淺談線性規(guī)劃在建筑施工下料中的應(yīng)用

摘要：建筑材料在工程造價管理中的地位通常很重要，如何運用科學(xué)的方法和手段，合理有效地使用材料，在節(jié)約造價、降低成本方面尤其重要。應(yīng)用線性規(guī)劃理論，對一些有固定規(guī)格的原材料(如鋼材、木材、塑鋼、鋁合金等)選擇優(yōu)化的下料方式，對于提高材料利用率、降低成本非常有效。本文通過線性規(guī)劃方法在鋼筋下料中的應(yīng)用，說明利用計算機輔助管理是提高建筑業(yè)施工管理水平、降低成本的一種有效途徑。淺談線性規(guī)劃在建筑施工下料中的應(yīng)用。結(jié)合具體實例，深入探討了線性規(guī)劃原理在建筑施工實際中的應(yīng)用，以提高經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：建筑運籌學(xué)線性規(guī)劃原材料材料利用率淺談線性規(guī)劃在建筑施工下料中的應(yīng)用1.總述建筑施工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，同時它又是一門傳統(tǒng)的行業(yè)，同其他行業(yè)相比，無論是從科技含量、智能化、勞動生產(chǎn)率還是組織管理等方面，建筑施工業(yè)都相對滯后。據(jù)中國施工企業(yè)管理協(xié)會的統(tǒng)計，2006年中國建筑施工行業(yè)的產(chǎn)值利潤率為2％一3％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于日本和美國建筑業(yè)的產(chǎn)值利潤率水平，還面臨繼續(xù)下滑的趨勢。這就迫切需要采取多方面措施以提高施工行業(yè)的產(chǎn)值利潤率，線性規(guī)劃的應(yīng)用就是典型的一例。2、線性規(guī)劃的基本理論線性規(guī)劃是運籌學(xué)中理論完善、方法成熟，并具有廣泛應(yīng)用的一個分支，其理論和方法已經(jīng)成為現(xiàn)代管理的重要手段之一。線性規(guī)劃主要研究兩類問題：一是在現(xiàn)有資源有限的條件下，如何合理的安排人力、物力、財力去完成最多的任務(wù)(產(chǎn)量、利潤等)；二是在任務(wù)確定后，如何計劃、安排，才能在完成任務(wù)的前提下，使得資源的消耗最低。這兩類問題本質(zhì)都是在一組約束條件下，使某一目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。所謂線性規(guī)劃問題，即約束條件和目標(biāo)函數(shù)為線性函數(shù)的數(shù)學(xué)規(guī)劃，在滿足約束的條件下，求極大值、極小值的問題。在建筑施工管理中，會面臨各種問題，包括各種計劃地制定、控制的執(zhí)行和決策的分析等。如何進行科學(xué)的、合理的決策，使決策的效果達(dá)到最優(yōu)，是我們面臨的一項難題。在施工中應(yīng)用線性規(guī)劃，能夠解決包括鋼筋下料、模板下料、土方調(diào)配等決策問題?？紤]到施工階段是材料最容易被浪費、超出計劃用量的階段，加強材料的使用管理，控制材料消耗量，合理配置資源，是一項非常重要的降低成本、提高利潤的措施。3、施工下料問題線性規(guī)劃模型的建立對下料問題進行分析知道，下料問題的解決都必須滿足一定的條件：即要滿足工程上使用條件的要求，如規(guī)格、品種、長度等；若滿足不了這些條件，就不可能真正解決材料的下料問題。首先，用數(shù)學(xué)的模式來描述這些各式各樣的條件，便形成了線性規(guī)劃中的所謂約束條件；其次，在下料問題中，還存在著許多不同方案可供選擇，優(yōu)化的目的就是要從這些方案中選出一個最優(yōu)(或較優(yōu))的方案。這里最優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)是相對的，要根據(jù)問題的性質(zhì)和實際要求確定。對于下料的問題來說，就要求所用的原材料最少，若用數(shù)學(xué)形式來描述，就成了線性規(guī)劃中的目標(biāo)函數(shù)。當(dāng)線性規(guī)劃理論運用到各類不同問題中時，其目標(biāo)和條件的表現(xiàn)形式也不同，但在數(shù)學(xué)上均可概括為在一定約束條件下最大(或最小)值的問題。鋼筋下料問題的線性規(guī)劃模型：一般線性規(guī)劃模型包括目標(biāo)函數(shù)式和約束方程組兩部分,即：該模型具有以下特點：①有一組決策變量，這些決策變量是非負(fù)的；②存在一組線性約束，這些約束條件可以用一組線性等式或線性不等式表示；③有一個目標(biāo)函數(shù)，要求實現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的最大化或最小化，且該目標(biāo)函數(shù)可以表示為一組未知變量(決策變量)的線性函數(shù)。線性規(guī)劃的求解方法有：圖解法、單純形法、改進單純形法，以及用計算機Excel軟件和專用軟件求解等。4、工程實例在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工階段，鋼筋下料是控制鋼材消耗量的～個重要環(huán)節(jié)。在鋼筋下料施工時，若不進行統(tǒng)籌安排和有效控制，極易形成材料浪費、生產(chǎn)降效的混亂局面，最終很可能導(dǎo)致施工成本的增加。而應(yīng)用線性規(guī)劃可以有效地控制鋼材消耗量。某框架結(jié)構(gòu),樓層高為3.4m,每根框架柱需要⊙20鋼筋16根,要求分三個截面位置街頭,共有50根框架柱,用長12m⊙20的鋼筋下料,每根柱所需規(guī)格及數(shù)量見表1?，F(xiàn)對其進行優(yōu)化設(shè)計（所用供應(yīng)料根數(shù)最少）?？晒┻x擇的下料方法有6種（每一供料單元即每根12m長⊙20鋼筋），如表2.5、效益預(yù)測從工程實例中可得：根據(jù)實際選擇最優(yōu)的組合方法下料可以讓余料得到更充分的利用，使損耗率達(dá)到最低?？刂撇牧舷牧?，合理配置資源，是一項非常重要的降低成本、提高利潤的措施。6.結(jié)語運籌學(xué)是實現(xiàn)管理現(xiàn)代化的有力數(shù)學(xué)工具，其理論與方法在建設(shè)工程施工下料動中得到了廣泛的運用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。采用線性規(guī)劃的相關(guān)知識，在原材料，工程實際要求等條件的約束下，根據(jù)工程的不同特點、施工條件和施工方法，以線性規(guī)劃為理論依據(jù)，選用滿足工程需要、實際可能和經(jīng)濟合理的施工組織能取得以最小投入得到最大經(jīng)濟效益。從以上計算與分析可以看出，運用科學(xué)的方法進行優(yōu)化，合理解決建筑施工下料問