[發明專利]基于MPC-NSGA-II的設施布置多目標優化決策方法、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202310088457.1
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN115982827A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 姚剛;李銳;楊陽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06F111/06
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 趙玉乾

本發明涉及建筑設計技術領域，具體涉及基于MPC?NSGA?II的設施布置多目標優化決策方法、設備及存儲介質，所述方法包括以下步驟：S1、定目標函數、約束條件；S2、引入種群POP?a和種群POP?b；S3、將種群進行非支配排序；S4、根據非支配排序結果對種群進行種群的選擇、交叉和變異；S5、讓新種群POP?a和新種群POP?b進行約束非支配排序；S6、計算擁擠程度；S7、根據步驟S5和步驟S6得到下一代父代種群POP?a和種群POP?b；S8、引入移民算子；S9、得到精英種群；S10、循環步驟S4?S9，直至滿足條件；S11、輸出優化方案。本發明解決了現有技術NSGA?II算法在施工現場臨時設施布置的多約束、多目標優化問題上存在早熟、計算效率低的問題，從而促使施工現場臨時設施布置優化模型更加貼近實際應用。

技術領域

本發明涉及建筑設計技術領域，具體涉及一種基于MPC-NSGA-II的設施布置多目標優化決策方法、設備及存儲介質。

背景技術

建筑業是我國國民經濟的支柱產業之一，對我國整體發展起著舉足輕重的作用。改革開放以來，建筑業作為支柱產業的作用不斷增強，我國逐漸從建筑大國邁向建筑強國。但隨著建筑業的快速增長，伴隨的是高污染、高能耗，以及遠低于其他行業的生產率。

隨著可持續發展理念的深入，國家開始大力推行裝配式建筑。據國內外不同調查報告顯示，相比于傳統建筑，裝配式建筑在施工效率、施工成本、綠色節能等方面有顯著優勢。在施工效率方面，預制構件在工廠加工后進行現場組裝，減少了材料、工具的周轉以及租賃費用，極大縮短了施工周期，部分類型建筑的施工速度提高了4～6倍；在施工成本方面，裝配式建筑使用大量的成品和半成品構件進行安裝施工，勞動強度大大降低，現場作業人員減少了30％以上，這也使得現場施工管理人員數量相應減少，從而降低了人工成本；在綠色節能方面，當住宅預制率達到37％時，相比于傳統住宅，裝配式建筑可減少80％的建筑垃圾，節約水資源36％，節電31％，同時材料消耗減少60％，受外界噪音干擾比傳統住宅平均低8dB等。

雖然具有顯著優勢，但裝配式建筑是典型的空間受限工程，其吊裝設備和預制構件占用施工場地空間大，使得施工現場構配件堆場、生產及生活用房、道路等臨時設施需求與場地面積受限的矛盾更加突出，這對施工平面布置提出了很大挑戰。不合理的裝配式建筑施工現場臨時設施布置，將導致工作空間沖突、影響施工效率、延誤工期，甚至導致安全事故。因此，在裝配式建筑建造過程中，施工現場臨時設施的合理布置顯得尤為重要。

目前，針對施工現場臨時設施布置優化問題，常用啟發式算法獲取最優解的搜索范圍、計算效率。在啟發式方法應用當中，常常基于遺傳算法、粒子群算法和蟻群算法等方法，建立施工現場臨時設施布置優化模型。NSGA-Ⅱ算法是最流行的多目標遺傳算法之一，它降低了非劣排序遺傳算法的復雜性，具有運行速度快，解集的收斂性好的優點，成為其他多目標優化算法性能的基準。但NSGA-II算法在施工現場臨時設施布置的多約束、多目標優化問題上存在早熟、計算效率低等缺點。因此，亟須在此基礎上進行改進優化，從而促使施工現場臨時設施布置優化模型更加貼近實際應用。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種基于MPC-NSGA-II的設施布置多目標優化決策方法，解決現有技術NSGA-II算法在施工現場臨時設施布置的多約束、多目標優化問題上存在早熟、計算效率低的問題，從而促使施工現場臨時設施布置優化模型更加貼近實際應用。

為了達到上述目的，提供了一種基于MPC-NSGA-II的設施布置多目標優化決策方法，

S1、確立影響裝配式建筑施工現場臨時設施布置的若干重要影響因素，根據若干重要影響因素確定目標函數、約束條件；所述目標函數包括實現安全風險最小化的第一目標函數，經濟效益最大化的第二目標函數，以及吊裝時間最小化的第三目標函數；所述約束條件包括場地邊界約束條件、設施重疊約束條件和塔吊覆蓋約束條件；

S2、基于經典NSGA-II算法和約束條件設置多種群策略，引入種群POP-a和種群POP-b取代經典NSGA-II算法中的單一種群；