浅谈线性规划在建筑施工下料中的应用

摘要：建筑材料在工程造价管理中的地位通常很重要，如何运用科学的方法和手段，合理有效地使用材料，在节约造价、降低成本方面尤其重要。应用线性规划理论，对一些有固定规格的原材料(如钢材、木材、塑钢、铝合金等)选择优化的下料方式，对于提高材料利用率、降低成本非常有效。本文通过线性规划方法在钢筋下料中的应用，说明利用计算机辅助管理是提高建筑业施工管理水平、降低成本的一种有效途径。浅谈线性规划在建筑施工下料中的应用。结合具体实例，深入探讨了线性规划原理在建筑施工实际中的应用，以提高经济效益。关键词：建筑运筹学线性规划原材料材料利用率浅谈线性规划在建筑施工下料中的应用1.总述建筑施工业是我国国民经济的重要支柱产业，同时它又是一门传统的行业，同其他行业相比，无论是从科技含量、智能化、劳动生产率还是组织管理等方面，建筑施工业都相对滞后。据中国施工企业管理协会的统计，2006年中国建筑施工行业的产值利润率为2％一3％，远远低于日本和美国建筑业的产值利润率水平，还面临继续下滑的趋势。这就迫切需要采取多方面措施以提高施工行业的产值利润率，线性规划的应用就是典型的一例。2、线性规划的基本理论线性规划是运筹学中理论完善、方法成熟，并具有广泛应用的一个分支，其理论和方法已经成为现代管理的重要手段之一。线性规划主要研究两类问题：一是在现有资源有限的条件下，如何合理的安排人力、物力、财力去完成最多的任务(产量、利润等)；二是在任务确定后，如何计划、安排，才能在完成任务的前提下，使得资源的消耗最低。这两类问题本质都是在一组约束条件下，使某一目标达到最优。所谓线性规划问题，即约束条件和目标函数为线性函数的数学规划，在满足约束的条件下，求极大值、极小值的问题。在建筑施工管理中，会面临各种问题，包括各种计划地制定、控制的执行和决策的分析等。如何进行科学的、合理的决策，使决策的效果达到最优，是我们面临的一项难题。在施工中应用线性规划，能够解决包括钢筋下料、模板下料、土方调配等决策问题。考虑到施工阶段是材料最容易被浪费、超出计划用量的阶段，加强材料的使用管理，控制材料消耗量，合理配置资源，是一项非常重要的降低成本、提高利润的措施。3、施工下料问题线性规划模型的建立对下料问题进行分析知道，下料问题的解决都必须满足一定的条件：即要满足工程上使用条件的要求，如规格、品种、长度等；若满足不了这些条件，就不可能真正解决材料的下料问题。首先，用数学的模式来描述这些各式各样的条件，便形成了线性规划中的所谓约束条件；其次，在下料问题中，还存在着许多不同方案可供选择，优化的目的就是要从这些方案中选出一个最优(或较优)的方案。这里最优的标准是相对的，要根据问题的性质和实际要求确定。对于下料的问题来说，就要求所用的原材料最少，若用数学形式来描述，就成了线性规划中的目标函数。当线性规划理论运用到各类不同问题中时，其目标和条件的表现形式也不同，但在数学上均可概括为在一定约束条件下最大(或最小)值的问题。钢筋下料问题的线性规划模型：一般线性规划模型包括目标函数式和约束方程组两部分,即：该模型具有以下特点：①有一组决策变量，这些决策变量是非负的；②存在一组线性约束，这些约束条件可以用一组线性等式或线性不等式表示；③有一个目标函数，要求实现目标函数的最大化或最小化，且该目标函数可以表示为一组未知变量(决策变量)的线性函数。线性规划的求解方法有：图解法、单纯形法、改进单纯形法，以及用计算机Excel软件和专用软件求解等。4、工程实例在钢筋混凝土结构施工阶段，钢筋下料是控制钢材消耗量的～个重要环节。在钢筋下料施工时，若不进行统筹安排和有效控制，极易形成材料浪费、生产降效的混乱局面，最终很可能导致施工成本的增加。而应用线性规划可以有效地控制钢材消耗量。某框架结构,楼层高为3.4m,每根框架柱需要⊙20钢筋16根,要求分三个截面位置街头,共有50根框架柱,用长12m⊙20的钢筋下料,每根柱所需规格及数量见表1。现对其进行优化设计（所用供应料根数最少）。可供选择的下料方法有6种（每一供料单元即每根12m长⊙20钢筋），如表2.5、效益预测从工程实例中可得：根据实际选择最优的组合方法下料可以让余料得到更充分的利用，使损耗率达到最低。控制材料消耗量，合理配置资源，是一项非常重要的降低成本、提高利润的措施。6.结语运筹学是实现管理现代化的有力数学工具，其理论与方法在建设工程施工下料动中得到了广泛的运用，产生了巨大的经济效益。采用线性规划的相关知识，在原材料，工程实际要求等条件的约束下，根据工程的不同特点、施工条件和施工方法，以线性规划为理论依据，选用满足工程需要、实际可能和经济合理的施工组织能取得以最小投入得到最大经济效益。从以上计算与分析可以看出，运用科学的方法进行优化，合理解决建筑施工下料问题，在节约材料方面有着非常大的潜力；线性规划理论为建设、施工方提供了一种科学的节约材料、降低成本的手段，是一种值得推广应用的好方法。因此，合理下料，尽量减少残料的发生，对降低工程成本，提高经济效益有着重大意义。