Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Μεταπτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5560 |
| _version_ | 1780278396138291200 |
|---|---|
| abstract | Η κατασκευή τεχνικών έργων είναι μία άκρως απαιτητική διαδικασία που την ξεχωρίζει από τις περισσότερες διαδικασίες που θεωρούνται ως έργα. Η πλειοψηφία των επιμέρους δραστηριοτήτων οι οποίες συνθέτουν ένα τεχνικό κατασκευαστικό έργο εκτελούνται για μεγάλο χρόνο zσε εξωτερικό χώρο ή υπό μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες εισάγοντας μεγάλο ποσοστό αβεβαιότητας στην υλοποίηση του χρονοπρογραμματισμού. Συχνά, στους εξωτερικούς απρόβλεπτους παράγοντες που δύνανται να επηρεάσουν την εξέλιξη ενός κατασκευαστικού έργου προστίθενται και οικονομικοί περιορισμοί είτε ως αποτέλεσμα αναπροσαρμογών στον χρονοπρογραμματισμό είτε λόγω τεχνικών αλλαγών που επιβάλλονται από την εξέλιξη του zέργου.
Τα τεχνικά έργα κατασκευής είναι μοναδικά ως προς τον σχεδιασμό και την υλοποίηση τους, αφού κάθε ένα ξεχωριστά υλοποιείται σε διαφορετικό περιβάλλον και εξελίσσεται σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, ενώ έως την ολοκλήρωση τους μεσολαβεί μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι εργασίες που απαρτίζουν τα τεχνικά έργα είναι κατασκευαστικής φύσης, κάτι που σημαίνει ότι αφενός έχουν συχνά μεγάλη διάρκεια και αφετέρου απαιτούν τα ίδια ή παρόμοια είδη πόρων για την εκτέλεση τους, είτε πρόκειται για προσωπικό είτε για τεχνικό εξοπλισμό. Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό του χρονοπρογραμματισμού ώστε να γίνεται ορθή διάθεση των πόρων σε όλο το φάσμα εξέλιξης του έργου. Αν και οι επιμέρους εργασίες είναι διακριτές μεταξύ τους, υπάρχει αλληλεξάρτηση καθώς αποτελούν τα διαδοχικά μακρά στάδια μίας κατασκευής κάτι που επιτρέπει συνήθως σε αρκετές εργασίες να μπορέσουν να εκτελούνται τμηματικά ή με μεταβαλλόμενο ρυθμό κατά την συνολικά προβλεπόμενη επιτρεπτή διάρκεια τους. Οπότε στην πράξη, κατά την εκτέλεση των έργων απαιτούνται διαφορετικά ποσά πόρων ανά ημέρα εκτέλεσης έργου και επειδή τα εργοτάξια που αποτελούν το πεδίο εξέλιξης των εργασιών είναι προσωρινές μη σταθερές κατασκευές, πρέπει να γίνεται προσπάθεια η μέση χρήση πόρων να παραμένει όσο δυνατόν σταθερή ώστε να μην προκύπτει οικονομική και χρονική επιβάρυνση του έργου από την μεταφορά πόρων από και προς το εργοτάξιο.
Η Διαχείριση Πόρων ως αντικείμενο του επιστημονικού πεδίου της Διοίκησης Έργων στοχεύει στην βελτίωση της διαχείρισης των διαθέσιμων πόρων. Η Εξομάλυνση Πόρων ένα πιο εξειδικευμένο πεδίο που πραγματεύεται τους τρόπους με τους οποίους μπορεί να επιτευχθεί μία ομοιόμορφη χρήση πόρων για δεδομένη σταθερή διάρκεια έργου. Στην ουσία πρέπει να ληφθούν οι κατάλληλες αποφάσεις ώστε να ακολουθηθεί η βέλτιστη στρατηγική διαχείρισης των πόρων για να εξυπηρετηθεί ο σκοπός της έγκαιρης ολοκλήρωσης ενός έργου με το μικρότερο δυνατό κόστος.
Πρόκειται για ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης όπου ο λήπτης των αποφάσεων πρέπει να επιλέξει την καλύτερη απόφαση. Αρωγός σε αυτήν την προσπάθεια υπήρξε η Τεχνητή Νοημοσύνη, η οποία παρείχε τα πρώτα υποστηρικτικά εργαλεία προς τον λήπτη αποφάσεων ήδη από το δεύτερο μισό του προηγούμενου αιώνα.
Η εξέλιξη της Τεχνητής Νοημοσύνης, σε κάθε βήμα της προσέφερε και νέες βοήθειες ως προς το πρόβλημα της εξομάλυνσης πόρων σε έργα. Η εμφάνιση των Εξελικτικών Αλγορίθμων και η επιτυχία τους στην αντιμετώπιση προβλημάτων βελτιστοποίησης έδωσε περαιτέρω ώθηση στην εφαρμογή νέων τεχνικών που χρησιμοποιούν Νοήμονες Υπολογιστικές Μεθόδους για να επιλύσουν προβλήματα. Σε αυτή την κατηγορία αναπτύχθηκαν πρόσφατα οι Νοήμονες Μέθοδοι Εμπνευσμένες από την Φύση οι οποίες αποδείχτηκαν εξαιρετικά αποτελεσματικές στην επίλυση δύσκολων προβλημάτων βελτιστοποίησης.
Το πρόβλημα βελτιστοποίησης της εξομάλυνσης πόρων σε έργα δεν έχει λυθεί με ακρίβεια για έργα μεγάλης πολυπλοκότητας. Στη βιβλιογραφία απαντώνται ακριβείς λύσεις για μικρά έργα (<20 δραστηριοτήτων), ενώ για έργα μεσαίου μεγέθους (μέχρι 50 δραστηριότητες) και για έργα με ιδιαιτερότητες όπως η μεγάλη διάρκεια εργασιών και οι σχέσεις εξάρτησης, όπως για παράδειγμα οι Start – Start, Start – Finish εξαρτήσεις (SS, SF) κλπ , παρουσιάζονται κάποιες καλές προσεγγιστικές λύσεις. Τα έργα που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιβλιογραφία είναι τεχνητά και λίγες είναι οι επιτυχείς προσπάθειες εξομάλυνσης πόρων σε πραγματικά έργα. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας καταρχήν εξετάζονται οι μέθοδοι χρονικού προγραμματισμού σε τεχνικά έργα με ανασκόπηση της βιβλιογραφίας αλλά και με πραγματικά παραδείγματα τεχνικών έργων με χρήση του λογισμικού Microsoft Project. Ακολούθως, η εργασία κινείται ένα βήμα παραπάνω και επιχειρεί να επιτύχει βελτιωμένες προσεγγιστικές λύσεις χρονικού προγραμματισμού και διαχείρισης πόρων σε δύο πραγματικά έργα μεσαίου μεγέθους εφαρμόζοντας μία Νοήμονα Υπολογιστική Μέθοδο εμπνευσμένη από τον Φυσικό Κόσμο, την Βελτιστοποίηση Εμπνευσμένη από τον Ηχοεντοπισμό. |
| abstracttranslated | Constructional projects include most of the times very demanding processes and are generally more complicated than other kind of projects. The majority of the individual activities that compose a technical construction project are carried out for a long time outdoors or under variable environmental conditions, introducing a high degree of uncertainty in the implementation of time scheduling. Often, financial constraints are added to the external unforeseen factors that may affect the development of a construction project, either as a result of schedule adjustments or due to technical changes imposed by the development of the project. The constructional projects are unique in terms of their design and implementation since each one is implemented separately in a different environment and evolves in different periods of time while their completion takes a long time. They are consisted of constructional activities meaning that on the one hand they are often long-lasting and on the other hand they require the same or similar types of resources such as staff or equipment in order to be executed. These characteristics should be taken into account during the initial design in order to properly allocate resources throughout the project development range.
Although the individual tasks are distinct, there is interdependence between them as they are interlinked to successive long stages that are part of the same construction process, something that usually allows several tasks to be executed in time interval periods or at a variable rate during their total allowable duration. In real word, the execution of projects requires different amounts of resources per day of project execution. Since the construction site is a temporary and variable environment, efforts should be made to keep the average resource usage of resources as stable as possible so that no financial and time burden is introduced to the total cost of the project due to the need of transferring resources to the construction site.
Project Management and specifically Resource Management aims to improve the management of available resources. Resource Leveling is the field that deals with the ways in which a uniform use of resources can be achieved for a given fixed project duration. In essence, the right decisions must be made in order to follow the best resource management strategy and serve the purpose of completing a project on time at the lowest possible cost.
This is an optimization problem where the decision maker has to choose the best decision. Artificial Intelligence provided the first supportive tools to the decision maker since the second half of the twentieth century. The evolution of Artificial Intelligence, gradually offered new tools in Resource Leveling of projects. The success of Evolutionary Algorithms in optimizing problems has given further boost to the application of new techniques that use Intelligent Computational Methods to solve problems. The Nature-Inspired Intelligent Methods which have recently been developed in this category, are proven to be extremely effective in solving difficult optimization problems. Optimizing the usage of resources in complex projects is a problem which is not yet provided with an optimum solution. In bibliography, there are accurate solutions for small projects while approximate solutions are presented for medium-sized projects including particularities, such as the long duration of tasks or the correlations between them. The projects used for optimization are usually artificial and there are few successful resource smoothing efforts in real projects.
In the context of this work, first of all, the methods of time planning in technical projects are examined with a review of the literature but also with real examples of technical projects using the Microsoft Project software.In the present document, improved approximate solutions are achieved in two real medium-sized projects by applying an Intelligent Computational Method inspired by the Nature, called Sonar Inspired Optimization. |
| advisor | |
| author | Τουλούμης, Ευάγγελος |
| author_facet | Τουλούμης, Ευάγγελος |
| author_sort | Τουλούμης, Ευάγγελος |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| format | Μεταπτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-5560 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Χρονικός προγραμματισμός Τεχνικά έργα Διάγραμμα Gantt MS Project |
| language | Greek |
| physical | 77 |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-55602021-03-31T09:19:53Z Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων Time planning in technical projects.Time optimization-costs using genetic algorithms Τουλούμης, Ευάγγελος Μούσας, Βασίλειος TPSH::Τεχνολογία::Δομική Μηχανική::Κατασκευές - Προϋπολογισμός Χρονικός προγραμματισμός Τεχνικά έργα Διάγραμμα Gantt MS Project Η κατασκευή τεχνικών έργων είναι μία άκρως απαιτητική διαδικασία που την ξεχωρίζει από τις περισσότερες διαδικασίες που θεωρούνται ως έργα. Η πλειοψηφία των επιμέρους δραστηριοτήτων οι οποίες συνθέτουν ένα τεχνικό κατασκευαστικό έργο εκτελούνται για μεγάλο χρόνο zσε εξωτερικό χώρο ή υπό μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες εισάγοντας μεγάλο ποσοστό αβεβαιότητας στην υλοποίηση του χρονοπρογραμματισμού. Συχνά, στους εξωτερικούς απρόβλεπτους παράγοντες που δύνανται να επηρεάσουν την εξέλιξη ενός κατασκευαστικού έργου προστίθενται και οικονομικοί περιορισμοί είτε ως αποτέλεσμα αναπροσαρμογών στον χρονοπρογραμματισμό είτε λόγω τεχνικών αλλαγών που επιβάλλονται από την εξέλιξη του zέργου. Τα τεχνικά έργα κατασκευής είναι μοναδικά ως προς τον σχεδιασμό και την υλοποίηση τους, αφού κάθε ένα ξεχωριστά υλοποιείται σε διαφορετικό περιβάλλον και εξελίσσεται σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, ενώ έως την ολοκλήρωση τους μεσολαβεί μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι εργασίες που απαρτίζουν τα τεχνικά έργα είναι κατασκευαστικής φύσης, κάτι που σημαίνει ότι αφενός έχουν συχνά μεγάλη διάρκεια και αφετέρου απαιτούν τα ίδια ή παρόμοια είδη πόρων για την εκτέλεση τους, είτε πρόκειται για προσωπικό είτε για τεχνικό εξοπλισμό. Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό του χρονοπρογραμματισμού ώστε να γίνεται ορθή διάθεση των πόρων σε όλο το φάσμα εξέλιξης του έργου. Αν και οι επιμέρους εργασίες είναι διακριτές μεταξύ τους, υπάρχει αλληλεξάρτηση καθώς αποτελούν τα διαδοχικά μακρά στάδια μίας κατασκευής κάτι που επιτρέπει συνήθως σε αρκετές εργασίες να μπορέσουν να εκτελούνται τμηματικά ή με μεταβαλλόμενο ρυθμό κατά την συνολικά προβλεπόμενη επιτρεπτή διάρκεια τους. Οπότε στην πράξη, κατά την εκτέλεση των έργων απαιτούνται διαφορετικά ποσά πόρων ανά ημέρα εκτέλεσης έργου και επειδή τα εργοτάξια που αποτελούν το πεδίο εξέλιξης των εργασιών είναι προσωρινές μη σταθερές κατασκευές, πρέπει να γίνεται προσπάθεια η μέση χρήση πόρων να παραμένει όσο δυνατόν σταθερή ώστε να μην προκύπτει οικονομική και χρονική επιβάρυνση του έργου από την μεταφορά πόρων από και προς το εργοτάξιο. Η Διαχείριση Πόρων ως αντικείμενο του επιστημονικού πεδίου της Διοίκησης Έργων στοχεύει στην βελτίωση της διαχείρισης των διαθέσιμων πόρων. Η Εξομάλυνση Πόρων ένα πιο εξειδικευμένο πεδίο που πραγματεύεται τους τρόπους με τους οποίους μπορεί να επιτευχθεί μία ομοιόμορφη χρήση πόρων για δεδομένη σταθερή διάρκεια έργου. Στην ουσία πρέπει να ληφθούν οι κατάλληλες αποφάσεις ώστε να ακολουθηθεί η βέλτιστη στρατηγική διαχείρισης των πόρων για να εξυπηρετηθεί ο σκοπός της έγκαιρης ολοκλήρωσης ενός έργου με το μικρότερο δυνατό κόστος. Πρόκειται για ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης όπου ο λήπτης των αποφάσεων πρέπει να επιλέξει την καλύτερη απόφαση. Αρωγός σε αυτήν την προσπάθεια υπήρξε η Τεχνητή Νοημοσύνη, η οποία παρείχε τα πρώτα υποστηρικτικά εργαλεία προς τον λήπτη αποφάσεων ήδη από το δεύτερο μισό του προηγούμενου αιώνα. Η εξέλιξη της Τεχνητής Νοημοσύνης, σε κάθε βήμα της προσέφερε και νέες βοήθειες ως προς το πρόβλημα της εξομάλυνσης πόρων σε έργα. Η εμφάνιση των Εξελικτικών Αλγορίθμων και η επιτυχία τους στην αντιμετώπιση προβλημάτων βελτιστοποίησης έδωσε περαιτέρω ώθηση στην εφαρμογή νέων τεχνικών που χρησιμοποιούν Νοήμονες Υπολογιστικές Μεθόδους για να επιλύσουν προβλήματα. Σε αυτή την κατηγορία αναπτύχθηκαν πρόσφατα οι Νοήμονες Μέθοδοι Εμπνευσμένες από την Φύση οι οποίες αποδείχτηκαν εξαιρετικά αποτελεσματικές στην επίλυση δύσκολων προβλημάτων βελτιστοποίησης. Το πρόβλημα βελτιστοποίησης της εξομάλυνσης πόρων σε έργα δεν έχει λυθεί με ακρίβεια για έργα μεγάλης πολυπλοκότητας. Στη βιβλιογραφία απαντώνται ακριβείς λύσεις για μικρά έργα (<20 δραστηριοτήτων), ενώ για έργα μεσαίου μεγέθους (μέχρι 50 δραστηριότητες) και για έργα με ιδιαιτερότητες όπως η μεγάλη διάρκεια εργασιών και οι σχέσεις εξάρτησης, όπως για παράδειγμα οι Start – Start, Start – Finish εξαρτήσεις (SS, SF) κλπ , παρουσιάζονται κάποιες καλές προσεγγιστικές λύσεις. Τα έργα που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιβλιογραφία είναι τεχνητά και λίγες είναι οι επιτυχείς προσπάθειες εξομάλυνσης πόρων σε πραγματικά έργα. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας καταρχήν εξετάζονται οι μέθοδοι χρονικού προγραμματισμού σε τεχνικά έργα με ανασκόπηση της βιβλιογραφίας αλλά και με πραγματικά παραδείγματα τεχνικών έργων με χρήση του λογισμικού Microsoft Project. Ακολούθως, η εργασία κινείται ένα βήμα παραπάνω και επιχειρεί να επιτύχει βελτιωμένες προσεγγιστικές λύσεις χρονικού προγραμματισμού και διαχείρισης πόρων σε δύο πραγματικά έργα μεσαίου μεγέθους εφαρμόζοντας μία Νοήμονα Υπολογιστική Μέθοδο εμπνευσμένη από τον Φυσικό Κόσμο, την Βελτιστοποίηση Εμπνευσμένη από τον Ηχοεντοπισμό. Constructional projects include most of the times very demanding processes and are generally more complicated than other kind of projects. The majority of the individual activities that compose a technical construction project are carried out for a long time outdoors or under variable environmental conditions, introducing a high degree of uncertainty in the implementation of time scheduling. Often, financial constraints are added to the external unforeseen factors that may affect the development of a construction project, either as a result of schedule adjustments or due to technical changes imposed by the development of the project. The constructional projects are unique in terms of their design and implementation since each one is implemented separately in a different environment and evolves in different periods of time while their completion takes a long time. They are consisted of constructional activities meaning that on the one hand they are often long-lasting and on the other hand they require the same or similar types of resources such as staff or equipment in order to be executed. These characteristics should be taken into account during the initial design in order to properly allocate resources throughout the project development range. Although the individual tasks are distinct, there is interdependence between them as they are interlinked to successive long stages that are part of the same construction process, something that usually allows several tasks to be executed in time interval periods or at a variable rate during their total allowable duration. In real word, the execution of projects requires different amounts of resources per day of project execution. Since the construction site is a temporary and variable environment, efforts should be made to keep the average resource usage of resources as stable as possible so that no financial and time burden is introduced to the total cost of the project due to the need of transferring resources to the construction site. Project Management and specifically Resource Management aims to improve the management of available resources. Resource Leveling is the field that deals with the ways in which a uniform use of resources can be achieved for a given fixed project duration. In essence, the right decisions must be made in order to follow the best resource management strategy and serve the purpose of completing a project on time at the lowest possible cost. This is an optimization problem where the decision maker has to choose the best decision. Artificial Intelligence provided the first supportive tools to the decision maker since the second half of the twentieth century. The evolution of Artificial Intelligence, gradually offered new tools in Resource Leveling of projects. The success of Evolutionary Algorithms in optimizing problems has given further boost to the application of new techniques that use Intelligent Computational Methods to solve problems. The Nature-Inspired Intelligent Methods which have recently been developed in this category, are proven to be extremely effective in solving difficult optimization problems. Optimizing the usage of resources in complex projects is a problem which is not yet provided with an optimum solution. In bibliography, there are accurate solutions for small projects while approximate solutions are presented for medium-sized projects including particularities, such as the long duration of tasks or the correlations between them. The projects used for optimization are usually artificial and there are few successful resource smoothing efforts in real projects. In the context of this work, first of all, the methods of time planning in technical projects are examined with a review of the literature but also with real examples of technical projects using the Microsoft Project software.In the present document, improved approximate solutions are achieved in two real medium-sized projects by applying an Intelligent Computational Method inspired by the Nature, called Sonar Inspired Optimization. 2021-03-30 Μεταπτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5560 el http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 77 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/5560/5/civ_232017111.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Τεχνολογία::Δομική Μηχανική::Κατασκευές - Προϋπολογισμός Τουλούμης, Ευάγγελος Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title | Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_full | Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_fullStr | Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_full_unstemmed | Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_short | Χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. Βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_sort | χρονικός προγραμματισμός σε τεχνικά έργα. βελτιστοποίηση χρόνου-κόστους με χρήση γενετικών αλγόριθμων |
| title_translated | Time planning in technical projects.Time optimization-costs using genetic algorithms |
| topic | TPSH::Τεχνολογία::Δομική Μηχανική::Κατασκευές - Προϋπολογισμός |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5560 |