李媛媛，崔永成

（1.寧夏泰銀消防設(shè)備安裝工程有限公司，寧夏銀川 750001；2.寧夏水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，寧夏銀川 750001）

合理的施工進(jìn)度，既可以保證工程質(zhì)量，又可以降低工程成本。流水施工技術(shù)能夠充分利用時(shí)間和空間，工期短且資源投入較均衡，在施工組織中常被優(yōu)先采用[1]。流水施工分為有節(jié)奏流水施工和無節(jié)奏流水施工兩種組織形式，其中以無節(jié)奏流水施工最為常見[2]。無節(jié)奏流水施工的工期優(yōu)化是難點(diǎn)，也是研究的熱點(diǎn)。任宏等[3]建立了無節(jié)奏流水施工的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并給出了可以獲得最優(yōu)工期的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法。晉良海等[4]應(yīng)用Gupta 啟發(fā)式算法探索了施工段的優(yōu)化排序方案及其算法。R.Panneerselvam[5]以最小化總工期時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用啟發(fā)式算法，建立了單機(jī)調(diào)度模型。晉良海等[6]運(yùn)用0-1 規(guī)劃方法，建立了適應(yīng)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃參數(shù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。豐景春等[7]以費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，工期為約束條件，建立了工程項(xiàng)目群工期-費(fèi)用優(yōu)化模型。魏道升[8]論述了無節(jié)奏流水施工中流水工期差異的實(shí)質(zhì)。穆靜波[9]提出了多施工層工程無節(jié)奏流水施工組織方式的判別條件及工期計(jì)算方法。劉寶榮等[10]依據(jù)潘特考夫斯基無節(jié)奏流水施工工期公式構(gòu)成特征將工期計(jì)算編成矩陣表格法，進(jìn)行工期優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)流水施工作業(yè)，要將工程劃分成若干個(gè)施工段。施工段間的邏輯關(guān)系為組織關(guān)系，可以調(diào)整。調(diào)整施工段間的組織關(guān)系，將改變施工過程間的流水步距，進(jìn)而導(dǎo)致總的計(jì)算工期變化。調(diào)整施工段間的組織關(guān)系，尋求最優(yōu)工期，是通過減少不必要的“窩工”實(shí)現(xiàn)的，不是通過增加資源（施工隊(duì)）趕工實(shí)現(xiàn)的，因此通過調(diào)整施工段間的組織關(guān)系來縮短施工工期，不僅可以降低間接費(fèi)用，如管理費(fèi)，還可以降低人工費(fèi)、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)和材料倉儲(chǔ)費(fèi)等直接費(fèi)用，同時(shí)施工企業(yè)還可以獲得業(yè)主的獎(jiǎng)勵(lì)，使工程盡快投入使用，發(fā)揮效益。可見，調(diào)整施工段間的組織關(guān)系是實(shí)現(xiàn)工期優(yōu)化和費(fèi)用優(yōu)化的有效措施。然而，施工技術(shù)人員在編制施工進(jìn)度時(shí)，往往憑經(jīng)驗(yàn)和直覺安排施工段間的施工順序，忽視施工段的最優(yōu)排序問題[4]。施工段間的組織關(guān)系（排列組合）數(shù)量為施工段的階乘，譬如劃分5 個(gè)施工段，施工段間的組織關(guān)系就有5?。?20）個(gè)。當(dāng)施工段和施工過程較多時(shí)，尋求施工段最優(yōu)排序的工作量很大，甚至難以實(shí)現(xiàn)。本文根據(jù)潘特考夫斯基工期計(jì)算理論，枚舉施工段組織關(guān)系，通過編制計(jì)算機(jī)程序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)施工段的排序優(yōu)化，以期實(shí)現(xiàn)最優(yōu)工期。

1 工期計(jì)算理論簡介

無節(jié)奏流水施工的計(jì)算工期目前主要按照潘特考夫斯基法計(jì)算，扼要的講就是“累加數(shù)列，錯(cuò)位相減，取大差”法[11]，計(jì)算步驟為：

（1）確定施工段間的組織關(guān)系。

（2）順序計(jì)算各施工過程在不同施工段上的累加數(shù)列Pi，j，Pi，j=Pi，j-1+Ti，j，其中Ti，j為第i 個(gè)施工過程在第j 個(gè)施工段上的流水節(jié)拍。

（3）計(jì)算施工過程間的流水步距Ki，i+1，Ki，i+1=max（Pi，j-Pi+1，j+1）。

（5）尋求最小計(jì)算工期Tmin及其排列，最小計(jì)算工期是所有施工段排列組合中計(jì)算工期的最小值，Tmin=min（Tc）。

（6）確定最優(yōu)排列，計(jì)算工期最小且施工隊(duì)在施工段間轉(zhuǎn)移距離最短的排列為最優(yōu)排列。

2 程序?qū)崿F(xiàn)

2.1 設(shè)計(jì)框圖

程序設(shè)計(jì)框圖如圖1 所示。程序步驟為：①輸入原始數(shù)據(jù)，如施工過程數(shù)n、施工段數(shù)m、施工過程名稱和流水節(jié)拍等。②形成施工段排列，按照施工段個(gè)數(shù)m 形成m！個(gè)施工段排列。③計(jì)算每個(gè)排列的時(shí)間參數(shù)，如累加數(shù)列、流水步距和計(jì)算工期。④尋求最小計(jì)算工期Tmin及其排列，采用比較法確定最小計(jì)算工期，記錄排列號(hào)。⑤確定最優(yōu)排列，在多個(gè)最小計(jì)算工期的排序中施工隊(duì)在施工段間的轉(zhuǎn)移距離最短的排列為最優(yōu)排列。

圖1 程序設(shè)計(jì)框圖

2.2 程序特點(diǎn)

無節(jié)奏流水施工工期優(yōu)化是基于Excel 和宏設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，程序界面如圖2 所示。界面簡潔，操作簡單，易于掌握。只需輸入施工過程數(shù)、施工段數(shù)、施工過程名稱和流水節(jié)拍等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“分析”按鈕，一鍵瞬間優(yōu)化。

圖2 程序界面

修改施工過程數(shù)或施工段數(shù)，則施工過程名稱和流水節(jié)拍輸入?yún)^(qū)域以及結(jié)果輸出區(qū)域的單元格內(nèi)容自動(dòng)初始化，數(shù)據(jù)清空，施工段編號(hào)重新自動(dòng)賦值。根據(jù)施工過程數(shù)和施工段數(shù)自動(dòng)確定結(jié)果輸出區(qū)域。

輸出結(jié)果包括最小計(jì)算工期對(duì)應(yīng)的排列及其時(shí)間參數(shù)表和全部排列及其對(duì)應(yīng)的工期表。最小計(jì)算工期對(duì)應(yīng)的排列及其時(shí)間參數(shù)表包括排列序號(hào)、施工段排列、流水步距和工期，以便計(jì)劃圖的繪制和最優(yōu)排列的確定。

由輸出結(jié)果（圖2）可見，施工段的組織關(guān)系改變，施工過程間的流水步距將隨之變化，以致計(jì)算工期有異。若按排列1 安排施工段的組織關(guān)系，則計(jì)算工期為31 d，按排列2，4，6 安排施工段的組織關(guān)系，則計(jì)算工期為27 d，可縮短工期4 d。

2.3 工程案例

某土石壩工程壩面施工有鋪土、平土灑水、壓實(shí)、刨毛4 個(gè)施工過程，分5 個(gè)施工段，施工段劃分和編號(hào)如圖3 所示，各施工過程在各施工段的流水節(jié)拍如表1 所示。技術(shù)人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定施工段組織關(guān)系，順序?yàn)棰佗冖邰堍?，?jì)算工期為105 d[4]。此施工作業(yè)施工段組織關(guān)系有120 個(gè)，計(jì)算分析得到的最小計(jì)算工期對(duì)應(yīng)的排列及其時(shí)間參數(shù)如表2所示。

圖3 施工段平面分布圖

表1 壩面流水施工節(jié)拍[4]

由表2 可知，最小計(jì)算工期為93 d，對(duì)應(yīng)的組織關(guān)系有4 個(gè)，分別為序號(hào)62，65，86，89 的施工段排列。按序號(hào)65 的施工段排列安排進(jìn)度計(jì)劃，施工隊(duì)在施工段間的轉(zhuǎn)移距離最短，為最優(yōu)排列，對(duì)應(yīng)的施工進(jìn)度計(jì)劃如表3 所示。優(yōu)化后的計(jì)算工期（93 d）較技術(shù)人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的施工段組織關(guān)系的計(jì)算工期（105 d）縮短了12 d，較文獻(xiàn)[4]優(yōu)化的工期（96 d）縮短了3 d，施工段組織關(guān)系枚舉法能夠獲得真正的最小工期?？梢?，合理安排施工段間的組織關(guān)系可以明顯地縮短施工工期。

表3 施工進(jìn)度計(jì)劃

3 結(jié)論

（1）改變施工段間的組織關(guān)系以縮短施工工期，可同時(shí)降低工程間接費(fèi)用和直接費(fèi)用。

（2）利用施工組織關(guān)系枚舉法進(jìn)行工期優(yōu)化，可獲得真正的最小工期，可實(shí)現(xiàn)施工組織關(guān)系優(yōu)化。

（3）該程序界面簡潔，操作簡單，易于掌握，一鍵瞬間優(yōu)化。