建筑工程流水施工流程优化问题探讨

　　　　　　60262长春工程学院学报(自然科学版)2002年第3卷第3期

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　J.ChangchunInst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2002,Vol.3,No.3

ISSN1009284　　　　　CN2221323/N

建筑工程流水施工流程优化问题探讨

韩英爱,高志通

(长春工程学院土木工程系,长春130012)

摘　要　结合工程实例探讨了在建筑工程流水施工

中,应用约翰逊规则法和矩阵法,合理安排施工顺序,经分析证明,采用上述方法,按优化后的施工顺序施工,可有效缩短工期,且可降低施工成本。关键词　建筑工程;流水施工;流程优化;约翰逊

(S.M.Johnson)规则法;矩阵法中图分类号:TU722文献标识码:A文章编号:1009284(2002)0320060203

施工很容易算出工程的工期为14周。进度计划如图1所示。

图1　方案1的进度计划

1　问题的提出

建筑工程施工中,通过压缩工作的正常作业时间缩短工期,工程的直接成本会增加。如果在建筑

工程施工中,通过合理调整施工对象的加工顺序,即,应用流程优化(排队优化)的方法,在不加班加点、不赶工的条件下,就可以缩短建设工期,且可以降低总成本。当然,能够进行排队优化的前提条件是,施工对象的加工顺序是可变的。

例1.某施工单位承包了A、B、C三个工程项目的装饰工程,它们都要依次通过墙面抹灰(I)、铺地

)、)三个施工过程。现组织建砖(Ⅱ门窗等油漆(Ⅲ

筑群大流水施工,每个施工过程在各个工程项目上所需施工持续时间(t),如表1所示。

表1　施工持续时间表(周)

施工过程编　　号Ⅰ(抹灰)Ⅱ(地砖)Ⅲ(油漆)

A321

方案2:如果按流程优化后的顺序(C→B→A)组织流水施工,工程的工期为10周。进度计划如图2所示。

图2　方案2的进度计划

从上例可看出流程优化后的最短工期比优化前缩短了14—10=4周。

建筑工程流水施工中的流程优化实质就是应用排队论的基本原理对工程进行排序优化。流程优化可分单向流程优化和双向流程优化。单向流程优化是在工序顺序固定,产品加工顺序可变的约束条件下而寻求的流程优化。这时它的流程排序模式有m!种(m为所有加工的产品数,在此处可理解为工程项目数或施工段数)。双向流程优化是在工序顺序和产品加工顺序均可变约束的条件下,而寻求的流程优化。这时它的流程排序模式有n!m!种(n为工序总数)。建筑工程施工中的流程优化一般是在工序顺序不变前提下的流程优化,所以应属于单向流程优化。

排队优化的主要方法有:穷举法、图解法、约翰逊规则法、矩阵法、电算法等。下面仅讨论在手算情

工程项目名称

B232

C133

方案1:如果按表上的顺序(A→B→C)组织流水

收稿日期:2002-06-10

作者简介:韩英爱(1969,4-),女(朝),长春,讲师,在读硕士

主要研究建筑工程施工项目管理,(0431)59403

韩英爱,等:建筑工程流水施工流程优化问题探讨61

况下比较简单易行的约翰逊规则法和矩阵法在建筑工程流水施工中的应用。

果,需要的工期缩短为21周,进度计划见图4。

表3　优化的工程项目施工顺序表(周)

施工过程编　　号Ⅰ(抹灰)Ⅱ(油漆)

C23

2　约翰逊(S.M.Johnson)规则法

约翰逊规则法适用于若干个产品依次经过两个

工序加工时的最优排队。为了阐述最优排队原则,下面例举一个较简单的实例。

例2.某施工单位承揽了A、B、C、D、E共5栋楼

),然后门窗等刷油的室内装饰任务,先墙面抹灰(Ⅰ

),抹灰和油漆在5栋楼上组织大流水施工。漆(Ⅱ

抹灰和油漆在5栋楼上的施工持续时间(t),如表2所示。

方案1:

如果按表上的顺序组织流水施工(A→B→C→D→E),则不难计算出其工期为25周,进度计划如图3所示。

表2　施工持续时间表(周)

施工过程编　　号Ⅰ(抹灰)Ⅱ(油漆)

A43

工程项目名称

E45

D65

A43

B31

图4　方案2的进度计划3　矩阵法矩阵法不受限于产品数和工序数,适用范围非

常广。矩阵法的基本原理为,加工对象之间的基本排序间歇(Zi,i+1)的大小对工期长短起决定性作用。其具体方法为,确定出工程项目基本排序流水步距的同时计算出基本排序间歇,建立起基本排序间歇矩阵表,再按照最优排序模式的确定原则,由矩阵表上寻求其最优方案。

下面结合例1来探讨如何利用矩阵法求得最优排队方案。

3.1　计算基本排序流水步距Ki,i+1和基本排序间

工程项目名称

B31

C23

D65

E45

歇Zi,i+1

图3　方案1的进度计划

在例1中的表1可改画成表4,根据表4,可分别算出A→B和B→A、A→C和C→A、B→C和C→B的基本排序流水步距Ki,i+1和基本排序间歇Zi,i+1。

表4　施工持续时间表(周)

施工过程编　　号

ABC

方案1的施工顺序并不是工期最短的最佳方

案,最短的工期需要对施工对象重新排队。

方案2(最优方案):

根据约翰逊提出的最优的排队法为:

(1)在施工持续时间表中选最小数,例如在表2中是1,它位于第2行第2列;

(2)若该列中此最小数属前一施工过程则应把该列排在最前;若该列中此最小数属后一施工过程则应把该列排在最后。本例中1属后一施工过程,故该列代表的B栋楼应排在最后施工;

(3)把已确定完顺序的列在表中去掉,然后,再

(2)的过程,这时我们发现去掉第2列后的重复(1)、

最小数是2,它位于第3列,且该最小数位于第一施工过程,因此第3列代表的C栋应排在最前施工;

(4)按以上准则,将施工对象从两头往中间排。以上排队结果可用表3来表示。按排队优化后的结

工程项目名称Ⅰ

321

Ⅱ

233

Ⅲ

123

(1)A→B和B→AA→B

3,-)

2,

2,3,

1……tiA2……tiB

1,-1,-1……△tiA,B

Σ△1,0,-1……tiA,B

62

+)

2,3,3,3,

2……tiB1……KiA,B

长春工程学院学报(自然科学版)2002,3(3)

∴KAB=max{KiA,B}=max{3,3,1}=3(周)

-)

3,3,3……KA,B

3,3,1……KiA,B0,0,2……Zi

A,B

在B的最前。这样,很容易找出例1的最优工程排

序模式为C→B→A,该排序模式的排序总间歇为最小,即Z=0+1=1。流程优化之后的进度计划如图2所示。

4　结束语

本文介绍的最优排队的的方法可以通过合理排序,有效缩短建筑工程流水施工的工期,不必加班加点,也不必增加人员及施工机械等投入。工期缩短以后可以减少工程项目的管理费用、减少施工机械及周转材料的使用费用,因而可以降低工程成本,取得明显的经济效益,是施工中的一项卓有成效的优化方法。流程优化与单纯的工期优化相比,具有既可以缩短工期,又可以降低成本的优点,所以为了缩短工期,在施工对象排列顺序可变的条件下,应优先考虑流程优化的方法。参考文献

1　罗道福・丁・阿奎拉〔著〕.张必恭,等〔译〕.规划设计与施

∴ZA,B=ΣZiA,B=0+0+2=2(周)

B→A

2,3,2……tiB

-)

3,2,1……tiA-1,1,1……△tiB,A-1,0,1……(Σ)△tiB,A

+)

3,2,1……tiA2,2,2

……KiB,A

∴KB,A=max{KiB,A}=max{2,2,2}=2(周)

2,2,2……KB,A

-)

2,2,2……KiB,A0,0,0……ZiB,A

∴ZB,A=ΣZiB,A=0+0+0=0(周)同理可得如下结果,(2)A→C和C→A

KA,C=4,ZA,C=3;KC,A=2,ZC,A=2(3)B→C和C→B

KB,C=4,ZB,C=3;KC,B=2,ZC,B=13.2　列出基本排序间歇矩阵表

工中的系统分析设计〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,

1981.

2　张守健,许程杰,杨会云.建筑工程施工项目管理[M].哈

尔滨:黑龙江科学技术出版社,1999.

Approachtotheoptimizationofflowprocessinbuildingconstruction

HANYing2ai,etal.

(Dept.ofCivilEngineering,ChangchunInstituteofTechnology,Changchun130012,China)

C33

把例题1的基本排序间歇计算结果列成矩阵表,如表5所示

表5　基本排序间歇矩阵表

A

ABC

B2

—

02

Abstract　Basedonengineeringcases,thepaperdiscuss2estheissueofarrangingarationablesequenceofcon2structionduringconstructionusingJohnsonRuleandma2trixmethod.Analysisshowsthatiftheabovementionedmethodsareaccepted,andtheconstructionisprecessedaccordingtotheoptimizedprocess,ashortenedconstruc2tionperiod,aswellasaloweredconstructioncost,willbeobtained.

Keywords　buildingconstruction;flowwork;processop2

timization;S.M.Johnson;rulemethod;ma2trixmethod

—

1

—

3.3　按下面原则确定最优工程排序模式。

在矩阵表中依次选出基本排序间歇数(Zi,i+

1)最小的基本排序间歇,然后按工程排序总间歇(Z=ΣZi,i+1)最小的原则进行排列。在表3中B→A的基本排序间歇最小为0,所以B应排在A的最前;然后C→B的基本排序间歇其次小为1,所以C应排