建筑工程项目施工网络系统可靠性测定、评判与优化研究

论文摘要

建筑工程项目的成败不仅关乎各企业的生存,也对国民经济有着重大的影响。伴随着现代工程项目大型化、复杂化的发展趋势,传统的管理模式已经不能满足和适应现代工程项目管理的需要,迫切需要一种新的、与之相适应的管理模式和理念。系统可靠性理论为研究工程项目管理提供了一些新的范式,将系统可靠性理论与项目管理理论相结合是研究工程项目管理问题的有效途径。本文以系统可靠性、网络计划技术、图论等为理论基础,运用先进的管理思想和理念,基于对建筑工程项目施工网络系统及项目管理目标的深入分析,提出了建筑工程项目施工可靠性的概念,对建筑工程项目施工可靠性的基础理论与方法进行了较为深入的基础性研究,提出了建筑工程项目施工可靠性的测定方法,并为其制定了评价标准,以施工可靠性为约束条件构建了包含建筑工程项目工期、成本、质量和安全四大目标的多目标协同优化模型,最后选取工程实例对以上理论和方法进行了应用。本文的主要工作和创新点如下:(1)构建了建筑工程项目施工可靠性这一综合指标并将其引入工程项目管理中,提出其内涵为建筑工程项目的工期可信性、成本经济性、质量可达性和施工安全性的总和,表现为工期可靠性、成本可靠性、质量可靠性和安全可靠性四个方面。(2)基于系统分解思想,将建筑工程项目施工过程划分为若干适当的工作单元,作为系统可靠性分析的基本单位;分析工作单元之间的可靠性关系,构建了以工作单元为子系统的施工网络可靠性框图,使建筑工程项目施工网络系统可靠性分析具备了基本的网络图模型。(3)提出了建筑工程项目施工可靠性的测定方法体系:①首先测定建筑工程项目工作单元的可靠性:基于蒙特卡洛模拟法提出了建筑工程项目施工工作单元的工期可靠性和成本可靠性的测定方法,在工作单元的工期可靠性测定时将蒙特卡洛模拟法与PERT法相结合,弥补了传统PERT的假设条件造成的误差;基于故障树分析法提出了建筑工程项目施工工作单元的质量可靠性和安全可靠性的测定方法。②计算建筑工程项目施工网络系统的可靠性:建筑工程项目施工网络系统的工期可靠性和成本可靠性仍采用工作单元可靠性的测定方法,只需将工作单元的范围扩大至整个工程项目所有施工活动;建筑工程项目施工网络系统的质量可靠性和安全可靠性的计算,基于网络系统可靠性计算原理,改进了网络系统不交化最小路集的BDD算法并编制了程序。③分析了建筑工程项目施工可靠性这一指标的特性,引入几何平均数的概念,提出了建筑工程项目施工网络系统总的施工可靠性由系统的工期可靠性、成本可靠性、质量可靠性和安全可靠性的几何平均数来确定。(4)基于灰色系统理论提出了建筑工程项目施工可靠性合格下限的确定方法,为进一步对施工可靠性进行等级评定,基于模糊数学方法将施工可靠性划分为七个评价区间。(5)针对传统的工程项目目标优化仅考虑工期、成本和质量三大目标的局限性,在工程项目目标协同优化中添加了安全目标;以施工可靠性为约束条件构建了工程项目多目标协同优化模型,模型中用建筑工程项目的质量可靠性和安全可靠性作为质量和安全的目标函数值,对质量和安全目标进行量化;运用非支配排序遗传算法实现模型求解。(6)最后选取工程实例对以上理论和方法进行了应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.2.1 国内外工程项目管理研究综述
• 1.2.2 系统可靠性理论研究综述
• 1.2.3 工程项目施工可靠性研究综述
• 1.2.4 国内外研究现状评析及有待解决的问题
• 1.3 主要研究内容、研究思路与方法
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 1.3.3 研究方法
• 2 建筑工程项目施工网络系统分析及相关概念界定
• 2.1 建筑工程项目施工网络系统分析
• 2.1.1 系统
• 2.1.2 建筑工程项目施工网络系统
• 2.1.3 建筑工程项目施工网络系统的工作单元
• 2.1.4 建筑工程项目施工网络系统的目标
• 2.2 建筑工程项目施工网络系统可靠性
• 2.2.1 可靠性概述
• 2.2.2 建筑工程项目施工网络系统可靠性的内涵
• 2.2.3 建筑工程项目施工工作单元可靠性
• 2.3 本章小结
• 3 建筑工程项目施工作单元可靠性的测定
• 3.1 施工工作单元可靠性测定的理论基础
• 3.1.1 可靠性中常用的概率分布
• 3.1.2 蒙特卡洛模拟法
• 3.1.3 故障树分析法
• 3.2 工作单元工期可靠性的测定
• 3.2.1 影响工作单元施工进度的因素分析
• 3.2.2 工作单元工期可靠性的测定思路
• 3.2.3 基于历史资料预测工作单元工期可靠性
• 3.2.4 蒙特卡洛模拟法与PERT 相结合预测工作单元工期可靠性
• 3.3 工作单元成本可靠性的测定
• 3.3.1 影响工作单元施工成本的因素分析
• 3.3.2 工作单元成本可靠性的测定
• 3.4 工作单元质量可靠性的测定
• 3.4.1 影响工作单元质量的因素分析
• 3.4.2 基于故障树分析法测定工作单元的质量可靠性
• 3.5 工作单元安全可靠性的测定
• 3.5.1 安全事故发生机理及过程
• 3.5.2 影响工作单元施工安全的因素分析
• 3.5.3 工作单元安全可靠性的测定
• 3.6 本章小结
• 4 建筑工程项目施工网络系统可靠性的计算
• 4.1 建筑工程项目施工网络系统可靠性框图的构建
• 4.1.1 系统可靠性框图和模型建立的步骤
• 4.1.2 典型的系统可靠性模型
• 4.1.3 构建施工网络的系统可靠性关系框图
• 4.2 网络系统可靠性计算方法
• 4.2.1 图论基础
• 4.2.2 网络系统可靠性计算方法
• 4.3 网络系统可靠性计算的改进算法
• 4.3.1 求解系统最小路集
• 4.3.2 最小路集不交化算法
• 4.3.3 不交化最小路集的改进算法
• 4.3.4 编程实现
• 4.4 建筑工程项目施工网络系统可靠性的计算
• 4.4.1 符号表示
• 4.4.2 施工网络系统的质量可靠性和安全可靠性的计算
• 4.4.3 施工网络系统的工期可靠性和成本可靠性的计算
• 4.4.4 施工网络系统总的施工可靠性的计算
• 4.5 本章小结
• 5 建筑工程项目施工可靠性评价标准的制定
• 5.1 建筑工程项目施工可靠性评价标准概述
• 5.1.1 建筑工程项目施工可靠性评价标准的含义及分类
• 5.1.2 建筑工程项目施工可靠性评价标准制定的必要性
• 5.1.3 建筑工程项目施工可靠性评价标准的测度原则
• 5.2 建筑工程项目施工可靠性合格下限值的确定方法
• 5.2.1 灰色系统及灰靶理论
• 5.2.2 建筑工程项目施工可靠性合格下限值的确定
• 5.3 建筑工程项目施工可靠性评价区间的划分
• 5.3.1 模糊数学理论
• 5.3.2 模糊语言算子
• 5.3.3 隶属函数
• 5.3.4 建筑工程项目施工可靠性评价区间的划分
• 5.4 本章小结
• 6 施工可靠性约束下的工程项目标协同优化研究
• 6.1 工程项目多目标协同管理
• 6.1.1 工期、成本、质量和安全四大目标之间的关系
• 6.1.2 工程项目多目标协同的内涵
• 6.2 施工可靠性约束下的多目标协同优化模型
• 6.2.1 目标优化概述
• 6.2.2 模型基本假设
• 6.2.3 基础关系模型
• 6.2.4 可靠性约束下的多目标协同优化模型构建
• 6.3 多目标协同优化模型求解
• 6.3.1 多目标优化问题概述
• 6.3.2 非支配排序遗传算法原理
• 6.3.3 运用非支配排序遗传算法求解多目标协同优化
• 6.4 本章小结
• 7 工程实证分析
• 7.1 工程背景
• 7.2 施工工作单元可靠性的测定
• 7.2.1 建筑工程项目施工工作单元工期可靠性的测定
• 7.2.2 建筑工程项目施工工作单元成本可靠性的测定
• 7.2.3 建筑工程项目施工工作单元质量可靠性的测定
• 7.2.4 建筑工程项目施工工作单元安全可靠性的测定
• 7.3 系统总的施工可靠性的测定及评判
• 7.3.1 确定系统的工期可靠性
• 7.3.2 确定系统的成本可靠性
• 7.3.3 计算系统的质量可靠性和安全可靠性
• 7.3.4 计算系统总的施工可靠性并进行可靠等级评定
• 7.4 施工可靠性约束下的多目标协同优化
• 7.4.1 基础资料
• 7.4.2 确定四大目标之间的基础关系模型
• 7.4.3 建立可靠性约束下的四大目标协同优化模型
• 7.4.4 基于非支配排序遗传算法对模型求解
• 8 结论与展望
• 8.1 论文主要结论
• 8.2 主要创新点
• 8.3 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 博士研究生学习阶段主要研究成果