專利名稱：多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工程機械自動化技術領域，特別是涉及道路施工機械機群優(yōu)化配置技術背景道路施工機械資源優(yōu)化配置技術是一門以設備及其群體為對象，建立在機械、計算機、數據庫、概率統(tǒng)計、專家系統(tǒng)、道路施工等技術基礎上的綜合性交叉技術。是一種直接為生產服務，促進生產力發(fā)展的工程實用技術。
現代大規(guī)?；A設施建設是由多品種、多數量工程施工機械施工機群協(xié)同作業(yè)的生產過程。施工企業(yè)在保證質量的前提下，無不追求施工效率和施工成本，并對生產過程的均衡性提出了越來越高的要求。工程開始階段，編制施工計劃，合理配置人力(人力資源配置)、物力(設備資源配置和材料資源配置)是首當其沖的任務。
隨著技術進步和大生產的發(fā)展要求，國內外工程界、企業(yè)界對設備資源優(yōu)化配置越來越重視，也使此項技術的研究得到發(fā)展。由于路面施工機群的設備的品種和數量較多，各種機械的工作狀態(tài)又有一定隨機性，致使此項技術的研究仍停留在理論上，尚未對施工實踐起指導作用。機械配置仍停留在依據人的經驗進行配置階段。因而，道路施工機械配置不科學；實時性差；出現物料斷流和積壓；施工成本加大，生產效率低；施工質量與管理水平差等諸多問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術存在的問題，提供了一種多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法。
本發(fā)明的應用對象是由拌和機—攤鋪機—壓實機—自卸車—裝載機組成的公路路面施工機群。
本發(fā)明中(1)多目標函數指由質量、成本、施工效率、均衡性生產四個目標綜合形成的目標函數。(2)道路施工機械拌和機、攤鋪機、壓實機、自卸車、裝載機等組成的公路路面施工機群。(3)資源指組成公路路面施工機群的設備的品種、機型和數量。
本發(fā)明的多目標函數，即以質量、成本、施工效率、均衡性生產四者綜合形成目標函數，進行道路施工機械資源優(yōu)化配置。其配置方法包括①以施工機械均衡性為目標函數編制施工計劃和評價模型按兩種模式編制施工計劃，即以“要求工期不變，供應機械均衡”或“供應機械有限，要求工期最短”，根據用戶要求擇其一種進行，計算出每天的施工進度和對機械生產率的要求值，作為機械資源優(yōu)化配置的依據。
②以施工質量為目標函數進行單機選型和機群配置在第①步施工計劃基礎上，根據機械生產率的要求值，按照質量標準，在施工單位的設備資源數據庫中選擇機型，保證施工質量。在單機選型基礎上，按照計劃要求進行機群配置，求出每種機械的數量。
③以施工成本為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案施工成本是以機群系統(tǒng)中所有機械的總臺班費為指標計算的。以總臺班費最小為原則，編制機群配置評價模型，對第②步形成的機群配置方案進行評價，并按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的原則修改它。
④以施工效率為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案提高施工效率的本質就是讓設備的空閑概率最低！以此為目標函數編制機群配置評價模型，對第③步形成的機群配置方案進行評價，也按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的原則修改它。
按①②③④的順序編制軟件總流程，就可以形成比較理想的多目標函數機械資源優(yōu)化配置方案。
本發(fā)明評價模型中加入優(yōu)化配置施工機械的依據，使配置優(yōu)化方法簡便，提高了實用性。
目前的研究大多采用概率統(tǒng)計理論，理論性強，適用面廣，但計算較復雜，實用性差。相反，許多施工人員的經驗公式簡單易行，但使用范圍較窄。為此，將兩者結合形成優(yōu)化、評價模型，不求理論價值多高，但求實用價值大。數學模型有的取自理論分析，有的是經驗數據，有的則取自相關標準。大部分為代數式，優(yōu)化配置快速、簡便和實用。
本發(fā)明采用如下技術方案多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，以目標函數編制施工計劃，進行單機選型、機群配置，編制評價模型進行配置優(yōu)化，其特點是以質量、成本、施工效率、均衡性為目標函數，進行道路施工機械資源優(yōu)化配置；其優(yōu)化配置方法包括1)以施工機構均衡性為目標函數編制施工計劃按兩種模式編制施工計劃，一是要求工期不變，供應機械均衡，二是供應機械有限，要求工期最短，擇一編制出每天的施工進度和對機械生產率的要求值，作為施工機械優(yōu)化配置依據；2)以施工質量、施工成本或施工效率擇一為目標函數進行單機選型和機群配置，然后，以另外兩指標為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案，得到道路施工機械優(yōu)化配置；其中施工質量是在施工計劃基礎上，根據機械生產率的要求值，按照質量要求，在施工單位的設備資源數據庫中選擇機型，保證施工質量；施工成本是以機群系統(tǒng)中所有機械的總臺班費為指標，以總臺班費最小為原則編制機群配置評價模型，評價按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的方法修改優(yōu)化配置方案；施工效率是讓設備的空閑概率最低，以此為目標函數編制機群配置評價模型，評價按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的方法修改優(yōu)化配置方案。
本發(fā)明還可以采取如下技術措施上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是道路施工機械按以下順序進行優(yōu)化配置1)以施工機械均衡性為目標函數編制施工計劃；2)以施工質量為目標函數進行單機選型和機群配置；3)以施工成本為目標函數編制機群配置評價模型，評價修改來優(yōu)化機群配置方案；4)以施工效率為目標函數編制機群配置評價模型，評價修改來優(yōu)化機群配置方案。
上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是根據運距的變化均衡調整優(yōu)化配置自卸車數量和種類。
上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是單機選型和機群配置優(yōu)化的依據為1)道路施工機群由主導機械和輔助機械組成，拌和機、攤鋪機為主導機械，其余為配套輔機。配套輔機生產率容量略≥主導機械，按K＝1.0-1.3的安全系數配置。例如，裝載機能力≥1.2×拌和機能力，自卸車能力≥1.2×攤鋪機能力。
2)拌和機生產率Pb＝T·Kt·PbO其中Pb拌和機臺班生產率，噸/臺班PbO拌和機平均小時生產率，噸/小時Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0T臺班工作時間，小時3)攤鋪機生產率Pt＝60·T·Kt·h·b·V，立方米/臺班其中Pt攤鋪機每個臺班生產率，立方米/臺班T臺班工作小時數，小時Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0h壓實后的攤鋪厚度，米b攤鋪寬度，米V攤鋪速度，米/分鐘4)壓路機生產率計算PY=TKtLB[(n1α×V1+n2α×V2+n3α×V3)L+nt]m]]>(平方米/臺班)其中Py壓路機每臺班生產率T臺班工作小時數Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0L作業(yè)段長度，米B壓路機作業(yè)寬度，米n1，n2，n3相應速度下的碾壓遍數v1，v2，v3不同檔位下的工作速度，米/分鐘α滑轉效率；α＝0.8n＝n1+n2+n3t換檔時間；t＝0.001小時m沿寬度方向的碾壓帶數。
5)為滿足拌和機供料需配置裝載機的數量nz=Pb(L/V1+L/V2+tb+tp)60qi×kzz]]>式中n1-每小時裝載次數L-裝料距離，米
qi-裝載機斗容量，噸V1-裝載機空載行車速度，米/分鐘V2-裝載機滿載行車速度，米/分鐘ti-裝載機裝料時間，分鐘tp-裝載機卸料時間，分鐘Pb-拌和機生產率，噸/小時nz-裝載機的數量Kzz-安全系數，Kzz＝1.0-1.3上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是單機選型和機群配置優(yōu)化的依據為安全系數K＝1.1-1.3，臺班利用系數Kt＝0.8～0.9，安全系數，Kzz＝1.2上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是以施工成本為目標函數的評價模型為Ze＝Ze最小其中機群施工每臺班的使用費用Ce=Σi=1nKhiTmiNiKli]]>機群每臺班產量投資額Ke＝(Kz/Py)×PT機群施工每臺班的成本折算費用Ze＝Ce+EhKe式中Ni機群中第i種機械的總臺數Ce機群施工每臺班作業(yè)成本，元/臺班Eh標準投資效果系數，Eh＝0.12-0.18。
Ke機群每臺班產量投資額Khi第i種機械平均小時作業(yè)成本，元/小時Tmi第i種機械在一個臺班的工作時間，取Tmi＝8小時；K1i第i種機械每臺班的正常利用系數，由統(tǒng)計計算得到，通常K1i＝0.8-0.9n機群中機械的型號種數，按型號分Kz機群投資總額Py機群平均年產量PT機群在當前工程中的臺班平均產量；Ze機群施工每臺班的成本折算費用上述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特點是施工效率評價模型評價時先由概率統(tǒng)計得到拌和、攤鋪、初壓、復壓、終壓空閑的概率分別為Pb(0)，Pt(0)，Pyc(0)，Pyf(0)，Pyz(0)；進而得到設備利用率如下拌和機利用率Kb(0)＝[1-Pb(0)]×100％攤鋪機利用率Kt(0)＝[1-Pt(0)]×100％初壓機利用率Kcy(0)＝[1-Pcy(0)]×100％復壓機利用率Kfy(0)＝[1-Pfy(0)]×100％終壓機利用率Kzy(0)＝[1-Pzy(0)]×100％本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果(1)滿足機群配置物流原則—均勻供料，連續(xù)作業(yè)物流指瀝青混凝土料從原料(瀝青、沙石等)到形成路面的流通搬運過程。理想物流狀態(tài)為——在任何中間節(jié)點，物流盡量不停頓，或日停頓時間t＝tmin最小。具體說，當拌和機剛拌好一車料時，就有一輛自卸車剛好到達拌和機處并裝料；當攤鋪機剛好需要進料時，就有一輛自卸車剛好到達攤鋪機處并立即卸料；混合料剛攤鋪完，壓路機就根據其溫度進行不同階段的壓實(初壓、復壓、終壓)。
根據瀝青混合料隨溫度變化的特點，機群配置的物流要求是能保證在溫度規(guī)定范圍內，將混合料連續(xù)均勻地運到、攤鋪、壓實。不缺料延誤，也不堆積，連續(xù)流水作業(yè)。
(2)滿足機群配置誤差流原則—誤差最小形象地講，施工機群智能化系統(tǒng)就是一個大閉環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，給定值即目標函數如質量、工期、成本、效率、機械均衡性等；調節(jié)裝置即機群配置與控制調度模塊；智能執(zhí)行機構即單機智能系統(tǒng)和人(人是作為多智能體中的一種)；受控對象即機群中的各個單機如拌和機、攤鋪機、自卸車、壓路機、裝載機；閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)則是由單機智能儀表、網絡無線通訊、GPS、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷共同組成；實測值則是由狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷模塊對反饋值進行計算評價的結果。
按照經典控制理論，誤差流＝目標函數給定值向量-實測值向量。理想的施工過程中應當是“無差調節(jié)”，物流在各處的參數向量(溫度、容重、產量、混合料配比、停頓時間等)應是一個穩(wěn)定的“參數向量場”，各處的“場強”不隨時間而變化。但實際上是動態(tài)的，各處的參數向量隨時間的變化值就組成了誤差流。很顯然，機群配置與控制調度的目標是誤差流最小——生產最均衡，質量最穩(wěn)定。從而使施工過程智能化系統(tǒng)近似為一個穩(wěn)定的“時不變系統(tǒng)”。
(3)實現機械配置自動化，同時實現了質量、成本、效率、機械均衡性四項指標。
綜上所述，本發(fā)明采用計算機實現機械配置自動化，取代了人的繁瑣勞動，降低了出錯概率。同時實現了質量、成本、效率、機械均衡性四項指標，為真正實現物流、誤差流的控制目標奠定了基礎。


圖1是道路施工機械機械優(yōu)化配置系統(tǒng)硬件組成示意圖。
圖2是道路施工機械資源優(yōu)化配置總流程圖。
圖3是質量為目標的單機選型子程序流程圖。
圖4是成本評價子程序流程圖。
圖5是效率評價子程序流程圖。
圖6是施工機械均衡性評價子程序流程圖。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的技術內容、特點及功效，茲例舉以下實例，并配合附圖詳細說明如下1)本發(fā)明需要的軟、硬件環(huán)境由計算機、網絡、數據庫等硬件和機械配置程序組成的機械資源優(yōu)化配置系統(tǒng)，其硬件組成見附圖1。整個系統(tǒng)的只有1個服務器3，選擇另外兩個分機的目的是為了方便分工，各分機的功能服務器都具備，故障診斷分機7主要是用來分析故障，決策系統(tǒng)分機9主要是用來決策研究，發(fā)生和接受指令的功能只有服務器3具有。本系統(tǒng)有屏幕1進行整個地圖或局部的監(jiān)視，有GPS接收機4與衛(wèi)星5通訊。服務器3裝有監(jiān)視器2，通過GSM調制服務器6實現故障和決策的通信，服務器3通過集線器8與故障監(jiān)測分機7決策分機9以及繪圖儀10相連。本系統(tǒng)可以增加一些外設。
計算機配置為PentiumIII以上的PC兼容機。64M以上的內存。1024×768以上的顯示器。數據庫是存儲在網絡上的，因此對存儲器要求不高，但至少應為6G以上。
軟件環(huán)境Windows98/2000或windows NT操作系統(tǒng)?；谖淖謹祿撵o態(tài)數據庫和動態(tài)數據庫采用Microsoft Access和SQL Server(Structured Query Language結構化查詢語言)，SQL標準符合ISO 9075。軟件開發(fā)及編程語言采用Borland C++Builder 5.0，也可以采用其他語言編制。
數據庫中的數據分類數據庫中存有施工單位的設備資源，包括機種、機型、使用年限、數量、性能參數等，還有其他資源數據，供資源配置時調用。
資源數據分類如下施工過程數據施工進度，設備消耗，原材料消耗，人力消耗等。
施工工程數據施工環(huán)境，地理位置，水文地理資料，施工任務要求，施工工程標準等。
機群狀態(tài)數據施工過程中各單機姿態(tài)，性能參數和狀態(tài)參數等。
可用資源數據施工單位設備種類，人員組成，結構和技術等級，原材料分類和數量等。
2)機械資源優(yōu)化配置系統(tǒng)實施方式①以施工機械均衡性為目標函數編制施工計劃和評價模型首先是編制施工計劃。有兩種計劃編制模式，即以“要求工期不變，供應機械均衡”或“供應機械有限，要求工期最短”，根據用戶要求擇其一種進行，計算出每天的施工進度和對機械生產率的要求值，作為機械資源優(yōu)化配置的依據。
其次是研制評價模型。在公路施工中，施工條件、系統(tǒng)機械運行狀態(tài)隨著施工的進行每時每刻都在變化。攤鋪機不停地向前推進，拌和設備與攤鋪機之間的距離(即自卸車的運距)在不斷變化。若假設拌和機在攤鋪的起始位置，則拌和設備與攤鋪機之間的距離將逐漸加大，即自卸車的運輸距離逐漸增大，運送能力逐漸下降，這必然導致系統(tǒng)的生產率下降。
這一問題的解決，一是把運距視為一個變量，反映不同運距條件下的系統(tǒng)運行狀態(tài)；二是模擬運距的變化，動態(tài)地為機械化施工系統(tǒng)配置運輸車輛，調整系統(tǒng)組配方案，穩(wěn)定系統(tǒng)生產率。組配方案見附圖6。
②以施工質量為目標函數進行單機選型和機群配置在第①步施工計劃基礎上，根據機械生產率的要求值，按照相關行業(yè)質量標準，在施工單位的設備資源數據庫中選擇機型，保證施工質量。
在單機選型基礎上，按照計劃要求進行機群配置，求出每種機械的數量。單機選型和機群配置程序流程見附圖3。其中，讀入初始數據讀入施工進度計劃，機械所需生產率要求等初始數據。拌和機設備選型按拌和機計算公式，以保證生產率和施工質量為目標函數，從設備資源數據庫中選擇拌和機機型。通常拌和機只配置1臺。攤鋪機設備選型使攤鋪機生產率略大于拌和機，以保證質量為目標函數，從設備資源庫中選攤鋪機機型。通常推鋪機配置1臺或2臺。壓路機設備選型使壓路機生產率略大于攤鋪機，以保證質量為目標，從設備資源庫中選初壓、復壓、終壓機機機型和數量。裝載機選型使裝載機生產率略大于攤鋪機，從設備資源庫中選機型和數量。自卸車配置按照機群工作最佳狀態(tài)配置自卸車機型和數量。顯示機型和數量顯示機群中各機種的機型和數量。顯示并存儲顯示并存儲單機配置方案。修改初始參數人機交互，修改初始參數，開始新一輪的選型配置。
③以施工成本為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案施工成本是以機群系統(tǒng)中所有機械的總臺班費為指標計算的。而此指標則取決于機械配置所形成的運行狀態(tài)，運行狀態(tài)的目的是使各型機械數量組合能保證施工工作接近理想工作情況，此時對應的系統(tǒng)狀態(tài)與機械組合關系應當是(一)施工機群中一般情況下只有1臺拌和機，此時拌和機處的自卸車數量n1應等于或接近于1(n1≈1)，即拌和機處有一輛汽車，而這輛汽車正在裝料。當這輛車裝完料運走時，另一輛汽車立即進入裝料狀態(tài)。
(二)當攤鋪機為1臺時，攤鋪機處的自卸車數量n2應等于或接近于1(n2≈1)，即攤鋪機處有一輛汽車，而這輛汽車正在向攤鋪機卸料；當這輛車卸料完成準備返回運料時，另一輛汽車立即進入向攤鋪機卸料狀態(tài)。當攤鋪機為2臺時，攤鋪機處的自卸車數量n2應等于或接近于2(n2≈2)，即每臺攤鋪機前均有一輛汽車正在卸料，當每輛車向各自的攤鋪機卸料完成準備返回運料時，另一輛汽車立即進入向各自攤鋪機卸料狀態(tài)。
(三)同樣的道理，用當量自卸車數可以說明各壓路機前待壓實路面的瀝青混合料工作量的當量車數期望值。
綜合上述(一)、(二)、(三)點，系統(tǒng)狀態(tài)與機械組合關系用一句話表示就是每臺施工機械前面都要有相當于一車瀝青混合料的工作量。
這樣配置的機械組合，避免了相互等待造成的工作時間和機械臺班費的浪費，提高了設備實際利用率，降低了成本。
利用上述原則，編制機群配置評價模型，對第②步形成的機群配置方案進行評價，并按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的原則修改它。施工成本評價子流程見附圖4。其中，讀入機群配置數據讀入機群配置的有關數據，包括機種、機型與數量組合。計算機群總臺辦費按成本計算法計算機群設備的總臺辦費。計算公式見成本評價模型。自卸車減1，裝載機減1自卸車數量減1運算，裝載機數量減1運算，重組機群。自卸車加1與/或裝載機加1自卸車數量加1運算與/或裝載機數量加1運算，重組機群。質量指標校核調用生產率計算公式，分別計算在新的數量組合下，裝載機、自卸車的生產率是否滿足要求。按新機群配置方案按新的機群組合成第二步配置方案，即同時滿足質量和成本目標方案。顯示機群機型和數量顯示機群中各機種的機型和數量。顯示并存儲方案顯示并存儲第二步方案。
④以施工效率為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案提高施工效率的本質就是讓設備尤其是關鍵設備的空閑概率最低！在路面施工中的關鍵設備是拌和機與攤鋪機。以此為目標函數編制機群配置評價模型，對第③步形成的機群配置方案進行評價，也按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的原則修改它。理論上可以證明，只要單機選型正確且機群配置符合③中所說的“理想工作情況”，就能達到理想施工效率的目標。施工效率評價子流程見附圖5。其中，讀入機群配置數據讀入機群配置的有關數據，包括機種、機型與數量組合。按效率核算法計算機群設備空閑概率按效率核算法計算機群設備(尤其是主導機械拌和機、攤鋪機)的空閑概率。計算公式見效率評價模型。自卸車加1自卸車數量加1運算，重組機群。自卸車減1與/或裝載機減1自卸車數量減1運算與/或裝載機數量減1運算，重組機群。成本指標校核調用成本計算公式，計算在新的機群組合下，設備和總臺辦費是否滿足要求。效率校核與成本校核的數據二選一無論成本校核還是效率校核，均進行兩次修正，取各自的第二次數據。將效率校核的數據與成本校核的數據列表顯示、比較，人為二選一形成新的機群組合第三步配置方案，即同時滿足質量、成本和效率目標的方案。顯示機群機型和數量顯示機群中各機種的機型和數量。顯示并存儲方案顯示并存儲第三步方案。
按①②③④的順序編制軟件總流程，就可以形成比較理想的多目標函數機械資源優(yōu)化配置方案。軟件總流程見附圖2。其中，調用機構均衡模塊編制施工進度計劃，計算機機械所需生產率要求。調用單機選型模塊以施工質量為目標函數，從設備資源數據庫選擇機型和數量，組成機群初步方案。調用成本評價模塊以施工成本為目標函數，參照設備資源數據庫，對機群初步方案評價并進行修改，得出第二步方案。調用效率評價模塊以施工效率為目標函數，參照設備資源數據庫，對機群第二步方案評價并進行修改，得出第三步方案。顯示方案顯示第三步方案。存儲方案存儲第三步方案作為最終方案。修改初始參數人機交互，修改初始參數，開始末新一輪的選型配置。滿意否？此處判斷為人為的，即判斷質量、成本、效率各項指標是否滿足預定的要求。
應當指出，按②③④的優(yōu)先級排列順序，并在后續(xù)的評價修改中采用“機型就高不就低，數量就多不就少”的原則，正是體現四個目標函數的優(yōu)先級別。例如，本文就體現了質量第一、成本第二、效率第三的要求。相反，如果將模塊順序變換一下，則將體現另一種優(yōu)先級別。
權利要求
1.多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，以目標函數編制施工計劃，進行單機選型、機群配置，編制評價模型進行配置優(yōu)化，其特征是以質量、成本、施工效率、均衡性為目標函數，進行道路施工機械優(yōu)化配置；其優(yōu)化配置方法包括1)以施工機械均衡性為目標函數編制施工計劃按兩種模式編制施工計劃，一是要求工期不變，供應機械均衡，二是供應機械有限，要求工期最短，擇一編制出每天的施工進度和對機械生產率的要求值，作為施工機械優(yōu)化配置依據；2)以施工質量、施工成本或施工效率擇一為目標函數進行單機選型和機群配置，然后，以另外兩指標為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案，得到道路施工機械優(yōu)化配置；其中施工質量是在施工計劃基礎上，根據機械生產率的要求值，按照質量要求，在施工單位的設備機械數據庫中選擇機型，保證施工質量；施工成本是以機群系統(tǒng)中所有機械的總臺班費為指標，以總臺班費最小為原則編制機群配置評價模型，評價按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的方法修改優(yōu)化配置方案；施工效率是讓設備的空閑概率最低，以此為目標函數編制機群配置評價模型，評價按照“機型就高不就低，數量就多不就少”的方法修改優(yōu)化配置方案。
2.按照權利要求1所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是道路施工機械按以下順序進行優(yōu)化配置1)以施工機構均衡性為目標函數編制施工計劃；2)以施工質量為目標函數進行單機選型和機群配置；3)以施工成本為目標函數編制機群配置評價模型，評價修改來優(yōu)化機群配置方案；4)以施工效率為目標函數編制機群配置評價模型，評價修改來優(yōu)化機群配置方案。
3.按照權利要求1所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是根據運距的變化均衡調整優(yōu)化配置自卸車數量和種類。
4.按照權利要求1所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是單機選型和機群配置優(yōu)化的依據為1)道路施工機械分主導機械和輔助機械，拌和機、攤鋪機為主導機械；配套輔助機械生產率略≥主導機械，按K＝1.0-1.3的安全系數配置；2)拌和機生產率Pb＝T·Kt·Pb0其中Pb拌和機臺班生產率，噸/臺班Pb0拌和機平均小時生產率，噸/小時Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0T臺班工作時間，小時3)攤鋪機生產率Pt＝60·T·Kt·h·b·V，立方米/臺班其中Pt攤鋪機每個臺班生產率，立方米/臺班T臺班工作小時數，小時Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0h壓實后的攤鋪厚度，米b攤鋪寬度，米V攤鋪速度，米/分鐘4)壓路機生產率計算PY=TKtLB[(n1α×V1+n2α×V2+n3α×V3)L+nt]m]]>(平方米/臺班)其中Py壓路機每臺班生產率T臺班工作小時數Kt臺班工作時間利用系數，Kt＝0.7～1.0L作業(yè)段長度，米B壓路機作業(yè)寬度，米n1，n2，n3相應速度下的碾壓遍數v1，v2，v3不同檔位下的工作速度，米/分鐘α滑轉效率；α＝0.8n＝n1+n2+n3t換檔時間；t＝0.001小時m沿寬度方向的碾壓帶數。5)為滿足拌和機供料需配置裝載機的數量nz=Pb(L/V1+L/V2+tb+tp)60qi×kzz]]>式中n1-每小時裝載次數L-裝料距離，米q1-裝載機斗容量，噸V1-裝載機空載行車速度，米/分鐘V2-裝載機滿載行車速度，米/分鐘ti-裝載機裝料時間，分鐘tp-裝載機卸料時間，分鐘Pb-拌和機生產率，噸/小時nz-裝載機的數量Kzz-安全系數，Kzz＝1.0-1.3
5.按照權利要求4所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是單機選型和機群配置優(yōu)化的依據為安全系數K＝1.1-1.3，臺班利用系數Kt＝0.8～0.9，安全系數，Kzz＝1.2
6.按照權利要求1所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是以施工成本為目標函數的評價模型Ze＝Ze最小其中機群施工每臺班的使用費用Ce=Σi=1nKhiTmiNiKli]]>機群每臺班產量投資額Ke＝(Kz/Py)×PT機群施工每臺班的成本折算費用Ze＝Ce+EhKe式中Ni機群中第i種機械的總臺數Ce機群施工每臺班作業(yè)成本，元/臺班Eh標準投資效果系數，Eh＝0.12-0.18。Ke機群每臺班產量投資額Khi第i種機械平均小時作業(yè)成本，元/小時Tmi第i種機械在一個臺班的工作時間，取Tmi＝8小時；Kli第i種機械每臺班的正常利用系數，由統(tǒng)計計算得到，通常Kli＝0.8-0.9n機群中機械的型號種數，按型號分Kz機群投資總額Py機群平均年產量PT機群在當前工程中的臺班平均產量；Ze機群施工每臺班的成本折算費用
7.按照權利要求1所述的多目標函數的道路施工機械優(yōu)化配置方法，其特征是施工效率評價模型評價時先由概率統(tǒng)計得到拌和、攤鋪、初壓、復壓、終壓空閑的概率分別為Pb(0)，Pt(0)，Pyc(0)，Pyf(0)，Pyz(0)；進而得到設備利用率如下拌和機利用率Kb(0)＝[1-Pb(0)]×100％攤鋪機利用率Kt(0)＝[1-Pt(0)]×100％初壓機利用率Kcy(0)＝[1-Pcy(0)]×100％復壓機利用率Kry(0)＝[1-Pfy(0)]×100％終壓機利用率Kzy(0)＝[1-Pzy(0)]×100％
全文摘要
本發(fā)明屬于工程機械自動化技術領域。以多目標函數編制施工計劃，進行單機選型、機群配置，編制評價模型進行配置優(yōu)化，包括1)以施工機構均衡性為目標函數編制施工計劃。按兩種模式編制施工計劃，一是要求工期不變，供應資源均衡，二是供應資源有限，要求工期最短，擇一編制出每天的施工進度和對機械生產率的要求值，作為施工機械優(yōu)化配置依據。2)以施工質量、施工成本或施工效率擇一為目標函數進行單機選型和機群配置，然后，以另外兩指標為目標函數編制機群配置評價模型，評價并修改機群配置方案，得到道路施工機械優(yōu)化配置。本發(fā)明采用計算機實現了施工機械優(yōu)化配置，保證機群配置物流均勻供料，連續(xù)作業(yè)，并且誤差流最小。
文檔編號G06F9/00GK1503157SQ0214907
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月22日 優(yōu)先權日2002年11月22日
發(fā)明者李學忠, 鄭尚龍, 戎賢, 王福山, 吳國祥, 孫立新, 王振剛, 崔根群, 陳洪江 申請人:天津工程機械研究院