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建設企業多項目管理中的資源調度問題解析

時間：2018-12-21　　 來源：《建材與裝飾》作者：陳俊娟 劉東海
摘要：本文在大量文獻的基礎上也著重從定量方面研究多項目資源受限調度問題。對該調度問題建立數學模型，并設計求解算法，為建筑施工企業實際操作提供了有效的決策支持，也可為其他行業的企業提供參考。
關鍵詞：建設企業；多項目管理；資源調度
前 言
國內建設企業的改革正在向施工設計總承包和專業總承包方向發展，逐步實現由現行的勞動力密集型向知識密集型、管理密集型的企業模型轉變。對于有多個在建項目的大型建設企業而言，多項目同時運作是這些企業的特點，特別受“一帶一路”戰略推動，承建的項目多具備沿交通運輸線路或海岸線分部的新特征。因此建立具有相同地域屬性、資源屬性、目標屬性等多項目管理方法，實施統一控制和管理，提高企業組織管理和合作效率，實現整體效益最優，對大型建筑施工企業在“一帶一路”戰略新常態下的持續發展具有重要的指導意義。
1. 建立多項目資源受限項目調度問題的數學模型
假設建設企業有N個在建項目，其中第i個項目有pi個任務，N個項目共同使用K種資源，第k種資源可供使用的總量為Rk。對于多項目資源調度任務，其主要受兩個約束的限制：①項目的時序約束，即單項目的任務在業務邏輯上符合時序約束，每一個任務須在所有緊前任務完成之后才能執行；②資源約束，即任務在執行時所要調度的資源不能大于資源當時的可用量。因此，基于項目的時序約束和資源約束，對于多項目資源調度問題，可以用多種優化目標作為評價指標建立數學模型。本研究中以最小化項目時間為目標建立數學模型。
2. 求解多項目資源受限調度問題的自適應遺傳算法
一般來說，在建項目以及其子任務眾多且復雜，再加上資源受限的情況，優化求解空間大，使用傳統的組合優化方法求解該問題計算困難。因此，對于復雜多變的資源調度問題，本研究設計了一個自適應的遺傳算法對多項目資源受限調度問題進行求解，采用啟發式算法搜索解空間。遺傳算法通過模擬生物的進化機制與過程來求解最優化問題。遺傳算法具有并行性和全局搜索的特點，其對參數集合進行編碼并進行操作，通過設定的目標函數來了解當前種群的狀態并來引導搜索，在種群遺傳過程中引入了隨機性，提高了算法的魯棒性。經典遺傳算法存在收斂速度慢、穩定性差等問題，自適應遺傳算法是針對于經典遺傳算法的改進，通過在遺傳算法的整體框架內加入自適應評價，進一步提高遺傳算法的魯棒性。
3. 算例分析
本文以某港口建設企業的建設項目為例，以最小化項目時間為目標，對企業資源有限下的多項目調度問題進行研究。每個項目包含9個任務，并共享7種資源。不同項目任務對資源的需求以及工期時間各不相同，對資源的需求以及工期長短具體情況
如表 1~2 所示。
 
表2
 
表1中，第1列數字表示三個項目中各有的9項任務，第2、3、4列數字表示每個任務在不同項目中完成所需工期。表2中，第1列數字表示三個項目中各有的9項任務，第2列數字表示每個任務所需的資源種類，第3、4、5列數字表示每個任務在不同項目中所需資源的數量。三個項目中各任務的時序約束相同，其時序關系用網絡圖表示，如圖1所示，圖中圓內的字母代表所在項目中任務編號，箭頭所指的任務一定在箭尾所指任務完工后才能開工。在無資源約束條件下，已知各任務的工期和時序約束時，不采用傳統的網絡優化算法，如動態規劃，標號法等，而利用本文設計的算法，可以計算出各個任務的開工時間使所有三個項目的總完工時間最短。表3列出了使用本文設計的自適應遺傳算法所得各項目中每個任務的完工時間。利用本文所設計的遺傳算法對此例在資源受限的情況進行求解，得到三個項目的一個可行調度計劃。所求得的可行調度結果見表4。
 

 
 
表4中第1列為表示三個項目中各有9項任務，第2~6列中的數字為每個任務的開工時間和完工時間，其中ST表示任務開工時間，FT表示任務完工時間。例如表中第3行中第4、5列所對應的7和11表示項目2中第一個任務從7時開工持續到11時完工。表4也可以轉化成常用來表示調度任務的甘特圖。項目公司可對具體項目實行過程中的任務進行統籌安排，提高項目執行效率。上述的自適應算法是基于多項目資源配置的優化模型所設計的，有兩個約束條件，分
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