具有復雜搭接關系的項目計劃時間之工程碩士分析-費用優化研究

來源: www.9494203.live 發布時間:2019-12-23 論文字數:29689字
論文編號: sb2019112614194628682 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇工程碩士論文,本文在介紹了網絡計劃和 GPRs 搭接網絡理論及算法的基礎上,針對以上悖論現象提出了 GPRs 搭接網絡計劃搭接關系畫法的改進,即由工序間的搭接關系改為工序節點間


第 1 章  緒論

1.1  研究背景及意義
1.1.1  研究背景
網絡計劃技術是項目管理中的一項重要手段,自從 20 世紀 50 年代起,項目管理者就嘗試使用網絡方法來解決項目計劃的編制問題。在網絡計劃技術中最經典也是應用最廣泛的方法即“關鍵路徑法”(Critical  Path  Method),CPM 法具體提出時間是在 1975年,首次應用于一個化工廠的設備維修工作進度計劃,由美國蘭德公司的 J.E.凱雷和來自杜邦公司的 M.R.瓦爾科提出[1]。CPM 法的關鍵是確定項目進度計劃中決定項目總工期的關鍵線路和組成這條線路的各道關鍵工序。由于 CPM 法的應用條件較嚴格,要求工序的持續時間固定,因而在其基礎之上又發展得到了“計劃評審技術”(Program Evaluation and Review Technique)。PERT 法是因在美國北極星導彈研制工程計劃中的成功應用所廣為人知的,它是由美國海軍特種工程處與波茲、阿倫和漢密爾頓管理咨詢公司合作研究得到。由于 PERT 法的不確定性,在網絡計劃技術的發展歷程中 CPM 法的應用更為普遍。網絡計劃技術因其繪制和表示方式的不同分為單代號網絡計劃技術和雙代號網絡計劃技術。近年來由于項目中某些工序之間存在復雜的先行或并行的搭接關系,以及工程項目體量和造價的提高對編制復雜項目計劃的訴求,對于單代號表示的搭接網絡計劃技術的研究和應用越來越廣泛。網絡計劃技術適用于多種類別的項目進度計劃編制,搭接網絡計劃用簡明的節點間的箭線關系表達了工序之間復雜的邏輯關系,比如搭接網絡計劃常常作為更高層次的網絡計劃應用于復雜項目的多級網絡計劃中[2]。
在當今良好的國際經濟環境下,我國經濟也在保持著穩健增長。2019 年一季度我國的國內生產總值 213433 億元,同比增長 6.4%,經濟運行保持在合理區間內,隨著供給側結構性改革繼續扎實推進,經濟結構繼續朝著優化、調整、升級的方向發展。能源行業作為國民經濟發展的主要推動力之一,其競爭力也成為國家核心競爭力的重要組成[3]。隨著2015年習近平總書記在聯合國發展峰會上提出中國對構建全球能源互聯網的倡議,近幾年我國的特高壓項目建設也不斷加快。與此同時,我國諸多城市的基礎設施建設也在如火如荼的進行著,例如已經完成頂層設計的雄安新區建設,許多新一線城市的地鐵項目建設,北京冬奧會張家口賽區場館和配套基礎設施建設等等。越來越多的大型項目建設伴隨著中國良好的經濟態勢逐漸興起,如何實現更快速更高質量的項目建設,這對工程項目管理提出了更嚴格的要求。項目管理水平的高低對項目成果的實現有緊密的影響,項目總成本的高低、項目質量的好壞與項目進度的快慢這幾個重要指標都與項目管理的質量密不可分[4]。項目進度計劃的編制和執行過程中的控制,影響著這三個指標的實現,尤其是對成本與進度的影響更為顯著。
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1.2  國內外研究現狀
1.2.1  網絡計劃發展的研究現狀
網絡計劃技術最初是為更好的實現項目編制而興起的一種針對項目管理的科學管理方法,網絡計劃技術的興起也伴隨著項目管理的發展。網絡計劃技術最基本的還是用于解決進度管理問題,最先出現的是橫道圖的方法(又稱為甘特圖),由于橫道圖繪制復雜和調整較困難,接下來出現了 CPM 法,結合工序時間的不確定性的特點有發展得到了 PERT 技術,網絡計劃技術最初被華羅庚教授引入我國也常常被稱為“統籌法”。當今應用較廣泛的是具有一般搭接關系的網絡計劃法。
(1)橫道圖 
橫道圖的首次出現于第一次世界大戰期間的美國,最初由 H.L.Gantt[8]在一個兵工廠提出,反映的是作業任務和其持續時間的關系,為了表達對 H.L.Gantt 的尊敬和紀念,因而又被稱為甘特圖(Gantt )。橫道圖以圖表的形式比較簡明清晰的表達出各道工序和其持續時間之間的關系,工序之間的作業順序也可以在該圖中得到很好地表達。橫道圖以一個圖表的形式來展示進度計劃,橫軸表示工序時間,每格或每刻度表示相同的時間長度,縱軸表示所有待作業工序,一行表示一道工序。從最左側第一行開始繪制,工序最早開始時間為第幾天便從第幾天開始繪制,工序使用有一定寬度的矩形表示,當工序之間有邏輯關系時,用虛箭線連接搭接關系的始末,最后的工程總工期也可以在圖上反映出來??傊阌谡莆?,易于繪制,而且整個圖表清晰明了,有時也可以在圖形最下方標注出資源使用狀況,用于資源優化。橫道圖是最先以工序排序為目的,將實際工序和時間進度聯系相聯系的工具之一,它作為項目進度計劃便于在控制過程中將實際進度和計劃進行對比,可以很快找出進度偏差,項目的進度、時間、資源特性都可以很好的在圖中反映,非常適合小型的工程項目管理。在軟件 Proiect98 版中仍然使用的是橫道圖來編制進度計劃。但由于在體量較大的工程項目中,其繪制非常復雜且工作量很大,逐漸發展出了關鍵線路技術。
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第 2 章  搭接網絡計劃相關理論概述

2.1  搭接網絡計劃概念介紹
搭接網絡計劃根據其表現形式和使用條件的不同可以分為單代號搭接網絡計劃和雙代號搭接網絡計劃,網絡計劃圖是網絡計劃的具體表現形式。 雙代號網絡計劃圖的組成主要有三個元素:箭線、結點和路線。
(1)箭線可分為實箭線和虛箭線,實箭線表示一道具體的工序。箭頭表示工序進行方向,箭尾表示工序開始,箭頭表示工序的結束。箭頭和箭尾與結點相連,結點用圓圈表示并編號。箭線兩端的結點號就表示一道工序,也就是常說的雙代號表示法。實箭線表示實際發生的工序,它代表一定的時間也消耗一定的資源,而虛箭線只是表示工序之間的關系,它不消耗時間和資源,所以虛箭線代表工序的持續時間為零。
(2)結點表示一個事項,也可稱之為事件,表示一些工序的開始或結束。在相鄰工序首位銜接處的結點用圓圈表示,圈內注明該結點的序號。連接箭尾的結點稱為該工序的緊前事項,連接箭頭的結點稱為該工序的緊后事項。整個網絡圖起始結點稱為總開工事項,而最后工序的結束結點為完工事項。雙代號網絡中所有工序都是用結點進行相互聯系并互相制約的,只有當事項的所有緊前工序完成后,事項的緊后工序才可以開始。
(3)路線是指從最初結點(總開工事項)開始順著箭頭方向連續不斷到達終點(總完工事項)的通路,這樣的通路有許多條,各條路線上工序時間的和可能不同,其中時間和最大的路線稱為關鍵路線,相應的也會有次關鍵路線。關鍵路線上的工序稱為關鍵工序。關鍵線路上的箭線常用雙箭線來表示,和其他箭線加以區分。關鍵路線的確定也是 CPM 法的核心。單代號網絡圖不同于雙代號網絡圖,在單代號網絡中結點代表工序,各個結點代表對應工序的持續時間,為了和工序持續時間加以區分常常使用字母來表示各個結點的名稱,網絡圖中只存在一個起始結點和一個結束結點,這兩個結點是為了體現網絡圖的完整性不代表實際存在的工序,所以起始結點和結束結點不具有持續時間。而單代號網絡圖中箭線只表示工序之間的邏輯關系和作業關系,沒有具體的含義,箭線均為實箭線,所以單代號網絡圖中沒有虛工序,虛工序的功能已用箭線來體現。單代號網絡圖中持續時間最長的路線也是關鍵路線,同樣關鍵路線上的箭線用雙箭線來表示。
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2.2  搭接網絡計劃的優化理論
網絡計劃的優化主要是從網絡圖本身出發來實現的,其基礎是網絡圖、時間參數、關鍵路線,以這三者為基礎來實現網絡計劃的優化。網絡計劃圖實現網絡優化的重中之重,網絡計劃圖是描繪整個項目進度和工序順序的框架,一切的進度優化、工序調整和資源優化都是以此為基礎的,網絡計劃圖使作業人員和項目計劃的編制人員對整個工程項目有一個大概的認識,它相比于描述性的文字可以給人以更加直觀的感受。時間參數是網絡計劃優化的具體體現,在網絡計劃圖中被優化的直接體現就是時間參數的改變,尤其是在進度優化過程中。而關鍵路線是整個網絡計劃優化的重要內容,進度優化是以關鍵路線的進度優化來實現的,費用優化也應首先考慮關鍵路線上關鍵工序的費用以及時間。
2.2.1  搭接網絡計劃的表示方法
隨著模糊理論的不斷發展,人們自然地將模糊概念和技術引入網絡計劃的計算分析中,使得模糊理論在工程項目管理領域得到了應用,從而形成了與實際更相符合的模糊網絡。具體地講,即是將網絡計劃中的所有工序的持續時長和搭接關系的搭接時距由確定的數變為模糊數。表示由于施工過程中各種不確定因素的影響,該工序的持續時長以不同的概率分布在該模糊區間內。
網絡計劃中常用的模糊數種類包含了三角模糊數、區間模糊數、梯形模糊數等。對于一個模糊數而言,均有最小臨界值和最大臨界值。在網絡計劃中,模糊數的最小臨界值表示工序持續時間或搭接關系在所有不確定情況中所需工時最小的情況,即為最順利的情況;模糊數的最大臨界值表示工序持續時間或搭接關系在所有不確定情況中所需工時最大的情況,即為最不順利的情況。此外,對于三角模糊數、梯形模糊數而言,還會有最可能的持續時間,即為工序完工最大概率所需時長。
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第 3 章 具有復雜搭接關系的網絡計劃技術研究. ................................. 21
3.1  具有復雜搭接關系網絡計劃中出現的問題 ................................ 21
3.1.1  關鍵工序的路長悖論 ................................... 21
3.1.2  非關鍵工序的總時差悖論 ............................... 23
第 4 章 新型網絡計劃時間-費用優化方法研究 ............................. 31
4.1  工程費用的組成與計算 ................................... 31
4.1.1  工程費用組成及與工期的關系 .................................. 31
4.1.2  工期-費用優化原理 .............................. 33
第 5 章 實例分析 .......................................... 37
5.1  工程項目實例介紹 ........................................ 37
5.1.1  網絡計劃的悖論分析及搭接關系表示方法的改進 ........................... 38
5.1.2  改進后搭接網絡計劃的計算 .............................. 39

第 5 章  實例分析

5.1  工程項目實例介紹
某地需進行道路改造和部分道路新建工程,以該地某一公路道路修建工程為例,對以上關于網絡計劃理論進行實例分析。由于地形情況不同,所涉及的該段公路修建工程體量較小,故以一個施工段為主,根據實際情況再進行進一步的施工段劃分。該段區域道路的地形情況較好,所以施工工序較少,工藝較簡單,該公路工程項目包含以下工序:備料、清掃基層、放樣和安裝路緣石(側石)、放樣和安裝路緣石(平石)、澆灑透層瀝青、灑布、碾壓、初期養護等工序。具體的施工工序信息見表 5-1 所示。

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第 6 章  研究成果與結論

本文主要研究成果如下:
(1)對具有復雜搭接關系的網絡計劃中存在的悖論現象進行總結分析。本文首先全面系統地介紹了網絡計劃、GPRs 搭接網絡的概念、理論及算法,并且對具有復雜搭接關系的網絡計劃進行了全面分析,總結了搭接網絡計劃中出現的問題,即關鍵工序中的路長悖論現象、非關鍵工序中的總時差悖論現象以及分解悖論現象。針對這些悖論現象,本文總結了悖論現象帶來的問題,并分析悖論現象產生的原因以及一般情況的提煉。
(2)提出了網絡計劃中搭接關系的改進畫法。為了解釋悖論現象并使搭接網絡計劃更好地指導施工,本文提出了網絡計劃中搭接關系的改進畫法,即由工序間的搭接關系改為工序節點間的搭接關系。改進后的 GPRs 搭接網絡能夠有效地解釋以及避免悖論現象,因此更加貼合了實際工程項目的應用。將搭接關系新方法表示,能夠有效地解釋單代號搭接網絡中出現的路長悖論現象和時間窗悖論現象。
(3)提出了改進后網絡計劃的時間-費用優化方法。本文對于改進后的搭接網絡計劃進行了費用分析與優化,首先分析工程項目的費用構成,將工程項目的費用組成分為了工序的直接費用之和和工程項目的間接費用兩個部分,并針對新型搭接網絡計劃的特點對其進行費用優化分析,包括了逆工序法降低直接成本、分解工序法降低總成本。
(4)結合具體的工程背景進行了實例分析。本文在最后,以實際的公路修建工程項目為例,實現該項目網絡計劃的搭接關系新方法表示和、計算其工期與關鍵路線、對網絡計劃進行時間-費用優化等內容。
參考文獻(略)

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