[发明专利]一种基于预制构件运输追踪与实时进度的堆场优化方法

权利要求书

1.一种基于预制构件运输追踪与实时进度的堆场优化方法，其特征在于，当一批到达施工现场的预制构件需要堆存时，通过从预制构件运输追踪系统中获取的预制构件运输信息对预制构件的到场信息进行预测，通过4D建筑信息模型获取基于当前施工进度的预制构件需求量，并通过堆场BIM模型获取当前堆场的堆存状态；将上述到场信息和堆存状态带入堆场优化模型，以减少翻箱次数和运输距离为目标，对预制构件的堆存位置进行优化求解；到场信息包括到场时间、运输速度、预制构件到场种类和数量；堆存状态包括预制构件在堆场的堆存位置、种类、数量信息；

采用遗传算法与循环网络仿真结合，对预制构件的堆存位置进行优化求解；堆场优化模型中以施工现场加权运输距离最小和优化时间段内的翻箱次数最少为优化目标，根据堆场面积、堆存高度、堆存总量以及相应逻辑条件为约束条件，对预制构件的堆存位置进行求解；堆场优化模型中，考虑了优化时长T内预制构件的堆存与取用的影响，并将T按照相等的时间间隔A分为K个时段，在每一时段开始是对前一时段内到达的构件统一进行堆存；对项目中用到的所有I种预制构件按照其堆存方式进行分类，分为立放构件，平铺构件；同种类叠放构件和混合叠放构件；施工现场的堆存场地可划分为E个大小相同的堆存区，每个堆存区内只能堆放某一种堆存方式的构件，堆存区的数量由现场管理人员确定；每一个堆存区进一步划分为M个贝位，又因为同种堆存方式的构件往往具有相近的大小，所以贝位的数量M根据堆存区内的堆存方式确定，同时考虑堆放的安全距离；当某一堆存区内构件的堆存方式确定后，该堆存区就只能堆存当前堆存方式的构件，直到堆存区内构件被取光；

每一时段开始对前一时段内到来的构件统一进行堆存完后更新一次堆场状态，故变量X由完成第k次堆存后堆场的堆存状态x_k构成，其中k＝1,2,……K,则变量X＝[x₁,x₂,…,x_k,…,x_K]；堆场的堆存状态由若干个堆存区的状态组成，堆存区又由若干个贝位组成，考虑到要表示混合叠放构件每一叠从上到下的叠放顺序，故用一个列向量来表示贝位的堆存状态；列向量可分为两部分，第一部分表示堆存方式C，C＝0表示贝位无构件堆存，C＝1表示当前贝位堆存的是立放构件，C＝2表示当前贝位堆存的是平铺构件，C＝3表示当前贝位堆存的是同种叠放构件，C＝4表示当前贝位堆存的是混叠构件；剩余部分表示堆存构件的型号与数量，列向量长度U由混叠构件最多允许叠放层数h_max决定，U＝h_max+1；

当堆存区存放立放、平铺和同种叠放构件时，故将列向量的前三个元素分别为堆存方式C、构件型号和数量，剩余元素设为0；当堆存区存放混合叠放构件时，第2到U行分别表示贝位从上到下堆存构件的型号，将M个贝位整合成一个堆存区，E个堆存区表示一次堆存完的堆场状态，所以变量为一个矩阵，其大小为(KEM)×U。

2.根据权利要求1所述的一种基于预制构件运输追踪与实时进度的堆场优化方法，其特征在于，堆场优化模型中，优化目标如下：

(1)施工现场加权运输距离P最小，如下式所示：

其中，y_i,k,e为第k-1到k时间段内，第e堆存区取用的第i种构件数量；d_e为第e堆存区中心点到塔吊的直线距离；由于不同大小构件的运输难度不同，w_i运输难度系数表示第i种构件的运输难度

(2)优化时间段T内的翻箱次数R最少，如下式所示：

其中，r_i,k为k-1到k时间段内，取用第i种构件时发生翻箱的次数。