基于蚁群算法的我国建筑行业分包商优化选择问题研究

天津工业大学硕士学位论文基于蚁群算法的我国建筑行业分包商优化选择问题研究姓名王莹坤申请学位级别硕士专业产业经济学指导教师赵宏20120224，琣痵，琁琣瑃甌琣琫；籓籄弟第一早章研究背景和研究意义里发展到年的万公里；全国公路总里程已达到万公里，是但随着现代的工程建设项目的规模和施工难度的不断加大，完全依靠某一企天津工业大学硕士学位论文从理论的角度来看，对建筑行业分包商优化选择的研究仅仅局限于单成本优化或者单工期优化，如运用越杀窘械蛩赜呕擞肨法中的对建筑成本进行单因素优化、运用工差时序图法通过压缩非关键施工过程对施工工期进行单因素优化，而没有一种行之有效的理论或者算法模型对建筑工期与成本进行双优化。鉴于此，本课题将在客观评析建筑行业在国民经济中的地位的基础上，以建筑行业分包商的优化选择为切入点，以包含时间成本的新成本和质量为研究要素，以蚁群仿生态算法为基础，构建基于量化基础的分包商优化选择模型和方法。研究结果期望为建筑行业分包商优化选择提供技术支持，为推动建筑分包经营行为的规范化和科学化提供参考和借鉴，因此，研究对建筑项目的顺利实施和保质保量在预算内如期完成以及建筑行业的健康发展有较为重要的意义。文献综述导论国内学者对建筑行业分包商优化选择问题研究汇总孟宪海宋巧娜马永超、李慧强李小冬、关柯安智博、袁超张晶包商选择中的应用。天津工业大学硕士学位论文在国际上，随着计算机技术的飞速发展，各种对计算有较高要求的拟生态算法的应用越来越广，而传统算法也在不断发展以求较好的利用现有的计算机技术，对建筑行业分包问题的解决方法越来越多样化。国外对建筑行业分包商优化选择问题的研究，从问题的解决角度来看，主要集中在总分包关系、分包商优化选择过程、分包项目管理、分包合同管理等方面。研究内容通过设计多样化的问卷研究总分包关系。总分包关系以依靠和合作理论为基础，对分包商评估进行研究，并提出分包商选择方法。以分包商投资策略为切入点，对总包商和分包商共同面对的信息不完全问题提出解决办法。提出了分包商选择的多属性效用模型。提出了模糊投标评价模型来解决多分包商竞标的评价决策。提出了空间权重方法。包商选择。结合效用理论又完善了多标准的分包商评价模分包合同管理提出了分包商选择的模糊决策框架模型。资料来源相关资料经作者整理传统算法。由此可见，建筑行业分包商优化选择问题己经成为建筑行业可持续发展的研究热点。上世纪末和本世纪初才提出的，但是面对现在日新月异的经济发展形式和飞快的经济发展速度，它已经不能满足现在建筑行业健康快速发展的要求。其次，上述的解决方法中，除动态规划法和工序时差图法外，均没有包含时间成本的概念。其中的工序时差图分析法虽然提及到工期的概念，并以此为主要分析要素之一，但它并没有对时间成本作出定义及应用，仅仅以时间的基础定义为模型的一项要素对模型进行分析。再次，二十一世纪是信息化和电算化的时代，现有的优化选择方法对计算机的应用极为有限，不能充分利用飞速发展的计算机技术和网络信息技术。最重要的是，面对日益复杂的经济发展形式和经济参与人之间的利益博弈，现有算法由于限定条件过多，已经不能实现对选择问题的最优或者近似最优解的给出。研究思路和方法建筑行业分包商的相关理论综述天津工业大学硕士学位论文资料来源相关资料经作者整理总包商将其不擅长或者不具有施工资质的部分施工项目分包给成本较低或具有相应资质的分包企业，是适应科学技术不断进步以及顾客需求不断提高的必然趋势，是建筑行业不断专业化发展的结果。可以认为，分包是一个战略管理模型，即企业为维持竞争核心能力，克服人力不足的困境，可将自己不擅长或者不具有资质的非核心业务委托给承担分包项目的专业公司，借此可以降低营运成本，提高施工品质，集中人力资源，提高顾客满意度。分包的本质是一种资源的优化组合，也就是把自己做不了或者做不好分包给更专业、更高效的服务提供商，即分包商。这样做无论从成本、效率还是顾客簿褪窍钅克腥的满意度上，均能达到最优。现在大多数分包业务均为非核心业务，但也存在极少数将整个建筑项目全部分包出去的情况，这就使对建筑行业分包商优化选择相关理论应运而生。优化选择是成本控制体系中一个最基本的概念，实施优化选择的最终目的就在实际进行建筑分包商优化选择的过程中，由于外界因素较多、实际情况较复杂、建筑项目具有各自不同的特点和要求等原因，在控制集合中从不同角度就有不同的最优选择。也就是说，优化选择的最优结果是相对的，而不是绝对的最优。我们在设计工程控制方案时，或者说在进行最优选择的过程中，需要既定若干控制要素为主控制要素，并以主控制要素为出发点，减小或者忽略其他控制因素在优化选择中所占权重，对项目工程进行优化选择。具体到本课题来说，就是以包含时间成本的新成本和质量为主控制因素，以项目分包商为切入点，对承包建筑项目各分包工程的分包商进行优化选择，从而使建筑项目达到时间、成本、质量的三重最优。建筑行业分包商优化选择方法作为崭新的数学学科，动态规划理论是从一系列技术和经济问题中产生并不断扩大应用范围的。在不同的理论和实践活动领域中常常会出现这样的情况，即在采取决定时应当是逐步的而不是一步就从全局上决定最终结果的。因此，决定的选取不是看作单一的行动而是看作由若干子决定阶段组成的一个分步选择总体最优的过程。天津工业大学硕士学位论文几回圆圈资料来源相关资料经作者整理建筑行业分包商的相关理论综述珹，是二十世纪七十年代由著名天津工业大学硕士学位论文赋值，对判断矩阵进行层次单排序及层次总排序来确定评价因素和评价因子权关键。遗传算法是一种有效的解决最优化问题的方法，它借用了生物遗传学中生物通过自然选择、遗传、变异等作用机制来提高个体适应性的观点，是一种基于人类社会的进化过程的算法。遗传算法的主要计算过程为首先，它利用随机方式产生一切始群体祖先，要解决问题的每个可能解对应着群体中的每个个体称为染色体，可能解的每个特征对应着染色体的最小组成元素，可能解的优劣通过设计变量染色体的评价函数值来反映然后通过模拟生物遗传学说中优胜劣汰原则对染色体进行选择，繁殖相对性较好的个体，消除相对性较差的个体，并重复该过程；最后通过选择、杂交、突变等过程提升该群体的整体性能，并最终使群体性能趋于最佳。遗传算法是适者生存的进化机制与同一群体中个体与个体间的随机信息交换机制相结合的搜索算法。遗传算法是求解优化问题在效率和稳定性之间的有机协调，计算方法新颖独建筑行业分包商的相关理论综述特，与传统优化算法相比主要有对变量的处理方式更加灵活、数据处理效率更高、对目标函数无要求、搜索过程更加灵活、搜索效率更高等优点，详见表。使用的是一种自适应概率搜索技术，其选择、交叉变异等运算都是以一种概率的方式随机进行的，从而增加了其搜索过程的灵活性搜索过程更加对数据的处理方式较遗传算法具有隐含并行性，不但可以提高优化计算的搜索效率，而且易于采用并行机进行高速计算，适合大规模复杂问题的优化搜索效率更高传统算法没有并行性得求解能力。建筑分包相关理论古典经济学天津工业大学硕士学位论文代表人物及著作绝对优势理论既然可以极大地提高劳动生产率，那么每个人专门从事他最有优势的产品的生产，然后彼此交换，则对每个人都是有利的。分工的基础是有利的自然禀赋或后天的有利的生产条件。无论是自然禀赋或后天的有利生产条件，都可以使一方生产某种生产成本绝对低的产品，然后彼此进行交换，将会使资源、劳动力和资本得到最有效的利用，从而大大提高劳动生产率，增加社会物质财富。比较优势原理分工产生的基础并不限于生产技术的绝对差别，只要各方之间存在着生产技术上的相对差别，就会出现生产成本和产品价格的相对差别，从而使各方在不同的产品上具有比较优势，使分工和交换成为可能，进而获得比较利益。李嘉图政治经济学及赋税原理资料来源相关资料经作者整理天津工业大学硕士学位论文图局部分包阶段建筑行业分包商的相关理论综述本章小结天津工业大学硕士学位论文建筑行业分包商选择的特点及风险第三章我国建筑行业分包商选择的特点及风险建筑行业产业链的内容产业链是产业经济学中的一个基本概念，它是指各个产业部门之间基于一定的技术经济关联，并依据特定的逻辑关系和时空布局关系，客观形成的链条式关联关系形态。产业链形成的主要原因是基于各个地区客观存在的区域差异而导致的区域比较优势，以产业合作作为实现形式和内容的区域合作载体，通过区域市场之间的调节机制，协调解决地区间专业化分工和多维性需求的矛盾。从内容上来说，产业链的内模式就是一种“对接机制”，即价值链、企业链、供需链和空间链这四个维度概念在相互对接的均衡过程中形成的一种对接机制。从本质上来说，产业链是用于说明具有某种内在联系的企业群中各企业之间结构关系的一个概念。它是一个相对宏观的概念，并具有两维属性，即结构属性和价值属性。产业链的结构属性主要是从描述企业群众各企业之间关系上体现的，而它的价值属性则体现为产业链中上、下游企业间的相互价值的交换。产业链的形成可以说是随着社会分工不断精细化所直接导致的结果。具体来说，随着技术的不断发展，社会分工的精细化和单一化程度加深，生产过程划分为一系列有关联的生产环节，而经济活动中通过什么样的形式联接不同的分工与交易活动则成为日益突出的问题。因此，搜寻一种最佳企业组织结构以节省交易费用、进一步促进社会分工的精细化和单一化，并可以很好的解决社会分工与交易不断加深的复杂化问题变得愈来重要。产业链则是在这种寻找最佳企业组织结构的动力与实践中应运而生的。从价值的角度来考虑，产业链形成的动因则是产品价值的实现和创造，也可以说产业链是产业价值实现和增值的根本途径。所有中间产品的生产均以其最终产品实现消费为必要条件。同时，随着产业链的不断发展，产业价值的分割也由在不同部门间分割转变为在不同产业链节点上的分割。所以说，产业链的本质是体现价值的增值效应，其存在是为了创造产业价值最大化。天津工业大学硕士学位论文产业链发展程度资料来源相关资料经作者整理产业链的形成过程可由图标识，首先它最初是由社会分工引起的，即在交易机制的作用下不断引起产业链组织的深化。在图中，、代表市场交易的程度，表示市场交易程度的不断加深；、表示产业链的发展程度，其中，表示产业链条的不断延伸和产业链形式的日益复杂化；、代表社会分工的程度，其中，表示社会分工程度的不断加深。原点表示既无社会分工也无市场交易更无产业链的初始生产状态。产业链形成的起点是而不是坐标原点，这是因为产业链形成的基本条件为社会分工的存在，而原点的含义为既无社会分工也无市场交易的初始状态。社会分工的存在促进了市场交易程度的产生，而市场交易程度需要的产业链形式与它对接，进而又促进了社会分工的进一步发展，社会分工就从演化到。同理，在的作用下，市场交易程度和产业链形势分别从、发展到、。按照相同的原理周而复始地不断发展，最终使产业链形成并不断发展。建筑行业分包商选择的特点及风险天津工业大学硕士学位论文我国建筑行业分包商优化选择的现状固定资产投资的分行业统计中，建筑行业城镇固定资产投资额为亿元，增谠龀。图建筑行业分包商选择的特点及风险天津工业大学硕士学位论文图对我国建筑行业组织进行分析，发现我国建筑行业由于承发包监管制度不完善、建筑分包市场信用体系不健全等原因造成建筑企业资质等级统计不完善，具体表现在建筑行业总承包企业数量加上专业承包企业数量已经基本上等于建筑企业数量，由此可见目前的劳务分包仍多采取挂靠形式，影响分包企业整体管理，使统计的完善性存在缺憾。建筑行业分包商选择的特点及风险中国专业型建筑行业组织和综合型建筑行业组织结构数建筑企业总承包天津工业大学硕士学位论文以顾客为中心的市场需要，促进了专业化管理分包企业的发展。在激烈的竞争环境下，产品价值中得基本值已经接近，提高附加值成为企业取得竞争优势的基本途径之一。国家政策法规促使专业化分承包体系完善。新的建筑业资质划分，充分说明高层次的向专业管理型建筑综合承包企业发展，底层次的向个专业化得分承包企业发展。建筑行业分包商选择的特点及风险目前成熟的工程总承包和工程项目管理方式主要包括交钥匙总承包设计、采购、施工监理承包；设计、采购、施工管理承包等。街掷嘈汀我国建筑行业分包商选择的特点及风险不同于一般生产经营性企业，其生产经营的对象为工程项目，交付使用的产品也是工程项目，项目为企业活动的出发点，企业生产经营链条运转顺畅的必要条件为企业承揽工程项目建设。因此，工程项目建设的特殊性使导致建筑分包企业与其他一般生产经营性的企业相比具有单件性或一次性、具有确定的目标和约束条件、用户需求的个性化等显著特点，详见表。天津工业大学硕士学位论文资料来源相关资料经作者整理财产关系三个关键特性，详见表。诨细描述从分发包人那里承接工程晌竦淖党邪笠祷蛘呃臀穹职笠礿两者在市场中的地位是平等的。建设单位不是分包市场的主体。建设行致主管鄯门或工商行政管理机关等鄯门也不是分包市场的主体，它们是建筑市场管理的主体，它们与市场主体之闻的关系是建筑市场管理活动的缄向嘲靠变关系。主体特定性害体特定性资料来源相关资料经作者整理建筑行业分包商选择的特点及风险使用价值随劳务活动开始而产生，又随劳动过程的终止而消失。天津工业大学硕士学位论文本章小结性特点、建筑工程分包活动的关键特性、劳务分包企业的关键特性、专业工程分建筑行业分包商选择的特点及风险包的关键要素等方面详细论述了建筑行业分包商选择的具有单件性或一次性、具有确定的目标和约束条件、用户需求的个性化等显著特点。从建筑行业分包商选择的特点出发，结合建筑劳务的特色，论述了建筑行业分包商选择具有对总包商的依附性较高、利润空间有限、对劳务分包企业的管理难度较大、各分包商之间合作效率较低等风险。天津工业大学硕士学位论文我国建筑行业分包商优化选择问题研究研究方法的确定简单合作觅食天津工业大学硕士学位论文物所在地或回到蚁巢。受到蚂蚁觅食时的通信机制的启发，年代提出了蚁群算法有龀鞘校枰6运衝个城市进行访问且只访问一次的最短距离。在解决货郎担问题时，蚁群算法设计虚拟的“蚂蚁”将摸索不同路线，并留下会随时间逐渐消失的虚拟信息素。虚拟的信息素也会挥发，每只蚂蚁每次随机选择要走的路径，它们倾向于选择路径比较短的、信息素比较浓的路径。根据“信息素较浓的路线更近”的原则，即可选择出最佳路线。由于这个算法利用了正反馈机制，使得较短的路径能够有较大的机会得到选择，并且采用了概率算法，所以它的求解结果能够不局限于局部最优解。等人提出基本蚁群算法后不久，一些学者对其作了若干改进。蚁群算法是受真实的蚂蚁的群体合作行为，即集体觅食行为而提出的，它的天津工业大学硕士学位论文真实蚂蚁更新信息素具有实时性，即信息素是随时的、不断的更新资料来源相关资料经作者整理我国建筑行业分包商优化选择问题研究自组织就是在没有外界作用下使得系统墒增加的过程，即系统从无序到有序的变化过程。蚁群算法在算法初期，蚂蚁寻解的过程是无序的，但随着时间的演化，蚂蚁收到信息素的刺激而自发的趋向于最优解或者接近最优解的一些解，该过程充分反应了一个无序到有序的过程。自组织算法它组织算法并行性信息素的堆积具有正反馈的特性，为蚂蚁能够最终找到最短路径的提供依据。在蚁群算法初期，环境中存在的信息素浓度是相同的，在给予系统一个微小扰动后会使信息素浓度发生变化，导致解有了优劣之别。由于信息素的堆积具有正反馈的特性，使较优解的路径上留下较多的信息素，吸引更多的蚂蚁从较优解的路径上通过，进而使该路径信息素浓度更高。该过程不断扩大初始的不同，最终使系统的进化方向逐渐靠近最优解方向。因此，正反馈性是蚁群算法得以进行下去的重要条件。鲁棒性鲁棒性较差从最早随着蚁群算法这个概念提出来的天津工业大学硕士学位论文蚁群算法在解决很多组合问题我国建筑行业分包商优化选择问题研究研究者蚂蚁选择城市时遵循的规则不同。使用状态转移规则吴庆洪、优点。资料来源相关资料经作者整理天津工业大学硕士学位论文表蚁群算法在现实领域中的应用问题捕述、解决方法及现实应用问题通过蚁群算法侍獾慕饩鏊悸房擅枋鑫阂蝗郝煲纤婊映龇銄发，遇到食物，衔住食物，并按照废叻祷貆发点；蚂蚁在其经过的路径上分泌信息素；信息素浓度随时间逐渐减小；路径上信息素浓度越大，则新外出的蚂蚁选择沿该路径寻找食物的概率越大。户对货物的需求且车辆的总行程最短。错的程度，与最优解的误差在之内。通过蚁群算法解决侍獠杓瞥銮蠼釧问题的蚂蚁算法，在现实应用中去的较大成效。目前已经有成熟的方法可对最小生成树问题中顶点数不加限制的情况进行有效的求解。而更加具有现实使用价值的对顶点数加以限制的度约束最小树问题，传统算法则不能得到较为理想的结果。但蚁群算法却可以，尤其是在顶点度约束较为苛刻的条件下。使用蚁群有效树和狹顶点度生成树问题是从经典的最小树概念引中得到的。有效树是指追求多个目标属性下的最优树，绘顶点度生成树的目标则足要寻找一棵生成树，使得树中的最大顶点度数最小。这两种模型在工程施工中应用较为广泛，如工程背景的电路布线设计问题可通过狹顶点度生成树模型解决。此外，若还要求生成树的总权值最小，则问题就变为双目标意义下的优化问题，在建筑工程施工等领域拥有较广泛的应用。资料来源相关资料经作者整理资料来源相关资料经作者整理硎窘讨锌煞纸獾氖痰唬琂中共有龉蹋琲，琻，天津工业大学硕士学位论文硎臼肪持兴凶庸痰募希话阌肰由此，我们根据变量定义可得。蚁群模型的目标函数为完成项目的工期和时间最优组合，引用经济学中机会分包商和的施工质量是一样好的。的概率；硎驹诘赟个建筑子工程上，分包商采用分包商淖钤缈J技庸奔洌琣、R怀粞癯鼋职蘴作天津工业大学硕士学位论文苝算法框架描述如下鍪萄根据公式、植扛碌趇个施工过程中被选中的分包商。妒若第宦煲显诘鼻凹罕槔穆肪冻即成本已经超过上一次迭代得到的最优路径长度的，则终止该蚂蚁本次迭代；我国建筑行业分包商优化选择问题研究对所有建筑过程的各分包商更新其信息量；我国建筑行业分包商优化选择中存在的问题我国建筑行业分包市场存在的问题可分为宏观、中观、微观三个层面。减料以工程质量为代价换取非法利润、拖欠工程款和农民工工资、企业之间因相天津工业大学硕士学位论文本章小结我国建筑行业分包商优化选择问题研究天津工业大学硕士学位论文我国建筑行业分包商优化选择发展策略随着现代的工程建设项目的规模和施工难度的不断加大，原先完全依靠某一企业组织单独完成项目任务的建筑模式已经不能成为现实，取而代之的是多种专业的施工企业共同参与工程建设，且这种组织模式已成为提升建筑行业质量、促进其可持续地为国家经济建设做出更大贡献的关键。图我国建筑分包市场发展策略天津工业大学硕士学位论文的规范化发展，从而为整个社会的健康稳定发展提供基础和支撑。图政府管理网络图天津工业大学硕士学位论文图完善后的我国建筑行业法律法规体系图加强分包市场的承发包监管，是规范分包市场交易行为的重要手段和根本途径。对作为建筑法规定的基本制度之一的建设工程领域的承发包制度进行监管，是政府对建筑行业进行监管的主要手段之一。为了进一步健全和规范有形建筑市场，国务院办公厅会同建设部、国家纪委、监察部等有关部门联手出台了以关于健全和规范有形建筑市场的