建筑業的規劃和設計模型

魏 敏

0 引言

現代建筑業涉及了物流業的許多方面，它直接影響到相關行業的一般業務的有效性和經濟性。在第一個規劃和設計階段，大型建設工程項目涉及各種類型的資源，如勞動力，設備和材料。這些不同種類資源的任何組成部分要涉及項目的初始投資，成本，物流業務，工序安排和規劃，設計以及項目實施的許多其他相關方面。因此，為了有效的規劃和建設項目的實施，這些項目的目標包括物流及采購的基本原則的應用。

為了研究民用工程項目的施工管理，我們從不同的角度考察了整個學科領域，如:

1)施工和采購項目的分類;

2)建筑物流和服務業務;

3)建筑材料的供應和采購;

4)采購的運輸和配送;

5)材料庫存位置。

1 安排和調度商品混凝土卡車

隨著建筑業供應鏈的發展，作為供應鏈內的主要業務之一，高效的商品混凝土(RMC)分離過程在商品混凝土配料車間和施工現場中變得很重要。然而，當各項施工現場在相同的時間內需要提供混凝土時，為了快速開發一個高效且平衡的商品混凝土卡車的調度時間表，對商品混凝土的配料車間的管理者來說，它幾乎是不可行的。一些研究表明，一個高效調度時間表，可以提高配料車間和施工現場的生產力。然而，來自那些研究的結果對實際應用不夠有效。因此，Feng和Wu建立了一個更有效的模型，這個模型優化了商品混凝土的卡車調度的時間表。他們首先分析了商品混凝土的交付過程，然后開發出了一個以幾個供應鏈管理(SCM)的概念為基礎的系統模型。除此之外，為了找到優化的調度時間表，該表最大限度的減少商品混凝土卡車在施工現場不停止澆筑混凝土的總的等待時間，Goldberg等的快速雜亂遺傳算法(fmGA)和旋風仿真技術已納入優化調度。

由Feng和Wu列出的商品混凝土交付過程有:

1)調用過程;

2)調用的高峰時段;

3)收入成本。

用在商品混凝土制作和使用現場之間的往返時間，在工作現場制作商品混凝土的持續時間，交貨的數量來分析影響商品混凝土卡車調度的時間安排的因素。

商品混凝土卡車的調度順序可以看作是各種施工現場所需要的商品混凝土交付的順序，這類似于旅行商的問題(TSP)，除了施工現場不止一次的訪問。調度時間表的整體解決方案空間可確定為:

其中，ej為施工現場j交付的商品混凝土數量;N為需要商品混凝土的施工現場的總數。顯然，如果指定的施工現場和需要的商品混凝土量增多時，解決方案空間可能會紊亂。因此，一個基于遺傳算法的解決方案是采用次優解決方案。

2 資源分配和調配

在項目管理中資源的分配和調配是很大的挑戰。由于問題的復雜性，資源的分配和調配已經處理為像啟發式程序一樣的主要解決的兩個不同的子問題，該程序不能得到最優的解決方案?？紤]到這兩方面同時進行，Hegazy提出了改善資源的分配和調配啟發的計劃，遺傳算法用于搜索一個最新的最佳的解決方案。雖然在選擇任務中引入了隨機的優先次序，并且遺傳算法程序搜索一系列優先任務，該程序產生更短的工期和更好的水平。

資源均衡算法嘗試在不改變項目工期的條件下減少高峰期的要求，理順資源周期的波動這些任務(設備和熟練的工人)。資源均衡問題的最佳解決方案是建立在NP完全的混合整數規劃制定的基礎之上的，大型項目的最佳解決方案——啟發式解決方案沒有得到，而是成為遵循的唯一手段。

一個著名的啟發式是最少時間的算法，該算法最大限度減少資源的日常波動，同時保證項目的總工期不變。作為實現這一目標的代理，算法最大限度地減少了資源直方圖橫軸時刻，時間。為了實現這一目標，該算法從早期的啟動時間表開始，并轉移非關鍵活動在其機動時間的時間，以便不會造成工程延遲。在每次的步驟中，轉變(S)最大限度地減少產量的直方圖選定的時刻。盡管這種方法簡單，但它不能保證最佳的解決方案。

3 設計保溫材料的厚度

建筑幕墻傳熱是建筑物中冷卻負荷的空間最大的組成部分。高等保溫材料的厚度減少傳熱熱損失和節約冷卻成本。因此，當務之急是實現住戶可接受的舒適性和降低制冷負荷。

節約能源是任何國家能源戰略的重要組成部分。在建筑節能方面，使用適當的絕緣材料可以減少進口能源，減少化石燃料的燃燒和污染的影響。建筑保溫通過增加絕緣材料可以減少空間采暖的運行成本。

4 時間、成本和質量

時間、成本和質量是規劃和控制建設項目的三個重要因素。項目的成功與否受工期、質量輸出標準和預算目標的影響。Cristobal把這些問題構想成0－1整數過程模型。Seyedhoseini把這三個要素竭誠風險管理模型來評估建設項目。

風險是偏離預期的一種可能性。不過，在風險相應評價和選擇方面，還沒有系統和成熟的方案。Seyedhoseini為選擇一套相應行動引進了一個目標，這個目標要求相應行動偏離項目目標的程度最小化。目標函數由三個關鍵變量組成:時間、質量和成本。

假設:T0=目標工期，T'=項目按時完工，C0=項目預算，C'=工程實際成本，Q0=項目輸出的目標規格，Q'=項目輸出規格的最終狀態。

Seyedhoseini用一個偏離指標來測量輸出結果，如下:

其中，t，q，c分別為項目時間，質量和成本的加權系數，t+q+c=1，Pairwise 評判技術可以用來確定 t，q，c參數。

ITQC負值代表不良偏差，正值則代表良好偏差。我們很有必要選擇有效的相應行動使指標最大化。本模型展示了如何使項目總體規劃通過三個關鍵指標集成在一起。在處理現實問題時，本模型通過風險分析，使項目相應行動最有效的實施。

5 建筑材料的配送

為了跟上施工進度建筑材料的配送時間經常性被延遲，因此，在延誤期間，會儲存額外的零件或材料來滿足需求。因此我們用推(傳統)和拉(準時)兩種生產類型來解決這個問題。所以，為了審查不同的條件下平均庫存水平的性能，Cao等人探討生產時間，生產周期時間的配送延誤比率以及在不同的建設系統下，需求變化的共同作用。

6 結語

從文獻中可以獲得大量的為那些在建筑運作績效中扮演著重要角色的不同變化的規劃和設計的模型。這些模型主干大多來自運籌與工業工程學科。當用在運籌與工業工程學科中的技術強調模型的理論建設和獨特的解決方法時，為了有效的管理建筑運作和隨后獲得最大的經濟效益，建筑工業模型的建立則強調了規劃，設計，應用，措施和績效評價。

本文討論了問題結構的突出點和重要特征，并且得出了模型的一般結論和其績效及適用性。由于除了強調研究結果的關鍵觀點與各自的模型，從項目到項目數據的變化和動態屬性，都未提及數據結果。因此，以未參考特定項目的一般方式提出并且討論了設計變量和評價措施的一般行為。在調查中，建設運營管理方面提供了對問題性質的見解，其參數域，物理設計和可測量的績效。不同模型和其參數域這方面的知識將促進建筑工程師有更好的規劃、設計和高效的運作。

[1]S.Abourizk，P.Knowles，U.R.Hermann.Estimating labor production rates for industrial construction activities，Journal of Construction Engineering and Management，2001，127(6):502-511.

[2]A.A.Aibinu，G.Ofori，F.Y.Y.Ling.Explaining cooperative behavior in building and civil engineering projects’claim process:interactive effects of outcome favorability and procedural fairness，Journal of Construction Engineering and Management，2008，134(9):681-691.

[3]T.Ala-Risku，M.inen.Material delivery problems in construction projects:a possible solution，International Journal of Production Economics，2005，104(1):19-29.

[4]A.Bahadori，H.B.Vuthaluru.A simple correlation for estimation of economic thickness of thermal insulation for process piping and equipment，Applied Thermal Engineering，2010，30(3):254-259.

[5]A.Bolatturk.Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey，Applied Thermal Engineering，2006，26(11):1301-1309.