基于成本最优的装配式预制构件配送车辆路径优化研究

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近年来,我国逐渐推进城镇化建设,进一步加快了建筑工业化的脚步,建筑产业在高速发展中。在可持续发展战略的今天,为了减少传统的建造方式中产生的能源消耗,改变传统的管理方式,减轻环境污染,建筑行业必然迎来全新的转型升级,装配式建筑已经成为必然趋势。装配式建筑很少对环境造成污染,充分利用资源,提高施工效率,是实现转型升级的重要保证。新型的建筑工业化是对传统建筑形式的变革,其显著特点是标准化设计、工厂化生产,对预制构件进行装配施工一体化。传统的建筑行业只需要用混凝土罐车运输混凝土,然而预制构件体积较大,需要多次运输,因此运输成本占到了预制构件成本的大部分。装配式预制构件的配送问题将会是一个研究的热点问题。我国对于装配式建筑的研究起步较晚,缺乏科学的配送管理,然而配送车辆的路径优化问题不仅影响着预制构件厂的成本也影响着施工场地的施工效率。预制构件厂为建筑行业带来了效益,许多发达国家已经把制造业先进的物流管理思想引入到建筑行业当中,将运输过程移交给专业的配送中心完成,在提供方和需求方之间建立配送中心,提高专业化程度,提升效率,降低成本。预制构件从工厂运输到施工场地有两个问题需要考虑:一是怎样安排运输路径使得预制构件的配送成本最低,二是在施工工期确定的背景下,如何有效的安排运输路径以降低由于延迟配送而带来的惩罚成本。因此本文提出一个数学模型优化装配式预制构件配送车辆路径,使得预制构件厂的运输成本最小,不仅满足施工方的进度要求和满意度,也满足预制构件生产企业的生产方案和成本要求。本文的具体研究内容主要分为以下几个部分:首先,进行文献检索收集分析装配式建筑、物流配送路径优化问题在国内外研究现状的基础上,阐述物流配送及其系统的基本理论,对VRP问题和节约里程算法的基本思想和原理进行阐述,奠定了本文的理论基础。第二,首先对预制构件配送过程进行分析,并将其与传统的物流配送过程进行对比,提出预制构件配送的特征;并进一步分析装配式预制构件配送成本的影响因素;其次针对本文考虑的时间窗约束,对于施工过程中存在的不确定性因素进行分析,这些不确定性因素的发生将直接导致工期的延误,在此基础上提出有限工期约束的车辆路径优化问题,为下一章节模型的建立打下基础。第三,根据装配式预制构件运输的特点,由于装配式预制构件运输与传统的车辆配送不同,首先对设立模型的目标进行确定,对影响初始路径选择的因素进行分析,其次针对模型提出一些假设条件,在约束之下,考虑了因不满足施工单位时间窗约束的时间效益成本,该模型主要包括运输车辆的固定成本、运输成本以及在时间窗约束下而产生的惩罚成本。第四,首先对目前的优化算法进行简单的介绍,并对比其优缺点;其次针对考虑了约束条件影响下时间窗的约束以及里程约束,提出节约里程算法的改进方式,并描述改进后的节约里程算法的基本思想和工作机理。第五,将建立的装配式预制构件配送路径优化模型应用到实际算例中,利用改进后的节约里程算法进行求解,通过结果分析验证了模型的有效性,为装配式预制构件的车辆路径优化问题提供了新的方法和参考依据。
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