基于矩陣法的無節(jié)奏流水施工工期優(yōu)化

魏 凱

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240)

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基于矩陣法的無節(jié)奏流水施工工期優(yōu)化

魏 凱

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240)

對無節(jié)奏流水施工的工期優(yōu)化問題進(jìn)行了研究，結(jié)合流水施工基本參數(shù)和無節(jié)奏流水施工的特點(diǎn)，分析了“潘特考夫斯基法”對工期的確定，將矩陣法應(yīng)用到工期優(yōu)化中，通過對施工段施工順序的優(yōu)化，達(dá)到了無節(jié)奏流水施工工期優(yōu)化的效果。

流水施工，工期，矩陣法，施工段

經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開基礎(chǔ)建設(shè)，目前，我國建筑市場范圍很廣，如何在廣大的市場中尋求最大的經(jīng)濟(jì)效益，一直是工程管理的熱點(diǎn)[1]。工程項(xiàng)目管理主要包括“三控三管一協(xié)調(diào)”[2]，其中進(jìn)度管理直接關(guān)乎施工工期。因此，工期研究是非常必要的。

工程項(xiàng)目在組織施工過程中，施工方式有很多種，本文主要研究流水施工。流水施工可理解為將一個(gè)施工項(xiàng)目先分為若干施工對象，再分為若干個(gè)施工過程，相應(yīng)成立施工作業(yè)隊(duì)，保證施工連續(xù)進(jìn)行，不至于出現(xiàn)窩工現(xiàn)象[3]。本文主要研究最接近實(shí)際情況的無節(jié)奏流水施工，及其施工工期的優(yōu)化。

1 流水施工的基本參數(shù)

流水施工參數(shù)用來表達(dá)施工狀態(tài)，主要包括時(shí)間參數(shù)、空間參數(shù)和工藝參數(shù)三類，分別對應(yīng)時(shí)間安排、空間布局和工藝流程。針對研究內(nèi)容，將需要的流水參數(shù)做如下介紹。

1.1 時(shí)間參數(shù)

時(shí)間參數(shù)包括流水節(jié)拍、流水步距、施工工期以及間歇時(shí)間和搭接時(shí)間。

流水步距是指相鄰的兩個(gè)施工過程先后進(jìn)入第一個(gè)施工段的時(shí)間間隔。其大小取決于流水節(jié)拍及施工組織方式，一般用K表示，Ki,i+1表示第i個(gè)和第i+1個(gè)施工過程之間的流水步距。

施工工期是指從施工開始，到完成施工所經(jīng)歷的時(shí)間，一般用T表示。

間歇時(shí)間是指由于不能立即開始施工，必須等待的時(shí)間，可分為技術(shù)間歇時(shí)間和組織間歇時(shí)間，一般技術(shù)間歇時(shí)間用J表示，組織間歇時(shí)間用Z表示。

搭接時(shí)間是指后一個(gè)施工作業(yè)隊(duì)提前進(jìn)入后一個(gè)施工段的時(shí)間間隔，一般用D表示。

1.2 空間參數(shù)

時(shí)間參數(shù)主要包括作業(yè)面、施工段和施工層。

施工段是指將工程項(xiàng)目劃分為的區(qū)段，劃分是應(yīng)盡量保證施工量相等，施工段數(shù)一般用m表示。

1.3 工藝參數(shù)

工藝參數(shù)主要包括施工過程和流水強(qiáng)度。施工過程是指每個(gè)施工對象再詳細(xì)劃分的子項(xiàng)，一般用n表示。

2 無節(jié)奏流水施工及其工期的計(jì)算

2.1 節(jié)奏流水施工簡介

無節(jié)奏流水施工是指各施工段上同一施工過程流水節(jié)拍可能不相等的組織方式[2]。

2.2 無節(jié)奏流水施工流水步距的計(jì)算

無節(jié)奏流水施工流水步距的計(jì)算通常采用“潘特考夫斯基法”，即“累加數(shù)位錯(cuò)位相減取大差”法。

“累加數(shù)位”：由施工過程在各施工段的流水節(jié)拍組成數(shù)列，依次累加；

“錯(cuò)位相減”：將上述累加數(shù)列錯(cuò)位相減，得到一個(gè)差數(shù)列；

“取大差”：取差數(shù)列中最大值。

2.3 無節(jié)奏流水施工工期的計(jì)算

無節(jié)奏流水施工的工期計(jì)算公式為：

T=∑Ki,i+1+Tn+∑J+∑Z-∑D。

其中,Ki,i+1為相鄰兩個(gè)施工過程的流水步距；Tn為最后一個(gè)施工過程的持續(xù)時(shí)間；∑J為技術(shù)間歇時(shí)間的和；∑Z為組織間歇的和；∑D為搭接時(shí)間的和。

3 基于矩陣法無節(jié)奏流水施工的工期優(yōu)化

按照上述的工期計(jì)算公式確定無節(jié)奏流水施工工期的前提是默認(rèn)了各施工段的施工排列順序。本文主要研究通過各施工段施工順序的確定，從而對施工工期進(jìn)行優(yōu)化。本文應(yīng)用矩陣法解決施工段的排序問題。

矩陣法認(rèn)為，施工工期的長短主要受間歇時(shí)間的影響，即各施工段因?yàn)槭┕ろ樞虿煌斐墒┕み^程的間歇時(shí)間不同。矩陣法在解決施工段排序問題時(shí)引入兩個(gè)參數(shù)，排序間歇時(shí)間和排序流水步距。通過施工段的兩兩組合，計(jì)算排序流水步距和排序間歇時(shí)間，進(jìn)而構(gòu)成排序間歇時(shí)間矩陣表；對矩陣表進(jìn)行研究分析，從而確定各施工段的排列順序；在施工段排序最優(yōu)的情況下利用“累加數(shù)位錯(cuò)位相減取大差”計(jì)算工期。矩陣法簡便、易操作，能借助EXCEL等工具進(jìn)行計(jì)算。

1)施工段兩兩組合進(jìn)行參數(shù)的確定，求得排序流水步距和排序間歇時(shí)間；若施工段數(shù)為m個(gè)，則參數(shù)應(yīng)有m2個(gè)。

排序流水步距計(jì)算公式為:

2)構(gòu)建排序間歇時(shí)間矩陣表(m×m)。

3)施工段最優(yōu)排序的確定：首先，從矩陣表中選擇排序間歇時(shí)間相對最小的施工段；其次，比較各施工段的持續(xù)時(shí)間，選擇持續(xù)時(shí)間相對最短的兩個(gè)施工段，比較這兩個(gè)施工段第一個(gè)施工過程的流水節(jié)拍，將流水節(jié)拍較小的施工段放在最前面，另一個(gè)施工段放在最后面；盡可能將持續(xù)時(shí)間最長的施工段排在中間；接著，確定其他施工段的排列順序；最后，選擇排序間歇時(shí)間最短的排序模型。

4)根據(jù)施工段最優(yōu)排列順序，利用“累加數(shù)位錯(cuò)位相減取大差”計(jì)算優(yōu)化工期。

4 案例分析

某分部工程劃分為A,B,C,D四個(gè)施工過程，分四個(gè)施工段，流水節(jié)拍如表1所示，且施工過程B完成后需要有1 d的技術(shù)間歇時(shí)間，組織無節(jié)奏流水施工，進(jìn)行工期的計(jì)算。

表1 流水節(jié)拍表

4.1 直接進(jìn)行工期的計(jì)算

施工過程的順序是固定不變的，首先按照施工段1-2-3-4的順序進(jìn)行施工組織，計(jì)算施工工期。

1)由已知條件可得，m=n=4。

2)采用“累加數(shù)列錯(cuò)位相減取大差”法計(jì)算流水步距。

2, 4, 7, 11

-)3, 7, 9, 13

K1,2=max[2, 1, 0, 2, -13]=2周。

3, 7, 9, 13

-)2, 6, 7, 10

K2,3=max[3, 5, 3, 6, -10]=6周。

2, 6, 7, 10

-)3, 6, 10, 12

K3,4=max[2, 3, 1, 0, -12]=3周。

3)計(jì)算流水工期。

T=∑Ki,i+1+Tn+∑J+∑Z-∑D=

(2+6+3)+12+1=24周。

4.2 矩陣法工期的優(yōu)化

表2 排序流水節(jié)拍、排序間歇時(shí)間的計(jì)算

利用矩陣法進(jìn)行施工段施工順序的優(yōu)化，進(jìn)而計(jì)算優(yōu)化后的施工工期。

1)排序流水步距和排序間歇時(shí)間的確定。

同理，可得：

2)構(gòu)建排序間歇時(shí)間矩陣表(見表3)。

表3 排序間歇時(shí)間矩陣表

3)施工段最優(yōu)排序的確定：由上述規(guī)則可得最后排序是1-2-4-3。

4)根據(jù)施工段最優(yōu)排列順序，利用“累加數(shù)位錯(cuò)位相減取大差”計(jì)算優(yōu)化工期。

優(yōu)化工期為：

T=∑Ki,i+1+Tn+∑J+∑Z-∑D=

(2+5+3)+(3+3+4+2)+1=23周。

優(yōu)化前后對比可得，由于施工段施工順序的改變，使工期減少了1周。

5 結(jié)語

由于流水施工在施工組織中應(yīng)用非常廣泛，無節(jié)奏流水施工又最接近項(xiàng)目實(shí)際情況，本文針對無節(jié)奏流水施工工期問題進(jìn)行研究，通過矩陣法可以對施工段的施工順序進(jìn)行優(yōu)化，再結(jié)合“累加數(shù)位錯(cuò)位相減取大差”法，可以進(jìn)行工期的優(yōu)化計(jì)算。最后結(jié)合具體案例，對文章結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。

[1] 鄭顯春.異步距異節(jié)奏流水施工組織方法研究[J].施工技術(shù)，2013(10):105-107.

[2] 李鵬飛.公路施工組織設(shè)計(jì)與管理[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2016.

[3] 鄭顯春.土木工程施工組織[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2009.

[4] 魏道升.論異節(jié)拍流水施工中流水工期差異的實(shí)質(zhì)[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013(3):42-45.

[5] 李會(huì)靜.基于間歇時(shí)間和流水步距的流水施工優(yōu)化模型[J].科技通報(bào),2016(2):119-122.

Optimize the construction period of non-rhythm flow process based on matrix method

Wei Kai

(TianjinRailwayTechnicalandVocationalCollege,Tianjin300240,China)

This paper researched the optimization of the construction period of non-rhythm flow process. This paper firstly analyzed the construction period by paterkovsky method combined with basic parameters of flow process and characterisitics of non-rhythm flow process. Then optimized the construction period of non-rhythm flow process based on matrix method.

flow process, construction period, matrix method, construction section

1009-6825(2017)17-0097-02

2017-03-21

魏 凱(1988- )，男，助教

TU745

A