考虑学习效应的重复性项目时间费用权衡优化研究

Repetitive projects, such as high-rise buildings, highways and housing projects, involve a number of units of work to be finished and a set of activities that need to be repeated for each unit in the length of the job. Repetitive scheduling method (RSM, for short) has become a spotlight in the field of engineering research in US and European countries with rapid development of repetitive projects. Most of the repetitive projects are infrastructure projects that are characterized by intensive investment and long duration; therefore, it is of great importance for us to study the time-cost tradeoff problem in RSM (TCTP-RSM, for short) to improve management efficiency and save resources. The phenomenon of the learning effect is an important feature for repetitive projects, which leads to the increase in crews’ productivity as the number of repetition increases, and eventually affects the project duration and cost. This proposal will analyze the impact of the learning effect on the project duration and cost first, and then improve the float theory in RSM. The improved float theory will be used to construct the TCTP-RSM models with learning, in order to get a realistic and better schedule about time-cost tradeoff. The research of this proposal will help to improve the RSM optimization theory and methods.

重复性项目是指施工场所可划分为若干独立单元，部分或全部工序需要在多个单元上重复执行的项目，如高层建筑、高速公路和住宅群项目等。随着大量重复性项目的涌现，重复性调度方法（RSM）逐渐成为欧美工程管理领域的研究热点。重复性项目大多属于基础设施项目，具有投资大、工期长的特点，因此研究RSM中的时间费用权衡优化（TCTP-RSM）对提高管理效率、节约社会资源就具有重要意义。学习效应现象是重复性项目的一个重要特征，它使得工作队的效率会随着累计施工单元数量的增加而增加，并最终影响项目的总工期和总费用。本项目拟从分析学习效应对项目总工期和总费用的影响入手，研究和修正RSM中的时差分析理论，然后将该理论应用于学习效应下的TCTP-RSM模型构建与优化方法设计，从而在提高计划调度与工程实际契合度的同时，利用学习效应的特性改善时间费用权衡结果。本项目的研究有助于完善RSM优化理论与方法。

重复性项目大多属于基础设施项目，具有投资大、工期长的特点，因此研究重复性项目时间费用权衡问题（TCTPRP）对提高项目管理效率、节约社会资源具有重要意义。已有的TCTPRP模型大多基于单工作队或固定逻辑假设，对作为重复性项目调度特色的“多工作队”和“软逻辑”则考虑较少，这在很大程度上限制了这些模型的适用范围和优化性能。本项目首先对“多模式-单工作队-固定逻辑”、“单模式-多工作队-固定逻辑”、“单模式-多工作队-软逻辑”和“多模式-多工作队-软逻辑”下的TCTPRP进行了研究，并根据问题的特点，提出了混合整数线性规划模型、遗传算法或约束规划模型。另一方面，学习效应在重复性项目中普遍存在，它使得工作队完成一个子工序所需的时间会随着已完成子工序数量的增加而逐渐减少，并最终影响项目总工期。时差理论旨在量化一个工序或子工序工期变动对项目总工期影响，但重复性项目调度领域中的时差理论仍不完善。因此，本项目在完善重复性项目调度时差理论基础上，进一步研究了学习效应对各类时差的影响，然后将其应用于求解考虑学习效应的TCTPRP。本项目在一定程度上弥补了已有研究的不足，提出的模型或方法在求解效率和质量上均有明显优势，具有重要的理论价值。