装配式建筑PC构件配送车辆调度双目标优化研究

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以现浇为主体的传统建造模式需要对混凝土进行养护,施工效率低下,且存在较为严重的资源浪费和环境污染等问题,与我国倡导的绿色发展理念相背离。而装配式建筑所需的预制构件(Prefabricated Component,PC)是在工厂内采用标准化的方式进行生产,能够有效降低材料方面的浪费,减少现场工人的配备,在成本和安全方面都有较大改进。因此,近年来政府颁布了多项政策文件,鼓励装配式建筑的应用和发展,以降低资源环境压力,提高劳动生产效率。但装配式建筑的建造成本与传统现浇建筑相比一直居高不下,其中较为重要的影响因素之一是PC构件的配送成本一直偏高。物流配送成本偏高主要是PC构件预制工厂的物流管理水平较低所导致的,低水平的物流管理不仅使配送成本居高不下,还会因车辆配送不及时而降低客户的满意度。因此,将科学的物流管理思想应用到装配式建筑PC构件的配送过程中,对PC构件配送车辆调度方案进行优化,具有重要的理论意义和实际价值。本文首先对物流配送理论进行系统学习,分析了PC构件的配送特性、配送流程以及成本构成等。然后在由一家PC构件预制工厂向多个施工项目所在地进行配送的一对多系统中,考虑施工方对构件种类、构件数量、配送及时性的要求,以及预制工厂运送的车辆数有限、配送过程受到道路交通阻抗、配送时间要符合施工方时间窗要求等限制条件,构建了兼顾配送总成本和客户满意度要求的PC构件配送车辆调度双目标优化模型。其中,配送总成本构成包括固定成本、燃油成本、在预制工厂的仓库等待装车、到达施工项目所在地后等待卸车以及因交通阻抗造成的等待成本、因配送到达时间晚于时间窗的约束而产生的惩罚成本,并以配送及时性作为反映客户满意度的指标。最后,结合实际的案例数据,采用基本的遗传算法对PC构件配送车辆调度的成本优化模型进行求解,求解得到配送总成本最低时的配送方案;采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)对PC构件配送车辆调度双目标优化模型进行求解,求解得到了Pareto的最优解集合,集合中的每个解都可整理得到对应的配送车次安排表。本文以兼顾成本与满意度的均衡方案为例,分析均衡方案下的车辆调度安排表,并将该求解方案分别与未进行调度优化以及仅进行成本优化的结果进行对比分析。由对比结果可知:求解单目标模型得到的配送成本及双目标模型得到的兼顾配送成本与满意度的均衡成本均低于预制厂的实际配送成本。因此,本文提出的PC构件配送车辆调度双目标优化模型对于降低配送总成本,提高客户满意度具有良好的实践效果,可以为PC构件预制工厂在车辆调配问题上提供决策参考,进一步提高企业的管理水平和竞争力。
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