多目标约束下装配式建筑施工调度优化研究.pdf

摘要

发展装配式建筑是建筑业现代化的重要方向，然而我国的装配式建筑发展较

晚，相关产业不完善。虽然国家出台了一系列的推广政策，但是装配式建筑仍然面

临供应链、施工进度、施工人员等多方约束。本文从工期、资源强度、成本、质量

目标的基础上，构建出四个多目标优化模型。研究采用了改进的白鲸优化（BWO）

来解决实际问题，并结合系统过程分析法（STPA）和系统动力学（SD）的知识进

行了施工调度的优化。本文主要研究内容如下：

（1）通过VOSviewer进行了文献聚类分析，结合装配式建筑施工原则进行了

系统分析，充分考虑工程项目管理要求，提出了工期、资源强度、成本和质量四个

目标。考虑到装配式建筑施工管理的复杂性和多样性，构建了四个多目标优化模型：

工期-资源强度-成本、工期-资源强度-质量、工期-成本-质量以及工期-资源强度-成

本-质量模型。

2

（）为了解决多目标优化问题，采用了白鲸优化算法，并对其进行了针对性

的改进。利用Circle映射对种群初始化进行改写、对莱维（Levy）飞行进行自适应

改动、引入非支配排序和拥挤度计算。这些改进显著提高了算法的性能，使其能够

有效处理装配式建筑的多目标优化问题。

（3）将系统过程分析法（STPA）与系统动力学（SD）相结合，构建了适应装

配式建筑调度管理的STPA-D模型。该模型不仅能够为装配式建筑施工提供详细的

调度管理方案，还能够预测和评估不同管理决策的影响，为施工管理提供科学的决

策支持。

（4）以实际工程项目为例，利用改进后的白鲸优化算法进行了求解，得到了

不同多目标约束下的非劣解前沿（施工方案）。针对不同非劣解（施工方案）在实

际案例中的可实现性，利用STPA-D进行了调度分析。通过STPA-D模型确定了不

同多目标约束的系统损失、系统危险以及最长步长、适中步长、最短步长的正负辅

助调度反馈，为不同非劣解（施工方案）的可实现性提供了参考。最后，根据分析

结果结合案例承包形式，从资源使用、成本分担、施工管理方面提出了具体的实施

建议。

BWO

关键词：装配式建筑施工管理；施工调度；白鲸优化算法（）；系统过程分析

法（STPA）；系统动力学（SD）

I

Abstract

Thedevelopmentofprefabricatedbuildingsisanessentialdirectionforthe

modernizationoftheconstructionindustry.However,thedevelopmentofprefabricated

buildingsinChinastartedrelativelylate,andtherelatedindustryisnotwell-established.

Despiteintroducingaseriesofpromotionpoliciesbythegovernment,prefabricated

buildingsstillfacemultipleconstraintssuchassupplychainissues,constructionprogress,

andlaborshortages.Thearticleconstructsfourmulti-objectiveoptimizationmodels

basedonprojectduration,resourceintensity,cost,andqualityobjectives.Basedonthis,

fourmulti-objectiveoptimizationmodelsareconstructed.Thestudyusesanimproved

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