（管理科学与工程专业论文）建设工程项目目标控制系统的协调与优化.pdf

内容摘要 随着世界经济一体化和信息全球化趋势的加剧，国内与国际的建筑市场已经实现了无 缝对接，市场竞争在深度和广度上进一步白热化，因此我国的建筑企业要想在建筑市场中 立足，必须不断提高自身的项目管理水平。 建设工程项目作为一个复杂的系统工程，在项目的实施过程中，有工期、成本、质量、 安全等目标，它们之间是相互联系、相互制约的，共同构成了建设工程项目的目标控制系 统。一般来讲，成功的项目管理体现在对工期、成本、质量、安全的有效控制和协调上， 因此如何在建设工程项目实施过程中使工期、成本、质量，安全四大目标实现最佳组合， 达到整体最优，不断提高建设工程项目的管理水平是一个值得研究的问题。 论文首先从目标管理的角度深入分析了建设工程项目的协调问题，建立了建设工程项 目的目标控制系统，并将安全目标加入到目标控制系统中，着重分析了工期、成本、质量、 安全四大控制目标的控制原则、控制内容、控制方法以及它们之间的协调关系；其次，运 用协同学及系统协调理论，从定量的角度构建了建设工程项目目标控制系统的协调度模 型，将四大目标更加系统地联系在一起；最后将蚁群算法引入到建设工程项目目标优化中 来，在介绍该算法的恩想起源、基本原理和数学模型之后，结合工程项目目标控制系统的 特点，提出了模型优化的基本思想，建立了建设工程项目目标控制系统协调度模型优化的 具体步骤和流程，通过m a t l a b 编程语言快速实现了协调度模型的优化求解，丰富了工程 项目优化领域的求解方法，具有一定的应用价值。 关键词：建设工程项目目标控制系统协调度模型蚁群算法 a b s t r a c t w i t ht h ew o r l de c o n o m i ci n t e g r a t i o na n dg l o b a l i z a t i o no fi n f o r m a t i o ni n c r e a s e d ，d o m e s t i c a n di n t e r n a t i o n a lc o n s t r u c t i o nm a r k e th a sr e a c h e das e a m l e s sc o n n e c t i o n ，t h em a r k e t c o m p e t i t i o ni sf u r t h e rf i e r c eo nd e p t ha n db r o a d n e s s s ot h ec o n s t r u c t i o ne n t e r p r i s eo fo u r c o u n t r yw a n tt oh a v eaf o o t h o l di nt h em a r k e to fb u i l d i n g , t h e y m u s tc o n t i n u o u s l yi m p r o v et h e i r l e v e lo fp r o j e c tm a n a g e m e n t c o n s t r u c t i o np r o j e c ta sac o m p l e xs y s t e m a t i cp r o j e c t ，a tt h ep r o j e c ti m p l e m e n t a t i o np r o c e s s ， t h e r ei st i m e ，c o s t ，q u a l i t y , s e c u r i t ya n do t h e ro b j e c t i v e s t h e ya r ei n t e r r e l a t e da n dm u t u a l l y c o n s t r a i n i n g ，a n dc o n s t i t u t et h eg o a lo ft h ec o n s t r u c t i o np r o j e c tc o n t r o ls y s t e m g e n e r a l l y s p e a k i n g , t h es u c c e s s f u lp r o j e c tm a n a g e m e n tr e f l e c t s o n c o n t r o l l i n g a n dc o o r d i n a t i n g e f f e c t i v e l yt ot i m e , c o s t ，q u a l i t y , s e c u r i t y s oi nt h ep r o c e s so fp r o j e c ti m p l e m e n t a t i o n ，h o wt o m a k et h et i m e ，c o s t ，q u a l i t y , s e c u r i t ya c h i e v et h eb e s tc o m b i n a t i o no ff o u rm a j o ro b j e c t i v e st o a c h i e v et h eo v e r a l lb e s t ，a n dc o n s t a n t l yi m p r o v ec o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n ti sap r o b l e m w o r t h yo fs t u d y f i r s to fa 1 1 t h ep a p e ra n a l y z e dt h ec o o r d i n a t i o nq u e s t i o no ft h ec o n s t r u c t i o np r o j e c ti n t e r m so fm a n a g e m e n tb yo b j e c t i v e s ，s e tu pt h ec o n s t r u c t i o np r o j e c to b j e c t i v ec o n t r o ls y s t e m ， a n da d d e dt h es e c u r i t yg o a li n t oo b j e c t i v ec o n t r o ls y s t e m t h ea u t h o ra n a l y z e dt h et i m ec o n t r o l ， c o s tc o n t r o l ，q u a l i t yc o n t r o l ，s e c u r i t yc o n t r o lo ft h ec o n t r o lp r i n c i p l e ，c o n t r o lc o n t e n t ，c o n t r o l m e t h o d s ，a sw e l la st h ec o o r d i n a t i o no fr e l a t i o n sb e t w e e nt h e m s e c o n d l y , b a s i n go nt h e p r i n c i p l eo fs y n e r g ya n ds y s t e mc o o r d i n a t i o n ，t h ea u t h o rb u i l t ac o o r d i n a t i o nm o d e lo f c o n s t r u c t i o np r o j e c to b j e c t i v ec o n t r o ls y s t e mf r o mt h eq u a n t i t a t i v ep o i n to fv i e w , a n dm a d et h e f o u rm a j o rg o a l sl i n kt o g e t h e r f i n a l l y , a u t h o ri n t r o d u c e dt h ea n tc o l o n ya l g o r i t h mt oo b j e c t i v e o p t i m i z a t i o no fc o n s t r u c t i o np r o j e c t ，a n dp r e s e n t e dt h ei d e ao ft h eo r i g i no fa l g o r i t h m ，t h eb a s i c p r i n c i p l e sa n dm a t h e m a t i c a lm o d e l s c o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o n s t r u c t i o np r o j e c t o b j e c t i v ec o n t r o ls y s t e m s ，a u t h o r sp u tf o r w a r dt h ei d e ao f m o d e lo p t i m i z a t i o n ，s e tu pt h es t e p s a n df l o wo fm o d e lo p t i m i z a t i o n t h r o u g ht h em a t l a bp r o g r a m m i n gl a n g u a g e ，w eg o tt h e o p t i m a ls o l u t i o no ft h em o d e l i th a se n r i c h e dt h ef i e l do fp r o j e c to p t i m i z a t i o ns o l u t i o na n d h a s ac e r t a i nv a l u e k e yw o r d s ：c o n s t r u c t i o np r o j e c t ；o b j e c t i v ec o n t r o ls y s t e m ；c o o r d i n a t i o nm o d e l ；a n t c o l o n ya l g o r i t h m 1 i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津财经大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：妣杰 签 i i ! i i ： 力哆年j 月彳日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解天津财经大学有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权天津财经大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：毁艳杰 导师签名： 签字日期： 研年j 月“日 签字日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话： 通讯地址：邮编 日 、j t 笳匆朗 万怜 刃 1 1 1 研究背景 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 在经济全球化浪潮的强烈冲击下，国内与国际的建筑市场已经实现了无缝对接，市场 竞争在深度和广度上进一步白热化，因此我国的建筑企业要想在建筑市场中立足，必须不 断提高自身的项目管理水平。在建设工程项目管理过程中，为了实现项目的经济效益和社 会效益，通常研究如何在保障安全生产的条件下，达到工期短、造价低、质量高的目标。 工期、成本、质量、安全是建设工程项目的四大目标，它们之间存在着对立统一的关系， 共同构成了建设工程项目的目标控制系统。一般来说，成功的项目管理体现在对工期、成 本、质量、安全的有效控制和协调上，因此如何在建设工程项目实施中使工期、成本、质 量、安全四大目标实现最佳组合，达到整体最优是一个值得研究的问题。 本文研究的重点是在深入分析建设工程项目目标控制理论的基础上，运用系统协调理 论，构筑建设工程项目目标控制系统的协调度模型，并利用蚁群算法对该协调度模型进行 优化求解，实现建设工程项目工期一成本一质量一安全多目标的协同优化，探寻出最优的 实施方案，以便使建设工程项目的综合效益达到最优，不断提高建设工程项目的管理水平。 1 1 2 研究意义 建设工程项目协调是工程项目管理的一项重要职能，其目的就是项目管理者为实现项 目的特定目标，通过联合沟通方式，调动相关组织的力量和活动，以提高其组织效率的综 合管理过程。在新的形势下，系统研究工程项目几大目标的协调问题具有非常重要的意义， 高质量、低成本、短工期的建设项目有利于提高建筑企业的市场竞争力；增强企业的综合 实力，实现与国际接轨的目标。 有关工程项目协调管理的研究和实践，近年来已取得比较明显的成果，在协调内容方 面概括起来主要包括以下几方面：人际协调、技术协调、组织结构协调和供应链协调等。 在此研究的基础上，本文将从目标管理的角度去分析建设工程项目的协调问题，在系统分 析工期、成本、质量、安全四大目标的基础上，运用系统协调理论，采用定性和定量相结 合的方法，构筑建设工程项目目标控制系统的协调度模型，并借助蚁群算法对协调度模型 进行优化，这样不仅丰富了工程项目协调的内容，同时也为工程项目优化领域提供了新的 方法，具有重要的理论意义。 此外，本文的研究是在深入调研我国建设工程项目管理实践的基础上，以提高建设工 程项目管理水平为出发点，根据协调控制的原则和优化方法对四大目标进行联合控制并最 终达到四者的协调，使建设工程项目的整体效益达到最优，这对于提高建筑行业的管理水 平具有重要的现实指导意义。 1 2 国内外的研究现状 1 2 1 建设工程项目目标协调的研究现状 建设工程项目管理是为使项目实现所要求的质量、所规定的时限、所批准的费用预算 而进行的全过程、全方位的规划、组织、控制与协调。其中协调是工程项目管理的一项重 要职能，项目管理的过程实际上就是多个目标协调一致的过程。由于目标协调的重要性， 有关建设工程项目目标协调的研究课题越来越多，许多知名学者孜孜以求，并且已经取得 了丰硕的研究成果。从目标协调要素上看大致分为两方协调和三方协调，即工期、成本、 质量三大要素中任意两者间的协调研究和三大要素所构成的目标系统的协调。 ( 1 ) 两方协调角度 从两方协调角度看，更多的学者都是在假定一个目标确定的情况下去分析另外两者问 的协调问题，主要包括以下几方面： 工期与成本协调。这种协调是指在假设质量有保证的情况下，研究进度控制与成本 控制之间的协调问题。国外对工期一成本协调控制的研究起步较早，在理论上也取得了 定的成就。s u n d e 和l i c h t e n b e r g 研究了有限资源约束下连续性工期一成本交换的现金流 优化问题。为简便起见，他们假定活动持续时间与费用是线性关系，而且活动的持续时间 与资源需求无关。在此基础上设计了一种算法，依次检查各个时间段，对于存在未利用资 源的时间段尝试压缩其中的活动持续时间，并根据净现值( n p v ) 的变化和资源的利用情 况做出决策。w i l l i a mj r a s d o r t 囝认为工程项目成本控制和工期控制可以进行集成，并且 l s u n d ea n ds l i c h t e n b e r g ，n e t - p r e s e n - v a l u ec o s t t i m et r a d e o f l i j 】，i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo f p r o j o c t m a n a g e m e n t ，1 9 9 5 ( 1 3 ) ：i o - 1 5 蓬) w i l l i a mj r a s d o r f , o s a m ay a b u d a y y e h c o s t a n ds c h e d u l e - c o n t r o li n t e g r a t i o n ：i s s u e sa n dn e e d s j j o u r n a lo f c o n s t r u c t i o n e n g i n e e r i n ga n dm a n a g e m e n t ，19 91 ：4 8 6 5 0 2 2 给出了采集工程项目工期和成本数据的模型方法。s e r e n g u e 叫主要对工期一成本协调控制 问题进行分析，并对相应的解决方法进行了一些阐述。国内对工期一成本协调管理的研究 也取得了一定的成果：戚安邦对基于网络计划的工期一成本协调控制的基本概念和前提 作了详细的阐述，分析了协调控制的主要困难和相应的解决办法，为进一步的协调控制研 究和在工程实际中的应用奠定了基础。惠彦涛，李辉山，宁丰荣 针对目前工程项目管理 中实际存在的进度管理和费用管理不能有效结合的缺陷，从工程项目工期与费用控制协调 原理的研究出发，以挣值管理法作为实现手段，应用m a t l a b 软件中提供的s i m u l i n k 工具 箱进行了工程项目进度一费用联合控制的动态仿真，从而提出了一个将进度一费用联合控 制思想在工程项目实施中得到应用的一种新途径。 工期与质量协调。这种协调是指在假设成本有保证的情况下，研究质量控制与进度 控制之间的协调问题。s e l l 6 s 着重研究了进度与质量之间的优化问题。赛云秀，李惠民， 陈霜在假设成本有保证的情况下，对工程项目质量控制和进度控制的协调性进行了研究， 并将界面管理的理论应用到了质量控制和进度控制的协调中来，主要从四个方面进行了分 析：合同关系的协调管理；组织界面的协调管理；技术措施层面的协调管理；法律层面的 协调管理，并详细分析了各个方面的协调过程。陈欣，张国棠 研究了工程项目进度与质 量的关系，在分析影响工程项目进度和质量的因素以及进度控制和质量控制的途径的基础 上，阐述了进度控制和质量控制在施工中的协调作用，并从技术措施层面对进度控制和质 量控制在工程项目中的协调进行了简要论述。卢珊，刘玉杰分析施工阶段质量控制和进 度控制的相互作用关系以及二者的协调性关系，探讨如何合理而有效地组织施工，并在有 限资源条件下相互协调，以最短的时间、最好的质量迅速完成整个工程项目。 质量和成本协调。这种协调是指在假设进度有保证的情况下，研究质量控制与成本 控制之间的协调问题。苑东亮 把质量控制和成本控制的研究放在一起，分析了质量控制 和成本控制的相互作用关系以及二者的协调性关系，并构建了质量和成本控制的动态优化 模型，从理论上对质量目标和成本目标的协调提供了实现的可能性。张前运用控制论的 s e r e n g u e ，s t u f e k c ia n dc j z a p p e s o l v i n gt i m e c o s tt r a d e o f r p r o b l e m sw i t hd i s c o u n t e dc a s hf l o w su s i n gg e n e r a l i z e d b e n d e r sd e c o m p o s i t i o n j n a v a lr e s e a r c hl o g i s t i e s ，19 9 3 ：2 3 - 2 5 戚安邦多婴索项日集成管理方法研究 j 南开管理评论，2 0 0 2 年第6 期：1 0 - 1 l 惠彦涛，李辉山，宁：仁荣t 程项目进度一赞用联合控制系统仿真研究 j 西安科技大学学报，2 0 0 7 年第3 期：4 9 8 - 5 0 1 s e l l 亡s ，m a n u e le s a n s a l v a d o r , r u b i o ，j o s ea c a v e r o d e v e l o p m e n to f aq u a n t i f i c a t i o np r o p o s a lf o rh i d d e nq u a l i t yc o s t s ： a p p l i e dt ot h ec o n s t r u c t i o ns e c t o r j j o u r n a lo f c o n s t r u c t i o ne n g i n e e r i n g & m a n a g e m e n t ，2 0 0 8 ( 1 0 ) ：7 4 9 7 5 7 赛厶秀，李惠民，陈霜j i i 程项口质量控制j 进度控制的协调性研究 j 建j f 技术，2 0 0 6 年第4 期：3 6 3 8 陈欣，张困棠t 程项日进度j 质量的协调控制分析 j 高等建筑教育，2 0 0 8 年第1 期：2 8 3 1 卢珊，刘下杰t 程项h 质麓j 进度控制协涮性分析 j 科技信息，2 0 0 8 年第2 i 期：1 3 5 1 3 6 苑东亮t 程项日质量和成本控制的关系分析 j 西南科技人学学报，2 0 0 7 第3 期：1 5 一1 8 张前t 程项u 质量1 j 成奉协调控制机理研究 d 重庆人学硕卜论文，2 0 0 7 年l o 月：1 7 - 2 4 原理，综合分析了工程项目质量控制与成本控制的原理与方法；通过对复杂系统协调性的 分析，研究和探讨质量控制与成本控制之间的协调关系，在此过程中引入了“质量控制与 成本控制协调配合界面管理”。许哲峰o 论述了建设工程项目的质量管理的措施与成本管理 的控制原则，重点分析了建设工程项目实施阶段的质量管理过程及具体措施，阐述了在工 程投标、施工阶段、完工核算等阶段进行施工成本控制的方法。 ( 2 ) 三方协调角度 从三方协调角度看，工程项目控制的三大目标质量、工期和成本构成了项目管理 的目标系统，这三者之间相互制约，相互影响，形成一个相互关联的、对立的统一体。 目前国内外很多学者都开始关注三者间的协调问题：a j g b a b u 圆提出了工程项目三 大目标( 工期、成本、质量) 协同优化的模型。k h a n gdb 和m y i n ty m 认为工程项目旅 工速度加快，会影响到工程完成的质量，并建立了线性模型来研究工期、成本和质量之间 的平衡关系。在这篇文章中，作者建立了三个线性模型。这三个模型中任何一个都可以通 过分配另外两个模型期望边界，来实现自身的优化。r o b e r t m k 和t a r e kh 认为成本、工 期和质量是评价建筑工程项目的主要指标，这些指标之间是高度相关的，需要得到一定的 平衡，从而可以对建筑工程项目施工进行有效的控制。d o n a l deh 和m a y u r a msk 囝认为 通过减少缺陷和返工，可以使质量提高、开发时间缩短和开发工作量减少同时达到。并用 试验的方法调查了一个大型i t 企业开发3 0 个软件产品过程中成熟度、质量、开发时间和 开发工作量之间的关系。王健，刘尔烈，骆刚 利用多属性效用函数理论建立工程项目管 理的工期一成本一质量综合均衡优化模型，并在网络计划技术的基础上，使用遗传算法对 模型进行求解，得到最满意的决策方案，作为工程项目管理的控制目标，并对模型的可行 性和实用性进行了验证。王瑜，余晓钟，李军建立了工期一成本一质量三要素的综合优 化模型，并对其求解作进一步分析，得到了最优解。李斌，雷书华，高伟 论述了施工项 目进度、成本、质量“三要素”之间的相互影响、相互制约关系，然后通过构建施工项目 工期、质量、成本的多目标规划模型并结合实例分析了施工项目进度、成本、质量“三要 许哲峰建筑工程项目实施阶段的质量与成本管理 j 中国高新技术企业，2 0 0 7 年第4 期：1 0 9 一l l o a ，j gb a b u ，n a l i n as u r e s h p r o j e c tm a n a g e m e n tw i t ht i m e ，c o s ta n dq u a l i t yc o n s i d e r a t i o n j e u r o p e a nj o u r n a lo f o p e r a t i o n a lr e s e a r c h ，19 9 6 ( 8 8 ) ：3 2 0 - 3 2 7 k h a n gdb ，m y i n ty m t i m e ，c o s ta n dq u a l i t yt r a d e - o f i np r o j e c tm a n a g e m e n t ：ac a s es t u d y j i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo f p r o j e c tm a n a g e m e n t ，1 9 9 9 ( 9 ) ：1 2 2 一1 3 4 r o b e r tm k ，t a r e kh p r o j e c tp e r f o r m a n c ec o n t r o li nr e c o n s t r u c t i o np r o j e e t s j j o u r n a lo f c o n s t r u c t i o ne n g i n e e r i n ga n d m a n a g e m e n t 19 9 9 ( 2 3 ) ：l l2 一l3 5 ( 囝d o n a l deh m a y u r a msk e f l e c t so fp r o c e s sm a t u r i t yo nq u a l i t y ，c y c l et i m e ，a n de f f o r ti ns o f t w a r ep r o d u c t d e v e l o p m e n t f j l m a n a g e m e n ts c i e n c e ，l9 9 5 ( 2 0 ) ：3 4 5 3 l ：健，刘尔烈，骆| 】9 0 - t 程项日管理中j f i 期一成本一质量综合均铂优化 j 系统t 程学报，2 0 0 4 第2 期：1 4 8 1 5 3 i ：瑜，余晓钟。李军t 程项甘t 期、质量、成奉的综合优化决策 j 统计0 决策，2 0 0 6 年第l o 期：4 2 4 3 李斌，雷书华，i 青伟施t 项日三要素集成管j 里模型的构建及心用 j 技术经济与管理研究，2 0 0 4 年第4 期：5 7 5 8 4 素”集成管理的基本过程。王庆伟就工程项目的三大目标，即投资、进度和质量的关系， 详细地阐述了在确定工程项目的控制目标时，应重点关注和控制的几个方面，以帮助人们 正确认识和处理三大目标的关系。 综上，现有建设工程项目各大目标之间的协调研究充分表明该主题的探讨具有理论与 实践意义。然而将安全因素加入目标控制系统来研究项目目标协调的文章鲜有报道，由于 目前我国建筑工程安全生产形势仍然不容乐观，2 0 0 3 年1 1 月1 2r 国务院发布了建设 工程安全生产管理条例，更加明确了安全管理的重要性，因此本文试图将安全因素加入 建设工程项目目标控制系统中，对工期、成本、质量和安全四大目标的协调问题进行较为 深入的探讨，并采用协同学理论，建立工程项目目标控制系统的协调度模型，为建设工程 项目目标协调管理研究提供一个新的思路。 1 2 2 建设工程项目优化方法的研究现状 建设工程项目的目标优化是一个涉及工期、成本、质量等多目标的协同问题，要想得 出一个最佳的实施方案，需要借助于一些科学的优化方法，这正是众多项目管理研究者探 究的焦点之一。目前国内外研究学者陆续提出了一系列工程项目的优化方法，如：网络优 化法、数学规划法、启发式方法、遗传算法等。 网络优化法是解决工程项目优化问题的基本方法，其主要思想是通过压缩关键工作线 路的持续时间，从而实现工程的工期一成本达到最优 。由于网络优化法计算简单，因此 在解决工程单目标优化( 工期优化、费用优化或资源均衡优化) 方面，给人们在项目管理中 带来了极大方便。但是现代的工程项目不但要考虑工期、成本和资源均衡的优化，还要综 合考虑工程质量、风险、安全等诸因素，有时甚至要考虑在资源均衡的条件下工程工期、 成本、质量、安全的多目标优化。然而，网络优化法在解决工程项目的多目标优化问题时， 需要庞杂的工作量，且不能保证达到整体最优。 数学规划法是指应用线性规划、整数规划和动态规划来解决工程项目的优化问题。 k e l l y 将项目各个活动的持续时间和费用假设为线性关系，最早采用线性规划来求解。毕 星 将线性规划应用于搭接网络的工期费用优化问题，建立的模型中考虑了活动优先关系 i i 庆伟工程项h 投资及进度和质量目标的对证统一 j 山两建筑，2 0 0 7 年第1 2 期：2 2 2 2 2 3 张雠霞，侍克斌施t m 络进度汁划的多h 标优化 j 系统t 程理论与实践，2 0 0 3 年第l 期：5 6 6 l 川树发，刘丽t 程删络中的多h 标优化i u j 题 j 华东交通人学学报，2 0 0 4 年第2 期：l o 1 3 k e l l yje c r i t i c a l - p a t hp l a n n i n ga n ds c h e d u l i n g ：m a t h e m a t i e a lb a s i s m 0 p e r a t i o n sr e s e a r e h 1 9 6 1 ( 9 ) ：2 9 6 3 2 0 毕星，：i - 娜线性观划在时间一成奉权衡问题中的心用 j 哈尔滨理工大学学报，2 0 0 5 第4 期：1 1 3 1 1 6 5 ( 活动间的搭接关系、活动的计划限制和外部的时间限制) 及项目的奖罚机制等项目中出 现的实际情况，并进行了项目压缩，求出项目的最优长度和最优压缩曲线。线性规划适用 于活动的持续时间和费用呈线性关系的优化问题，但是不能解决非线性或离散关系的工期 一费用优化问题。l i a n g l i u 和s c o t t 。使用混合整数规划同时解决了包括线性和离散关系 的费用优化问题，但是，当项目的活动数量很大或者活动问关系过于复杂时，这种整数规 划的方法就需要大量的计算，寻优效率很低，因此这种方法也带有一定的局限性。 启发式算法一般用来解决线性工期一费用优化问题，该方法的基本思路固是：首先求出 网络中的所有路线，建立一个表格，每一行代表一条路线，每列代表一个活动。然后遵循 一定的步骤，逐渐压缩每条路线。压缩步骤有若干步，中间有些步骤要反复循环直到求出 最终结果。把每条路线压缩到需要的项目完成时间后，该循环结束。不过这种方法并不能 保证求出最优解，同时由于网络的线路数目随着网络活动数目的增加而急剧增加，因此对 大型网络利用这种方法是不现实的。 遗传算法是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法，能在搜索过 程中自动获取和积累有关搜索空间的知识并自适应地控制搜索过程，从而得到最优解或准 最优解。f e n gc h u n gw e i 和l ih e n g 是利用遗传算法解决工程优化问题的先行者。f e n g c h u n gw e i 假定每个活动的持续时间与直接费用之间为离散关系，亦即每个活动有多种执 行方案，优化时随机在各种方案中作出选择。遗传算法首先得到工期一直接费用的优化曲 线，然后再加入间接费最后得到总费用优化曲线以及最优解。这种方法充分利用了遗传算 法高效并行的寻优能力，得到了几乎每个可行工期的最小成本解。l ih e n g 提出了一种利 用遗传算法解决问题的方案，方案主要采用实数编码，将关键工作可压缩的时间作为染色 体基因。但是这种方法存在一些缺陷：由于采用连续实数编码，工期的表示没有太大的实 际意义；同时没有考虑当一个关键工作的持续时间发生变化时，可能导致整个网络计划发 生改变，从而需要重新计算网络参数的问题；此外采用遗传算法时需要进行复杂的交叉、 变异以及选择操作，复杂的操作使得该算法在很多情况下很难满足实际优化的需求。 此外，一些学者也将其他领域的优化算法引入工程优化中。马金良 提出了搜索树方 法，在计算过程中采用分支限界方法，使计算量大大的减少。杨湘，张连营，张杰 应用 ( d l i a n g l i u ，s c o t t ab u m s ，f e n g c h u n g w e i c o n s t r u c t i o nt i m e c o s tt r a d e - o f fa n a l y s i su s i n gl p - i ph y b l i d m e t h o d f j i j o u r n a lo fc o n s t r u c t i o ne n g i n e e r i n ga n dm a n a g e m e n t ，1 9 9 5 ( 4 ) ：4 4 6 4 5 4 砦光j ，亡j 恩俊国外p e r t _ c p m 删络汁划技术发展的二三个方血 j 系统t 程理论j 实践，1 9 9 3 年第4 期：1 - 1 0 f e n gc h u n gw e i ，l i ul i a n g ，s c o t tab u r n s u s i n gg e n e t i ca l g o r i t h m st os o l v ec o n s t r u e t i o nt i m e - c o s tt r a d e o f f p r o b l e m s ljj j o u r n a lo fc o m p u t i n gi nc i v i le n g i n e e r i n g 1 9 9 7 ( 3 ) ：1 8 4 1 8 9 马会良网络汁划中工期一成本优化问题的一个新算法 j 系统丁程理论1 j 实践，1 9 9 4 年第l l 期：6 2 6 6 杨湘，张连营，张杰工程项目工期一成本综合模糊优化 j 十木工程学报，2 0 0 3 年第3 期：4 6 - 5 0 6 模糊数学和遗传算法来解决工程项目资源均衡优化问题。李三江将粒子群算法引入工程 项目优化领域，解决了工程实施中的工期一成本一质量优化问题并通过计算机编程快速的 实现优化模型的求解。 蚁群算法是近些年新提出的一种进化算法，它借鉴了自然界中真实蚁群觅食的原理， 具有分布式计算、信息正反馈和启发式搜索等特征，在一些优化问题的求解上表现出良好 的性能。熊鹰、匡亚萍最先将蚁群算法应用于施工项目的工期费用优化中，提出的算法 主要是用来解决离散型工期一费用的优化问题。本文正是在他们的研究基础上，进一步将 蚁群算法的应用扩展到连续性工程项目的目标优化中，分析工期、成本、质量、安全四大 目标间的协调问题，试图对工程项目优化领域作些尝试性的研究。 1 3 1 研究内容 1 3 研究内容及研究方法 本文主要是在系统协调理论和蚁群算法的基础上对建设工程项目管理中的目标协调 与优化问题进行研究，论文结构安排如下： 第一章，分析了建设工程项目目标控制系统协调与优化的研究背景、研究意义，采用 文献研究法对近年来国内外的研究成果进行梳理，并且提出了本文的研究角度和采用的研 究方法。 第二章，介绍了建设工程项目目标控制系统，并对系统内四大控制目标的概念、控制 原则、控制方法进行了叙述，为后面的研究打下基础。 第三章，对协同学的相关理论进行阐述，在此基础上又对系统协调度模型进行分析， 将其引入到工期、成本、质量、安全的协调中来，更加系统地将四大目标联系在一起，并 构建建设工程项目目标控制系统的协调度模型。 第四章，将群体智能优化的新方法蚁群算法引入到建设工程项目目标优化中来， 在介绍了该算法的思想起源、基本原理和数学模型之后，结合工程项目目标控制系统的特 点，提出了模型优化的基本思想，建立了建设工程项目目标控制系统协调度模型优化的具 体步骤和流程，并通过算例验证了该优化方法的科学性和高效性。 第五章，对本文的研究成果和不足之处进行了总结，并提出了进一步的研究方向。 李三江t 程项目实施过程中h 标最优控制研究 d 人连理丁人学颂l j 论文，2 0 0 7 年1 2 月 熊鹰，匡砸萍基十蚁j 洋算法的施t 项目t 期成奉优化 j 系统丁程理论。j 实践，2 0 0 7 年第3 期：1 0 5 - 1 1 1 熊鹰，廷砸萍施t 项目t 期一成本优化问题的蚁群算法 j 浙江人学学撇( r ：学版) ，2 0 0 7 年第1 期：1 7 6 - 1 8 0 7 1 3 2 研究方法 本文针对不同的研究内容选用了不同的研究方法：首先采用文献检索法，对国内外关 于建设工程项目协调管理的研究现状进行了归纳、分析和总结，找出了新的研究思路；其 次，运用系统分析法，从目标管理的角度分析了工程项目的协调问题，将工期、成本、质 量、安全这四个目标看作一个系统，以系统论的观点进行研究，并运用协同学理论构建建 设工程项目目标控制系统的协调度模型；最后运用群体智能的方法蚁群算法对建设工 程项目目标控制系统的协调度模型进行优化，探寻出最优的实施方案。 第2 章建设工程项目目标控制系统研究 2 1 1 工期控制的概念 2 1 建设工程项目的工期控制 建设工程项目工期控制是指在既定工期内，按照事先编制的工期计划实施，并在执行 计划过程中，将实际工期情况与计划工期进行比较，若出现偏差，则分析产生的原因和对 工期的影响程度，然后采取有效的调整措施，如此不断循环，直到竣工验收。工期控制 的总目标就是确保项目的既定目标工期实现，或者在保证项目质量和不增加实际成本的条 件下，适当缩短工期。 建设工程项目工期控制在整个目标控制系统中处于协调和带动其他工作的主导地位， 在工程项目管理中具有举足轻重的作用。它是监控施工过程中各种不确定因素进而减少对 施工工期不利影响的根本，是促进施工成本的最小化和资源消耗的均衡化，提高工程经济 效益的重要手段，是保证按时完成施工任务，合理安排资源供应的重要措施。 建设工程项目工期控制是一个由投入、转换、反馈、对比、纠正等环节组成的有限循 环过程，具体的控制过程如图2 1 所示： 张会锁t 程项h 管理学 m 北京：科学：f ；版 i ：，2 0 0 0 年：5 8 6 0 9 资料来源：作者编制 2 1 2 工期控制的原理 图2 1 工期控制图 工期控制的原理可以概括为以下几方面： ( 1 ) 动态控制原理 建设工程项目的工期控制是随着项目的进行而进行的，因此是一个动态过程。对工期 进行控制的过程就是这样一个动态的循环控制过程：从项目开始，计划就进入了实施阶段， 当实际工期与计划工期不一致时，就产生了偏差，此时应当分析偏差产生的原因，并采取 相应的措施，调整原来计划，使实际工期与计划在新的起点上重合。然而在干扰因素的影 响下，有可能发生新的偏差，于是又需要纠偏、采取措施、调整计划，以使得实际工期与 计划工期重合。如此循环，并随着项目的进行而不断地往前进行。 ( 2 ) 系统原理 影响建设工程项目工期的因素很多，为了对项目工期进行控制，必须编制项目的各种 厶思俊现代项日管理( 中册) m 北京：机械丁业l f 版社，2 0 0 2 年：1 0 1 1 0 2 1 0 工期计划，从总体到局部，逐层进行控制目标分解，形成项目计划系统。项目组织的各级 负责人都按照工期计划规定的要求，进行严格管理、落实和完成各自的任务，形成一个纵 横连接的项目控制组织系统。 ( 3 ) 信息反馈原理 建设工程项目工期控制过程是信息反馈的过程，基层工作人员及时地将项目的实际信 息反馈到项目控制人员，通过整理各方面的信息，经比较分析做出决策，调整工期计划， 使其符合预定的工期目标。 ( 4 ) 弹性原理 由于建设工程项目工期长、影响因素多，项目工期往往不能完全按计划进行。因此在 编制工期计划时，应根据经验对各种影响因素的影响程度、出现的可能性进行分析，编制 计划时留有余地，使计划具有弹性。在计划实施中，利用这些弹性，缩短有关工序的时间， 或改变工序之间的搭接关系，使已拖延了的工期仍能达到预期的计划目标。 2 1 3 工期控制的内容 建设工程项目工期控制包括事前控制、事中控制和事后控制三部分，各部分的主要工 作内容如下： ( 1 ) 事前控制 事前控制是指建设工程项目正式施工前进行的工期控制，其具体内容包括： 确定施工阶段工期控制工作的细则。即确定工期控制的工作内容，控制方法及具体 措施，工期目标实现的风险分析，提出尚待解决的问题等。 编制、审核施工总工期计划。根据合同的工期，工期目标和分期投产的要求，对施 工准备工作及各项任务做出时间安排，确定各单位工程、准备工程的施工衔接关系。 编制、审核单位工程工期计划。利用流水施工原理，科学组织分段流水施工，实现 立体的和平面的流水作业，根据关键线路的工作，实现施工的连续性和均衡性。 编制工程年度、季度、月度工期计划。以施工总工期为基础编制年度工程计划，确 定单位工程的形象进度和所需资源( 包括人力、物力、材料、设备及资金) 的供应计划， 做好综合平衡，保证互相衔接。 ( 2 ) 事中控制 一 事中控制是对建设工程项目施工过程中进行的控制，其具体内容包括： 张会锁t 程项日管理学 m 北京：科学 f ；版社，2 0 0 0 年：5 8 6 0 建立建设