基于Agent交互协议的施工运输和资源配置模型

2023-10-05 理论教育版权反馈

【摘要】：塔吊和施工电梯作为建设工程施工垂直运输的主要设备，与之相关的工程管理研究状况具体如下。塔吊的租赁或购买费用昂贵，施工场地的限制和规避碰撞的要求，多部门协作管理难度大等因素决定了塔吊在垂直运输管理中的重要地位。2）施工电梯运输管理施工电梯一般由临时性施工电梯和永久性使用电梯组成。但由于施工现场的垂直运输受到进度计划、材料供应、天气等因素的影响，施工电梯调度管理的理论研究较少。

塔吊和施工电梯作为建设工程施工垂直运输的主要设备，与之相关的工程管理研究状况具体如下。

1）塔吊运输管理

塔吊是大型及重型物件垂直运输中不可或缺的大型设备，一般安装在便利、安全的位置，并根据建设项目的规模，由一台或多台塔吊共同作业，完成大宗材料及物件的垂直运输工作。塔吊的租赁或购买费用昂贵，施工场地的限制和规避碰撞的要求，多部门协作管理难度大等因素决定了塔吊在垂直运输管理中的重要地位。

Zhang等（1996，1999）提出了单塔吊及多塔吊位置优化的计算模型。Tam等（2001）以塔吊运输的空间位置及时间最短为目标，运用遗传算法GA、多元回归分析MRA（Leung et al.，2001）、人工神经网络ANN（Tam et al.，2003）、混合整数线性规划MILP（Huang et al.，2011）等方法，建立计算模型。Lam等（2005）在塔吊运输空间位置优化的基础上，将工作流、人员流及安全和环境等因素加入模型进行计算。

以上文献的算法和模型分类如下，按计算方法可分为数学应用（如MRA、MILP）和人工智能应用（如GA、ANN）；按研究模型可分为分析模型（如GA、MILP）和统计模型（如ANN、MRA）。这一系列文献的研究方向主要是综合考虑各种影响因素，运用不同的算法，建立相应的计算模型，获得塔吊空间位置的合理布局。它们的研究更偏重塔吊空间位置的前期规划，而非塔吊运输活动过程的调度管理。

Appleton等（2006）在特殊目的仿真（special purpose simulation，SPS）的基础上，运用先验概率逻辑（priority rating logic，PRL）对实际案例进行计算机仿真，并对仿真结果做出分析，得出塔吊的使用率、塔吊吊钩的运输时间和塔吊方位等信息。该研究主要针对的是单塔吊运输活动过程的仿真，在工程管理中，需要设置塔吊运输活动的优先顺序。所以在施工中如何考虑塔吊的选型、定位、布局、拆除等关键技术，实现多塔吊协同工作，有效控制工程进度和施工成本，是塔吊运输调度管理的主要方向和需要深入研究的问题。(www.chuimin.cn)

2）施工电梯运输管理

施工电梯一般由临时性施工电梯和永久性使用电梯组成。施工电梯在施工人员、中小型工程、周转材料、机电管线、小型设备和施工机具等人、材、机的运输中发挥着重要作用，是结构施工和装饰施工阶段施工人员上下、材料运输必不可少的垂直运输机械。在塔吊拆除后，施工电梯更是承担着绝大部分材料的垂直运输任务。对于施工阶段在主体结构上安装的电梯，为保证工程总体上按时竣工，应尽早将其转换为永久电梯。

从文献回顾结果看来，运营电梯的选型、布局规划和运输方案的计算研究较多。但由于施工现场的垂直运输受到进度计划、材料供应、天气等因素的影响，施工电梯调度管理的理论研究较少。大部分与电梯调度有关的文献提到的算法和模型，基本为如何实现客用电梯人流高效流转和多电梯协调的研究。传统施工电梯调度估算方法一般采用“预设复验”法（赵彬等，2016），先按经验公式初步计算需要调用的施工电梯总数，在做完平面及立面的详细规划后，再按估算的人数及材料量复核施工电梯各阶段的运输能力。但在复杂项目中，由于工期计划、物料供应等影响因素的变化，运用这种方法得出的计算结果难以用于实际调度。

因此，从塔吊和施工电梯的文献综述可以看出，该问题属于运输设备集中调度管理的范畴。大部分的调度管理均属于NP问题，调度管理问题已有几十年的研究历史，但理论研究和实际应用仍存在较大差距。实际应用的调度方法能响应调度管理的动态变化，但不能保证得到较优的调度方案。理论研究的调度方法由于约束条件的限制和计算过程的复杂性，忽略了许多现实因素，不利于实际应用。因此，如何实现理论算法和实际应用相结合是运输设备集中调度管理的研究重点。

基于Agent交互协议的施工运输和资源配置模型

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