
9、优,新算法的介绍,Algorithm introducing,15,图6 算法流程,9.算法流程,查找最新调度中的控制路线，判别出正、逆控制子工序。 紧接着，对每一个正控制子工序的工期分别进行所有可行的加速调整；对每一个逆控制子工序分别进行所有可行的延长调整;对连续的逆控制子工序之间引入可行的间断时间。 最后从调整方案中，挑选出对应项目总费用增加率最小的方案，并将该方案保存。 算法重复进行上述迭代运算，直至最晚工期达成。,新算法的介绍,Algorithm introducing,16,三.算例分析,用一桥梁建设项目案例来说明新算法运用，该项目共由五道工序组成:打桩(A)、路基修建(B)、桥墩建
10、设(C)、主梁(D)、桥面铺设(E)，如图7所示，每道工序都包含四个单元的子工序，同一工序内的不同子工序工作量略有不同，各工序之间存在“结束开始”约束关系，同一工序内的相邻两个单元的子工序至少需要1d的时间间隔。,算例分析,Numerical Example Analysing,17,算例分析,Numerical Example Analysing,18,1.初始调度总工期和总费用： 由表1表2表3，加上间接费用取800元/d，可以计算出项目初始调度总工期为145d，初始调度总费用为1586640元。,算例分析,Numerical Example Analysing,19,2.赶工调度对比：由
11、于投资方的要求项目必须在130d之内完工，所以可以利用新算法对项目进行赶工计算，针对不同的控制子工序类型采取相应调整措施，得到最优调度的项目总工期为130d，刚好满足业主要求，最优调度所对应的项目总费用为1679650元。,算例分析,Numerical Example Analysing,间断,20,3.算法赶工优化后结果:如表4,共进行了9步迭代调整，分别对A、A、A、A、C等五个正控制子工序进行了工期压缩，对B、D、D等三个逆控制工序进行工期延迟，并在D、D之间引入了1d的间断时间。经过如上调整，使得工期较之初始调度在缩短10.34%的同时，项目总费用仅仅增加了5.86%。,算例分析,Nu
12、merical Example Analysing,21,4.与传统算法相比较结果：,调度调整结果如表5，传统算法在赶工的过程中，仅仅对A、A、A、A、C、C、C等七个正控制子工序进行了工期压缩，不考虑其他方式。最终达到130天的工期要求时，所对应的最优调度总费用为1750460元，较之初始调度增加了163820元。由此可见，本文算法着重利用不同类型的控制子工序对项目总工期的影响，使得总工期在缩短15天的同时，比传统压缩正控制子工序的方法节省了70810元，总费用增加量减少近一半。,算例分析,Numerical Example Analysing,22,相比较于已有的算法，本文算法在处理重复性
13、项目赶工问题时具备如下优点: (1) 能简便而准确的识别出项目中存在的正控制子工序和逆控制子工序，使得调整更具针对性。 (2) 相比较于传统的对所有工序分别进行压缩再挑选的方法，本文算法计算量较小，且易得到精确解。 (3) 直接调整控制子工序工期的方式较为直观，便于项目调度人员理解。调度人员可以灵活的运用各种措施，来实现最优调度方案。,1.相比传统算法的优势,结论,Conclusion,23, 对重复性项目而言，控制子工序会严重影响项目总工期和总费用。 提出了处理赶工问题新算法，算法增加了逆控制子工序的调度，并考虑满足合同工期同时考虑项目总费用。 新算法方法简单，计算量相对较小，易于与实践结合
14、。 能分别对控制路线上的各类型控制子工序进行有针对性的调整。每一步调整将挑选出总费用增加率最小的赶工方案，从而确保项目能以最小的总费用达到赶工的目的。,结论,Conclusion,2.结论,24,3.自我思考:,自我思考,Thinking,(1) 赶工问题势必会引起资源消耗，从而引起总费用增加，资源消耗也是约束性因素。 (2) 对子工序的控制只在时间和费用上缩减工期，而还可以是技术上等因素。 (3) 项目初始调度的工期和费用只有结果，并没有详细的计算过程。,25,参考文献:,参考文献,References,1张立辉，梁洪源重复性建设项目赶工问题J.土木工程与管理学报，2016，3(33):22-29 2张立辉，潘楚云，邹鑫重复性项目调度与网络模型转化方法研究J管理科学学报， 2014，6(17):49-59. 3张立辉，邹鑫重复性项目调度理论与方法研究M北京: 中国电力出版社， 2012 4张立辉，邹鑫，乞建勋，等重复性建设项目中确定关键路线的方法研究J.运筹与管理，2015，1(24):142-148,26,thanks,
