具有复杂搭接关系的项目计划时间之工程硕士分析-费用优化研究

来源: www.sblunwen.com 发布时间:2019-12-23 论文字数:29689字
论文编号: sb2019112614194628682 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,本文在介绍了网络计划和 GPRs 搭接网络理论及算法的基础上,针对以上悖论现象提出了 GPRs 搭接网络计划搭接关系画法的改进,即由工序间的搭接关系改为工序节点间


第 1 章  绪论

1.1  研究背景及意义
1.1.1  研究背景
网络计划技术是项目管理中的一项重要手段,自从 20 世纪 50 年代起,项目管理者就尝试使用网络方法来解决项目计划的编制问题。在网络计划技术中最经典也是应用最广泛的方法即“关键路径法”(Critical  Path  Method),CPM 法具体提出时间是在 1975年,首次应用于一个化工厂的设备维修工作进度计划,由美国兰德公司的 J.E.凯雷和来自杜邦公司的 M.R.瓦尔科提出[1]。CPM 法的关键是确定项目进度计划中决定项目总工期的关键线路和组成这条线路的各道关键工序。由于 CPM 法的应用条件较严格,要求工序的持续时间固定,因而在其基础之上又发展得到了“计划评审技术”(Program Evaluation and Review Technique)。PERT 法是因在美国北极星导弹研制工程计划中的成功应用所广为人知的,它是由美国海军特种工程处与波兹、阿伦和汉密尔顿管理咨询公司合作研究得到。由于 PERT 法的不确定性,在网络计划技术的发展历程中 CPM 法的应用更为普遍。网络计划技术因其绘制和表示方式的不同分为单代号网络计划技术和双代号网络计划技术。近年来由于项目中某些工序之间存在复杂的先行或并行的搭接关系,以及工程项目体量和造价的提高对编制复杂项目计划的诉求,对于单代号表示的搭接网络计划技术的研究和应用越来越广泛。网络计划技术适用于多种类别的项目进度计划编制,搭接网络计划用简明的节点间的箭线关系表达了工序之间复杂的逻辑关系,比如搭接网络计划常常作为更高层次的网络计划应用于复杂项目的多级网络计划中[2]。
在当今良好的国际经济环境下,我国经济也在保持着稳健增长。2019 年一季度我国的国内生产总值 213433 亿元,同比增长 6.4%,经济运行保持在合理区间内,随着供给侧结构性改革继续扎实推进,经济结构继续朝着优化、调整、升级的方向发展。能源行业作为国民经济发展的主要推动力之一,其竞争力也成为国家核心竞争力的重要组成[3]。随着2015年习近平总书记在联合国发展峰会上提出中国对构建全球能源互联网的倡议,近几年我国的特高压项目建设也不断加快。与此同时,我国诸多城市的基础设施建设也在如火如荼的进行着,例如已经完成顶层设计的雄安新区建设,许多新一线城市的地铁项目建设,北京冬奥会张家口赛区场馆和配套基础设施建设等等。越来越多的大型项目建设伴随着中国良好的经济态势逐渐兴起,如何实现更快速更高质量的项目建设,这对工程项目管理提出了更严格的要求。项目管理水平的高低对项目成果的实现有紧密的影响,项目总成本的高低、项目质量的好坏与项目进度的快慢这几个重要指标都与项目管理的质量密不可分[4]。项目进度计划的编制和执行过程中的控制,影响着这三个指标的实现,尤其是对成本与进度的影响更为显著。
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1.2  国内外研究现状
1.2.1  网络计划发展的研究现状
网络计划技术最初是为更好的实现项目编制而兴起的一种针对项目管理的科学管理方法,网络计划技术的兴起也伴随着项目管理的发展。网络计划技术最基本的还是用于解决进度管理问题,最先出现的是横道图的方法(又称为甘特图),由于横道图绘制复杂和调整较困难,接下来出现了 CPM 法,结合工序时间的不确定性的特点有发展得到了 PERT 技术,网络计划技术最初被华罗庚教授引入我国也常常被称为“统筹法”。当今应用较广泛的是具有一般搭接关系的网络计划法。
(1)横道图 
横道图的首次出现于第一次世界大战期间的美国,最初由 H.L.Gantt[8]在一个兵工厂提出,反映的是作业任务和其持续时间的关系,为了表达对 H.L.Gantt 的尊敬和纪念,因而又被称为甘特图(Gantt )。横道图以图表的形式比较简明清晰的表达出各道工序和其持续时间之间的关系,工序之间的作业顺序也可以在该图中得到很好地表达。横道图以一个图表的形式来展示进度计划,横轴表示工序时间,每格或每刻度表示相同的时间长度,纵轴表示所有待作业工序,一行表示一道工序。从最左侧第一行开始绘制,工序最早开始时间为第几天便从第几天开始绘制,工序使用有一定宽度的矩形表示,当工序之间有逻辑关系时,用虚箭线连接搭接关系的始末,最后的工程总工期也可以在图上反映出来。总之它便于掌握,易于绘制,而且整个图表清晰明了,有时也可以在图形最下方标注出资源使用状况,用于资源优化。横道图是最先以工序排序为目的,将实际工序和时间进度联系相联系的工具之一,它作为项目进度计划便于在控制过程中将实际进度和计划进行对比,可以很快找出进度偏差,项目的进度、时间、资源特性都可以很好的在图中反映,非常适合小型的工程项目管理。在软件 Proiect98 版中仍然使用的是横道图来编制进度计划。但由于在体量较大的工程项目中,其绘制非常复杂且工作量很大,逐渐发展出了关键线路技术。
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第 2 章  搭接网络计划相关理论概述

2.1  搭接网络计划概念介绍
搭接网络计划根据其表现形式和使用条件的不同可以分为单代号搭接网络计划和双代号搭接网络计划,网络计划图是网络计划的具体表现形式。 双代号网络计划图的组成主要有三个元素:箭线、结点和路线。
(1)箭线可分为实箭线和虚箭线,实箭线表示一道具体的工序。箭头表示工序进行方向,箭尾表示工序开始,箭头表示工序的结束。箭头和箭尾与结点相连,结点用圆圈表示并编号。箭线两端的结点号就表示一道工序,也就是常说的双代号表示法。实箭线表示实际发生的工序,它代表一定的时间也消耗一定的资源,而虚箭线只是表示工序之间的关系,它不消耗时间和资源,所以虚箭线代表工序的持续时间为零。
(2)结点表示一个事项,也可称之为事件,表示一些工序的开始或结束。在相邻工序首位衔接处的结点用圆圈表示,圈内注明该结点的序号。连接箭尾的结点称为该工序的紧前事项,连接箭头的结点称为该工序的紧后事项。整个网络图起始结点称为总开工事项,而最后工序的结束结点为完工事项。双代号网络中所有工序都是用结点进行相互联系并互相制约的,只有当事项的所有紧前工序完成后,事项的紧后工序才可以开始。
(3)路线是指从最初结点(总开工事项)开始顺着箭头方向连续不断到达终点(总完工事项)的通路,这样的通路有许多条,各条路线上工序时间的和可能不同,其中时间和最大的路线称为关键路线,相应的也会有次关键路线。关键路线上的工序称为关键工序。关键线路上的箭线常用双箭线来表示,和其他箭线加以区分。关键路线的确定也是 CPM 法的核心。单代号网络图不同于双代号网络图,在单代号网络中结点代表工序,各个结点代表对应工序的持续时间,为了和工序持续时间加以区分常常使用字母来表示各个结点的名称,网络图中只存在一个起始结点和一个结束结点,这两个结点是为了体现网络图的完整性不代表实际存在的工序,所以起始结点和结束结点不具有持续时间。而单代号网络图中箭线只表示工序之间的逻辑关系和作业关系,没有具体的含义,箭线均为实箭线,所以单代号网络图中没有虚工序,虚工序的功能已用箭线来体现。单代号网络图中持续时间最长的路线也是关键路线,同样关键路线上的箭线用双箭线来表示。
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2.2  搭接网络计划的优化理论
网络计划的优化主要是从网络图本身出发来实现的,其基础是网络图、时间参数、关键路线,以这三者为基础来实现网络计划的优化。网络计划图实现网络优化的重中之重,网络计划图是描绘整个项目进度和工序顺序的框架,一切的进度优化、工序调整和资源优化都是以此为基础的,网络计划图使作业人员和项目计划的编制人员对整个工程项目有一个大概的认识,它相比于描述性的文字可以给人以更加直观的感受。时间参数是网络计划优化的具体体现,在网络计划图中被优化的直接体现就是时间参数的改变,尤其是在进度优化过程中。而关键路线是整个网络计划优化的重要内容,进度优化是以关键路线的进度优化来实现的,费用优化也应首先考虑关键路线上关键工序的费用以及时间。
2.2.1  搭接网络计划的表示方法
随着模糊理论的不断发展,人们自然地将模糊概念和技术引入网络计划的计算分析中,使得模糊理论在工程项目管理领域得到了应用,从而形成了与实际更相符合的模糊网络。具体地讲,即是将网络计划中的所有工序的持续时长和搭接关系的搭接时距由确定的数变为模糊数。表示由于施工过程中各种不确定因素的影响,该工序的持续时长以不同的概率分布在该模糊区间内。
网络计划中常用的模糊数种类包含了三角模糊数、区间模糊数、梯形模糊数等。对于一个模糊数而言,均有最小临界值和最大临界值。在网络计划中,模糊数的最小临界值表示工序持续时间或搭接关系在所有不确定情况中所需工时最小的情况,即为最顺利的情况;模糊数的最大临界值表示工序持续时间或搭接关系在所有不确定情况中所需工时最大的情况,即为最不顺利的情况。此外,对于三角模糊数、梯形模糊数而言,还会有最可能的持续时间,即为工序完工最大概率所需时长。
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第 3 章 具有复杂搭接关系的网络计划技术研究. ................................. 21
3.1  具有复杂搭接关系网络计划中出现的问题 ................................ 21
3.1.1  关键工序的路长悖论 ................................... 21
3.1.2  非关键工序的总时差悖论 ............................... 23
第 4 章 新型网络计划时间-费用优化方法研究 ............................. 31
4.1  工程费用的组成与计算 ................................... 31
4.1.1  工程费用组成及与工期的关系 .................................. 31
4.1.2  工期-费用优化原理 .............................. 33
第 5 章 实例分析 .......................................... 37
5.1  工程项目实例介绍 ........................................ 37
5.1.1  网络计划的悖论分析及搭接关系表示方法的改进 ........................... 38
5.1.2  改进后搭接网络计划的计算 .............................. 39

第 5 章  实例分析

5.1  工程项目实例介绍
某地需进行道路改造和部分道路新建工程,以该地某一公路道路修建工程为例,对以上关于网络计划理论进行实例分析。由于地形情况不同,所涉及的该段公路修建工程体量较小,故以一个施工段为主,根据实际情况再进行进一步的施工段划分。该段区域道路的地形情况较好,所以施工工序较少,工艺较简单,该公路工程项目包含以下工序:备料、清扫基层、放样和安装路缘石(侧石)、放样和安装路缘石(平石)、浇洒透层沥青、洒布、碾压、初期养护等工序。具体的施工工序信息见表 5-1 所示。

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第 6 章  研究成果与结论

本文主要研究成果如下:
(1)对具有复杂搭接关系的网络计划中存在的悖论现象进行总结分析。本文首先全面系统地介绍了网络计划、GPRs 搭接网络的概念、理论及算法,并且对具有复杂搭接关系的网络计划进行了全面分析,总结了搭接网络计划中出现的问题,即关键工序中的路长悖论现象、非关键工序中的总时差悖论现象以及分解悖论现象。针对这些悖论现象,本文总结了悖论现象带来的问题,并分析悖论现象产生的原因以及一般情况的提炼。
(2)提出了网络计划中搭接关系的改进画法。为了解释悖论现象并使搭接网络计划更好地指导施工,本文提出了网络计划中搭接关系的改进画法,即由工序间的搭接关系改为工序节点间的搭接关系。改进后的 GPRs 搭接网络能够有效地解释以及避免悖论现象,因此更加贴合了实际工程项目的应用。将搭接关系新方法表示,能够有效地解释单代号搭接网络中出现的路长悖论现象和时间窗悖论现象。
(3)提出了改进后网络计划的时间-费用优化方法。本文对于改进后的搭接网络计划进行了费用分析与优化,首先分析工程项目的费用构成,将工程项目的费用组成分为了工序的直接费用之和和工程项目的间接费用两个部分,并针对新型搭接网络计划的特点对其进行费用优化分析,包括了逆工序法降低直接成本、分解工序法降低总成本。
(4)结合具体的工程背景进行了实例分析。本文在最后,以实际的公路修建工程项目为例,实现该项目网络计划的搭接关系新方法表示和、计算其工期与关键路线、对网络计划进行时间-费用优化等内容。
参考文献(略)

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