摘要:水電站施工中,鋼材消耗量巨大,而目前的鋼筋下料卻仍然停留在以經(jīng)驗(yàn)為主的下料配表狀態(tài),浪費(fèi)很大,人為導(dǎo)致廢材增加,也無法量化多余損耗量。這些原因?qū)е率┕て髽I(yè)成本負(fù)擔(dān)很大,大大降低了企業(yè)的市場競爭力。進(jìn)一步深入研究這些問題,對于企業(yè)節(jié)約成本,提高競爭能力有很重要的作用。
關(guān)鍵詞:水電工程;下料;整數(shù)規(guī)劃;優(yōu)化
1 前言
本文主要是在總結(jié)國內(nèi)外的研究成果的基礎(chǔ)上,針對目前成果在反映鋼筋需求與庫存的動(dòng)態(tài)性方面的不足,重點(diǎn)利用定量分析方法建立了多規(guī)格一維下料模型和單規(guī)格一維下料模型,同時(shí),還定性地總結(jié)了水電工程施工中鋼筋配料問題的長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),這些經(jīng)驗(yàn)可以大大增加多規(guī)格一維下料問題解題的邊界條件,使得問題的解決實(shí)際意義更強(qiáng),方法更快速實(shí)用。對工業(yè)工程生產(chǎn)過程中的線性原料優(yōu)化下料問題給出了通用性的啟示和具體的方法,具有普遍的借鑒作用和較為實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值,將對企業(yè)的成本工作產(chǎn)生很大的影響。
2 面向工藝的鋼筋下料優(yōu)化思想
2.1 輸變電線路鐵塔下料優(yōu)化的一種新思路
在電力工業(yè)輸變電線路鐵塔下料中,有如下實(shí)例:生產(chǎn)流程由上料員在工位5上料,工位1～工位3的操作者完成定位調(diào)整,工位4的操作者控制機(jī)床動(dòng)作,工位1的操作者將排料單上的零件,經(jīng)組合后,選定組指揮加工。堆放3通常堆放最長件,也是將要清離現(xiàn)場的一批零件。堆放1,2的零件長度一般比堆放3長度短,它類似于計(jì)算機(jī)中的堆�！，F(xiàn)場設(shè)置的料頭堆,長度都很小,不占場地。對鐵塔基數(shù)較大的,現(xiàn)場通常允許堆放料數(shù)一般為3～4種零件,即己開始下料而未下完的零件材料一般為3～4種零件,料頭因其很短,不計(jì)入現(xiàn)場數(shù)。這個(gè)工藝條件,即為優(yōu)化排料的工藝約束條件。目前的排料工作是由工位1的工作者擔(dān)任,同時(shí)與工位2～4的操作者配合完成定位調(diào)整,由于現(xiàn)場的噪聲影響及沒有預(yù)先的規(guī)劃,難免會(huì)產(chǎn)生排料不合理的地方,而一旦發(fā)生,又無更改余地另一方面對材料利用率的控制顯得過于粗糙。針對這種情況,一種面向工藝的優(yōu)化下料系統(tǒng),運(yùn)行該系統(tǒng)產(chǎn)生生產(chǎn)下料清單,操作者只要按此清單執(zhí)行即可,不需要再現(xiàn)場排料。
2.2 對水電工程鋼筋下料的啟發(fā)
上述優(yōu)化系統(tǒng)具有明顯的面向工藝和面向?qū)嶋H生產(chǎn)的特點(diǎn),也為后續(xù)研究簡化模型和流程提供了很好的思路啟發(fā)。
水電工程的鋼筋加工相比較鐵塔加工而言,復(fù)雜的地方在于原材料規(guī)格多,需求規(guī)格和長度變化更大,考慮不同的鋼筋接頭形式則問題更復(fù)雜。但是,二者處理下料問題的思路是一致的。在水電鋼筋下料施工中,可以把問題分步、分塊簡化處理,只針對某一倉面、某種鋼筋來應(yīng)用上述優(yōu)化思想,則問題較之鐵塔系統(tǒng)一般都簡單些。這樣的簡化處理是有依據(jù)的。因?yàn)槿缦略?本文放棄了尋求所謂全局優(yōu)化的方法而只對某一倉面的某種確定規(guī)格確定的強(qiáng)度等級和確定的直徑鋼筋進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)?水電工程分為若干單項(xiàng)、單位、分部、分項(xiàng)工程,某一倉面的鋼筋下料題只是鋼筋分項(xiàng)工程的一個(gè)環(huán)節(jié)。前述己說明,水電施工不確定因素太多,不必也不可能針對所謂的全局去優(yōu)化,同時(shí),某種規(guī)格鋼筋的下料與其他規(guī)格的鋼筋的下料并沒有任何聯(lián)系,除非要求代換。就算代換,還是轉(zhuǎn)化為確定規(guī)格下料問題。這樣,一個(gè)水電站施工過程中的鋼筋問題就變成很多個(gè)“單個(gè)倉面某種確定規(guī)格下料問題”的組合,問題被簡化。下面就在工程中鋼筋的下料問題做些論述。
某倉面鋼筋,其主要使用坯料為L=4.5米。還有部分使用坯料為L=3.0米的。根據(jù)這種情況,我們采取上述跨料處理框圖進(jìn)行材料的優(yōu)化分析、對比,從而確定原材料利用率最高的下料方案。具體分析過程如下:
通過分析,可得出,優(yōu)先考慮L=4.5米的大規(guī)格下料,再考慮L=3.0米的短規(guī)格下料,L=4.5米的大規(guī)格與L=3.0米的短規(guī)格再搭配下料的方式,可提高原材料的利用率,減小材料的損耗。由此可見,采取上述方式進(jìn)行優(yōu)化下料,計(jì)算簡化,高效,特別適合在施工現(xiàn)場進(jìn)行下料優(yōu)化操作,進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化調(diào)整。
3 可簡化計(jì)算的部分管理經(jīng)驗(yàn)
目前的水電工程施工中,經(jīng)過鋼筋配料問題的長期實(shí)踐,建設(shè)者已摸索出其中的一些特點(diǎn)(區(qū)別于其他建筑工程和其他線材下料問題).總結(jié)這些經(jīng)驗(yàn),可以大大增加多規(guī)格一維下料問題(鋼筋下料問題的一般情況)解題的邊界條件,使得問題的解決實(shí)際意義更強(qiáng),方法更快速實(shí)用。這些經(jīng)驗(yàn),在下料問題開始前,可以直接應(yīng)用,大大減少在計(jì)算之前坯料的數(shù)量,減少定量分析中的“組合”數(shù)目,便于計(jì)算。
(1)在實(shí)際生產(chǎn)過程中,一根原材料上套裁成品鋼筋的長度不超過3種是比較合理的。而且,設(shè)計(jì)圖上的某根鋼筋套裁后的各段鋼筋如果不是利用了余料,只存在不多于一根的長度為非整數(shù)或非0.5米的整數(shù)倍數(shù)的長度。否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際切割加工不便,容易造成差錯(cuò),同時(shí)也降低了生產(chǎn)效率。這種經(jīng)驗(yàn),使得“組合爆炸問題”造成的難度被大大降低。
(2)豎向鋼筋的長度確定為3米、4.5米兩種規(guī)格,當(dāng)然,起始扎筋時(shí)和鋼筋到頂時(shí)具體調(diào)整。這是因?yàn)?豎向鋼筋由于人力所限,太長不易施工,且臨時(shí)連接如果不可靠,極易引發(fā)安全事故;同時(shí),因?yàn)榛炷潦┕ひ?guī)范中規(guī)定混凝土的自由下料高度不超過2米,豎向鋼筋太長,影響混凝土臥罐水工大體積混凝土常用料具的下放,尤其是在一些倉面狹窄的部位。
(3)水平鋼筋首先用原材料(即從鋼鐵廠出廠的標(biāo)準(zhǔn)長度,一般為9米或12米組合,當(dāng)剩余長度小于標(biāo)準(zhǔn)原材料長度時(shí)再進(jìn)入套裁組合優(yōu)化過程。
(4)余料長度必須首先考慮規(guī)范要求,再考慮接頭的經(jīng)濟(jì)問題。
以上幾點(diǎn),均是多年被實(shí)踐者證明有效的下料經(jīng)驗(yàn),充分重視這些經(jīng)驗(yàn),可以大大減少定量研究的難度。因?yàn)橄铝系慕?jīng)濟(jì)性是僅是施工過程中的一個(gè)問題,斷料結(jié)果能否在施工中具有方便快捷的可操作性,也是一個(gè)很重要的問題,忽略了現(xiàn)場施工的難度問題的斷料結(jié)果,不具有可實(shí)施性。所以,上述這些經(jīng)驗(yàn)不但是可用的,有效的,也是必要的。
4 結(jié)語
施工過程中面對的問題是庫存鋼筋經(jīng)常有多種規(guī)格,那么問題要進(jìn)一步得到解決,就不能回避針對多種規(guī)格的原材料、多種下料需求的多規(guī)格一維下料問題。對這一問題,主要解決方法是總結(jié)行之有效的施工經(jīng)驗(yàn),用定性的方法去盡量增加該問題的邊界條件,使得定性和定量方法盡量能各自發(fā)揮特長,求得快速而有效的結(jié)果。本文總結(jié)了施工實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn),并在施工程序和總體布置上參考了輸變電鐵塔下料的一種新思想,方法實(shí)用、快速而有效。
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