土木工程施工4.网络计划

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第4章网络计划技术土木工程施工多媒体 4.1网络计划概述20世纪50年代后期在军事、航天等各个领域发展起来的一种计划管理和系统分析方法。网络图——由箭线和节点组成的有序网状图形网络计划——用网络图模型表达任务构成、工作顺序并加注工作时间参数的进度计划。网络计划技术——运用网络图的基本理论来分析和解决计划管理问题的一种科学方法。 发展历史A、横道图，也称甘特图（HenryGantt）。按比例绘制，直观简洁，适合于简单的项目。 B、1956年，美国杜邦化学公司——关键线路法（CriticalPathMethod,CPM)。运用于化工厂的建造和设备维修。 C、1958年，美国海军军械局舰载洲际导弹项目——计划评审技术（ProgramEvaluationandReviewTechnique,PERT）D、1965年，华罗庚将网络计划技术引入我国。E、1978年后，广泛应用。————与决策论、排队论、控制论、仿真技术等相结合————应用领域不断拓宽————计算和优化软件（专业软件公司），如：MicrosoftProject2004PrimaveraSystemsInc.P3 网络计划技术主要特点（1）明确表达各项工作的逻辑关系；（2）通过时间参数计算，确定关键工作和关键线路；（3）掌握机动时间，进行网络计划的优化； （4）运用计算机辅助手段，调整与控制；（5）表达不如横道图直观。时间坐标网络图： 双代号网络图和单代号网络图 4.2双代号网络图4.2.1网络图的构成（三要素）1.、工作（工序、作业、活动）——资源、时间和空间图4-5——紧前工作、紧后工作和平行工作 虚工作——表示工作之间的先后逻辑关系，不耗用资源，也不占用时间。（符号:）2、节点：表示工作之间的联系（起始节点，终止节点，中间节点）i完成开始“时点” 3、线路：线路的长度，即线路所需要的时间。（关键路线——总持续时间最长的线路；非关键线路——除了关键线路之外的线路。） 4.2.2双代号网络图的绘制方法1.逻辑关系1）工艺逻辑关系2）组织逻辑关系 2.逻辑关系的正确表达1）A完成后进行B；B完成后进行C。ABC2）A、B均完成后进行C。 3）A、B均完成后同时进行C和DABCDABCD3）A、B均完成后同时进行C和D4）A完成后进行C；A、B均完成后进行D 5）A、B均完成后进行D；A、B、C均完成后进行E；D、E均完成后进行F。6）A完成后进行C；A、B均完成后进行D；B完成后进行E。 7）A、B两项工作分成三个施工段，分段流水施工：A1完成后进行A2、B1；A2完成后进行A3、B2；A2、B1完成后进行B2；A3、B2完成后进行B3。 虚工作的应用情况（1）连接作用 （2）断开作用（3）区分作用 正确表达工作间的逻辑关系，合理添加虚工作 1）、防止出现循环回路2）同一项工作在一个网络图中不能表达2次以上3.绘图规则 3）一个起始节点，一个终止节点图4）一箭两圈图 5）竖向母线图6）尽量避免箭线交叉（过桥法和指向法）图12161612（a）过桥法（b）指向法 [例1]根据下各工作的逻辑关系，绘制双代号网络图。工作紧后工作ACDEBDECFDFGE----F----G---- [例1]根据下各工作的逻辑关系，绘制双代号网络图。工作紧后工作ACDEBDECFDFGE----F----G----表图132546GFEDCBA [例2]工作紧后工作ADBEGCFDGEHFHIG---H---I---4．2双代号网络计划 [例2]工作紧后工作ADBEGCFDGEHFHIG---H---I---21365478ABCEFDHIG图表4．2双代号网络计划 4.2.3双代号网络计划时间参数计算主要目的：1.确定各工作的开始和结束时间和计划工期；2.确定关键线路、工作；3.为网络优化提供时间参数。计算方法：分析计算法和图上计算法等。 时间参数：节点时间计算工作时间计算3456ACDEFG75485612 一、节点时间参数计算1、节点最早时间（);3456ACDEFG7548561201521715Tc=21(天）ETETETLTLT<正向递推计算,遇点取大>7 2.节点最迟时间（）;3456ACDEFG75485612701521715Tc=21(天）LT<反向递推计算，遇点取小>首先确定最后节点的最迟时（）LT（1）当工期规定为Tr时：取TLn=Tr；（2）当工期没有规定时：取TLn=Tc；Tr作为计划工期TP。Tc作为计划工期TP。 假设此处无工期规定，取TL6=Tc=21（天）3456ACDEFG75485612701521715716071521Tp=21(天）Tc=21(天） 二、工作时间参数计算1.工作最早可能开始时间（ESi-j)<根据已确定的节点时间推算>3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）716071521071515770ESi-jEFi-jLFi-jLSi-jTFi-jTFi-jETETLTLT （2）工作最早可能结束时间（EFi-j)3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）716071521071515770711202115519 （3）工作最迟必须结束时间（LFi-j）3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）716071521071515770711202115519716217152121 （4）工作最迟必须开始时间（LSi-j）3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）7160715210715157707112021155197162171521211612027159 （5）工作总时差1）总时差：（TFi-j）3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）7160715210715157707112021155197162171521211612027159以2—5工作为例导出计算公式：2）计算公：是在不影响计划总工期的条件下，工作所具有的机动时间。 对2—5工作引入时间坐标：计算公式：t（天）1011121314151617181920215C471571671116122-5工作引总时差的计算：TF2-5=16-7-4=5 3）各工作总时差的计算：3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）71607152107151577071120211551971621715212116120271590 4）关键工作与关键线路的确定3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）71607152107151577071120211551971621715212116120271590由关键工作组成的线路叫关键线路,决定计算工期Tc。关键工作：总时差为零的工作叫关键工作。 （6）工作的自由时差（FFi-j)1)自由时差：3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）71607152107151577071120211551971621715212116120271590是在不影响紧后工作最早开始的情况下，该工作可能利用的机动时间。以2—5工作为例导出计算公式：2）计算公： 计算公式：t（天）1011121314151617181920215C471571671116125C471571671116126对2—5工作引入时间坐标：FF2-5=15-7-4=4自由时差和总时差的比较： 3）自由时差的计算：3456ACDEFG75485612701521715Tp=21(天）71607152107151577071120211551971621715212116120271590 关键线路的确定————标号法 4.3单代号网络计划单代号网络计划(工作节点网络计划):优点---绘图简便、逻辑关系明确(1)基本要素图 C、线路（自小到大依次编号）B、箭线:工作之间的逻辑关系图A、节点持续时间工作名称工作代号工作代号持续时间工作名称(a)(b) 2绘图规则及示例A、正确表达已定的逻辑关系B、严禁出现循环回路C、箭线不宜交叉。当交叉不可避免时，可采用过桥法D、一个起点节点和一个终止节点起点节点（St)终止节点（Fin） ［例1］工作名称ABCDEFGHI紧前工作－——BB、CCA、DEE、F紧前工作GD、EE、FGH、II－－－表 ［例1］工作名称ABCDEFGHI紧前工作－——BB、CCA、DEE、F紧前工作GD、EE、FGH、II－－－图 3.4.2时间参数计算A、工作的时间参数1.时间参数计算 （1)工作最早开始时间（ESi)和最早结束时间（EFi)工作名称工作时间A707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St00 （2）网络计划的计算工期Tc=EFn (3)相邻两工作之间的时间间隔（LAGi,j)某项工作i的最早结束时间与其紧后工作j的最早开始时间的差LAGi,j=ESj-EfiA707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St000000022400210图4-43 (4)工作总时差（TFi)TFi=min{TFj+LAGi,j}图A707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St000000022400210022014000152200000 (5)工作自由时差（FFi)FFi=min{LAGi,j}A707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St000000022400210图022014000 (6)工作最迟开始时间（LSi)和最迟结束时间（LFi)A707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St000000022400210022014000152200000图0072219157211521212116161270 2.关键工作和关键线路(LAGi,j=0)A707G61521D8715E12719F51520Fin2121C4711B505St000000022400210022014000152200000图0072219157211521212116161270 图 4.4网络计划的应用4.4.1在不同工程对象中的应用(P-70) 早时标/迟时标[例1]C213654EFDBAGH3653551216图16151413121110987654321213654F6A5B1C2E5D3H5G3图4.4.2双代号时标网络计划 关键线路和时间参数的确定关键线路——自始至终不出现波形线的线路。时间参数：（1）工作最早时间（2）工作自由时差（3）工作总时差（4）工作最迟时间 4.5网络计划优化初始网络计划—网络计划优化网络计划的优化，就是在满足既定约束条件下，按某一目标，通过不断调整寻找最优网络计划方案的过程。包括工期优化、资源优化、费用优化。 4.5.1网络计划的工期优化工期优化是通过压缩关键工作的持续时间达到缩短工期的目的。1.压缩关键工作的原则（1）不能将关键工作压缩为非关键工作；（2）当出现多条关键线路时要将各条关键线路做相同程度的压缩。 2..选择压缩持续时间的关键工作时应考虑的因素1）缩短持续时间对质量影响不大的工作。2）有充足备用资源的工作。3）缩短持续时间所需增加的费用最少的工作。 3.工期优化的计算步骤1）计算并找出网络计划的计算工期、关键线路及关键工作。2）根据计划工期，计算应缩短的持续时间。3）确定各关键工作能缩短的持续时间。4）选择可缩短持续时间的关键工作，压缩其持续时间，重新计算网络计划的计算工期。5）当计算工期仍然超过计划工期时，则重复以上步骤，直至计算工期满足计划工期。6）当所有关键工作的持续时间都已达到其能缩短的极限，而工期仍不能满足要求时，应对原组织方案举行调整或对计划工期重新审定。 例题：已知网络计划如下图，要求工期为11天，试用非时标网络计划对其进行优化。12345647821632(1)6(5)3(2)3(2)6(3)4(2)3(2)优选系数正常持续时间最短持续时间 12345647821632(1)6(5)3(2)3(2)6(3)4(2)3(2)（1）计算并找出初始网络计划的关键线路、关键工作；（2）求出应压缩的时间（3）确定各关键工作能压缩的时间；00266691115151212 12345647821632(1)6(5)3(2)3(2)6(3)4(2)3(2)00266691115151212（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第一次：选择工作③-⑤，压缩2天，成为4天； 12345647821632(1)6(5)3(2)3(2)4(3)4(2)3(2)0026669913131010（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第一次：选择工作③-⑤，压缩2天，成为4天；工期变为13天，③－④和④－⑥也变为关键工作。 12345647821632(1)6(5)3(2)3(2)4(3)4(2)3(2)0026669913131010（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第二次：选择工作③－④和③-⑤，同时压缩1天，③－④成为2天，③-⑤成为3天； 12345647821632(1)6(5)3(2)2(2)3(3)4(2)3(2)00256688121299（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第二次：选择工作③－④和③-⑤，同时压缩1天，③－④成为2天，③-⑤成为3天；工期变为12天，关键工作没有变化。 12345647821632(1)6(5)3(2)2(2)3(3)4(2)3(2)00256688121299（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第三次：选择工作①－③，压缩1天，成为5天； 12345647821632(1)5(5)3(2)2(2)3(3)4(2)3(2)00245577111188（4）选择关键工作压缩作业时间，并重新计算工期Tc′第三次：选择工作①－③，压缩1天，成为5天；工期变为11天，关键工作没有变化。 4.5.2网络计划的资源优化资源，是完成某工作所需的各种人力、材料、机械设备和资金等的统称。资源优化是通过改变工作的开始时间和结束时间，使资源使用随时间的分布趋于均衡，尽量减少波动。网络计划的资源优化包括“资源有限，工期最短”和“工期固定，资源均衡”两种情况。过程略 4.5.3网络计划的费用优化1.工期和费用的关系工程的成本是由直接费和间接费组成的。直接费由材料费、人工费及机械费等构成。间接费包括施工组织管理的全部费用。工程工期变化与费用变化的关系如图所示。可见，求出某工序在不同工期下的直接费用，再考虑相应的间接费，通过迭加，可以求出不同工期下的工程总成本。图 D（时间）C(直接费)DC(最短持续时间)工作持续时间与直接费的关系示意图临界点正常点CC(最短时间直接费)CN(正常时间直接费)DN(正常持续时间) D（时间）C(直接费)DC(最短持续时间)工作持续时间与直接费的关系示意图临界点正常点CC(最短时间直接费)CN(正常时间直接费)DN(正常持续时间) 例：某工作的直接费用率为３０元/天，当把该工作压缩３天时，其直接费例：某工程的间接费用率为３０元/天，当把工期压缩３天时，其间接费增加３０×３＝９０元。减少３０×３＝９０元。 ２．费用优化的方法与步骤：（１）按工作正常持续时间画出网络计划，找出关键线路、工期、总费用；（２）计算各工作的直接费用率ΔCｉ－ｊ（３）压缩工期；（４）计算压缩后的总费用：（５）重复３、４步骤，直至总费用最低。 压缩工期时注意压缩关键工作的持续时间；不能把关键工作压缩成非关键工作；选择直接费用率或其组合（同时压缩几项关键工作时）最低的关键工作进行压缩，且其值应≤间接费率。 例题：已知某工程计划网络如图，整个工程计划的间接费率为0.35万元/天，正常工期时的间接费为14.1万元。试对此计划进行费用优化，求出费用最少的相应工期。215410(6)367.0(7.8)7(4)9.2(10.7)8(6)5.5(6.2)15(5)11.8(12.8)10(5)6.5(7.5)12(9)8.4(9.3)最短时间直接费正常时间直接费最短持续时间正常持续时间 （１）按工作正常持续时间画出网络计划，找出关键线路、工期、总费用；215410(6)367.0(7.8)7(4)9.2(10.7)8(6)5.5(6.2)15(5)11.8(12.8)10(5)6.5(7.5)12(9)8.4(9.3)×××工期T＝37天总费用＝直接费用＋间接费用＝（7.0＋9.2＋5.5＋11.8＋6.5＋8.4）＋14.1=62.5万元 （２）计算各工作的直接费用率ΔCｉ－ｊ工作代号正常持续时间(天)最短持续时间(天)正常时间直接费(万元)最短时间直接费(万元)直接费用率(万元/天)①－②1067.07.8①－③749.210.7②－⑤865.56.2④－⑤15511.812.8③－⑤1056.57.5⑤－⑥1298.49.30.20.50.350.10.20.3 215410(6)360.27(4)0.58(6)0.3515(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间（３）压缩工期；第一次：选择工作④－⑤，压缩７天，成为８天； 215410(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间（３）压缩工期；第一次：工期变为30天，②－⑤也变为关键工作。选择工作④－⑤，压缩７天，成为８天； 215410(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间（４）计算压缩后的总费用： 215410(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间第二次：选择工作①－②，压缩1天，成为9天； 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间工期变为29天，①－③、③－⑤也变为关键工作。第二次：选择工作①－②，压缩1天，成为9天； 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间计算压缩后的总费用： 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.212(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间第三次：选择工作⑤－⑥，压缩3天，成为9天； 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.29(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间工期变为26天，关键工作没有变化。第三次：选择工作⑤－⑥，压缩3天，成为9天； 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.29(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间计算压缩后的总费用： 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.29(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间第四次：选择直接费用率最小的组合①－②和③－⑤，但其值为0.4万元/天，大于间接费率0.35万元/天，再压缩会使总费用增加。优化方案在第三次压缩后已经得到。 21549(6)360.27(4)0.58(6)0.35８(5)0.110(5)0.29(9)0.3直接费用率最短持续时间正常持续时间最优工期为26天，其对应的总费用为60.45万元，网络计划如下。