本文選題：煤礦工程　切入點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)圖智能繪圖　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：大型工程周期長(zhǎng)、規(guī)模大、涉及范圍廣、風(fēng)險(xiǎn)因素多,為保障項(xiàng)目的按期保質(zhì)完成,項(xiàng)目管理通常涉及工期控制、質(zhì)量控制、成本控制、合同管理、安全管理與組織協(xié)調(diào)等內(nèi)容。由于這些內(nèi)容都是緊緊圍繞著進(jìn)度計(jì)劃來(lái)進(jìn)行的,因此,工程計(jì)劃的編制與優(yōu)化、工程進(jìn)度的跟蹤與控制占有基礎(chǔ)性的重要地位,貫穿于整個(gè)工程實(shí)施過(guò)程,對(duì)項(xiàng)目的最終結(jié)果產(chǎn)生巨大影響。長(zhǎng)期以來(lái),甘特圖(Gantt chart,又稱橫道圖)以其直觀、簡(jiǎn)單、易繪、易懂的特點(diǎn),在一些較小規(guī)模項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。但對(duì)規(guī)模較大的項(xiàng)目,這種方法由于很難表達(dá)工序間復(fù)雜的邏輯關(guān)系,不能直接進(jìn)行定量分析和計(jì)算,不便于進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化和調(diào)整,難以統(tǒng)籌安排眾多的工程項(xiàng)目以及年、季、月計(jì)劃,該方法法具有明顯的局限性。網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)(Network Planning Technique,簡(jiǎn)稱NPT)也稱網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法,以CPM (Critioal Path Method,關(guān)鍵路線法)和PERT (Program Evaluation And Review Technique,計(jì)劃評(píng)審技術(shù))為典型代表,自美國(guó)杜邦化學(xué)公司和美國(guó)海軍部成功應(yīng)用以來(lái),在縮短工期、降低成本等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),已被許多國(guó)家公認(rèn)為行之有效的計(jì)劃管理方法。利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃,使工程管理者能夠清楚地知道哪些是項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵工作,哪些是非關(guān)鍵工作,有利于決策者憑此“向關(guān)鍵路線要工期,向非關(guān)鍵路線要資源”。由于NPT是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖和相應(yīng)計(jì)算來(lái)反映整個(gè)項(xiàng)目的全貌,表達(dá)各項(xiàng)工序的先后順序以及各項(xiàng)工序之間的相互制約和依賴關(guān)系。因此,在工程應(yīng)用中的核心問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò)圖繪制和網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的調(diào)度優(yōu)化,同時(shí)還需要根據(jù)工程進(jìn)度變化適時(shí)調(diào)整和不斷改進(jìn)工程計(jì)劃來(lái)尋找滿意方案,這一具有反饋機(jī)制的閉環(huán)控制過(guò)程,從某種程度上決定了管理效率和工程項(xiàng)目利潤(rùn)的高低。通過(guò)大量跟蹤調(diào)研,我們依然可以發(fā)現(xiàn),NPT在我國(guó)的許多工程應(yīng)用并不十分理想,許多施工企業(yè)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用,從頭到尾就只有一張網(wǎng)絡(luò)圖,很少進(jìn)行進(jìn)度優(yōu)化,能夠切實(shí)用于指導(dǎo)施工實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃為數(shù)較少。尤其是許多片面性的應(yīng)用,掩蓋了網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)的本來(lái)面目。為什么會(huì)出現(xiàn)這種狀況?從技術(shù)和管理的視角,我們可以發(fā)現(xiàn)制約NPT推廣應(yīng)用的三個(gè)主要因素：第一,從人類思維能力方面分析,人類具有局部思維能力比較強(qiáng),整體思維能力較弱的特點(diǎn)。當(dāng)面對(duì)規(guī)模龐大、工序繁多且關(guān)系復(fù)雜的工程項(xiàng)目時(shí),很難想象有誰(shuí)能完全徹底地弄清楚整個(gè)工程中的每一個(gè)工序和工序關(guān)系,加上網(wǎng)絡(luò)圖形結(jié)構(gòu)的隨意性帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)圖形的不確定性,繪制時(shí)很容易形成網(wǎng)絡(luò)圖形的“蜘蛛網(wǎng)狀”,導(dǎo)致圖形修改困難,甚至無(wú)法使用。在一個(gè)工序多、邏輯關(guān)系復(fù)雜的圖形結(jié)構(gòu)尚未呈現(xiàn)出來(lái)之前,工程技術(shù)人員如何正確繪制以及繪圖效率所面臨的困難是可以想象的。此外,工程技術(shù)人員還要面對(duì)因工程設(shè)計(jì)變化或工程不能按原有計(jì)劃進(jìn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)圖適時(shí)變更問(wèn)題。因此,網(wǎng)絡(luò)圖的繪制效率成為制約其推廣應(yīng)用的主要障礙之一。第二,編制好的初始計(jì)劃在付諸實(shí)施之前,需要進(jìn)一步檢查其是否符合工期、費(fèi)用和資源等指標(biāo)的要求,是否滿足既定約束條件下的工期、費(fèi)用、資源之間較佳的均衡性,需要通過(guò)不斷改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃來(lái)尋找滿意方案,使之達(dá)到以最小的資源消耗取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。這就需要構(gòu)建相應(yīng)的優(yōu)化模型,通過(guò)數(shù)值求解重新安排新的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。面對(duì)類型繁多的各種優(yōu)化理論和方法,高深難解的數(shù)學(xué)模型,對(duì)國(guó)內(nèi)許多施工企業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)條件來(lái)說(shuō),無(wú)疑又提出了較高的要求,這也造成許多企業(yè)很少進(jìn)行工程優(yōu)化的主要原因。第三,網(wǎng)絡(luò)圖繪制、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃優(yōu)化、工程進(jìn)度監(jiān)督與控制構(gòu)成了NPT應(yīng)用的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的實(shí)施過(guò)程是一個(gè)具有反饋機(jī)制的閉環(huán)控制過(guò)程。只有彼此相互配合和支持,才能發(fā)揮出NPT的真正優(yōu)勢(shì)和作用。因此,需要一種集成的應(yīng)用平臺(tái),從反饋、控制、分析、預(yù)測(cè)等方面為網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃制定、進(jìn)度計(jì)劃管理提供技術(shù)支撐與決策支持。從目前國(guó)內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃軟件的支撐力度和國(guó)內(nèi)企業(yè)信息化現(xiàn)狀來(lái)看,依然存在嚴(yán)重不足和缺失。在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的今天,如何利用計(jì)算機(jī)的長(zhǎng)處,彌補(bǔ)人類先天的短處,探討NPT的應(yīng)用復(fù)雜性,將NPT這一先進(jìn)管理理念平滑引入到現(xiàn)有日常工作中,實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目時(shí)間、成本組成要素的科學(xué)管理,降低工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,增強(qiáng)工程企業(yè)管理者投身到網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用中去的信心和決心,開(kāi)展NPT的應(yīng)用集成研究就成為了一個(gè)十分有意義的研究課題。論文依托相關(guān)課題,以大型礦井建設(shè)項(xiàng)目為對(duì)象,在系統(tǒng)分析現(xiàn)有研究成果和現(xiàn)有軟件功能的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用工程學(xué)、管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)和信息科學(xué)的相關(guān)理論和方法,設(shè)計(jì)并系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖智能繪制的核心算法,針對(duì)大型礦井工程多個(gè)“投產(chǎn)點(diǎn)”的工程特點(diǎn),構(gòu)建并系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的優(yōu)化模型與數(shù)值求解,提出和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用集成方案,為網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用提供技術(shù)支撐和決策支持。研究成果已在PMW礦己二、己四采區(qū)工程實(shí)施,四年多來(lái)的應(yīng)用結(jié)果表明,在計(jì)算機(jī)智能繪圖代替手工繪制,模型優(yōu)化代替主觀決策,數(shù)據(jù)庫(kù)管理代替手工管理等方面,取得了明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,再一次體現(xiàn)和驗(yàn)證了NPT在大型礦井工程建設(shè)中的積極作用,為類似工程建設(shè)注入了新的信心和活力。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究在于：(1)與現(xiàn)有研究不同的是,網(wǎng)絡(luò)圖采用了基于鄰接表方式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),通過(guò)非遞歸深度優(yōu)先遍歷探查網(wǎng)絡(luò)圖分布的線路,運(yùn)用順序存儲(chǔ)的棧結(jié)構(gòu)模式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形元素的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,依據(jù)雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖虛工序的設(shè)置原則,設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)圖繪制的排序算法、編號(hào)算法、匯點(diǎn)算法和布點(diǎn)算法,采用B/S架構(gòu)、Stripes框架以及Eclipse、Java、CSS、Javascript、 Ajax等開(kāi)發(fā)技術(shù),解決了繪圖過(guò)程中因箭線的隨意性帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)圖形的不確定性技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了大型礦井工程雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖的計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制。工程應(yīng)用表明,只要輸入工程的基本信息,系統(tǒng)就能自動(dòng)標(biāo)識(shí)關(guān)鍵線路,自動(dòng)完成編號(hào)、布點(diǎn)、連線等繪圖過(guò)程。工程實(shí)踐驗(yàn)證了繪圖算法的正確性和和繪制過(guò)程的高效性。(2)與現(xiàn)有研究不同的是,本文針對(duì)礦井工程“多個(gè)投產(chǎn)點(diǎn)”的特殊性,充分考慮了資金的時(shí)間價(jià)值,構(gòu)建的凈現(xiàn)值全局優(yōu)化模型,輔以工期-資源模型的局部?jī)?yōu)化,滿足了建設(shè)資金分期投入的實(shí)際需求,實(shí)現(xiàn)了從項(xiàng)目時(shí)間的角度對(duì)項(xiàng)目成本的間接壓縮。工程應(yīng)用表明,當(dāng)工程不能按原有計(jì)劃進(jìn)行,或某些工序發(fā)生變化時(shí),系統(tǒng)能夠根據(jù)變化信息動(dòng)態(tài)地修改網(wǎng)絡(luò)圖并重新進(jìn)行時(shí)間、資金的優(yōu)化配置,保證工程始終按照最優(yōu)路徑進(jìn)行。工程實(shí)踐驗(yàn)證了優(yōu)化算法的可行性和有效性。(3)為滿足網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)的實(shí)施需要,彌補(bǔ)現(xiàn)有軟件支撐力度不足,本研究采用基于MVC設(shè)計(jì)模式,運(yùn)用Eclipse編程環(huán)境,研究開(kāi)發(fā)了集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)圖智能繪制、工程計(jì)劃優(yōu)化、進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能于一體的集成應(yīng)用系統(tǒng),將跨部門、跨流程的工作任務(wù),依托統(tǒng)一的工作平臺(tái),保證了工程數(shù)據(jù)的一致性,降低了用戶跨部門之間的工作協(xié)調(diào)成本,提高了組織管理措施上的快速反應(yīng)能力,從而能夠從反饋、控制、分析、預(yù)測(cè)的角度實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的有效控制和管理。論文共分六章。第一章緒論。闡述選題來(lái)源、目的及意義,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的文獻(xiàn)綜述,明確研究目標(biāo),確定研究方法、技術(shù)路線,闡明論文創(chuàng)新點(diǎn)。第二章PERT復(fù)雜性研究。在闡述大型礦井工程項(xiàng)目特點(diǎn)、項(xiàng)目管理內(nèi)容、流程,以及網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖的組成與類型基礎(chǔ)上,從網(wǎng)絡(luò)圖參數(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖形結(jié)構(gòu)隨意性、網(wǎng)絡(luò)圖變更、優(yōu)化目標(biāo)之間的制約性、優(yōu)化方法的多樣性、模型構(gòu)建與求解等方面分析了NPT的應(yīng)用復(fù)雜性。討論了國(guó)內(nèi)施工企業(yè)的信息化現(xiàn)狀和礦井工程企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃應(yīng)用環(huán)境。第三章PERT智能繪圖研究。本章在闡述雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖繪制規(guī)則和方法的基礎(chǔ)上,探討計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的總體思路,重點(diǎn)研究網(wǎng)絡(luò)圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)圖繪制的排序、編號(hào)、匯點(diǎn)、布點(diǎn)的繪圖核心算法與編程實(shí)現(xiàn)技術(shù),最后通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)檢驗(yàn)繪圖系統(tǒng)的高效性和可操作性。第四章礦井工程優(yōu)化研究。針對(duì)礦井工程“多個(gè)投出點(diǎn)”的特殊性,本章提出了三種礦井工程優(yōu)化模型,采用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化模型的數(shù)值計(jì)算,通過(guò)工程實(shí)例檢驗(yàn)了模型的可行性和有效性。第五章集成應(yīng)用平臺(tái)研究。針對(duì)計(jì)劃執(zhí)行中的監(jiān)督與控制及計(jì)劃調(diào)整缺少有效的管理方法的現(xiàn)狀,從網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的企業(yè)應(yīng)用模式入手,在分析用戶信息需求、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程的基礎(chǔ)上,提出了基于Eclipse開(kāi)發(fā)環(huán)境的集成方案與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù),從反饋、控制、分析、預(yù)測(cè)的角度為工程進(jìn)度管理提供技術(shù)支撐與決策支持。第六章礦井工程應(yīng)用效益分析。一體化的集成應(yīng)用平臺(tái)在PMW礦的實(shí)施,為企業(yè)擺脫應(yīng)用困境發(fā)揮了重要作用。本章介紹了PMW礦礦井工程建設(shè)情況,運(yùn)用凈現(xiàn)值優(yōu)化模型進(jìn)行工程整體優(yōu)化,直接經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在工期縮短和減少利息支出兩個(gè)方面,間接經(jīng)濟(jì)效益從用戶效益、項(xiàng)目效益、企業(yè)效益和社會(huì)效益四個(gè)方面都得到了充分體現(xiàn)。第七章研究與展望。歸納總結(jié)論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究工作,對(duì)今后的研究提出設(shè)想。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1571044