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基于Petri网的公路施工进度计划及资源优化研究

张绍阳  
【摘要】:本文在对公路施工进度计划和控制传统方法中存在的诸如工序难以细化、进度调整困难、资源需求粗略、无法指导施工等问题深入分析的基础上,提出使用Petri网建模和仿真的方法进行进度计划及控制、资源优化等。文中对施工过程Petri网建模方法、进度计划和控制、工程风险管理、资源优化、动态进度计划以及仿真系统总体设计等方面进行了系统地研究。 在施工过程Petri网建模方法研究方面,首次将面向对象的Petri网(OOPN)引入到施工领域,根据进度、资源并兼顾费用等目标对资源、施工过程、时间等的建模方法进行了研究。提出并建立了公路施工仿真层次模型。对工序持续时间分布的形式、参数估计以及取样方法、施工不良影响因素对工序持续时间的影响进行了系统地研究。 在进度计划研究中,首次给出基于仿真的工序时间参数的计算方法,解决了仿真技术进行进度计划时不能给出工序时间参数用于工程管理的弊端。利用关联矩阵方法系统研究了仿真关键线路、工序关键度(ACP)等进度计划指标在Petri网中的计算方法。 在工程进度风险管理中,首次提出控制点完工概率的概念并研究了使用控制点完工概率进行进度计划调整的方法,控制点完工概率比工程完工概率只使用竣工时间作为控制点更加符合工程实际。系统地研究了工序进度风险水平(ACI)、工期风险等指标在Petri网中的含义和计算方法。 在资源均衡配置和优化研究中,利用施工过程Petri网模型对局部施工资源的瓶颈识别方法进行了研究,给出了资源瓶颈启发性消除的4种方法。在总体优化中,首次提出一种基于资源分配曲线图柔化的优化方法,并与文献中的实例进行了比较。 在工程动态进度计划中,首次提出全过程仿真的概念并对其中的关键算法——模型自适应算法进行了研究,基于全过程仿真建立了工程动态进度计划方法。 在面向对象Petri网应用研究方面,利用OOPN基本元素构造了一种新的结点——聚合结点,用来表示施工仿真的层次模型,扩充了OOPN的表达能力。提出一种基于性能分析的OOPN关联矩阵的建立方法。 在上述研究的基础上,本文对公路施工仿真系统进行了总体设计,并在工程中进行了应用。理论研究和工程实践都表明,本文建立的方法能为施工进度计划及控制、资源优化等提供科学的、有益的指导。


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