Scheduling of job resources in multiunit projects with the use of time/cost criteria

• Autorzy: Podolski M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2015-0057

Warianty tytułu

PL

Harmonogramowanie pracy zasobów w przedsięwzięciu wieloobiektowym z zastosowaniem kryterium koszt/czas

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a model of scheduling of multi unit construction project based on an NP-hard permutation flow shop problem, in which the considered criterion is the sum of the costs of the works' execution of the project considering the time of the project as a constraint. It is also assumed that each job in the units constituting the project may be realized in up to three different ways with specific time and cost of execution. The optimization task relies on solving the problem with two different decision variables: the order of execution of units (permutation) and a set of ways to carry out the works in units. The task presented in the paper is performed with the use of a created algorithm which searches the space of solutions in which metaheuristic simulated annealing algorithm is used. The paper presents a calculation example showing the applicability of the model in the optimization of sub-contractors' work in the construction project.

PL

Ze względu na możliwości planowania przedsięwzięcia budowlane można podzielić na dwa podstawowe rodzaje: przedsięwzięcia typu „kompleks operacji” oraz takie, które mogą być zorganizowane zgodnie z zasadami metody pracy równomiernej, czyli w systemie pracy potokowej [3]. W systemach pracy potokowej najczęściej rozważanym kryterium optymalizacji harmonogramów przedsięwzięć realizowanych w tym systemie jest czas trwania całego przedsięwzięcia [1, 5, 6]. W referacie przedstawiony jest model systemu pracy potokowej, w którym są uwzględnione koszty realizacji robót w przedsięwzięciu, co będzie prowadzić do rozwiązywania zagadnienia optymalizacji dyskretnej z zależnością czas/koszt. Dla rozpatrywanego w referacie modelu zakłada się przyjęcie sytuacji deterministycznej. Zakłada się, że każdy rodzaj robót można wykonać na maksymalnie trzy sposoby przyjmując dla każdego sposobu czas trwania i koszt realizacji roboty. Zagadnienie wyboru zasobów sprowadza się do wyboru sposobu wykonania robót w przedsięwzięciu. W modelu przedsięwzięcia można wyróżnić problem optymalizacyjny, w którym można zawarte są dwie, oddzielne zmienne decyzyjne. Pierwsza z nich to kolejność realizacji obiektów (działek roboczych), która jest reprezentowana przez permutację o długości równej liczbie obiektów. Druga z nich to macierz numerów sposobów realizacji robót (od 1 do 3) o wymiarach równych liczbie robót i liczbie obiektów w przedsięwzięciu. Problem optymalizacyjny w modelu jest zadaniem optymalizacji jednokryterialnej, które będzie polegało na minimalizacji kosztu całego przedsięwzięcia przy założonym ograniczeniu dotyczącym terminu jego realizacji. Rozpatrywany model systemu pracy potokowej jest NP-trudnym zagadnieniem optymalizacyjnym i wykorzystuje założenia permutacyjnego problemu przepływowego z kryterium czasu wykonywania wszystkich zadań (problem FP ǀǀ Cmax), który jest rozważany w teorii szeregowania zadań. W związku z istnieniem dwóch różnych zmiennych decyzyjnych dla rozwiązania zadania optymalizacyjnego w przedstawionym modelu proponuje się opracowany przez autora referatu algorytm, który wykorzystuje metaheurystykę symulowanego wyżarzania [2, 4]. Algorytm ten ma na celu przeszukanie przestrzeni rozwiązań zawartych w n! możliwych harmonogramów, rozwiązując dla znalezionej permutacji zadanie minimalizacji kosztu całego przedsięwzięcia. W referacie podano przykład obliczeniowy optymalizacji harmonogramu przedsięwzięcia budowlanego polegającego na realizacji grupy budynków mieszkalnych. Przedstawiony model przedsięwzięcia wieloobiektowego może znaleźć zastosowanie podczas ustalania optymalnego harmonogramu pracy podwykonawców firm budowlanych przy zastosowaniu potokowego systemu pracy.

Słowa kluczowe

EN

scheduling; construction project; multi unit project; simulated annealing; flow-shop; optimization; contractor selection

PL

harmonogramowanie; przedsięwzięcie budowlane; przedsięwzięcie wieloobiektowe; wyżarzanie symulowane; praca potokowa; optymalizacja; wybór wykonawców

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 62, nr 1
• Strony: 143--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Podolski M.

• Wroclaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1 K.P. Anagnostopoulos, L. Kotsikas, “Experimental evaluation of simulated annealing algorithms for the time–cost trade-off problem”, Applied Mathematics and Computation, 217(1), 260-270, 2010.
• 2 W. Bożejko, Z. Hejducki; M. Uchroński, M. Wodecki, “Solving resource-constrained construction scheduling problems with overlaps by metaheuristic”, Journal of Civil Engineering and Management 20(5), 649–659, 2014.
• 3 T. Hegazy, “Optimization of construction time–cost trade-off analysis using genetic algorithms”, Canadian Journal of Civil Engineering, 26, 685–697, 1999.
• 4 T. Hegazy, A. Elhakeem, E. Elbeltagi, “Distributed Scheduling Model for Infrastructure Networks”, Journal of Construction Engineering and Management, 130(2), 160-167, 2004.
• 5 Z. Hejducki, M. Podolski, “Scheduling of construction projects with application of metaheuristic algorithms” (in Polish). Journal of Science of the gen. Tadeusz Kosciuszko Military Academy of Land Forces, 44(4), pp 68-79, 2012, http://www.zeszyty-naukowe.wso.wroc.pl/fulltxt.php?ICID=1116069 .
• 6 Z. Hejducki, M. Rogalska, „Time couplings methods”, Oficyna Wydawnicza PWr., Wrocław, 2011.
• 7 H. Ishibuchi, S. Misaki, H. Tanaka, “Modified simulated annealing algorithms for the flow shop sequencing problem”, European Journal of Operational Research, 81, 388-398, 1995.
• 8 K.M. Jaworski, “Design methodology of the construction” [in Polish], Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1999.
• 9 S. Kirkpatrick, C.D. Gelatt, M.P. Vecchi, “Optimization by simulated annealing”, Science, 220, 671-680, 1983.
• 10 H. Li, P. Love, “Using improved genetic algorithms to facilitate time–cost optimisation”, Journal of Construction Engineering and Management, 123(3), 233–237, 1997.
• 11 R. Marcinkowski, “Resource allocation methods in engineering - construction activities” (in Polish), Warszawa, WAT, 2002.
• 12 J. Mrozowicz, “Methods of organization building processes taking into account time couplings” (in Polish), Dolnośląskie Wyd. Edukacyjne, Wrocław, 1997.
• 13 F.A. Ogbu, D.K. Smith, “The application of the simulated annealing algorithm to the solution of the n/m/Cmax flowshop problem”, Computers & Operations Research, 17(3), 243-253, 1990.
• 14 S. T. Ng, Y. Zhang, “Optimizing construction time and cost using ant colony optimization approach”, Journal of Construction Engineering and Management, 134(9), 721–728, 2008.
• 15 M. Podolski, “Analysis of new applications of job scheduling theory in construction work organization” (in Polish), PhD thesis, Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland, 2008, http://www.dbc.wroc.pl/Content/2515/Podolski_Analiza_PhD.pdf .
• 16 M. Podolski, “Scheduling of multiunit projects using tabu search algorithm”. Journal of Science of the gen. Tadeusz Kosciuszko Military Academy of Land Forces, 47(1), pp 110-122, 2015, http://www.zeszytynaukowe.wso.wroc.pl/fulltxt.php?ICID=1158558 .
• 17 M. Podolski, “Time/cost optimization in scheduling of multiunit construction projects” (in Polish), Przegląd Budowlany, nr 2, pp 48-53, 2015.
• 18 R. Sonmez, Ö. H. Bettemir, “A hybrid genetic algorithm for the discrete time–cost trade-off problem”, Expert Systems with Applications 39, 11428–11434, 2012.
• 19 Y. Xiong, Y. Kuang, “Applying an ant colony optimization algorithm-based multiobjective approach for time–cost trade-off”, Journal of Construction Engineering and Management, 134(2), 153–156, 2008.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.