建筑工程项目进度计划优化研究论文-学位论文.doc

项目进度计划优化研究摘 要工程项目的进度控制是三大控制的重要内容，建筑产品的最终形成是在施工阶段，因此，在施工阶段进行严格的进度控制就显得格外重要。要想规范施工行为、实现施工目标，就必须控制好施工进度，本文正是围绕怎样控制建筑工程的施工进度这个问题展开研究。为了实现建设工程项目总工期最短和工程总费用最低的进度目标，本文以建设工程项目施工阶段各工序的工期和费用为研究对象，以工期优化基本原理和网络计划工作总时差性质为基础，结合建设工程项目进度计划的基本理论使用建设工程项目工期费用优化的基本数学模型，对关键线路和次关键线路进行比较，设计出工期优化的可行性方案。且在施工过程中，在多种不确定因素影响下，对施工进度进行动态管理优化，最终达到按时甚至提前完工并减少成本的目的。关键词：工程进度；计划优化；动态管理The Project Schedule Plan Optimization ResearchAbstractProject schedule control is an important content of the three control, the ultimate form of building products is in construction stage, therefore, the strict schedule control in construction stage, is especially important. To standardize the construction, realize the goal of the construction, it is necessary to control the construction progress, this article is about how to control construction project construction progress of the study to this problem. In order to achieve the shortest total project duration and the engineering construction project at the lowest total cost schedule objectives, based on the construction of the project during construction period and cost of each process as the research object, with basic principle and network planning optimization total time nature as the foundation, combined with the construction schedule of the basic theory of engineering project construction project time limit for a project cost optimization of basic mathematical model, carries on the comparison to the key circuit and key circuit, the feasibility of the scheme design schedule optimization. And in the process of construction, in under the influence of uncertain factors, the construction schedule for dynamic management, optimization, achieve finally completed on time or even earlier and reduce cost.Keywords: Progress of the Project;Optimization Plan;Dynamic Management目 录第一章 引言.11.1选题背景.11.2 课题研究的目的及意义.11.3项目研究线路内容.2第二章 项目进度计划优化概论.42.1进度计划优化的概念.42.2项目进度计划优化的途径.42.3工程施工进度的优化管理现状.42.4 建筑工程进度优化控制的趋势.42.5影响项目进度优化的因素.5第三章 项目进度优化基本理论与方法.63.1进度表达内容.63.2进度表达方法.63.3合理组织施工的基本要求.83.4 施工组织方法对工期的影响.93.5 工程项目施工进度的优化方法及原理11第四章 水岸花城项目施工进度优化与研究.134.1水岸花城项目概况.134.2水岸花城项目进度优化.144.3项目进度优化成果.23第五章 进度计划实施中的监测与调整.255.1 进度控制的指标.255.2 施工项目进度控制原理.255.3 保证施工进度应遵循的原则.255.4进度控制的过程.265.5进度计划实施中的调整.26结论.29参考文献.30第一章 引言 随着中国社会主义市场经济制度的发展和不断完善。工程建设的效率和质量成为企业的核心竞争力，工程建设项目按合同规定的质量、成本、工期、劳动力消耗及物资供应条件下顺利完成工程项目，并能保证工程的投资生产效益及发挥生产能力是工程项目建设成功的标志。工程进度管理本身就是为确保计划的实施而诞生的一种管理职能。工程进度优化控制的最终目的是确保建设项目在规定的时间内交付使用，并保证工程的效益和质量。工程进度优化有助于保证工程施工质量、降低消耗、按期交付使用。所以工程进度优化管理1在工程建设中是非常重要的。1.1选题背景工程项目取得成功必须满足几个基本要素，即质量、成本、时间以及范围等，正是这些要素决定了项目的成败。值得一提的是，时间因素会极大地影响其他因素。如时间延长，成本也会增加，相反，若不考虑其他而一味地赶进度，项目的质量就会受到影响。项目管理专家发现超过七成的项目失败的原因是工期超出了要求。所以说，项目进度管理必须受到项目负责人的高度重视，是项目取得成功必须要采取的措施。项目管理已经有新发展：(1)项目管理的国际化；(2)项目管理的信息化、网络化。在项目管理中，进度、成本和质量控制三者之间是对立统一的关系2，进度控制3是其中非常重要的内容之一。现阶段主要是以人为的方式制定项目进度计划、控制项目进度等，这就使得计划的准确性和科学性很难得到保证。1.2 课题研究的目的及意义经济全球化使建筑企业的利润决定着它的命脉。如何使得建筑施工在对环境影响最小的前提下减少工程总成本，使得利润最大化4，就成为建筑企业优先需要思考的问题。因此，需要对建设工程项目的进度进行优化，以取得良好的经济利益。随着科学技术的迅猛发展和经济全球化的巨大影响，传统的进度优化求解方法已经不能适应项目工序复杂和多变的影响，所以对建设工程项目的进度优化问题进行研究就显得迫在眉睫。本文在下文将会涉及的内容有，建筑企业对工程的项目活动如何分解，如何对企业的内部资源进行高效率的利用以达到合理的进度优化等。鉴于进度优化过程非常麻烦，故我们用数学方法建立建设工程项目的基本数学模型以达到项目完工时间和总费用的优化目标，最终实现建设工程项目完工时间和所花总费用的一个平衡，实现企业利润最大化。进度管理对于建设工程项目意义重大，具体有以下几点：确保建设工程项目按合同商定的日期交付使用，可以尽早实现企业的投资效益；对项目进度加强管理和控制，有益于保持城市融洽和谐的经济社会秩序；对项目的进度进行良好的管理和控制，可以帮助建筑企业创造最佳的经济效益。在进度管理过程中，需要以项目的进度目标为依据，编制最佳的施工进度计划，在计划的实施过程中，需要频繁检查项目的实际进度，并且把实际进度和原先的进度计划进行分析对比，一旦有了差距，则需要分析为什么会出现差距？以及这个差距对项目的完工时间有多大影响？必要时，需要采用一些补救办法，以使项目进度按计划进行，直到项目竣工验收为止。1.3项目研究线路内容1.3.1 课题研究的技术线路，如图1.1：问题的引出研究现状研究内容研究内容及意义建设工程项目进度理论建设项目进度优化方法实例分析利用双代号网络计划方法进行工期费用优化得出结论图1.1 研究线路图1.3.2 研究的主要内容a）对建设工程中的进度计划、进度优化、进度优化的方法、进度控制进行学习。b）通过分析建设工程项目的的多种优化方向，给出了进度优化中的工期费用5的优化方法。c）本文以水岸花城项目作为案例，对双代号网络进度计划图使用工期费用方法求得优化工期。d）为保证项目优化进度目标6的完成，给出了多种进度控制的措施。第二章 项目进度计划优化概论2.1进度计划优化的概念在现代工程项目管理7中，项目的进度可以用项目的完成度来表示。除了控制工期，进度控制涉及到工程活动的各个部分，也包括配置资源、工作量、成本等方面的内容。通常会借助网络优化法优化工程项目的进度计划8。经济效益的提高离不开网络计划的不断优化。网络计划一般包含组织关系和工艺过程关系这两种逻辑关系。在优化网络计划的过程中，通常只是对工作间的组织关系进行调整。网络计划可以分为资源优化、费用优化以及工期优化9。2.2项目进度计划优化的途径项目进度计划优化途径可以分为在不增加资源的前提下压缩工期；平衡资源供应，压缩关键活动工期。以正常工序活动所需的工期测算出来的网络计划中的工期会与一个成本值相对应。由项目活动的极限工期以及成本费用率10可知，必须增加成本才可能实现对项目时间的压缩。实践经验也表明，活动时间被压缩必然会伴随增加相关费用，所以，对工期进行合理压缩，以最小化项目花费，这是对关键活动工期进行压缩时的关键所在。2.3 工程施工进度的优化管理现状施工进度计划是施工组织设计11的中心内容，需要采取流水作业12的生产组织方法，生产的连续性、均衡性以及节奏性是其主要特点。流水作业在施工进度计划的编制过程中借助网络计划方法能使整个施工进程形成有机的统一体，将各个工序或工程之间所存在的组织以及工艺方面的联系反映出来，提供管理信息给管理人员。现在的进度优化的研究主要涉及下面两方面的内容：一、工期与费用平衡研究，就是把项目的进度和费用作为研究对象，同时实现项目的进度和总费用这两个目标的相对最优；二、是资源优化，资源优化又包括固定工期条件下，资源均衡的优化；固定资源的情况下，工期最短的优化。2.4 建筑工程进度优化控制的趋势在建筑工程项目的施工过程中，非常重要的工作内容就是控制进度，优化进度就是以建设项目的进度目标为依据来计算工期根据建筑安装工程工期定额13等多方面的标准，规划、控制和协调进度即进度控制的主要任务。最近，项目管理人员始终围绕着建设工程项目进度如何优化问题进行着坚持不懈的努力与探索，并且取得了一些进展。尤其是伴随着计算智能的发展，不少学者开始把 GA、Particle SwarmAlgorithm 等智能算法应用到各个不同领域的工期与费用优化以及资源优化等多目标优化问题的求解中。2.5影响项目进度优化的因素有很多因素都会使工程进度受到影响，而其中最具影响力的当属人的因素。如果按照产生的根源进行划分，这些因素有的是设计单位导致的，有的是开发商及上级主管机构导致的，有的是政府主管部门导致的，有的是监理单位导致的，有的是承包商及上级主管机构导致的，有的是设计单位导致的，还有的是各种自然条件和社会条件导致的。现将这些因素归纳如下：业主因素如应提供的施工场地条件不能及时提供或所提供的场地不能满足工程正常需要等。勘察设计因素如勘察资料不准确，特别是地质资料错误或遗漏;施工图纸供应不及时等。施工技术因素如不合理的施工方案;施工安全措施不当等。自然环境因素如不明的水文气象条件;地下埋藏文物的保护;地震、台风等不可抗力等。社会环境因素如外单位临近工程施工干扰;临时停水、停电、断路;战争、骚乱等。组织管理因素如合同签订时遗漏条款、表达失当;计划安排不周密，组织协调不力，导致停工待料等。材料设备因素如材料、设备供应环节的差错，品种、规格等不能满足工程的需要;施工设备不配套，选型失当等。资金因素如资金不到位;汇率浮动和通货膨胀等。第三章 项目进度优化基本理论与方法3.1 进度表达内容掌握各工程活动的实际工期信息，记录并报告工期受到的影响及原因。工程活动所达到的实际状态，即完成程度和已消耗的资源。预期工程活动到结束尚需要的时间或结束的日期。3.2进度表达方法工程计划进度在项目实施中对管理者十分重要，也是检查的依据和控制的标准。下面介绍几种计划表达方法。3.2.1 横道图14用横道图反映项目进度状况，主要应用于：项目初期总体计划；上层控制者的掌控信息。3.2.2 网络计划网络计划技术如今已被广泛应用于很多领域，包括航天、军事、科学研究、工程管理、市场分析、投资决策以及技术发展等，而且其在资源节约、效率提高、成本降低、时间压缩等方面成效非常显著。双代号网络图15是应用非常普遍的表示方法。具体如图3-1、图3-2所示。工作名称ijk持续时间工作名称持续时间3-1 双代号网络图表示方法1232浇混凝土133-2 某基础工程网络进度计划图筋2456782910支模33支模22筋13筋31浇混凝土21浇混凝土21支模13.2.3 网络图的时间参数计算 计算网络图的时间参数：a)网络图节点的主要参数：1）节点的最早可能开始时间，用TEi 表示TEiTE1=0 TEj=max(TEi+Di-j ) 0ijn式中 TE1 网络图原始节点的最早可能开始时间；TEj 任意中间节点j的最早可能开始时间；TEi 节点j的紧前节点i的最早可能开始时间；Di-j 工作i-j的持续时间；n 网络图的结束节点的编号。2) 节点的最迟必须开始时间，用TLn = TEnTLi =min(TLj - Di-j ) 0ijn式中 TLn结束节点的最迟必须开始时间 TEn 结束节点的最迟必须开始时间；TLj 任意中间节点j的最迟必须开始时间；TEi 节点j的紧前节点i的最迟必须开始时间；Di-j 工作i-j的持续时间；b) 网络图各工作的主要参数: 1）工作的最可能开始时间和最早可能结束时间 ESi-j= TEi EFi-j= ESi-j + Di-j= TEi + Di-j 2）工作的最迟必须开始时间和最迟必须结束时间 LFi-j= TLj LSi-j= LF i-j - Di-j= TLj - Di-j 式中 ESi-j工作的最可能开始时间； EF i-j工作的最早可能结束时间； LSi-j工作的最迟必须开始时间； LFi-j工作的最迟必须结束时间；c) 工作时差计算: 工作总时差TFi-j= TLj - EFi-j 局部时差 FFi-j= TEj- EFi-j 相干时差 IFi-j= TLj - TE1d) 判别关键工作持续时间最长的线路为关键线路3.2.4 总项目的完成程度分析按统一的成本、同样的劳动力投入或固定的工期，可以测算出各个项目单元进度的情况，最后可以计算项目的进度16已完成的比例。3.3合理组织施工的基本要求：合理安排工程系统内所涉及到的全部生产要素，使他们以最佳的方式结合在一起，将一个协调的系统营造出来，进而压缩时间、提高产品或服务的质量、减少物资资源消费等，这即是组织施工过程所要实现的目标。所以对于项目进度优化来说，施工组织17的设计是十分重要的。a) 施工过程的连续性b) 施工过程的协调性c) 施工过程的均衡性d) 施工过程的平行性e) 施工过程的适应性3.4施工组织方法对工期的影响3.4.1 依次施工的施工组织方法按照一个单位工程一个单位工程或一个单项工程一个单项工程地进行的依次施工。但在施工过程中各工作队在该工程中的工作是有间隙的，这种方法同时投入的劳动力和物资资源较少，但是相对的工期较长。3.4.2 平行施工的施工组织方法使多个单位工程或单项工程做到同时开工和竣工，这即是平行施工的内涵，采用这种方法能使工期大大缩短。然而，这也需要大量施工队伍同时投入工程，必然要消耗更多的物资和劳动力资源，需要增加现场临时设施，经济效果不佳。3.4.3 流水施工的施工组织方法在连续施工的基础上，以劳动量大体相同的施工段来看待各单项工程或单位工程，在建造过程中，使施工专业队伍尽可能做到陆续开工，相互搭接，这即是流水施工的内涵。这种施工组织方法在生产过程中生产率接近恒定，从而能使各项工作以及所消耗物资资源的均衡性以及连续性得到保证。流水施工这种施工组织方法具有科学性和合理性，其所带来的经济效益良好。为了说明三种施工组织方法的特点，可通过M幢房屋建造分别采用这三种施工组织方法进行比较。如图3-3。M幢 房 屋123m-1mt总工期T=mt资源消耗a123m-1mt123m-1mM幢 房 屋t资源消耗b工期T=t123m-1mM幢 房 屋t<T<mt资源消耗c图3-3 对于M幢房屋不同施工方法比较a依次施工；b平行施工；c流水施工3.4.4流水施工具有以下特点将工作面科学利用起来，争取了时间，形成合理的总工期。工作队以及工人的生产做到了专业化，对操作技术的改进有利，还能使劳动生产率提高，工程质量得到保证。工作对和工人可以做到连续作业，还能合理搭接两个相邻的专业工作队。可以比较均衡的投入物质资源，对负责供应资源的机构的工作有利。为现场文明施工和科学管理创造了有利条件。值得一提的是，任何费用都无须增加，即可实现上述经济效果，所以，施工管理科学化18这一目标的实现有利于多方面的进步。3.5 工程项目施工进度的优化方法及原理通常会采用网络优化法来优化工程项目的进度计划，因为经济效益的提高离不开网络计划的优化。网络计划一般包含组织关系和工艺过程关系这两种逻辑关系。在优化网络计划的过程中，通常只是对工作间的组织关系进行调整。3.5.1 工期优化工期优化可以通过一下方法解决：比如改变某些工作时间的逻辑关系，这种方法用起来效果显著；或者缩短某些工作的持续时间这种方法主要适用于工期拖延的时间太长，限制了可调整幅度或采取其它方法效果不佳等情况，可结合其它方法一同使用，工期优化的步骤如下：第一步并找出关键工作和关键线路，并计算初始计划的工期。第二步用计算工期减去计划工期得出应该压缩的持续时间。第三步确定各个关键工序可以缩短的持续时间。第四步选择要压缩的关键工序，压缩其持续时间，并重新计算网络计划的计算工期。第五步当网络计划的计算工期仍大于计划工期时，重复以上步骤，直到计算工期满足要求的计划工期。第六步当所有关键工序的历时时间均缩短到了其对应的极限历时时间，但项目的计算完成时间仍然大于合同拟定的计划工期时，就要对原技术方案、组织方案19进行调整或对合同中的要求工期重新审定。 3.5.2资源优化一般的资源优化分为在固定资源下，使工期最短，或者在工期时间确定的情况下，使得资源得到均衡的使用。 但是资源优化也必须考虑实际的原因，不能违背客观规律。3.5.3 费用优化费用优化指的是在满足工期的情况下，以最低成本工程施工计划的调整过程。一个项目中所包含的工序有很多，而且这些工序还需要不同的施工材料、器械、方法以及持续时间等，也就是说，一项工程的施工方式可以有若干种。我们需要选取最优的组合方式来确定工程总承包。实际上，工程总成本20与工期之间关系非常密切，会有一个最优点存在于工程成本和工期之间。想要优化工期成本，即要在网络计划图中对工期和成本这二者间的相互关系进行综合考虑，进而实现工期短、成本低的局面。费用与工期的关系如图3.4 所示。从图中可以看出，在曲线上的最低点Cmin及其对应的工期T0就是工程计划的最优方案之一。这就是优化费用采取的基本方法。T0工期0总成本直接费成本间接费成本成本3.4 工期与成本的关系曲线第四章 水岸花城项目施工进度优化与研究4.1 水岸花城项目概况4.1.1 主要建设规模工程名称：水岸花城住宅小区建筑面积：280000平方米结构类型：全现浇剪力墙建筑层数：地下2层，地上28层工程类别：一级本工程由1#、2#商业楼，7#17#住宅楼，一个一层地下车库组成。住宅楼 14-30 层不等，层高均为2.9m；4.1.2 主要工程参数基础工程：钻孔灌注C30钢筋砼，满堂红基础。砌筑工程;局部内墙砌筑加气混凝土砌块。脚手架工程：外墙装饰采用吊篮脚手架。混凝土及混凝土工程：现浇钢筋混凝土墙板，内隔墙采用珍珠岩板，使用商品混凝土。屋面工程:使用1:6水泥焦渣垫层，加气混凝土保温层，改性沥青油毡防水。楼地面工程：细石混凝土随打随抹。门窗工程：钢框木门，特种防火门及塑钢窗。装饰工程：内墙刮腻子，喷内墙涂料，外墙喷外墙涂料（JH802）。4.1.3 项目的工程特点及施工难点如下：本工程卧室、卫生间、阳台、和厨房较多，所以在施工时要特别注意“三间一台”的施工质量。基础采用打入式预制桩，由地勘资料得知，地下软弱层较厚，因此，在施工的时候应该特别重视成桩质量。本工程屋面防水采用厚型卷材防水材料，施工时要特别注意粘贴质量。外墙饰面分别采用深浅不一的水刷石及褐色搓砂，线条多，并且外墙面积大，所以配料和选材都必须严格控制质量。本工程的最重要的分项是砖砌体分项工程，采用的是 KP型砖，在施工的时候必须得非常注意门窗厚度洞口的尺寸，作好匹数杆的标注工作。4.2 水岸花城项目进度优化本节内容将具体介绍水岸花城项目利用工期-费用法进行项目进度的优化：4.2.1双代号网络进度计划的编制经过对本项目各种工序前后关系的分析，可以将项目分解为 A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、R等十八项工作，每项工序都由大写字母代表，各项工作的名称、工序之间的逻辑关系以及持续时间列于表4.1 中。工作代号工作名称紧前工作紧后工作持续时间/周A基坑开挖、边坡支护-B11B桩基工程AC16C砼热层及防水层BD,E8D地下室结构CF,G,H13E电器管线，给排水，采暖通风预留预埋CO75F地下室外墙防水及室外回填DI14G主体结构DK27H外架搭设DL42I地下室砌体及回填FJ14J主体砌体及粉刷IO38K塔楼结构GM9L外架拆除HQ46M屋面工程KN9N外墙装饰工程，内装修工程MQ17O门窗工程JQ13P水电安装，电梯安装调试EQ12Q室外工程L,N,O,PR10R竣工验收Q-5表 4.1 工作关系及持续时间根据上表中各个工序之间的逻辑关系就能得出水岸花城建设工程项目的双代号网络计划如图 4.1 所示：ESLSTFEFLFFF4848090900909001361360136136014614604642LH4874267510102727035350111102727035350484807510126841100841102693119048579627107685911412303549141101244114124101261361093119261101362614614601511510000111109P7514381312510179271381611OJFERQNMGDCBA1371269161514111085432111412391271369IK146271976850 图4.1水岸花城工程双代号网络计划图根据双代号网络图中自由时差为0的工序为关键工序的方法，可知道关键线路为 A-B-C-D-H-L-Q-R，通过计算，得出项目的计算工期为 151周，水岸花城项目各工序的所用时间与直接费用如表 4.2 所示。工作代号持续时间（周）直接费用（百万）正常完成时间最短完成时间正常时间费用最短时间费用A11100.81.2B16143.23.6C870.81.0D13111.41.5E75702.02.1F14131.11.4G27254.85.4H42400.50.9I14121.01.2J38352.02.4K981.61.8L46430.50.7M982.02.5N17152.02.5O13121.01.3P12102.02.3Q1081.01.2R540.60.8表 4.2各工序历时时间与直接费用4.2.2 双代号网络进度计划的优化双代号网络计划的原理就是借助费用与工期优化的原则，找到最佳方案。其对工期费用优化的主要步骤如下：1）分别求出总直接费用和总费用先令项目的间接费率为0.2。根据总直接费用等于各工序正常历时直接费用总和的原则，计算出总直接费用为28.3 百万元。工程总费用=总直接费用*(1+0.2)=33.96(百万元)。2）计算出项目的计算工期并找出网络计划的关键线路总时差最小的工作为关键工作，由关键工作构成的线路为关键线路。通过双代号网络图可得出项目中的关键线路为 ABCDHLQR，理论工期为 151 周。3）直接费率的计算公式如下表 4.3 所示：直接费率的计算公式为：工作序号最短时间直接费-正常完成直接费Clij-Cnij正常完成时间-最短完成时间tLij-tnij直接费率C0ijA1.2-0.811-100.4B3.6-3.216-140.2C1.0-0.88-70.2D1.5-1.413-110.05E2.1-2.275-700.02F1.4-1.114-130.3G5.4-4.827-250.3H0.9-0.542-400.2I1.2-1.014-120.1J2.4-2.038-350.13K1.8-1.69-80.2L0.7-0.546-430.067M2.5-2.09-80.5N2.5-2.017-150.25O1.3-1.013-120.3P2.3-2.012-100.15Q1.2-1.010-80.1R0.8-0.65-40.2表 4.3 项目各工序的直接费率计算过程表4）第一次优化从关键工序中选择直接费率最小的工序依次进行压缩。由表 4.3 可以看出，关键路线上的工序 D、L、Q 的直接费率小于间接费率 0.2，总费用呈下降趋势。从直接费率由小到大的顺序分别依次压缩工序 D、L、Q。a） 工序 D 的直接费率最小，先将这项工作时间压缩到最短历时 11周，找出关键线路，如图 4.2 所示，由粗黑箭头组成的线路即为关键线路4646088880888801341340ESLSTFEFLFFF134134014414404642LH467226739902727035350111102727035350464609399268210808210826911170465596069074839112121035471211012221121220124134109111726108134261441440149149000011110I9KP7514381312510179271181611OJFERQNMGDCBA1371269161514111085432111212191251349146069974830图4.2 压缩工序D后的网络计划图b）将工序 L 的工期压缩到最短历时 43 周，找出关键线路，如图 4.3 所示4646088880888801311310ESLSTFEFLFFF134134014114104342LH4669237396027270353501111027270353504646073962382105082105239111404652660660748061121180354491101192112119712413179111423108131231411410146146000011110I9KP7514381312510179271181611OJFERQNMGDCBA13712691615141110854321