Metoda projektowania struktury systemu wykonawczego przedsięwzięcia budowlanego z zastosowaniem algorytmu ewolucyjnego

• Autorzy: Jaśkowski P.

Warianty tytułu

EN

Designing the structure of a construction project operating system using evolutionary algorithm

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule podjęto problem projektowania struktury systemu wykonawczego przy harmonogramowaniu realizacji przedsięwzięcia budowlanego typu "kompleks operacji". System ten złożony jest z niejednorodnych jednostek operacyjnych generalnego wykonawcy oraz kooperujących jednostek zewnętrznych - podwykonawców. Tworzą oni tymczasową organizację. Jej struktura zmienia się w czasie zgodnie z harmonogramem realizacji przedsięwzięcia. Autor dokonał identyfikacji modelu i formalizacji matematycznej problemu projektowania struktury systemu wykonawczego przedsięwzięcia budowlanego. Proces doboru wykonawców (elementów systemu) opisano jako problem optymalizacji trójkryterialnej harmonogramu. Ocena możliwych wariantów budowy struktury systemu wykonawczego dokonywana jest przy zastosowaniu kryteriów decydujących o efektywności przedsięwzięcia i działalności generalnego wykonawcy (minimalizacja czasu i kosztu realizacji oraz kosztu robót zleconych podwykonawcom). Do rozwiązania analizowanego problemu opracowano metodę wykorzystującą podejście metaheurystyczne. W tym celu zaadaptowano algorytm ewolucyjny (wykorzystujący procesy stochastyczne) do rozwiązywania zagadnień trójkryterialnej optymalizacji harmonogramów w warunkach deterministycznych oraz opracowano heurystyczny algorytm rozdziału ograniczonej i zmiennej w czasie liczby jednostek zasobów i wykonawców. Rozwiązania generowane są z wykorzystaniem funkcji skalaryzującej osiągnięcia celów optymalizacji, bazującej na metryce Czebyszewa. Wybór rozwiązania końcowego może być dokonany poprzez analizę przybliżenia całego zbioru rozwiązań niezdominowanych (na podstawie preferencji globalnych decydenta) lub z wykorzystaniem ineraktywnej metody Steuera.

EN

The paper discusses the problem of designing a construction project's organisation structure at the operating level, where tasks and processes are of "complex of operations" type. Such a system includes heterogeneous operating units (crews, teams) of a general contractor and cooperating external ones - subcontractors, that create a temporary organisation. Its structure changes according to the project schedule as the project advances. The author identified the problem of designing a construction project operating system structure from the point of a general contractor, built the system's model and formalised it mathematically. The contractor selection process (i.e. the selection of the system's elements) is described as the problem of triple-criteria optimisation of the schedule. The assessment of possible variants of the system's structure is made according the criteria crucial for the project's efficiency and the general contractor's objectives (i.e. minimisation of project duration and cost, and keeping subcontracting to minimum - as the general contractor is assumed to be interested in making full use of their own resources). To solve the problem, a method that uses metaheuristic approach has been worked out. An evolutionary algorithm (using stochastic processes) was adapted for solving the triple-criteria schedule optimisation problem in deterministic conditions. The author developed also a heuristic algorithm to allocate limited resources of variable availability. The solutions are generated by means of an achievement scalarising function, which is based on Tchebycheff utility function. The selection of final solution can be done by analysing the approximation of whole set of non-dominated solutions on the basis of total decision maker's preferences, or by means of Steuer's interactive method.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie realizacji przedsięwzięć budowlanych; optymalizacja wielokryterialna harmonogramów; wybór wykonawców

EN

construction project scheduling; multicriteria optimisation; contractor selection

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2008
• Tom: vol. 2, nr 1
• Strony: 19--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Jaśkowski P.

• Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej, Instytut Budownictwa; ul. Nadbystrzycka 40, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Biernacki J., Cyunel B., Metody sieciowe w budownictwie, Warszawa. Arkady, 1989.
• [2] Elazouni A.M., Metwally F.G., Finance-based scheduling: tool to maximize project profit Using Improved Genetic Algorithms, ASCE Journal of Construction Engineering and Management, 131, 4 (2005) 400-412
• [3] Galas Z., Nykowski I., Żółkiewski Z., Programowanie wielkokryterialne, Warszawa. PWE, 1987.
• [4] Hapke M., Jaszkiewicz A., Słowiński R., Interactive analysis of multiple-criteria project scheduling problems, European Journal of Operational Research, 107 (1998) 315-324.
• [5] Hegazy T., Optimization of resource allocation and leveling using genetic algorithms, ASCE Journal of Construction Engineering and Management, 125, 3, (1999) 167-175.
• [6] Jaśkowski P., Metoda projektowania struktury systemu wykonawczego przedsięwzięcia budowlanego, Praca doktorska. Wydział Inżynierii Budowlanej i Sanitarnej. Politechnika Lubelska, 2003.
• [7] Jaśkowski P., Sobotka A., Scheduling construction projects using evolutionary algorithm, ASCE Journal of Construction Engineering and Management, 132, 8, (2006.) 861-870.
• [8] Jaśkowski P, Zastosowanie metod ewolucyjnych w harmonogramowaniu przedsięwzięć budowlanych, Rozdział w pracy zbiorowej pod. red. Kapliński O., Metody i modele badań w inżynierii przedsięwzięć budowlanych, Studia z Zakresu Inżynierii nr 57. Warszawa. Polska Akademia Nauk, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej, Instytut Podstawowych Problemów Techniki, 2007, s. 205-223.
• [9] Kasprowicz T., Inżynieria przedsięwzięć budowlanych, Radom – Warszawa. Wydawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji, 2002.
• [10] Li H., Love P.E.D., Using improved genetic algorithms to facilitate time-cost optimization, ASCE Journal of Construction Engineering and Management, 123, 3, (1997) 233-237.
• [11] Marcinkowski R., Metody rozdziału zasobów realizatora w działalności inżynieryjno- -budowlanej, Warszawa. Wojskowa Akademia Techniczna, 2002.
• [12] Michalewicz Z., Genetic algorithms + data structures = evolution program, Berlin. Springer- Verlag, 1996.
• [13] Toklu Y.C., Application of genetic algorithms to construction scheduling with or without resource constraints, Canadian Journal of Civil Engineering, 29, 3, (2002) 421-429.
• [14] Tong T.K.L., Cheung S.O., Chan A.P.C., Tam C.M., Genetic algorithm model in optimizing use of labour, Construction Management & Economics, 19, 2, (2001) 207-215.
• [15] Węglarz J., Sterowanie w systemie kompleks operacji, Warszawa – Poznań. PWN, 1981.