（电气工程专业论文）网络计划技术在继电保护技改过程中的应用研究.pdf

华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 为保证电网的安全、稳定、经济运行，电力企业每年都要对其大量的设备进行 技术改造或大修。其中既有开关更换、保护装置更换等小型技改项目，又有变电所 综合自动化改造、主变增容或新装、高压线路敷设等大项技改项目。继电保护系统 的技术改造对于电力企业的安全生产和电网的经济稳定运行至关重要，是电力企业 最重要的大修项目之一。而技改项目工期和每日作业时间的缩短对于电力企业的安 全生产和经济运行至关重要。本文以保定供电公司1 1 0 k v 线路继电保护技改工程为 研究算例，开创性的运用网络计划技术对项目进行优化。研究结果表明，此方法可 以很大程度的缩短项目工期和工人每日作业时间。 关键词：继电保护，网络计划技术，关键路径 a b s t r a c t f o rp r o m i s i n gt h es a f e t y ，s t a _ b i l i z a t i o n 锄de c o n o m yc i r c u l a t i o no ft h ep o w e rn e m o 毗 p o w c re n t e 印r i s e 锄u a l l yc a r _ r yo nat e c q u er e 南n 1 1 a t i o no rg r e a t l y 矗x t op l e n t yo f 印u i p m e i l t s a m o n gm e m ，n o to i l l yc o n t a i nt l l es m a l ls c a l e ds k i l lc h a j l g ei t 锄ss u c h 嬲 r 印l a c i n gt h ec u 仃e n ts w i t c h 觚dt l l ep r o t e c t i o nd 州c e ，b u ta l s oh a v em em a i ns c a l c ds l 【i u c h a n g ei t e m s ，南re x 锄p l e ，m e 文l b s t a t i o nc o m p r e h e n s i v ea u t o m a t i o nr e f o m a 廿o i l ，m em 勾o r s u b s t a t i o nt oi i l c r e a s ec a p a c i t a n c eo rt or 印a c k a g e 锄dl a y i n gt h e1 1 i g l l t e n s i o nc i r c u i 仃y t h e t e c l l i ：i i q v er e f o 肌a t i o no f t l l er e l a yp r o t e c t i n gs y s t e mi sv e 巧i m p o n 锄tt ot h es a f ep r o d u c eo f m ep o w e re i l t e 印r i s ea i l de c o n 0 i n i ca n ds t a b i l 时c i r c l l l a t i o no f l ep o w e rs y s t e m ，i ti so n eo f t l l em o s ti m p o r t 锄th e a 、7r 印a i ri t e m si nm ep o w e re i l t e 印r i s e ni sv e r ) ri m p o r t a n tm a t s h o r e m n gt l l et i m el i l l l i t 南rt h ep 啊e c ta i l de v 印心a yw o r kt i m et ot h es a f e t yp r o d u c t i o na 1 1 d t h ee c o n o m i cr 眦l i n go fm ep o w e r 铋t e 印r i s e t t l i sa n i c l ei sw i mb a o d i n gp o w e rs u p p l y c o m p a l l yz h u o z h o u1 1o k - vc i l c u i 仃yr e l a yp r o t e c t i i l gs l 【i l lc h a n g ei t e mf o rr e s e a r c he x 锄p l e a d a p t i n gt ot h en e 觚o r kp l a nt e c i l i l i q u et oo p t i m i z em ei t e m t h er e s u l ti n d i c a t e sm i sm e 1 0 d c a i ls h o r t e i lt h et i m el i m i tf o r t h ep r o j e c tw i t h 伊e a td e 莎e ea l l dm ee v e r y d a yh o m e w o r kt i m e o ft h es t a f f m e m b e r y u a l lw e i h u a ( e l e c t r i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o l i a n gg u i s h u d i r e c t e db ya s s p r o f j ic h a n g h u k e yw o r d s ：p r o t e c t i v er e l a y i n g ，n e t w o r kp l a nt e c h n i q u e ，c r i t i c a lp a t h 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 为保证电网的安全、稳定、经济运行，电力企业每年都要对其大量的设备进行 技术改造或大修。其中既有开关更换、保护装置更换等小型技改项目，又有变电所 综合自动化改造、主变增容或新装、高压线路敷设等大项技改项目。继电保护系统 的技术改造对于电力企业的安全生产和电网的经济稳定运行至关重要，是电力企业 最重要的大修项目之一。而技改项目工期和每日作业时间的缩短对于电力企业的安 全生产和经济运行至关重要。本文以保定供电公司1 1 0 k v 线路继电保护技改工程为 研究算例，开创性的运用网络计划技术对项目进行优化。研究结果表明，此方法可 以很大程度的缩短项目工期和工人每日作业时间。 关键词：继电保护，网络计划技术，关键路径 a b s t r a c t f o rp r o m i s i n gt h es a f e t y ，s t a _ b i l i z a t i o n 锄de c o n o m yc i r c u l a t i o no ft h ep o w e rn e m o 毗 p o w c re n t e 印r i s e 锄u a l l yc a r _ r yo nat e c q u er e 南n 1 1 a t i o no rg r e a t l y 矗x t op l e n t yo f 印u i p m e i l t s a m o n gm e m ，n o to i l l yc o n t a i nt l l es m a l ls c a l e ds k i l lc h a j l g ei t 锄ss u c h 嬲 r 印l a c i n gt h ec u 仃e n ts w i t c h 觚dt l l ep r o t e c t i o nd 州c e ，b u ta l s oh a v em em a i ns c a l c ds l 【i u c h a n g ei t e m s ，南re x 锄p l e ，m e 文l b s t a t i o nc o m p r e h e n s i v ea u t o m a t i o nr e f o m a 廿o i l ，m em 勾o r s u b s t a t i o nt oi i l c r e a s ec a p a c i t a n c eo rt or 印a c k a g e 锄dl a y i n gt h e1 1 i g l l t e n s i o nc i r c u i 仃y t h e t e c l l i ：i i q v er e f o 肌a t i o no f t l l er e l a yp r o t e c t i n gs y s t e mi sv e 巧i m p o n 锄tt ot h es a f ep r o d u c eo f m ep o w e re i l t e 印r i s ea i l de c o n 0 i n i ca n ds t a b i l 时c i r c l l l a t i o no f l ep o w e rs y s t e m ，i ti so n eo f t l l em o s ti m p o r t 锄th e a 、7r 印a i ri t e m si nm ep o w e re i l t e 印r i s e ni sv e r ) ri m p o r t a n tm a t s h o r e m n gt l l et i m el i l l l i t 南rt h ep 啊e c ta i l de v 印心a yw o r kt i m et ot h es a f e t yp r o d u c t i o na 1 1 d t h ee c o n o m i cr 眦l i n go fm ep o w e r 铋t e 印r i s e t t l i sa n i c l ei sw i mb a o d i n gp o w e rs u p p l y c o m p a l l yz h u o z h o u1 1o k - vc i l c u i 仃yr e l a yp r o t e c t i i l gs l 【i l lc h a n g ei t e mf o rr e s e a r c he x 锄p l e a d a p t i n gt ot h en e 觚o r kp l a nt e c i l i l i q u et oo p t i m i z em ei t e m t h er e s u l ti n d i c a t e sm i sm e 1 0 d c a i ls h o r t e i lt h et i m el i m i tf o r t h ep r o j e c tw i t h 伊e a td e 莎e ea l l dm ee v e r y d a yh o m e w o r kt i m e o ft h es t a f f m e m b e r y u a l lw e i h u a ( e l e c t r i ce n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o l i a n gg u i s h u d i r e c t e db ya s s p r o f j ic h a n g h u k e yw o r d s ：p r o t e c t i v er e l a y i n g ，n e t w o r kp l a nt e c h n i q u e ，c r i t i c a lp a t h 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文网络计划技术在继电保护技改过程中 的应用研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力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了谢意。 学位论文作者签名：日期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：导师签名： 日期：! 壁：! 群 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 电力企业继电保护装置技改项目 1 1 1 电力企业继电保护装置技改项目的必要性 电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统 中任何一处发生故障，都有可能对电力系统运行产生重大影响。因此，当故障或不 正常运行状态发生时必须及时切除。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一 次系统进行监视、测量、控制和保护，由继电器来组成的一套专门的自动装置。 为保证电网的安全、稳定、经济运行，电力企业每年都要对其大量的设备进行 技术改造或大修。其中既有开关更换、保护装置更换等小型技改项目，又有变电所 综合自动化改造、主变增容或新装、高压线路敷设等大项技改项目。继电保护系统 的技术改造对于电力企业的安全生产和电网的经济稳定运行至关重要，是电力企业 最重要的大修项目之一。 1 1 2 网络计划技术在电力保护装置技改项目中的应用 2 0 0 4 年，仅保定供电公司变电一工区就完成了涿州1 1 0 k v 变电所综合自动化改 造、容城2 2 0 k v 变电所2 7 4 线路线路保护和“o k v 母差保护、花庄和高碑店2 2 0 k v 变电所主变保护、孙村2 2 0 k v 变电所1 0 l 、1 6 l 、1 6 8 线路保护更换等十几个保护技 改项目。技改工作量占据了变一保护班全部工作量的近6 0 。因此如何优化继电保 护技改项目就显得尤为重要。 很多继电保护技改项目的整个改造过程都需在停电的情况下进行，因此工期 的缩短就意味着停电时间的缩短和售电量的增加。在工期一定的情况下，缩短每日 的作业时间对于降低工作人员的疲劳程度、避免事故、安全生产具有重要意义。本 文以保定供电公司涿州1 1 0 k v 线路继电保护技改项目和荣城1 1 0 k v 母差保护技改项 目为研究算例，开创性的运用网络计划技术对项目进行优化。优化结果表明，此方 法可较大程度的缩短项目工期或工作人员的每日作业时间。 1 2 本课题国内外研究概况 网络计划技术就是利用网络图表达计划任务的进度安排及其各项作业之间的 相互关系，进而对网络进行分析并计算网络时间值，确定关键工序和关键路线并运 用一定的技术组织措施对项目进行优化的方案。其中关键路线是完成各个工序所需 时间最长的路线，关键路线法的目标是缩短作业时间，降低成本，实现资源的优化 华北电力大学工程硕士学位论文 配置。网络图是由结点( 点) 、弧及权所构成的有向图，即有向的赋权图。结点表示一 个事项( 或事件) ，它是一个或若干个工序的开始或结束，是相邻工序在时间上的 分界点；结点用圆圈和里面的数字表示，数字表示结点的编号，如，等。 弧表示一个工序，工序是指为了完成工程项目，在工艺技术和组织管理上相对独立的 工作或活动，一项工程由若干个工序组成，工序需要一定的人力、物力等资源和时 间；弧用箭线“一”表示；权表示为完成某个工序所需要的时间或资源等数据，通常 标注在箭线下面或其它合适的位置上。当前，世界上工业发达国家都非常重视现代 管理科学，网络计划技术已被许多国家公认为当前最为行之有效的管理方法。国外 多年实践证明，应用网络计划技术组织与管理生产一般能缩短工期2 0 左右，降低 成本1 0 左右。 美国是网络计划技术的发源地，美国的泰迪建筑公司在4 7 个建筑项目中应用 此法，平均节省时间2 2 ，节约资金1 5 。美国政府于1 9 6 2 年规定，凡与政府签 订合同的企业，都必须采用网络计划技术，以保证工程进度和质量。1 9 7 4 年麻省理 工学院调查指出：“绝大部分美国公司采用网络计划编制施工计划”。目前，美国基 本上实现了机画、计算、机编、机调、实现了计划工作自动化【l 】。 日本、原苏联、德国、英国也普遍在工程中应用了网络计划技术，并把这一技 术应用在建筑工程的全过程管理之中。 我国从6 0 年代中期，在著名数学家华罗庚教授的指导下，开始在国民经济各 部门试点应用网络计划技术，当时为结合我国国情，并根据“统筹兼顾、全面安排 的指导思想，曾将这种方法命名为“统筹方法”【2 】。此后，在工农业生产实践中有 成效地推广起来。近几年，随着科技的发展和进步，网络计划技术的应用也日趋得 到工程管理人员的重视，且已取得可观的经济效益。如上海宝钢炼铁厂1 号高炉土 建工程施工中，应用网络法，缩短工期2 l ，降低成本9 8 ：广州白天鹅宾馆 在建设中，运用网络计划技术，工期比外商签订的合同提前四个半月，仅投资利息 就节约1 0 0 0 万港元。 3 0 多年来，网络计划技术作为一门现代管理技术己逐渐被各级领导和广大科技 人员所重视。在实践应用过程中，科研、教学和生产领域通力合作，在网络计划技 术理论研究、网络模式和实用方法以及计算机算法和绘制网络图上，有了许多新的 发现和创新。从5 0 年代的一般网络计划技术( c p m p e i 玎) 扩展到塔接网络计划、 流水网络计划技术并增加到强制时限，较好地解决了工序作业的塔接和工种作业的 流水施工。后来又出现了能够反映有多种随机因素并具备适用重复运行和其有反馈 环节的随机网络计划技术( g e i 玎) 以及风险网络计划技术( v e i 玎) 和循环作业网 络( c y c l o n r ) 。各种不同功能的网络出现极大地丰富了网络计划技术的内涵。目 前，各种牌号的网络计划方法在国内外达百种。在实践应用中针对标准设计应用了 通用( 标准) 网络图、在管理层次上使用了分级网络、群体网络、多目标网络，在 2 华北电力大学工程硕士学位论文 企业计划管理上使用了年、季、月度网络计划和旬作业网络。针对双代号易出现逻 辑差错提出了断路法和前锋线等方法，在使用计算机上不仅研制出大批网络计划软 件，还较好地解决了不用绘图仪直接用点阵打印机输出网络图，计算上解决了自动 布点、各种网络逻辑关系自动转换使网络计划实现了机编、机算、机画自动化，一 些高等院校也投入力量研制我国的以知识库为基础的项目管理专家系统( k b e s ) 。 随着计算机软件市场的发展，对推动网络计划技术的计算机化起到了很大的作用。 虽然我们在理论水平与应用方面同发达国家相比相差无几，但在应用管理上， 特别是计划执行中的监督、控制及跟踪调整方面，国外落在实处，而我们基本停留 在编制上，对执行中的管理抓得很不得力，缺少行之有效的办法。主要表现为( 1 ) 应用目的不明确。许多企业应用网络计划，或因招标文件所要求，或为投标施工组 织增加“技术含量”，或为显示本企业管理水平而“装点门面 。由此绘制出的网络 图不是错误连篇，就是华而不实，根本谈不上如何应用这一科学管理方法进行项目 管理。( 2 ) 应用普及率不高。我国现有施工企业素质差别很大，发展也很不平衡。 据统计，央企或省级i 、i i 级施工企业，管理水平较高，每年应用网络计划组织旋 工面达5 0 左右；地市级施工企业应用网络计划组织施工面在2 0 左右；县级及其 他技术管理水平较差者，应用网络计划组织施工面不到5 。( 3 ) 应用管理水平低。 绝大部分施工企业网络计划技术的应用只停留在编制计划或画出几张网络图上，对 计划执行中的监督与控制及计划调整缺少有效的管理方法。( 4 ) 应用深度不够。在 施工网络计划的编制中，只是确定各工作单元之间的逻辑关系，而没有根据施工方 法确定工作单元中各项工作之间的所有关系。编制深度不够，更谈不上网络计划的 优化与控制。另外，美国、日本、德国等国在应用网络计划技术上都使用电子计算 机进行管理，并建立了相应的管理系统，而我们则刚刚起步。 1 3 本文计划完成的主要工作 本文主要研究应用网络技术对电力系统继电保护装置的l l o k v 线路保护进行时 间和资源优化，其目的在于分析网络优化技术在继电保护装置技改项目中的应用， 大大缩短了技改项目的工期，在不耽误工程总工期的情况下缩短了工人每日的工作 量，对电力系统继电保护装置技改项目实际操作起到了帮助作用。本文的具体工作 包括以下内容： ( 1 ) 介绍了网络图的基本知识； ( 2 ) 用十字链存储方式研究了关键路径法； ( 3 ) 应用c + + b u i l d e r 语言编制了网络图绘图软件，绘制了l l o k v 线路保护技改项 目的初步流程图； ( 4 ) 用c c pr o j e c t 绘图软件绘制了1 l o k v 线路保护技改项目的网络图，然后用关键 华北电力大学工程硕士学位论文 路径法和广度优先搜索法对网络图进行了优化。 4 华北电力大学工程硕士学位论文 2 1 网络计划技术 2 1 1 网络计划图 第二章网络计划技术基本理论 在应用网络方法编制计划时，是通过网络图来表示一项工程、组成工程的各 道工序及其相互关系。 网络图( n e t w o r kg r a p h ) 是由圆圈和箭线组成的代表一项工程计划的图形。又 称为箭头图，箭线表示工作( 或工序、活动) ，圆圈即节点表示事项。工作是组成 整个任务的各个局部任务，需要一定的时间与资源，而事项则是表示一个或若干个 工作的开始或结束，与工作相比，它不需要时间或所需时间少到可以忽略不计。 用箭线表示工作，每个工作用其首尾两端事项表示的网络图称为双代号网络 图。与此相应，国际上还流行一种单代号网络图，它用节点表示工作，用箭线表明 工作之间的关系构成网络。 2 1 2 网络计划图的绘制规则 网络图中不允许出现回路。这是为了避免出现逻辑上的矛盾。一个有效的解决 方法是在给节点编号时，让一个工序的开始节点的号码总是小于结束节点的号码【3 】。 节点编号时一般采取：先左后右，由上而下的顺序来编号。 ( 1 ) 紧前工序全部结束后，紧后工序才能开始； ( 2 ) 箭线与工序一一对应； ( 3 ) 相邻两节点间只允许有一道工序； ( 4 ) 源点与汇点唯一。 2 1 3 关于网络计划图的基本概念 ( 1 ) 工程：一项施工任务、科研试制项目、生产以及较复杂的工作任务，统称为 工程。 ( 2 ) 工序：工序即网络图中箭线，它代表一项工程中的一道工艺过程或局部工作， 它既消耗时间也消耗资源。一般用大写字母a ，b ，c 表示，或工序首尾相连的两 个节点表示。 紧后工序指的是某工序结束之后紧接着要进行的后继工序。紧前工序指的是与 某工序箭尾直接相连的工序，其紧前工序结束之后，该工序可以紧接着开始。两工 华北电力大学工程硕士学位论文 序之间无其它工序的紧前工序，同时又是它紧前工序的紧后工序。 ( 3 ) 节点：节点即网络图中的圆圈，它代表某工序可能的开始时间或可能的结束 时间，一般用。表示。节点只是表示某事件的开始时间或结束时间，它只代表着某 一个瞬间，因此它既不消耗时间也不消耗资源。 开始节点是指代表某工序开始时间的节点；代表某工序结束时间的节点叫做该 工序的结束节点。同一个节点，对不同的工序而言，它既可以是开始节点，又可以 是结束节点。 两节点间无第三个节点称其为紧前紧后的关系；否则，称为前继后继的关系。 总开始的节点叫源点，总结束的节点叫汇点。 ( 4 ) 工序的工期：工序消耗的时间称为该工序的工期，用字母t 表示。工期一般 情况下写在箭线的下方。 ( 5 ) 虚工序：网络图中的虚箭线。它既不消耗时间也不消耗资源。它代表虚工序 的紧前工序结束之后，虚工序的紧后工序才能开始。 ( 6 ) 路线、关键路线、关键工序：由源点开始顺着箭线方向一直到达汇点的一条 通道，叫做一条路线。每条路线都要有很多工序组成。 路线上所有各工序的工期之和叫做该路线的路长，记为“。路长最长的路线叫 做关键路线。关键路线有时一条，有时好几条，无论有几条都叫做关键路线。在网 络图中用红色表示。 关键路线上的所有工序都叫做关键工序。关键工序是工程的主要矛盾环节，如 果关键工序的工期推迟一天，则整个工程的总工期必定推迟一天，如果关键工序的 工期提前一天，则整个工程的总工期可能提前一天。 ( 6 ) 总工期：总工期等于关键路线的长。 2 1 4 网络计划图的时间参数 网络计划技术是系统工程的方法，它研究问题是从全局出发，从局部与周围环 境的联系中去把握事物。时间参数，正是一个局部的工序与周围的环境以及与全局 联系的一种具体描述，因此，研究时间参数就是研究局部与整体的关系。网络计划 技术的优越之处皆从时间参数而来。因此，研究网络的时间参数是网络的中心任务 专一【3 】 一 o 1 最早时间参数： 主要反映一个工序与前继工序的关系。它有三个时间参数：工序的最早开 始时间，工序的最早结束时间，节点的最早开始时间。 ( 1 ) 工序的最早开始时间：在网络计划中，工序最早可能的开始时间，记为 e s i i 或e s a 。 6 华北电力大学工程硕士学位论文 ( 2 ) 工序的最早结束时间：在网络计划中，工序最早可能的结束时间，记为 e f i j 或e f a 。 工序最早开始时间加上该工序工期就得到该工序的最早结束时间，用公式 表示如下： e f a = e s a + t a t a 代表a 工序的工期，是作网络图时给出的，可当作已知的。因此只要知 道工序的最早开始时间，可立即推知工序的最早结束时间。工序的最早开始时 间等于其紧前工序最早结束时间的最大值，即 e s i j = m a x e s k l i ，e s k 2 i ，e s k n i ) 因( i ) ( j ) 与( i ) ( r ) 有相同的紧前工序，所以 e f i j = m a x e f k l i ，e f k 2 i ，e f k n i 即e s i _ _ i = e s i r ，也就是说，共开始节点的工序最早开始时间相等。 ( 3 )节点的最早开始时间：某节点的任一紧后工序的最早开始时间，称为该 节点的( 最早) 开始时间，记为e s i 。显示，e s 净e s i j 。节点的最早开始时间等 于其紧前工序最早时间的最大值。 ( 4 ) 最早开始时间的特点：同一节点的所有紧后工序的最早开始时间都相同， 或者说共开始节点的工序其最早开始时间相同。 2 最迟时间参数 最迟时间参数主要反映工序与其后继工序之间的相互关系。它也有三个时间参 数：工序的最迟结束时间，工序的最迟开始时间，节点的( 最迟) 结束时间。 ( 1 ) 工序的最迟结束时间：在不影响总工期的前提下，工序最迟可能的结束时 间，记为l f a 或l f i j 。如果工序实际技术时间比最迟结束时间推迟多少天，则 总工期也会被推迟多少天。 ( 2 ) 工序的最迟开始时间：在不影响总工期的前提下，工序最迟可能的开始时 间，记为l s a 或l s i i 。工序的最迟结束时间减去工期就等于工序最迟开始时间， 用公式表示如下： l s a = l f a t a 工序的最迟结束时间应等于其紧后工序最迟开始时间的最小值，用公式表示： l f i j = m i n l s j k l ，l s j l ( 2 ，l s j k n ) 因( ，) ( ) 与( ，) ( r ) 有相同的紧后工序，所以 l f i j = l f r j 即共结束节点的工序，最迟结束时间相等。 很显然，实际开始时间比最迟开始时间推迟n 天，则总工期就会因此而推迟n 天。 ( 3 ) 节点的最迟结束时间：节点的任一紧前工序的最迟结束时间称为该节点的 7 华北电力大学工程硕士学位论文 ( 最迟) 结束时间。即 l f j = l f i j 节点的最迟结束时间等于紧后工序最迟开始时间的最小值。 ( 4 ) 最迟结束时间的特点：同一节点的所有紧前工序最迟结束时间都相等，或 者说共结束节点的工序最迟结束时间都相等。 3 机动时间参数 机动时间参数反映了工序与其它工序联系的总和，它反映了该工序在整体中的 地位，因此它是一个综合性的指标。目前国际上通用的有三种机动时间参数：总时 差，单时差，公用时差。 2 1 5 网络计划技术的产生 ( 1 ) 产生条件：在计划工作中，人们曾广泛采用横道计划。这种横道计划，对 提高管理工作水平和促进生产的发展起到过重要作用。但是，随着生产的迅猛发展， 工程规模越来越大，各个生产环节之间，各项工作之间的关系错综复杂，影响生产 技术过程的各项工作的因素也日益增多。在这种情况下，横道计划越来越难以反映 这些复杂关系，更难以统筹安排众多的工程项目以及年、季、月计划。所有这些， 都需要有一种新型的编制计划的方法和计划表达方式。因而引起了计划理论与方法 中的变革。网络计划法就是在这种历史条件下产生的。许多工业发达国家，为了适 应现代化生产发展，为了组织生产和科学研究的需要，进行了大量的调查研究工作， 先后发明并采用了一些新的科学管理方法，其中网络计划技术也得到了发展。它有 许多种具体方法，关键路径法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d 简称c p m ) 和计划评审技术 ( p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ，简称p e i 玎) ，则是其中应用最广和最 有代表性的两种方法。 ( 2 ) c p m 的产生：1 9 5 6 年美国杜邦化学公司新化工厂的建设生产设备的维修 工作种首次使用c p m ，使停工时间由原来的1 2 5 小时减少到7 8 小时，从而，一年 内节约了l o o 多万美元，它相当于研究发展c p m 所花费的5 倍多。这种计划借助 于网络表示各种工作及所需要的时间，表示出各种工作之间的相互关系，从而找出 编制与执行计划的关键路线，这种方法就称之为关键路径法，即c p m 。 ( 3 ) p e r t 的产生：p e i 玎首次应用于1 9 5 8 年，当时美国海军特种计划局制 定了北极星导弹计划，这个工程由八家总承包公司，2 5 0 家分公司承担，涉及到1 万多个企业，工作任务十分繁重复杂。采用p e r t 后，提高了工作效率，使整个工 期比预定计划提前约两年完成，成本控制方面也取得了显著的效果。不过它注重于 对各项任务安排的评价和审查，所以把这种方法称为计划评审方法，即p e i h 。1 9 7 9 年，又使用p e r t 组织“阿波罗 载人登月计划，获得了圆满成功。从此以后，网 华北电力大学工程硕士学位论文 络计划技术成为一种盛行的科学管理方法。 2 1 6 网络计划技术的功能和优点 ( 1 ) 能够把方案规划中的工序，组成一个有机的整体，因而可以全面准确地表 达各自工序，尤其是紧邻工序之间的逻辑关系。 ( 2 ) 能够计算出各项工序的时间参数，从而可以提高管理的计划性与预见性。 ( 3 ) 标明关键工序与关键路线。了解关键路线，对施工计划有着非常重要的意 义。指挥人员可以凭此“向关键路线要工期，向非关键路线要资源”。 ( 4 ) 计划的实施过程中，因某种因素使一些工序无法如期完成时，应用网络计 划法，通过每项工序的时差计算，可为决策提供可靠依据。 ( 5 ) 工序提前或推迟时，网络计划法能够充分描绘出对其紧后工序以及总工期 的影响程度。 ( 6 ) 能够为优化提供形象而简洁的数学模型，并可以从许多可行的方案中选出 最优方案。因而可以缩短工期，降低成本，提高经济效益。 ( 7 ) 可以利用计算机进行计算，为项目管理、全面计划管理提供必要的前提。 综上所述，网络计划技术，既是方案、规划、计划的科学表达方法，又是一 种有效地实施方案、规划、计划的控制和管理方法。编制和修订网络计划的过程， 也就是利用网络计划对工程进行模拟的过程，是进行动态的仿真与预演的过程。 2 2 关键路径法 2 2 1 相关概念 在网络图中通常把需时最长的路径叫做关键路径。为了进行人力、物力的调度 和分配，以缩短工期，我们必须找出影响工程进度的关键活动，这就是关键路径的 求解问题。通常，求解关键路径是在拓扑排序的基础上进行的。本文通过对关键路 径问题的分析，在按广度优先搜索基础上，提出了一种新的求解关键路径的算法， 该算法采用图的十字链表结构形式，不需要进行拓扑排序，算法的时间复杂度为 d ( 以+ p ) ，较传统的算法效率更高。 定义ld = ( 矿，e ，) 为跨阶有向带权图，满足：d 是简单图：d 中无坏；有一个顶 点入度为o ，称为发点，有一个顶点出度为o ，称为收点；边( k ，y ，) 带的权为缎，。d 称为计划评审图。在计划评审图中求关键路径就是求从发点到收点的一条最长路 径。 定义2 在一条路中，若出现的结点互不相同，称其为基本路。 图的广度优先搜索实际上是类似于数的按层遍历的过程。首先从图的某个顶点 出发，依次搜索其邻接点，然后分别从这些邻接点出发依次访问他们的邻接点，并 9 华北电力大学工程硕士学位论文 使“先被访问的顶点的邻接点”先于“后被访问的顶点的邻接点 被访问，直到结 束。广度优先搜索的过程是以某点y 为起始点，由近至远，依次访问和i ，有路径相 通且路径长度为1 、2 、的顶点。 定理l 在一个具有以个结点的图中，任何基本路的秩均不大于刀一1 。 证明：因任何基本路中各结点互不相同且最多为刀个，因此其秩均不大于刀一l 。 定理2 设l 为简单有向加权图g = ( y ，e 矿) 中顶点u 到y 的基本路。 证明：若l 不是基本路，则l 上至少存在一个重复出现的结点w ，于是经过结 点w 一定存在一个回路，与g 为简单有向加权图矛盾，所以l 一定是基本回路。 定理3 给定简单有向加权图g = ( y ，e ，矿) ， ，为发点，u 为收点，对于图g 的任 意结点w ，如果w 到l ，的最长距离和w 到u 的最长距离之和等于关键路径的长度，则 w 一定从y 到u 的某一条关键路径上。 以下的算法就是基于以上定理。 2 2 2 算法 设简单加权有向图g = ( y ，e 形) ，为了实现方便，不妨设矿= o ，1 ，以一l 。本文中， 图的存储结构采用十字链表形式，其定义如下： t y p e d e fs t r u c ta r c b o x i n tt a i l v e x ，h e a d v e x ： i n tw e i g h t ： s t r u c ta r c b o x 术h l i n k ，木t l i n k ： ) a r c b o x ： t y p e d e fs t r u c tv e x n o d e i n td a t a ： a r c b o x ：i c f i r s t i n ，木f i r s t o u t ： ) v e x n o d e ： t y p e d e fs t r u c t v e x n o d ex l i s t m a x ： i n tv e x n u m ，a r c n u m ： ) o lg r a p h ； 为了求出每个结点到发点和收点的最长距离，分别设置辅助数组d 【m 缸】和 c 【朋缸】，其中d 【| | 】存储发点到结点七的最长距离，“尼】存储结点七到收点的最长距 离。为了判断图是否有环，设置辅助数组甜以f 【m 缸】，“，z f 【尼】存储从发点到结点尼的 路径的秩( 弧的数目) 。 对算法的描述如下： 1 ) 对数组叫】、c 【】和c d “，z f 【】进行初始化； “l 华北电力大学工程硕士学位论文 2 ) 对图g 从发点开始进行广度优先搜索，求出发点到其余各项点的最长距 离引k 】 = o ，l ，以一1 ) 后= o ，1 ，以一1 ) 。若在求解过程中某个 姗f 【七】大于以一l ，则说明该图有环，结束；否则，转入3 ) ； 3 ) 对图g 从收点开始进行广度优先搜索，求出各项点后到收点的最长距离 c 【k 】( 七= o ，1 ，一，以一1 ) ； 4 ) 对图g 从发点开始进行广度优先搜索，依据条件d 【f 】+ c 【f 】= c 【o 】求出所 有关键活动。 程序实现： v o i dc r i t i c a lp a t h( 0 lg r a p hg ) i n ti ，j ，c o u n t m a x ，d m a x ，c m a x ： 木c o u n t i 存储从o 号结点到i 号结点的秩，d i 存储从0 号结点到i 号结点路径的最长距 离，c i 存储从g v e x n u m 一1 号结点到i 号结点路径的最长距离木 a r c b o x 掌p ： l i n k q u e u e ( q ) ： f o r ( i = o ：i t l i n k i 2 p 一 h e a d v e x ： c o u n t i = c o u n t j + l ： i f ( c o u n t i = g v e x n u m 一1 p r i n t f ( “该图有环，算法结束! ”) e x i t ( 一2 ) ； i f ( d j + p 一 w e i g h t d i ) d i = d j + p 一 w e i g h t ： e n q u e u e ( q ，i ) ： j e n q u e u e ( q ，g v e x n u m 一1 ) ： 求其余各个结点到g v e x n u m 号结点的最长距离 w h i1 e ( ! q u e u e e m p t y ( q ) ) d e q u e u e ( q ，j ) ： f o r ( p = g x l i s t j f i r s t i n ：p ：p = p 一 h l i n k ) 1 1 华北电力大学工程硕士学位论文 i f ( c j + p 一 w e i g h t c i ) c i = c j + p 一 w e i g h t ： e n q u e u e ( q ，i ) ： ) ) e n q u e u e ( q ，0 ) ： w h i l e ( ! q u e u e e m p t y ( q ) d e q u e u e ( q ，j ) ： f o r ( p = g x l i s t j f i r s t o u t ：p ：p = p 一 t l i n k ) i f ( ( d i + c i = = c 0 ) ( d i = = d j + p 一 w e i 曲t ) ) p r i n t f ( “( d d ) ，j ，i ) ：e n q u e u e ( q ，i ) ：) d e s t r o y q u e u e ( q ) ： 通过对算法的分析可知，该算法的时间复杂度与广度优先遍历图的时间复杂度相同 ( o ( n + e ) ) 。 2 3 网络计划的优化理论 通过画网络图并计算时间参数，已得到了一个初步的网络计划。而网络计划的 核心却在于从工期、成本、资源等方面对这个初步方案做进一步的改善和调整，以 求得最佳效果。在这一过程，就是网络计划的优化。衡量一个计划的优劣，本应从 工期、成本和资源消耗等方面综合评价，但是目前还没有一个能全面反应这些指标 的综合数学模型，一般只是按照某一个或两个指标来衡量计划的优劣，如以工期最 短为指标的时间优化问题；要求在资源有限条件下争取工期最短的优化问题；兼顾 成本与工期的最低成本日程和最低成本赶上等优化问题。 不同的优化目标有不同的优化方法，下面从四个方面说明优化方法。 ( 1 ) 把串联工作改为平行工作或平行交叉工作 为了缩短整个任务的完工期，达到时间优化的目标，可以研究关键路线上串联 的每一个工作有无可能改为平行工作或交叉平行工作，以缩短工期。这种方法虽然 简单j 但是行之有效。 ( 2 ) 利用时差 由于网络图中的非关键路工作都有时差，所以这些工作在开工时间上，具体工 1 2 华北电力大学工程硕士学位论文 时上都具有一定的弹性。为了缩短任务的总工期，可以考虑放慢非关键工作的进度， 减少这些工作的人力，资源，转去支援关键工作，以使关键工作的工时缩短来达到 目的。 ( 3 ) 有限资源的合理分配 一项任务的可用资源总是有限的，因此时间计划必须考虑资源问题。以将在第 三章中研究的l l o k v 线路保护装置技改项目优化为例，由于技改项目工作班成员只 有6 人，查线、检查新保护装置、敷设电缆工序的并列进行受到限制，因此还需要 拉平人力资源需要量的高峰。此外，需停电的工序保护盘接线和安装新保护装置之 间间断2 小时，而无需停电的工序电缆对芯却占用了停电时间，这显然不合理。运 用交叉作业和人力资源优化配置的手段可适当缩短部分关键工序的作业时间，进而 缩短停电时间和整个工程的完工时间。 ( 4 ) 最低成本日程 项目或任务的成本一般包括直接费用和间接费用两部分。直接费用是完成各项 工作直接所需人力、资源、设备等费用，为缩短工作的作业时间，需采用一些技术 组织措施，相应会增加一些费用，在一定范围内，工作的作业时间越短，直接费用 越大。工期