網(wǎng)絡(luò)計劃的優(yōu)化就是指通過不斷改善網(wǎng)絡(luò)計劃的初始可行方案,在滿足既定約束條件下,按某一衡量指標(biāo)(時間、成本、資源)尋求最優(yōu)方案。
網(wǎng)絡(luò)計劃的優(yōu)化包括工期-成本優(yōu)化和資源優(yōu)化。資源優(yōu)化分為資源有限-工期最短的優(yōu)化和工期固定-資源均衡的優(yōu)化。
1、工期—成本優(yōu)化
在一定范圍內(nèi),工程的施工費用隨著工期的變化而變化,在工期與費用之間存在著最優(yōu)解的平衡點。
工期—成本優(yōu)化是指以滿足工期要求的最低工程成本為目標(biāo)的施工方案的調(diào)整過程。
通常在網(wǎng)絡(luò)計劃的工期大于規(guī)定的工期或需要加快施工進度時進行工期—成本優(yōu)化。
(1)工程的工期—成本曲線
工程的成本包括工程直接費和間接費兩部分。在一定時間范圍內(nèi),工程直接費隨著工期的增加而減少,而間接費則隨著工期的增加而增大,它們與工期的關(guān)系曲線見下圖。
工程工期—成本曲線
(2)工作的持續(xù)時間—費用曲線
工作的持續(xù)時間與直接費的關(guān)系曲線如下圖所示。
當(dāng)某項工作的持續(xù)時間縮短時,相應(yīng)的直接費就會增加。為了簡化起見,通常用直線表示工作持續(xù)時間與直接費用的關(guān)系。
費用率是指為縮短每一單位工作持續(xù)時間所需增加的直接費。
(3)工期--成本優(yōu)化原則
進行工期--成本優(yōu)化,主要在于求出不同工期下的最小直接費用之和。
①為使工期縮短而增加費用最小,應(yīng)先縮短費用率最小的關(guān)鍵工作的持續(xù)時間。
②在縮短選定的關(guān)鍵工作持續(xù)時間時,其縮短值必須符合不能壓縮成非關(guān)鍵工作和縮短后其持續(xù)時間不小于最短持續(xù)時間的原則。
③如果關(guān)鍵線路有兩條以上時,那么每條線路都需要縮短持續(xù)時間,才能使工期相應(yīng)縮短。
(4)工期—成本優(yōu)化步驟
①計算各項工作的費用率。
②按工作正常持續(xù)時間找出關(guān)鍵工作及關(guān)鍵線路。
③在關(guān)鍵工作中找出費用率(或組合費用率)最低的一項關(guān)鍵工作或一組關(guān)鍵工作縮短其持續(xù)時間。
④計算優(yōu)化后的計劃工期及總費用。
⑤重復(fù)2-4步,直到符合規(guī)定的要求。
2、資源優(yōu)化
所謂資源是指完成任務(wù)所需的人力、材料、機械設(shè)備和資金等的統(tǒng)稱。
資源優(yōu)化就是通過改變工作的開始時間,使資源按時間的分布符合優(yōu)化的目標(biāo)。
資源優(yōu)化可分為“資源有限、工期最短”和“工期固定、資源均衡”兩類問題。
資源有限,工期最短的優(yōu)化是指在資源有限的條件下,保證各工作的每日資源需要量不變,尋求工期最短的施工計劃過程。
工期固定,資源均衡的優(yōu)化是指在工期保持不變的條件下,使資源需要量盡可能均衡的過程。
(1)資源有限、工期最短
設(shè)某工程項目需要S種不同的資源,已知每天可能供應(yīng)的資源數(shù)量分別為R1(t)、 R2(t)、… Rs(t),完成每一個工序只需其中一種資源,設(shè)為第K種資源,單位時間資源需要量(強度)以Rt表示,并假定為常數(shù),在資源供應(yīng)滿足的條件下,完成工序i-j持續(xù)時間為tij,對資源有限,工期最短優(yōu)化,可按照極差原理確定其最優(yōu)方案,即網(wǎng)絡(luò)計劃資源動態(tài)曲線中任何資源時段[ta, tb]內(nèi)每天的資源消耗量總和Rk均應(yīng)小于或等于該計劃每天的資源限定量Rt,即滿足:Rk≤Rt
分析步驟:
a、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系和各工序作業(yè)持續(xù)時間,繪出相應(yīng)于各工序最早開始的時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖及資源需要量動態(tài)圖。
b、逐個時段對資源總需要量進行檢查,若不滿足供應(yīng)限量的要求時,則就需要對計劃進行調(diào)整。直到所有內(nèi)資源總需要量都滿足供應(yīng)限量的要求為止。
(2)各時段內(nèi)資源分析及工序計劃調(diào)整的原則。
a、第一時段,假定在時段[t0,t1]內(nèi),當(dāng)資源總需要量不滿足限量要求時:
關(guān)鍵工序:按資源需求從大到小排序編號
非關(guān)鍵線工序:按總時差從小到大排序編號,如總時差相等,則按工序每天資源需要量遞減的順序編號。
把位于本時段內(nèi)的工序,按編號由小到大順序依次分配每天所需資源,以不超過可能供應(yīng)的數(shù)量為限,余下的工序分配不到資源就右移到t1開始。
b、其它時段,假定已計算至K步,在時段[t0,tk]內(nèi)的工序每天資源需要量之和沒有超過供應(yīng)的限量時,則就繼續(xù)計算第K+1步。
先繪出前一步工序右移后的新的時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖及資源需要量動態(tài)圖;其次檢查時段[tk,tk+1]內(nèi)資源總需要量是否超過供應(yīng)的限量,若超過就對[tk,tk+1]內(nèi)的工序,根據(jù)以下原則調(diào)整:
對于各工序內(nèi)部不允許中斷時:先對tk之前開始而在tk之后結(jié)束的工序,根據(jù)新的總時差與其開始時間至tk+1的距離之差的遞增順序編號,對上述差值相等的工序,按其每天資源量遞減的順序編號。
資源限制、工期最短優(yōu)化示例
假設(shè)工程只需一種資源,且單位時間資源需要量為常數(shù)。
r i-j ---△框內(nèi)工作每天(單位時間)資源需要量
D i-j ---持續(xù)時間
假定:每天可能供應(yīng)的資源數(shù)量: Rt=12單位,時段[0,2],[2,4]和[4,5] 超出了可能供應(yīng)的限制條件。
1) 研究第一時段[τ0=0,τ1=2]
工作有0—1,0—2和0—3,按照資源優(yōu)先分配原則,它們的優(yōu)先順序如表所示。
2)研究時段 [τ1=2,τ2=5]。
工作為0—2,0—3,1—3和1—4。
3) 時段[τ2=5,τ3=8]
工作有0—2,1—3和1— 4。
4) 依此類推,最后可得下圖所示的的近似解。
資源滿足限制條件(Rt=12)的要求,工期為17天,延長3天。
3、工期固定,資源均衡
找出關(guān)鍵線路的長度及非關(guān)鍵線路總時差;
按階段最早時間的順序,自右向左進行優(yōu)化;
按階段最早時間的順序,自右向左繼續(xù)進行優(yōu)化。