施工计划中的复杂时间关系表述及施工顺序优化

Defining temporal relationships between construction activities is a prerequisite for sequencing construction works that is necessary for developing a construction plan. However, the prevailing project planning tools are lack of the capability to accurately represent complex temporal relationships, resulting in missing the optimal sequences of works in construction planning. Although some previous research enhanced the representation of temporal relationships between construction activities from different perspectives, these representation methods cannot accurately describes some complex temporal relationships, especially the temporal relationship among more than two activities. This hinders the evaluation and optimization of construction sequences. This research project will develop a representation schema, based on temporal logic, in order to further the formal representation of complex temporal relationships, and then explore the internal associations among various types of temporal relationships. Subsequently, the corresponding scheduling algorithm will be developed for incorporating the complex temporal relationships，resulting in optimal construction sequences. Finally，the aforementioned representation schema and scheduling algorithm will be validated against the real planning cases. It is hoped that the potential research results could facilitate construction companies to improve their capability of project planning and scheduling.

编制施工计划时，必须对施工活动进行排序，排序的基础是定义施工活动之间的时间关系。但是，目前常用的网络计划方法缺乏描述复杂时间关系的能力，可能导致在编制施工计划时遗漏最优施工排序方案。虽然前人的研究从不同的角度对时间关系的表述方案做了改进，但是这些表述方案不能准确地描述一些复杂的时间关系，特别是多于两个活动之间的时间关系，从而影响了对施工顺序的评估与优化。为此，本课题将基于时态逻辑提出一个描述复杂时间关系的方案，进一步拓展时间关系的描述范围，然后揭示不同类型的时间关系之间的内在关联。在此基础上提出相应的调度模型和算法,使其能处理更多的复杂时间关系，同时可以实现施工排序优化。最后，通过实际计划案例来验证所提出的表述方案和调度算法。希望预期研究成果能够帮助施工企业提高项目的计划和调度的水平。

描述施工活动之间的复杂时间约束是编制施工项目计划的基础。但是，采用目前常用的网络计划方法，难以在一个施工计划中描述多个可行的施工排序方案，根本原因在于对施工计划中复杂时间约束的描述能力不足。虽然前人的研究从不同的角度对时间关系的表述方案做了改进，但是仍旧不能规范化地描述存在于活动之间、时间关系之间、活动与时间关系之间的逻辑关系。为此，本研究项目发现了8种逻辑关系，用以描述活动之间、时间关系之间、活动与时间关系之间的备择、共存、依赖关系，基于时态逻辑提出一个描述复杂时间关系和逻辑关系的语义表述方案，有关语义表述可以被计算机理解；建立了一个统一描述框架用以揭示了各种复杂关系之间的内在联系；提出了一套将复杂关系转换为混合整数规划约束条件的转换规则，并开发了将复杂关系自动转化为Lingo约束条件的软件原型系统；然后提出了发现矛盾约束与冗余约束的方法；通过改变混合整数规划模型的目标函数和少数约束条件，可以计算最短工期、活动的最早开始时间、最迟开始时间、最早结束时间、最迟结束时间以及活动的关键性，特别是，本研究揭示了由于施工计划存在复杂约束，即使一个活动的最早于最迟开始时间不同，活动可以没有时差，仍可能是关键活动；也提出了系统地搜索多个最优排序方案的方法；最后，通过两个工程案例验证了所提出的计划编制方法的有效性和实用性。有关研究成果增强了施工计划中描述多种排序方案的能力，有助于找到更好的施工排序方案。