考虑学习效应的模糊工时及网络均衡优化

Network planning technique is one of the effective tools to control the time limit for a project. The multiobjective trade -off based on this technique, which usually includes quality and cost goal, mainly concentrates on the design of algorithm and its implementation. Objectively, there are a lot of repetitive activities during the project progress. The learning effect of the operators definitely leads to the best efficient state, which means superior quality, low cost and short time. Inspired by the principle of “Practice makes perfect”, it is put forward in this proposal that, to determine the duration for those repetitive activities with large quantities, the learning effect should be considered. The common construction projects selected as examples, the learning curve and the threshold value of such representative activities would be set in this research. The outputs per hour of an activity would be determined and be expressed in the form of fuzzy number under such quality and cost status. The duration of each activity and the time parameters of the network would be calculated according to the rules of fuzzy numbers, thus the fuzzy project schedule with reasonable quality and cost level can be obtained and the multi-objective optimization for such project is realized,which provides reference for other projects. By treating quality and cost under the relative best output status as the constraint of fuzzy activity duration, the project multiobjective trade-off based on the network plan is simplified as the single objective optimization of the calculation for fuzzy time limitation, which is the novel expansion to the theory of network trade-off.

网络计划技术是控制项目工期目标的有效工具之一，以此为基础进行的质量、成本等多目标均衡优化，主要集中在求解算法的设计及其实现上。工程实施中客观存在着大量的重复性活动，在进度管理中应充分考虑操作者的学习效应。从“熟能生巧”这一原理出发，本项目提出，对工程量达到一定额度以上的各项重复性施工活动，应考虑学习效应来确定其作业持续时间；选取常见的建筑工程项目为例，建立各类重复性施工活动的学习曲线及其阈值大小；立足于相对最佳产出状态下的质量和成本状况，测定施工活动的单位时间产出值，并表示为模糊数形式；根据模糊数运算法则，计算施工活动的工时及网络计划的时间参数，据此得到质量和成本已达一定水平下的模糊工期，可实现此类工程的多目标优化；其他类别工程可参照进行。通过把相对最佳产出状态下质量和成本处理为模糊工时约束条件的做法，将基于网络计划的工程多目标均衡优化简化为计算模糊工期的单目标问题，是对网络计划均衡方法的创新性拓展。

立足工程施工中各项活动重复性操作的客观存在，本项目进行了学习效应对建筑工程基本目标影响及其应用的理论研究，建立了相应的模糊工时及网络均衡优化模型。根据我国建筑施工市场的实际，项目组开展了大量广泛的工程调研，从定性及定量角度研究了现场操作者的学习效应，明确了存在学习效应施工活动的特征及学习效应显现的影响因素，肯定了施工中学习效应对工作效率的积极促进作用。在深入分析调研工程可获原始数据的基础上，针对项目经验不足、数据匮乏、管理水平差异的情况，通过引入计算因子综合考虑管理水平、机械因子等因素，改进了已有的学习曲线模型；基于工地调研收集的大量数据，运用文献研究、数据分析处理等方法，验证了施工现场操作活动存在学习效应这一事实，进而创新性地依据工程实际建立了两阶段学习曲线模型，并确定了相关参数。在重复性项目进度管理的平衡线法中，应用学习效应可克服其将工作效率视为一致的不足，据此给出了改进的LOB计算公式，可达到更好的时间和成本目标；对显现学习效应的重复性操作活动，分析并提出了其工期、质量、成本等目标函数，例证了相近工期时考虑学习效应会使方案质量更高、成本更低，其中特别给出了学习效应维持成本的定义及指出了学习效应对工作质量影响的双面性，进而据此建立了考虑学习效应的多目标均衡优化模型并予以求解，证明了在多目标均衡优化中考虑学习效应的必要性和充分性。通过根据两阶段学习曲线模型来确定、采用三角模糊数来描述各活动持续时间的做法，在模糊网络计划时间参数计算中引入结构元理论，建立了基于结构元的模糊网络计算模型，有效地解决了模糊数排序及运算问题，对重复性项目考虑学习效应的模糊网络计划提供了理论依据。本项目对学习效应在建筑施工领域的应用进行了结合国内实际的探索性研究，取得了客观、肯定的结论，充实了工程项目多目标均衡优化方法，为施工现场管理新思路提供了理论依据。