施工过程仿真的网络进度计划优化分析-靳鹏.pdf

1、第24卷第3期水 电 能 源 科 学V o l. 24 N o . 32 0 0 6 年 6 月W ater Resources and P ow erJune 2 0 0 6文章编号:1000-7709(2006)03-0042-04施工过程仿真的网络进度方案优化分析靳 鹏 胡志根 刘 全(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072)摘要 :将网络进度方案和施工过程仿真结合, 建立了施工过程仿真的网络进度方案优化耦合模型。 通过施工 过程仿真检验网络进度方案安排的合理性, 在此根底上, 进展方案调整, 再将新的网络进度方案方案应用于施 工过程仿真。 通过建立这种反应

2、机制, 实现了网络进度方案的实时控制与调整, 并分析了施工机械的资源利 用率。 编程实现了信息交流的自动化。 实例分析说明, 该耦合模型对施工进度管理和决策有较好的指导作用。关键词:网络进度方案;施工仿真;耦合模型;优化中图分类号:T V51文献标志码:A施工过程仿真 1 , 2 根据实际情况建立的数值本文基于施工仿真网络方案优化方法, 建立仿真模型可以方便地修改设定约束条件和边界了仿真与网络方案优化耦合模型。,、条件。通过对仿真模型的运行过程进展观察和统1 网络进度方案优化原理与模型计,对施工过程可进展全面细致的研究、灵活预测施工过程中出现的问题、找出仿真系统的最正确设计参数,从而实现对原型

3、系统设计的改善或优化,以工程的初始网络方案方案为根底, 运用优并进展工期的预测 , 为施工组织设计提供依据。化理论和方法 ,通过网络方案的时间参数调整、改收稿日期:2006-04-18基金工程:国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司及雅砻江水电开发联合研究基金工程(50539120) 作者简介:靳鹏(1980-), 男, 硕士研究生, 研究方向为水电工程施工组织与系统仿真, E-mail:jp310yeah. net结语基于区域均匀化假设 ,通过控制基骨料粒 径和骨料生成参数等 ,可以生成不同的骨料, 从而 建立骨料材料库 ,结合平移和转动等操作,可以实现三维骨料随机投放算法 ,能够

4、较快速地实现大 体积两相材料模型的建立 ,为进一步的细观研究 提供合理准确的模型。b. 利用本文建立的三维两相细观材料模型, 可以进展混凝土不均质性计算及结合均匀化方法 进展等效弹性模量的反算和预测。参考文献 : 1 A bbas A R , Papagiannakis A T , M asad E A. Line-ar and N onlinea r V iscoelastic A nalysis o f M ic ro-structure o f A sphalt Co ncretes J . Journal of M ate-rials in Civil Engineering , 20

5、04, 16(2):133-139 2 Ro mero P , M asad E. Relatio nship Be tween the Re p-resentative Bolume Element and M echanical P roper-ties of A sphalt Concrete J . Journal o f M aterials in Civil Engineering , 2001, 13(1):77-84 3 高政国, 刘光廷. 二维混凝土随机骨料模型研究 J . 清华大学学报, 2003 , 45(5):710-714 4 高政国, 刘光廷. 三维凸型混凝土骨料随

6、机投放算 法 J . 清华大学学报, 2003 , 43(8):1 120-1 123 5 刘光廷, 王宗敏. 用随机骨料模型数值模拟混凝土 材料的断裂 J . 清华大学学报, 1996 , 36(1):84-89 6 谢先海, 廖道传. 均匀化方法中等效弹性模量的计 算 J . 华中科技大学学报, 2001 , 29(4):44-46 7 潘燕环, 嵇醒, 薛松涛. 复合材料中的渐进均匀化方 法 J . 上海力学, 1997 , 18(4):290-297 8 冯燊林, 吴长春. 基于三维均匀化方法的复合材料 本构数值模拟 J . 中国科学技术大学学报, 2000, 30(6):693-69

7、8第 24 卷第 3 期靳 鹏等:施工过程仿真的网络进度方案优化分析43善网络方案初始方案,按具体优化目标寻求进度优 化方案。文献 3 5 对工程实际中的工期、资 源、费用优化进展了研究,其中一些数学规划和优 化算法为网络优化提供了理论依据和实现方法。水利水电施工网络进度方案根底典型的方法 为关键线路法, 在此根底上的网络进度方案优化 技术通常包括工期优化、工期费用优化和资源 优化等 6 8 。1. 1 工期优化工期优化以缩短工期为目标 , 通过压缩关键 工作的持续时间进展优化 ,但不能把关键线路压 缩为非关键线路。设工程有 n 项工作 , 预计总工 期为 T ;第 i 项工作的持续时间为 d

8、 i 天 ,那么minTii|i =1 ,2 , ,n=maxt+dt j - t i - di 0j Sis. t.NcDi di Dit i , di 0 (i =1 ,2 , , n)式中, Si 为工作i 的所有紧后工序的集合 ;ti 为工 作i 的开场工作时间 ;tj 为工作 j 的开场工作时cN为工作 i 的间;Di为工作i 的最短持续时间;Di正常持续时间。1. 2 工期 费用优化工期 费用优化是以满足工期要求的施工费用最低为目标的施工方案的调整过程 , 找出总费 用最低的合理工期和确定规定工期下工程的最低 费用。nminZ = gici +T ei =10 gi D i- D

9、i (i =1 , 2 , , n)Ncs. t.t j - t i - di 0j S i式中 ,e 为间接费用率 ;gi 为工作 i 的持续时间压 缩量 ;ci 为缩短工作i 一个单位时间内所增加的 直接费用。1. 3 资源优化资源优化是在保证规定工期和资源供给之间 寻求相互协调和相互适应 ,包括以下两种情况。(1) 资源有限 ,工期最短时minT =maxti+di |i =1 ,2 , ,npRk q = i=1rikq bks. t.(k =1 , 2 , ,m ;q =1 ,2 , , T)t j - t i - di 0j S iDi di DicN式中 ,Rk q 为第 k 种

10、资源在第q 天的资源需求量; bk 为第 k 种资源的每天限定量;p 为第q 天分配 有第k 种资源的工作数目。(2) 工期一定 ,资源均衡。假设工期一定 ,运 用均方差最小的方法 ,目标函数为 :T1T22minF=0R(t)dt - Rm式中, R(t)为施工系统在时间 t 时的资源需求量; T 为工程周期;Rm 为规定工期内资源需要强度平 均值 ,均为常数。2 施工过程仿真网络优化耦合模型2. 1 耦合模型的建立将水电施工过程仿真和网络进度方案编制相 结合 ,建立如图 1 所示基于施工过程仿真的网络 方案优化耦合模型。图 1 施工仿真网络方案优化耦合模型示意图Fi g. 1 Coupli

11、 ng mode l of cons tr uc t ing si mula t i on a nd ne t w or k sc he dule由于施工过程的不确定性 ,在初始进度方案与 实际施工进度产生偏差时就无法继续指导实际施 工。结合现场信息实时反应, 调整网络进度方案, 再以此进度要求, 反应至施工过程仿真系统, 指导 并自动调整施工参数 ,改变机械配置或施工程序, 重新仿真计算并得出施工工期、机械设备利用率、 施工强度等信息。网络方案系统承受仿真后新的 工序信息,再次调整网络进度方案。如此反复反应 调整,直到施工信息参数和进度安排均合理。2. 2 耦合模型的实现2. 2. 1 实现

12、过程 结合施工设备、原材料配置等情况 ,对工程进行系统分析,将施工过程分解成假设干组成的施工 活动(工序),选择施工方案,明确各工序之间逻辑 关系 ,编制初始网络方案。由于实际施工过程中 天气、施工布置、施工机械设备配套和工艺技术等 诸多内外因素可能发生变化, 将导致初始网络计 划与实际施工进度产生偏差。结合现场信息实时 反应 ,进展初始网络方案调整。针对该网络方案 和机械配置情况对施工过程进展计算机仿真分 析,得到坝体浇筑强度、施工机械利用率、机械施 工强度、各活动所需的资源及其数量等指标 ,比拟44水 电 能 源 科 学2006 年分析施工信息参数是否合理、调整后网络方案能否 满足进度要求

13、。假设不能到达实际进度要求 ,需采取 相应措施,如改变机械配置或施工程序,再次调整 网络方案,重新进展仿真,直至得到机械配置合理 和进度切实可行的网络方案。流程图见图 2 。图 2 施工过程仿真网络方案优化耦合模型流程图Fi g. 2 Fl ow c har t of t he c oupl ing mode l2. 2. 2 实现工具模型基于 Micro soft Project 实现工序信息的 处理 ,Microsoft Pro ject 能够与多种计算机高级 语言进展有效接口, 方便地通过用户程序控制 ,通表 1 大坝浇筑进度控制表T ab. 1 Sc hedul e of dam co

14、ns tr uc ti on施工完成时间施工阶段(第-年-月-日)4-04-11开工至截流5-10-03基坑开挖8-05-31坝基高程 550 695 m , 撤除围堰9-05-31高程 695 750 m , 具备挡 200 年一遇标准洪水10-05-31高程 750 815 m , 表孔具备过水条件10-09-30高程 815 827 m , 大坝浇筑完毕大坝混凝土浇筑初拟使用 5 台缆机 ,设计工 期 60 个月。对该缆机配置方案进展施工过程仿 真,在施工仿真计算结果的根底上 ,确定本工程施 工关键线路为 :主体工程开工 导流洞及围堰施 工河床截流 大坝基坑土石方开挖大坝高程 至 695

15、 m , 灌浆至 660 m 高程(围堰撤除 ,坝体具 备挡水条件)大坝高程至 750 m , 灌浆至 720 m (具备挡 200 年一遇标准洪水)水库蓄水大坝 高程至 815 m , 灌浆至 795 m (表孔具备过水条 件)灌浆至 827 m 高程大坝浇筑竣工。坝体 浇筑总工期为 57 个月。由仿真数据分析可知, 坝体灌浆高程到达 720 m 稍显紧张 ,其他的进度控制性高程、导流度 汛和蓄水发电要求均可按时到达。缆机的混凝土 最高浇筑使用率为 76 %。总体而言 ,该施工进度 设计在施工进度、强度以及缆机的混凝土浇筑使 用率等方面都是可行的。水电工程建立都希望加快进度、缩短工期,早 日

16、产生效益。因此, 优化重点在工期- 费用 ,结合过 VBA 编程实现 Microsoft Pro ject 的自动化。资源均衡综合优化。用 Project 调整缆机资源配在VBA for Project 中,全面采用了面向对象编程置,增加一台缆机。再次进展仿真后, 总工期为技术 , Microso ft Project 的对象模型包含了一个53 个月 ,各导流渡汛高程均能提前 1 2 个月到庞大的层次体系构造 ,几乎可把 Pro ject 中所有的达。混凝土最高浇筑使用率为 69. 2 %, 早期缆机设置和操作都归于 Micro soft Pro ject 对象的属性浇筑利用率下降, 仿真进度

17、可以到达设计进度的和方法。利用 VBA fo r Pro ject 内置的大量函数、要求。在其他施工条件一样的根底上, 增加一台对象属性和方法, 能更有效、更快捷地完成缆机投入的直接费, 缩短了工期,大大减少间接费Microso ft Project 工序信息的处理。根据仿真分开支 , 降低了施工强度 , 又可使电站早日投产发析结果,利用 Project 调整机械配置 ,综合考虑工电,创造效益。两种不同机械配置下的施工系统期、费用因素,调整优化施工网络方案图。主要参数比拟见表 2 , 6 台缆机配置对应的混凝土3 实例分析月浇筑强度见图 3 。最后, 通过 Project 绘制出大表 2 两种

18、不同机械配置下的施工系统主要参数表T ab. 2 C ons tr uc t ion para me t er s of t w o某水电站大坝为混凝土双曲拱坝 ,共包含 34dif f er ent c onfi gat i on of mac hine s个坝段,由溢流坝段和左右两侧非溢流坝段组成。坝体到达的最低高程 /m最大总工期机械配置 第 8 年第 9 年 第 10 年 第 10 年强度坝顶高程 827. 0 m ,最大坝高 277. 0 m , 坝顶弧长/ 月5 月底5 月底5 月底9 月底万 /m3728. 2 m 。施工导流采用断流围堰 、隧洞导流方6 台缆机711. 0788

19、. 8829. 0829. 022. 753式。共布置 6 条导流隧洞, 后期导流在坝体布置5 台缆机690. 0735. 0814. 0827. 017. 2577 个导流底孔 。大坝浇筑控制进度见表 1 。第 24 卷第 3 期靳 鹏等:施工过程仿真的网络进度方案优化分析45图 3 混凝土月浇筑强度F i g. 3 C oncr e t e c onst r uc t i on i nt e nsi t y by mont h图 4 水电站大坝浇筑施工网络图Fi g. 4 C ons t ruc t i on ne t w or k sc he dule of t he dam坝施工网络图

20、, 见图 4 。4 结语针对初始网络方案进展施工过程仿真, 通过 对仿真结果比拟分析, 优化网络方案,既克制了人 工安排进度主观性较大的缺点,又充分发挥了仿真 灵活、可重复使用的优点,客观真实地反映了水电 施工过程。该方法应用于实例分析, 进展了资源、 费用、工期综合优化,给出了相应机械配置下的坝 体施工强度、机械利用率等参数和施工网络图 ,为 指导进度方案的实施起到了较好的参考作用。参考文献 : 1 钟登华, 李景茹 , 郑家祥. 全过程动态仿真技术及其 在水利水电工程施工中的应用 J . 水利水电技术,2002 , 33(9):22-25 , 36 2 刘全, 杨学红, 范五一, 等. 基

21、于赋时 Pet ri 网大坝混 凝土施工过程建模与实现 J . 水电能源科学,2005 , 23(4):12-14 3 刘明, 吴唤群. 资源有限工期最短的分枝定界算 法 J . 系统工程, 1999, 17(2):72-75 4 戴建国. 活动网络资源均衡问题及其遗传算法 J .系统工程学报, 1996, 11 ,(2):29-36 5 吴之明. 网络进度 - 费用的联合管理 J . 系统工程 理论与实践, 1995(6):10-17 6 盛克苏, 王德玲, 沈疆海, 等. 网络方案优化的决策支持 系统研究 J . 武汉理工大学学报, 2001 ,23(3):73-76 7M cKim R

22、, Heg azy T , A ttalla M . P roject Perfo rm-ance Contro l in Reco nstructio n P rojects J . Journalof Construction Engineering andM anag eme nt ,2000 , 126(2):137-141 8Stefan C , P awel Z. , Critica l Path.A nalysis in theN etwo rk with F uzzy Activity T imes J . Fuzzy Sets and Sy stems , 2001, 12(

23、2):195-204M A IN T O PICS , A BST RAC TS & K EY WO RDSnan P rov incialHydrolo gyandW ater Re so urce s Bureau,Ya ng tze Estuary taken a s ex amples , abov e metho ds w ereKunming 650051 , China) H UANG Ying FANGapplied to calculate design tidal levels and desig n tidal lev elS haodong LI Zishun p28-

24、30processes o ftypicalsta tions.T he researchresultssho wthat these methods a re definite in conception , simple in cal-Abstract:Ba sed on the chang e rule between flo od co n-flux coefficientand main rainsto rm intensity ,accordingtoculation , a nd applicable to diffe rent cases,they will providere

25、ference fo r the co mputation o f desig n tidal level and de-watershed conflux systemtheo ry ,the autho rreasonsoutand ana lyzes the rela tionship be tween floodco nf luxcoeffi-sign tidal level process in o the r estua ries.Key words:desig ntidal lev el;co nsistencyco rrec tion ;cient and mainrainst

26、ormintensitythroug hthe observedde sig n tidal level pro cess ;frequency calculatio nrainsto rm and flo od data in LRG R. T he flo od sample se riestest indicates that the method in the paper is highly precise ,Fast Random 3-D Aggregate Packing Algorithm forand sho w s that co mputatio n de sign flo

27、o d procedure throughthe w ay tha t thinking about va ry rainsto rm conflux intensi-Concrete Q IN Weiping (School o fHy dropow er&ty is correct. T hus ,the new method can be used for refer-Informa tionEng . ,H US T ,Wuhan 430074,China)ence in sma ll va lley desig n flo od computatio n in w hich theY

28、AGN Xinhua CH EN Chuany ao p39-42hy drological o bserv ed data is short.Abstract :A 3-D numericalmo del w asdevelo pedfo rKey words:longitude range-g org e region ;small w ater-concrete micro st ructurestudiesbased onthe homo geniza-shed;co nfluent coefficientprolong ;hy ste resis ;chang etion me th

29、o d.Eachag g rega teg rewfromarandomrainsto rm na sh instantaneousunit-hydro g raphcuboid the n built the agg reg ate sto rage in o rde r to devel-op a fast alg orithm fo r rando m 3-D co nv ex agg reg ate pack-Determination of Nash Model Parameters in Sto-ing. T he convex ag g rega te model wa s mo

30、re accurate co m-chastic Concentration System S UN Ying na pa ring w ithspherical model.T he micro struc turemodeldev elo ped by using this a lg orithmcan pro vide sufficient ac-(College ofWaterResourceandEnviro nment ,Ho haicuracy fo r co nc rete inho moge neitystudiesandmicro struc-U niv. , N anji

31、ng 210098 , China) RU I Xiaofang p31-34ture asy mptotic homog eniza tion theo ry is studied by co mbi-na tion with F EM .Abstract: Insystem ,concentrationwithrainfallKey words:random ag g rega te ;ho mogenizatio n;F EM ;process assumed be M arkoviannoise pro cess,the methodconcrete ;microstructurede

32、termining N ash mo del pa rametering is sugg ested here byusing the o utput auto-correla tion functio n and empirical au-Analysis of Network Scheduling Optimization Tech-to-correla tion functio n , byw hichho w to so lve thecatch-nique Based on Construction Simulation JINment confluence questio ns i

33、n the region o nly w ith discharg e(State KeyWa te r Resource and H ydro-L ab. ofdata is preliminarilydiscussed.T heresult o f a ca sesho wsPeng po wer Eng . Sci. , Wuha n U niv. ,Wuhan 430072 ,China)tha t it has so me applicable value.Key words:white-noise ;M arkov ian no ise ;N ash mo d-H U Zhigen

34、 LIU Quan p42-45el ;sy stem o f watershed co ncentra tion flo wAbstract :Ne two rkcha rtisthe mo stcommonlyusedschedule ,way to planand analy zethe co nstructio nw hileProblems and Improvements in Design Tidal Levelconstruction simula tion is an effectiv e method to check andadjust the schedule. In

35、this pape r ,they we re co mbined in a(State Key Labo rato ry of H y-Calculation LI Guofangcoupling mo del. In the mode l,co nst ruc tion simulation wa sdro lo gy-WaterRe sourcesandHy draulicEng . ,Ho haiused to testwhetherthe a rra ng eme nt o fthe constructio nU niv. , Na njing 210098, China) sche

36、dule wa s rig ht o r not , acco rding to this ,the scheme ofJiapeng p35-38CH EN A ping H UAthe ne tw o rk schedule was adjusted , and then ,the new pro-Abstract :Considering the inco nsistency of level data ingram was checked by the construction simula tion ag ain. Intidal reach,a method correctingt

37、he data bydrawingthethis way , w e can finally find o ut the bet te r plan o f the net-trend equationf romits timese riesw as propo sed.Inac-wo rk schedule. In addition , the utilizationratio of the ma-co rdance with the fact tha t the skew ness co efficient (Cs) ofchines wa s calculated bythe simul

38、atio n.T hetransitionoflow-tide lev el serie s is readily nega tive , the frequency anal-the informa tion betw een the co nstructio n scheduleandthey sis with negative Cs w as introduced. With more character-construction simula tion was automatic in the com puter pro-istic values take n into account

39、 , an improved metho d fo r de-gram. T he result o f an exam ple presentsthatthe co uplingduced desig n tida l lev el pro ce ss w as presented. With T ian-model is useful fo r co nstruction managementand decisio n-sheng g ang ,Xuliujing a ndWaigao qiao tidestationsinthemaking.Key words:ne tw o rk sc

40、hedule ;co nst ruction simula-Key words:hy droelectric pro ject ;equipment;co ding ;tion ;coupling model;optimizatio nK KS ;loca tion co deWater Conservancy Project Construction Scheme Selection Based on Fuzzy Decision Making NIE Xiang tian (Eng . Consultancy Center , No rth China In-stitute ofW ate

41、r Conserv ancyandH ydro electric Pow er ,Z henzho u450011, China) LIYanw ei p46-48Abstract:T here are no tonlyquantitative o bjectivesbut also qualitative o bjectives in construction scheme selec-tion process fo r w ater conserva ncy pro ject , sothepro ce ssinvolves fuzziness.T he importance and su

42、pe rio rityof ev al-uatio n indexes ofobjects is comprehensiv elyev aluated inthis multi-o bject decision-making process. In this paper , an M ulti-o bject Decision-M aking M o del is applied to selec t the reasonable construction scheme by co mbining qualita tive a-naly sis with quantitativ e a nal

43、ysis synthetically , and the ex-perimential know ledg e of the ex perts is used in this model.A HP is applied to decide the w eig hts of the objects. F inal-ly , the ex ample o f a large-scale diversio n project show s that the me thod is objec tive and feasible.Key words:constructio n scheme ;fuzzy

44、 decision mak-ing ;A H POptimization Analysis of Rock Borer Configuration with Some Restrictions JIN Lianghai ( Hehai Eng . , Chongqing Jiaoto ng U niv . , Chongqing 470074 , Chi-na) ZHO U Ho ug ui TIAU Bin p49-51Abstract:In ro ck e xplo ding o f hydraulic engineering co nst ruc tion , there is o ft

45、en a optimizing disposition pro blem of drilling fo rce for co nstructio n. T his a rticle will build and resolve mathema tic model of it throug h theory of linear pro-g ramming in a serie s of re strictio n o f resources. In fact, this theo ry was applied in co nstruction. A s a result , o ptimiza

46、tion theo ry can bring hydraulic eng ineering co nstruction be tte r reference than routine analog y by experie nce.Key words:ro ck explo ding ;ro ck bo rer ;co nfigura tion optimizatio n;config uratio n restrictio ns ;branch and bound me tho dDesign and Study on Equipment Coding System of Large Hyd

47、roelectric Project LI Bin (Institute ofSy stem Eng. , H US T , W uhan 430074, China) YUE Chaoy uan p52-54Abstract:W hile giving sim ple analy sis to the po pula r sy stems o f equipment co ding in the electric po we r industry , this paper creates a new desig n o f equipment coding w ithKK S as its

48、main bo dy . W ith so me impro vements, w e alsogiv e illustrations to sho w the benefits o f this new de sign.Find Bidding Price Arbitrary Model Based on Bilat-eral Electricity Market CH EN Wei (Dept. ofM athematics , H U ST , Wuhan 430074 , China) WANGRen ZH OU Xiaoyang p55-58Abstract :Facing a bi

49、latera l electricity market , it is ve ry difficult to obtain a com promise in the contract price fo r powe r supplie r and demander because o f pursuing the pro f-its. Based on the arbitrary model w hich is commonly ap-plied in field of internatio na l trade ,the abritra ry model of abila te ral electricity marke t is built.In the a rbitra ry mo del ,powe r e xcharg e can co ntro l price easily . M eanw hile , the model can also solve price shaking w hich is ascribed to the sealed-bid auction