[發明專利]裝配式混凝土結構塔機吊裝服務調度方法

有效

• 申請號: 202110081704.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN113434996B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 尹靜;楊阿慧
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06F111/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種裝配式混凝土結構塔機吊裝服務調度方法。該方法包括根據裝配式混凝土吊裝結構的特征，計算物料請求任務的塔機吊裝時間；根據所述塔機吊裝時間以最小化塔機吊裝的完工時間與拖期懲罰為目標，建立塔機吊裝服務調度的多目標調度優化模型；通過動態搜索啟發式算法求解所述多目標調度優化模型，得到所有物料請求任務的塔機吊裝服務序列的執行過程。本發明通過建模將裝配式混凝土結構塔機吊裝問題轉化為考慮交貨期約束的單設備多目標調度優化問題，計算吊鉤行程時間并通過動態搜索啟發式算法得到塔機服務序列優化方案，盡量滿足構件交貨期同時縮短塔機作業流程時間，并結合案例驗證算法的有效性，從而通過合理的塔機服務調度有效地保證塔機作業的高效性和安全性。

技術領域

本發明涉及塔機吊裝序列調度技術領域，尤其涉及一種裝配式混凝土結構塔機吊裝服務調度方法。

背景技術

裝配式建筑是一種新型的集設計、生產和施工一體化的建造方式，這種建造方法的創新必然會給建筑結構施工帶來新的技術難題，但同時也給施工手段和方法提出新的變革。傳統的結構施工通常是建立在經驗的基礎之上，面對要求更高、更精準的預制結構施工，施工方案的確定需要經過大量的仿真模擬和計算分析，單憑經驗無法完全有效地解決問題(Feng?2016)。吊裝貫穿整個裝配式建筑的建設過程，更是裝配式建筑施工的核心部分，保證吊裝能夠安全、高效地運行是裝配式建筑施工的首要任務之一(Kong?2019)。

塔式起重機是用于垂直和水平運輸材料的關鍵設備，特別是重型預制單元，如鋼梁、預拌混凝土、預制構件和大型模板等(Tam?and?Tong?2003)，目前被廣泛應用于各種民用基礎設施工程(Park?et?al.2013；Shapira?et?al.2007)。預制構件因其體積大、重量重，運輸過程需要專門的起重設備和技術人員。塔機服務調度問題是保證塔機吊裝安全的關鍵，吊裝順序的制定往往直接關系到吊裝操作的安全和效率。然而，盡管起重機在建筑項目中得到了廣泛的應用，但是物料請求任務的調度經常是臨時的，沒有預先安排或計劃，并且在許多情況下僅僅基于起重機操作員的非專家判斷(Zavichi?et?al.2011；Hasan?etal.2013)，施工吊裝環境變得日益復雜而憑經驗制定吊裝方案的安全性和經濟效益難以滿足所需要求(Kang?et?al.2009)。因此，在保證吊裝安全的同時，為了提高經濟效益，亟需繼續展開吊裝流程時間的相關研究。

吊鉤的移動時間和移動順序是塔機提升作業的關鍵影響因素，最早在集裝箱碼頭考慮起重機的調度問題。Kap?Hwan?Kim(2004)通過建立一個混合整數規劃模型，考慮了與質量控制系統運行相關的各種約束條件，提出了分支定界法獲得質量控制調度問題的最優解，并提出了一種啟發式搜索算法，即貪婪隨機自適應搜索算法(GRASP)，來克服該算法的計算困難。Zavichiet?al.?(2011)首次提出塔式起重機的服務序列問題(CSSP,craneservice?sequence?problem)，開發了一個自動決策支持系統(DSS)，該系統利用線性規劃(LP)解決旅行商問題(TSP)，以幫助起重機操作員選擇服務提供的順序，從而最大限度地減少起重機的行駛時間。由于最多只能處理15個同時進行的任務請求，Zavichi?et?al.(2014)通過將整數規劃解決方案應用于TSP，改進了他們早期的SROMs算法，從而允許該模型在合理的時間范圍內處理1000?個請求。Shahryar?Monghasemi?and?Nikoo(2016)提出了一種將等待時間最小化并均勻分布的新方法，使用最小偏差方法對每個請求的起重機服務的等待時間進行排序。Hussein?Tarhini?et?al(2020)基于多重旅行商問題?(MTSP)建立了兩臺塔機的整數規劃模型，并引入了啟發式方法提高模型的可處理性。

對裝配式預制構件的吊裝而言，除了考慮最小化塔機的總流程時間或所有任務的完工時間，還需要同時考慮物料請求任務的拖期懲罰。某些重要構件的吊裝任務具有嚴格的交貨期，未準時交付會導致人員窩工等吊裝增量成本增加以及施工質量和安全等問題，該問題可以通過建立多目標數學模型來解決，在最小化塔機作業流程時間和準時交付懲罰值之間找到平衡。