基于模糊和多目标进化算法的建筑工程施工进度优化研究

摘要

随着建筑工程设计水平、施工技术的不断提高,工程项目的施工规模也越来越大。项目在施工过程中,需要使用大量的人力、机械、材料等资源,而资源本身是有限的,如果对工程的施工进度计划不周全、组织不当,就会产生窝工、停工、等待资源等现象,影响整个工程的施工进度,造成资源的浪费,资金投入的增加。针对施工进度优化的研究可以为项目管理者提供技术指导,使其在资源有限的条件下,能够合理安排各工序的开工时间,缩短建设工期,使建筑产品早日投入使用,为建设单位和施工单位带来较高的经济效益。
　　 目前针对施工进度优化的研究大多是在假定工序持续时间一定的条件下,对工期、资源、费用等某一个目标进行优化。然而,由于受外界因素的影响,工序的持续时间通常是不确定的,而且在优化过程中仅考虑单一目标,并不能满足实际需求。鉴于此,本文以模糊数学和多目标进化算法为理论基础,在资源受限条件下,分别对工期不确定性和多目标条件下的施工进度优化问题进行了研究。
　　 (1)针对工序持续时间的不确定性,引入模糊数学理论,采用六点模糊数表示工序的持续时间,利用重心距离法来比较模糊数的大小。以建设单位对优化工期的满意度和优化工期的可靠性为优化目标,建立了模糊数学优化模型,编写了相关优化程序。通过相关实例分析,证明了算法的可行性。
　　 (2)建立了在多种资源约束下,以工期和资源均衡为优化目标的多目标施工进度优化数学模型,并基于非支配排序遗传算法,设计了一种适合求解该类问题的算法。该算法采用任务链表的编码方案,利用个体的非支配等级和拥挤距离来计算适应度。通过相关实例分析,证明该算法可求得多种较优方案,项目管理者可根据自身需求选择不同方案进行施工,更加具有灵活性。
　　 (3)在以上研究的基础上,以Microsoft Excel软件为开发平台,利用VBA语言编写了施工进度优化程序。该程序操作简单,可生成网络图、资源消耗量等图表,能直观的表达工序之间的逻辑关系、施工进度及资源消耗等信息,可为工程技术人员监督、管理项目进程提供有力的指导和帮助,具有重要工程应用价值。