面向大规模定制的住宅装修排产优化研究

发表时间:2021/2/19   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:常春光 郭晓芳
[导读] 摘要:排产优化问题是管理学科研究的核心问题之一。
        沈阳建筑大学管理学院  辽宁省沈阳市  110168
        摘要:排产优化问题是管理学科研究的核心问题之一。同一楼盘项目、同一时期的住宅装修施工安排,可将整个楼盘项目看作一个工作场,采用车间排产优化模型,将制造业的先进管理引入建筑装修业。
        关键词:住宅装修施工安排;车间排产优化
        1绪论
        伴随着住宅装修行业的发展和积累,已有形成规模的住宅装修企业进军房地产业。某装修公司在本地已经发展为包括房地产、装饰材料等上下游产业链的F集团。F集团在新开发的楼盘项目中,给选择集团内F装修公司的业主提供了较大优惠。因此在本楼盘项目中,很多业主委托F装修公司进行装修施工,建筑、装修无缝连接,实现了交房即入住,同时促进了装修的环保化发展。
        F装修公司在本楼盘的各户住宅装修,分别是个性化设计的。F装修公司在本楼盘的施工安排,是一个大规模定制的排产问题。本文讨论这一排产问题的优化方法。
        2相关理论
        2.1排产优化问题
        四参数表示法(n/m/A/B)
        n表示工件总数;m表示机器总数;A表示工序、工艺和管理约束,决定了加工的模式;B表示要优化的性能指标。
        i表示工件顺序号,i∈{1,…,n},其中n表示工件总数。
        j表示工序次序号,j∈{1,…,q},其中q表示工序总数。
        k表示机器顺序号,k∈{1,…,m},其中m表示机器总数。Ki,j表示工件i在工序j上可使用的机器集。
        ti,j,k表示工件i在工序j、机器k上的加工时间,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。Ti,j表示工件i在工序j、对应Ki,j机器集的加工时间集。
        Ci,j,k表示工件i在工序j、机器k上的加工完成时间,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。
        Si,j,k表示工件i在工序j、机器k上的加工开始时间,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。
        则ti,j,k=Ci,j,k-Si,j,k
        优化目标:确定工件i的排产方案,使得所有工件最大完工时间(makespan)最小。
        2.2住宅装修施工安排
        准备装修的n户住宅对应于排产问题的n个工件;i表示住宅顺序号,i∈{1,…,n}。
        装修的q个主要工序对应于排产问题的q个工序;j表示工序次序号,j∈{1,…,q}。
        装修各工序的各个工序小组,对应于排产问题的机器,总数为m;k表示工序小组顺序号,k∈{1,…,m}。Ki,j表示住宅i在工序j上可安排的工序小组集。
        ti,j,k表示住宅i在工序j、由工序小组k施工的工作时间,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。Ti,j表示住宅i在工序j、对应Ki,j工序小组集的施工时间集。
        优化目标:确定住宅i的排产方案,使得所有住宅最大施工时间(makespan)最小。
        3排产优化模型构建
        3.1基本假设
        在同一时刻,同一住宅只有一个工序小组施工,且一个工序小组只能同时施工一户住宅。
        工序有次序约束,即:同一住宅的前一工序施工完成,才能开始下一个工序。
        住宅无优先级约束,同一工序的工序小组无优先级约束。
        住宅有固定的空间位置,等待施工的住宅不会互相挤占空间,待施工住宅不需要排队缓冲区。
        在初始时刻,所有住宅都处于待装修状态,所有工序小组都处于可施工状态。
        施工时间已包括本工序的所有操作及准备和收尾时间。除施工时间与等待时间外,不考虑其他时间消耗。
        3.2排产模型
        目标函数:
        minCmax=Max({Ci,q,m})
        Yi,j,k=1表示住宅i的工序j由k工序小组施工,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。
        Yi,j,k=0表示住宅i的工序j不由k工序小组施工,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m}。
        d表示由某一工序小组施工的住宅次序号,d∈{1,…,h},其中h表示由这一工序小组施工的住宅总数。
        Zi,j,k,d=1表示住宅i的工序j在k工序小组的d次序加工,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m},d∈{1,…,h}。
        Zi,j,k,d=0表示住宅i的工序j不在k工序小组的d次序加工,i∈{1,…,n},j∈{1,…,q},k∈{1,…,m},d∈{1,…,h}。
        约束条件:
        4应用案例
        4.1应用案例基本信息
        住宅i,总数n=7;
        工序j,总数q=6;
        工序小组k,总数m=15。
        表4.1 Ki,j表示住宅i在工序j上可安排的工序小组集
        5结论和展望
        5.1结论
        通过排产可以优化住宅装修施工安排。案例中2.5个全工种的施工队,在70天工期内完成7户住宅装修施工。
        5.2展望
        本文的研究结果也适用于成品住宅定制精装修的施工安排。政府推进的成品住宅政策,限定新开发住宅项目中清水房和成品住宅的比例。当前成品住宅的设计是统一的。如果在成品住宅装修中引入排产优化,采用制造业的精益管理,可以实现成品住宅装修的定制设计,满足业主的个性化家居需求,同时提高装修施工管理效率,保障成品住宅装修的规模效益。
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