李云鵬 趙玉新

（黑龍江省水利水電勘測設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

1 前言

本文主要是在總結國內外的研究成果的基礎上，針對目前成果在反映鋼筋需求與庫存的動態(tài)性方面的不足，重點利用定量分析方法建立了多規(guī)格一維下料模型和單規(guī)格一維下料模型，同時，還定性地總結了水電工程施工中鋼筋配料問題的長期實踐經驗，這些經驗可以大大增加多規(guī)格一維下料問題解題的邊界條件，使得問題的解決實際意義更強，方法更快速實用。對工業(yè)工程生產過程中的線性原料優(yōu)化下料問題給出了通用性的啟示和具體的方法，具有普遍的借鑒作用和較為實際的應用價值，將對企業(yè)的成本工作產生很大的影響。

2 面向工藝的鋼筋下料優(yōu)化思想

2.1 輸變電線路鐵塔下料優(yōu)化的一種新思路

在電力工業(yè)輸變電線路鐵塔下料中，有如下實例:生產流程由上料員在工位5上料，工位1～工位3的操作者完成定位調整，工位4的操作者控制機床動作，工位1的操作者將排料單上的零件，經組合后，選定組指揮加工。堆放3通常堆放最長件，也是將要清離現場的一批零件。堆放1，2的零件長度一般比堆放3長度短，它類似于計算機中的堆?！，F場設置的料頭堆，長度都很小，不占場地。對鐵塔基數較大的，現場通常允許堆放料數一般為3～4種零件，即己開始下料而未下完的零件材料一般為3～4種零件，料頭因其很短，不計入現場數。這個工藝條件，即為優(yōu)化排料的工藝約束條件。目前的排料工作是由工位1的工作者擔任，同時與工位2～4的操作者配合完成定位調整，由于現場的噪聲影響及沒有預先的規(guī)劃，難免會產生排料不合理的地方，而一旦發(fā)生，又無更改余地另一方面對材料利用率的控制顯得過于粗糙。針對這種情況，一種面向工藝的優(yōu)化下料系統(tǒng)，運行該系統(tǒng)產生生產下料清單，操作者只要按此清單執(zhí)行即可，不需要再現場排料。

2.2 對水電工程鋼筋下料的啟發(fā)

上述優(yōu)化系統(tǒng)具有明顯的面向工藝和面向實際生產的特點，也為后續(xù)研究簡化模型和流程提供了很好的思路啟發(fā)。

水電工程的鋼筋加工相比較鐵塔加工而言，復雜的地方在于原材料規(guī)格多，需求規(guī)格和長度變化更大，考慮不同的鋼筋接頭形式則問題更復雜。但是，二者處理下料問題的思路是一致的。在水電鋼筋下料施工中，可以把問題分步、分塊簡化處理，只針對某一倉面、某種鋼筋來應用上述優(yōu)化思想，則問題較之鐵塔系統(tǒng)一般都簡單些。這樣的簡化處理是有依據的。因為如下原因，本文放棄了尋求所謂全局優(yōu)化的方法而只對某一倉面的某種確定規(guī)格確定的強度等級和確定的直徑鋼筋進行設計。因為，水電工程分為若干單項、單位、分部、分項工程，某一倉面的鋼筋下料題只是鋼筋分項工程的一個環(huán)節(jié)。前述己說明，水電施工不確定因素太多，不必也不可能針對所謂的全局去優(yōu)化，同時，某種規(guī)格鋼筋的下料與其他規(guī)格的鋼筋的下料并沒有任何聯(lián)系，除非要求代換。就算代換，還是轉化為確定規(guī)格下料問題。這樣，一個水電站施工過程中的鋼筋問題就變成很多個“單個倉面某種確定規(guī)格下料問題”的組合，問題被簡化。下面就在工程中鋼筋的下料問題做些論述。

某倉面鋼筋，其主要使用坯料為L=4.5米。還有部分使用坯料為L=3.0米的。根據這種情況，我們采取上述跨料處理框圖進行材料的優(yōu)化分析、對比，從而確定原材料利用率最高的下料方案。具體分析過程如下:

通過分析，可得出，優(yōu)先考慮L=4.5米的大規(guī)格下料，再考慮L=3.0米的短規(guī)格下料，L=4.5米的大規(guī)格與L=3.0米的短規(guī)格再搭配下料的方式，可提高原材料的利用率，減小材料的損耗。由此可見，采取上述方式進行優(yōu)化下料，計算簡化，高效，特別適合在施工現場進行下料優(yōu)化操作，進行及時優(yōu)化調整。

3 可簡化計算的部分管理經驗

目前的水電工程施工中，經過鋼筋配料問題的長期實踐，建設者已摸索出其中的一些特點 (區(qū)別于其他建筑工程和其他線材下料問題).總結這些經驗，可以大大增加多規(guī)格一維下料問題 (鋼筋下料問題的一般情況)解題的邊界條件，使得問題的解決實際意義更強，方法更快速實用。這些經驗，在下料問題開始前，可以直接應用，大大減少在計算之前坯料的數量，減少定量分析中的“組合”數目，便于計算。

(1)在實際生產過程中，一根原材料上套裁成品鋼筋的長度不超過3種是比較合理的。而且，設計圖上的某根鋼筋套裁后的各段鋼筋如果不是利用了余料，只存在不多于一根的長度為非整數或非0.5米的整數倍數的長度。否則會導致實際切割加工不便，容易造成差錯，同時也降低了生產效率。這種經驗，使得“組合爆炸問題”造成的難度被大大降低。

(2)豎向鋼筋的長度確定為3米、4.5米兩種規(guī)格，當然，起始扎筋時和鋼筋到頂時具體調整。這是因為,豎向鋼筋由于人力所限，太長不易施工，且臨時連接如果不可靠，極易引發(fā)安全事故;同時，因為混凝土施工規(guī)范中規(guī)定混凝土的自由下料高度不超過2米，豎向鋼筋太長，影響混凝土臥罐水工大體積混凝土常用料具的下放，尤其是在一些倉面狹窄的部位。

(3)水平鋼筋首先用原材料(即從鋼鐵廠出廠的標準長度，一般為9米或12米組合，當剩余長度小于標準原材料長度時再進入套裁組合優(yōu)化過程。

(4)余料長度必須首先考慮規(guī)范要求，再考慮接頭的經濟問題。

以上幾點，均是多年被實踐者證明有效的下料經驗，充分重視這些經驗，可以大大減少定量研究的難度。因為下料的經濟性是僅是施工過程中的一個問題，斷料結果能否在施工中具有方便快捷的可操作性，也是一個很重要的問題，忽略了現場施工的難度問題的斷料結果，不具有可實施性。所以，上述這些經驗不但是可用的，有效的，也是必要的。

4 結語

施工過程中面對的問題是庫存鋼筋經常有多種規(guī)格，那么問題要進一步得到解決，就不能回避針對多種規(guī)格的原材料、多種下料需求的多規(guī)格一維下料問題。對這一問題，主要解決方法是總結行之有效的施工經驗，用定性的方法去盡量增加該問題的邊界條件，使得定性和定量方法盡量能各自發(fā)揮特長，求得快速而有效的結果。本文總結了施工實踐中的經驗，并在施工程序和總體布置上參考了輸變電鐵塔下料的一種新思想，方法實用、快速而有效。

[1]孫守遷，唐明，潘云鶴.面向人機工程的布局設計方法的研究計算機輔助設計與圖形學學報，2000

[2]曾芬芳.虛擬現實技術[M].上海交通大學出版社，1997

[3]袁忠良.最優(yōu)化下料方法與程序[M].天津大學出版社，1989