一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法，涉及水泥生产调度技术领域；包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法


[0001]本专利技术涉及水泥生产调度
，特别是涉及一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法
。

技术介绍

[0002]水泥产业一直都是我国重点发展的项目，我国的水泥生产线建设项目逐渐增多，对我国相关企业承担的国际水泥生产线建造工程提出了更高的要求
。
在保证建设质量的前提下，需要做到进一步提升建设速度
、
进一步降低资源消耗，而施工作业的调度问题正是这些问题的核心
。
为此，需要借助现代信息技术对水泥生产线施工作业的调度过程进行管理，为水泥生产线的施工建设过程提供技术支撑
。
[0003]作业分解结构
(Work Break Structure
，
WBS)
是一个将项目或工作任务逐步分解为更小
、
更易管理的层级结构，可用于对制造过程进行分解
、
组织和管理
。
通过
WBS
分解，能够对水泥生产线的施工过程划分工作清单，确定工作内容，以制定设备制造的施工规范
。
这些施工规范将为调度模型提供相应的工序流程
、
资源需求等数据
。
[0004]资源受限项目调度问题
(Resource
‑
Constrained Project Scheduling Problem
，
RCPSP)
是指在给定的时间和资源限制下，对一组项目任务进行排程，使得所有任务能够按照规定的时间完成，并且在完成过程中不超出资源限制
。
本专利技术在该问题的基础上进行了多项目
、
多目标
、
多模式的拓展
。
多项目指将多个可独立执行的项目共享资源，共同调度
。
多目标指优化调度过程中考虑多个互相冲突的指标，找到平衡解决方案
。
多模式指调度过程中工序存在多种执行模式可供选择，不同执行模式会存在不同的工期及资源需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要解决的技术问题在于针对水泥生产线施工规模庞大，子项目能够并行施工等特点，在施工作业调度过程中可以将子项视为项目，对整体施工项目进行多项目多目标调度，求取不仅优化工期还资源均衡的施工计划
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法，包括以下步骤：
[0008]S1、
获取工序清单，根据施工目标采用水泥生产线施工作业分层规范，得到项目层
、
子项层
、
专业层
、
分项层
、
作业层工序清单；
[0009]S2、
制定施工规范，对项目内所有作业层工序设立多种工期不一的执行模块，并确定其资源需求的种类与数额；
[0010]S3、
制定人机入场计划，以确定水泥生产线施工作业调度模型的资源受限约束；
[0011]S4、
确定水泥生产线施工作业调度模型的紧前紧后约束，将子项层视为多个项目，对每个子项独立制定其施工流程；
[0012]S5、
以紧前紧后约束与资源受限约束为主体，设立调度模型的约束条件；
[0013]S6、
确定水泥生产线施工作业调度模型的优化目标，以项目总工期
、
资源方差以及
最大子项工期为水泥生产线施工作业调度模型的优化目标，完成水泥生产线施工作业调度模型的构建；
[0014]S7、
通过基于
Pareto
最优方法的任意多目标优化算法求解水泥生产线施工作业调度模型，生成多个水泥生产线施工计划
。
[0015]进一步的说，步骤
S1
获取工序清单的方法：
[0016]施工目标基于水泥生产线施工作业分层规范获取工序清单，需要对项目从上至下逐层划分为得到项目层
、
子项层
、
专业层
、
分项层以及作业层共五层工序；水泥生产线施工作业分层规范依据水泥生产线施工项目的特点而制定，其每层工序具备如下特征：
[0017]项目层，水泥生产线的整体施工项目即为唯一的项目层工序；
[0018]子项层，子项层工序皆可被视为具备独立生产能力的小型系统，子项间不存在任何施工执行的必然工序流程；
[0019]专业层，每个子项由土建工程
、
机械设备
、
电气设备以及非标制作四种专业组成，其中部分子项不具备电气专业与非标专业，不同专业之间施工技术区别很大，需要采用截然不同的技术工种与机具；
[0020]分项层，专业根据功能
、
工艺
、
结构或其他方面特点划分所得的便是分项，能够对其制定施工规范，明确其所属工序的施工流程以及质量检测标准；
[0021]作业层，其为最底层工序，不可再向下划分，其代表最终执行的各项工序
。
[0022]进一步的说，步骤
S3
中资源受限约束公式如下所示：
[0023]x
p,i,m,t
∈{0,1}
；
p
＝
1,2,
…
P
；
i
＝
1,2,
…
,n
p
；
m
＝
0,1,
…
,M
p,i
；
t
＝
1,2,
…
,T
ꢀꢀꢀ
(1)
[0024][0025]其中，公式
(1)
说明了
x
p,i,m,t
是取值
{0,1}
的二元符号，
x
p,i,m,t
表示对于子项
p
中工序
i
是否采用模式
m
且是否在时刻
t
执行的标识，当子项
p
中工序
i
处于采用模式
m
且执行时，
x
p,i,m,t
为1，否则为0；
[0026]公式
(2)
表示计划执行过程中每天的资源消耗量不能高于资源总量，其中
r
p,i,m,k
表示子项
p
中工序
i
的执行模式
m
对资源种类
k
的资源需求量，
R
k
表示资源种类
k
的全局资源约束，
P
表示子项目总数，
n
p
表示子项本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
获取工序清单，根据施工目标采用水泥生产线施工作业分层规范，得到项目层
、
子项层
、
专业层
、
分项层
、
作业层工序清单；
S2、
制定施工规范，对项目内所有作业层工序设立多种工期不一的执行模块，并确定其资源需求的种类与数额；
S3、
制定人机入场计划，以确定水泥生产线施工作业调度模型的资源受限约束；
S4、
确定水泥生产线施工作业调度模型的紧前紧后约束，将子项层视为多个项目，对每个子项独立制定其施工流程；
S5、
以紧前紧后约束与资源受限约束为主体，设立调度模型的约束条件；
S6、
确定水泥生产线施工作业调度模型的优化目标，以项目总工期
、
资源方差以及最大子项工期为水泥生产线施工作业调度模型的优化目标，完成水泥生产线施工作业调度模型的构建；
S7、
通过基于
Pareto
最优方法的任意多目标优化算法求解水泥生产线施工作业调度模型，生成多个水泥生产线施工计划
。2.
根据权利要求1所述的一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法，其特征在于，步骤
S1
获取工序清单的方法：施工目标基于水泥生产线施工作业分层规范获取工序清单，需要对项目从上至下逐层划分为得到项目层
、
子项层
、
专业层
、
分项层以及作业层共五层工序；水泥生产线施工作业分层规范依据水泥生产线施工项目的特点而制定，其每层工序具备如下特征：项目层，水泥生产线的整体施工项目即为唯一的项目层工序；子项层，子项层工序皆可被视为具备独立生产能力的小型系统，子项间不存在任何施工执行的必然工序流程；专业层，每个子项由土建工程
、
机械设备
、
电气设备以及非标制作四种专业组成，其中部分子项不具备电气专业与非标专业，不同专业之间施工技术区别很大，需要采用截然不同的技术工种与机具；分项层，专业根据功能
、
工艺
、
结构或其他方面特点划分所得的便是分项，能够对其制定施工规范，明确其所属工序的施工流程以及质量检测标准；作业层，其为最底层工序，不可再向下划分，其代表最终执行的各项工序
。3.
根据权利要求1所述的一种水泥生产线施工作业多项目多目标优化调度建模方法，其特征在于，步骤
S3
中资源受限约束公式如下所示：
x
p,i,m,t
∈{0,1}
；
p
＝
1,2,...P
；
i
＝
1,2,...,n
p
；
m
＝
0,1,
…
,M
p,i
；
t
＝
1,2,...,T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
其中，公式
(1)
说明了
x
p,i,m,t
是取值
{0,1}
的二元符号，
x
p,i,m,t
表示对于子项
p
中工序
i
是否采用模式
m
且是否在时刻
t
执行的标识，当子项
p
中工序
i
处于采用模式
m
且执行时，
x
p,i,m,t
为1，否则为0；公式
(2)
表示计划执行过程中每天的资源消耗量不能高于资源总量，其中
r
p,i,m,k
表示子
项
p
中工序
i
的执行模式
m
对资源种类
k
的资源需求量，
R
k
表示资源种类
k
的全局资源...

【专利技术属性】
技术研发人员：包卿希，臧治年，谢华，罗翔，
申请(专利权)人：苏州中材建设有限公司，
类型：发明
国别省市：