一种面向多目标施工的建筑资源调度优化方法及系统

本发明涉及资源调度优化，尤其涉及一种面向多目标施工的建筑资源调度优化方法及系统。

背景技术：

1、随着施工规模和施工复杂度的不断提升，施工过程中涉及的施工任务数量和施工资源种类持续增加，施工资源在不同施工任务之间的调度与分配逐渐成为施工管理中的重要环节，现有技术中通常基于施工任务需求和施工资源可用性构建施工资源调度模型，通过对施工资源的占用时间、使用顺序以及资源绑定关系进行建模，实现对施工资源的统一调度和管理，以支持施工过程的有序推进；

2、在实际施工过程中，施工状态往往具有明显的阶段性和不可逆特征，一旦施工进入特定阶段或完成关键施工节点，部分施工资源的调度空间将不可避免地受到限制，而现有施工资源调度方法通常未能有效刻画施工过程中的不可逆特性，仍允许在调度模型中对已受限资源进行调整，从而导致调度结果与实际施工状态不一致的问题。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种面向多目标施工的建筑资源调度优化方法及系统，旨在改善在调度模型中对已受限资源进行调整，从而导致调度结果与实际施工状态不一致的问题。

2、第一方面，本发明提供了如下技术方案，一种面向多目标施工的建筑资源调度优化方法，包括以下步骤：

3、s1、获取施工任务信息和施工资源信息，构建施工资源库；

4、s2、在施工过程中获取施工状态信息，当识别到不可逆施工状态发生时，为施工资源引入调度自由度状态变量，并依据不可逆施工状态对调度自由度状态变量施加单向衰减约束；

5、s3、基于施工任务、施工资源和调度自由度状态变量构建施工资源调度模型，将施工资源的占用时间、使用顺序和资源绑定关系作为调度决策变量；

6、s4、将施工资源调度过程表示为调度空间单向演化模型，不可逆施工状态对应调度空间单向演化模型中的单向转移关系，并在调度空间单向演化模型约束下生成施工资源调度方案；

7、s5、针对施工资源调度模型中的不可逆目标，引入目标失效状态，当施工资源调度方案触发不可逆目标进入目标失效状态时，将该不可逆目标从施工资源调度模型的目标集合中移除；

8、s6、在调度自由度状态变量、调度空间单向演化模型以及目标失效状态的约束下，对施工资源调度方案执行多目标优化，输出优化后的施工资源调度方案。

9、通过采用上述技术方案，实现了在施工资源调度过程中引入调度自由度状态变量，并结合不可逆施工状态对调度空间和优化目标施加单向约束，使施工资源的可调度范围随施工阶段推进逐步收敛，从而避免在施工进入不可逆阶段后仍对已受限施工资源进行调整，保证生成的施工资源调度方案始终与当前施工状态保持一致，解决了现有施工资源调度方法中调度结果与实际施工状态不一致的问题。

10、较佳的，在步骤s1中，所述构建施工资源库的步骤包括：

11、为施工资源建立对应的资源记录项，并在资源记录项中记录施工资源的占用状态、可分配状态以及调度自由度状态变量；

12、在施工过程中，根据施工状态信息对施工资源库中的资源记录项进行更新；

13、当不可逆施工状态发生时，同步更新与该不可逆施工状态关联的施工资源对应的资源记录项，使施工资源库中记录的施工资源状态与当前施工状态保持一致。

14、较佳的，在步骤s2中，所述为施工资源引入调度自由度状态变量的步骤包括：

15、获取施工资源在当前施工阶段对应的可调度属性信息；

16、基于所述可调度属性信息，为每一施工资源分配对应的调度自由度状态变量；

17、将所述调度自由度状态变量与对应施工资源进行关联存储。

18、较佳的，在步骤s2中，所述依据不可逆施工状态对调度自由度状态变量施加单向衰减约束的步骤包括：

19、在施工过程中监测施工状态信息，并判断是否发生不可逆施工状态；

20、当检测到不可逆施工状态发生时，确定与该不可逆施工状态关联的施工资源；

21、基于不可逆施工状态，对关联施工资源对应的调度自由度状态变量执行衰减更新，使更新后的调度自由度状态变量小于或等于更新前的调度自由度状态变量，并禁止调度自由度状态变量回退至更新前状态。

22、较佳的，在步骤s3中，所述基于施工任务、施工资源和调度自由度状态变量构建施工资源调度模型的步骤包括：

23、基于施工任务信息，确定各施工任务对应的资源需求类型及资源数量约束；

24、基于施工资源信息，确定各施工资源在时间维度和空间维度上的可分配范围；

25、结合施工任务与施工资源之间的匹配关系，建立施工任务与施工资源之间的绑定关系；

26、在绑定关系的基础上，引入调度自由度状态变量，对施工资源在不同施工任务之间的可调度范围进行限制，形成施工资源调度模型。

27、较佳的，在步骤s4中，所述将施工资源调度过程表示为调度空间单向演化模型的步骤包括：

28、基于施工资源调度模型中施工资源的调度自由度状态变量，确定不同调度自由度配置对应的调度空间状态；

29、将各调度空间状态映射为调度空间单向演化模型中的节点；

30、基于施工状态信息，建立调度空间状态之间的转移关系，并将转移关系表示为调度空间单向演化模型中的有向连接关系；

31、所述调度空间单向演化模型中的调度空间状态仅允许沿有向连接关系发生转移。

32、较佳的，在步骤s4中，所述不可逆施工状态对应调度空间单向演化模型中的单向转移关系的步骤包括：

33、当调度空间状态沿单向转移关系发生转移后，禁止调度空间状态回退至转移前的调度空间状态；

34、禁止在调度空间单向演化模型中生成与已发生单向转移关系方向相反的转移关系；

35、当不可逆施工状态发生时，仅允许与该不可逆施工状态对应的单向转移关系在调度空间单向演化模型中生效。

36、较佳的，在步骤s5中，所述针对施工资源调度模型中的不可逆目标的步骤包括：

37、基于施工资源调度模型，确定与施工资源调度行为关联的多目标集合；

38、从多目标集合中识别具有不可逆特性的目标，并将具有不可逆特性的目标确定为不可逆目标；

39、为每一不可逆目标建立对应的目标状态，并将目标状态与施工资源调度方案关联；

40、在施工资源调度方案执行过程中，根据施工资源调度方案对不可逆目标产生的影响，更新目标状态；

41、当目标状态满足预设的失效判定条件时，将对应不可逆目标标记为进入目标失效状态。

42、较佳的，所述对施工资源调度方案执行多目标优化的步骤包括：

43、基于施工资源调度模型中的目标集合，确定参与当前调度的有效目标集合；

44、在调度自由度状态变量、调度空间单向演化模型以及目标失效状态的约束下，构建多目标优化问题的可行解空间；

45、在可行解空间内，对施工资源调度方案进行多目标搜索与评估，获得满足多目标约束条件的候选施工资源调度方案集合；

46、基于预设的多目标评价规则，从候选施工资源调度方案集合中确定优化后的施工资源调度方案。

47、第二方面，本发明提供以下技术方案，一种面向多目标施工的建筑资源调度优化系统，所述系统包括以下模块：

48、施工资源库构建模块，用于获取施工任务信息和施工资源信息，构建施工资源库；

49、施工状态获取与调度自由度管理模块，用于在施工过程中获取施工状态信息，当识别到不可逆施工状态发生时，为施工资源引入调度自由度状态变量，并依据不可逆施工状态对调度自由度状态变量施加单向衰减约束；

50、施工资源调度模型构建模块，用于基于施工任务、施工资源和调度自由度状态变量构建施工资源调度模型，并将施工资源的占用时间、使用顺序和资源绑定关系作为调度决策变量；

51、调度空间单向演化建模模块，用于将施工资源调度过程表示为调度空间单向演化模型，不可逆施工状态对应调度空间单向演化模型中的单向转移关系，并在调度空间单向演化模型约束下生成施工资源调度方案；

52、不可逆目标管理模块，用于针对施工资源调度模型中的不可逆目标，引入目标失效状态，当施工资源调度方案触发不可逆目标进入目标失效状态时，将该不可逆目标从施工资源调度模型的目标集合中移除；

53、多目标优化模块，用于在调度自由度状态变量、调度空间单向演化模型以及目标失效状态的约束下，对施工资源调度方案执行多目标优化，输出优化后的施工资源调度方案。

54、本发明具有如下有益效果：

55、1、本发明中，通过在施工资源调度过程中引入调度自由度状态变量，并在不可逆施工状态发生时对该状态变量施加单向衰减约束，使施工资源的可调度范围随着施工进程推进逐步收敛，避免在施工进入不可逆阶段后仍对已受限资源进行不合理调度，从而使施工资源调度模型与实际施工过程的阶段性和不可逆性保持一致，保证调度结果在逻辑上的可执行性和一致性。

56、2、本发明中，通过将施工资源调度过程表示为调度空间单向演化模型，并将不可逆施工状态映射为调度空间中的单向转移关系，使调度空间状态仅允许沿既定方向演化，禁止调度状态回退或生成反向转移路径，从而在调度模型结构层面消除与不可逆施工状态相冲突的调度方案，使施工资源调度方案的生成过程始终受控于单向演化约束。

57、3、本发明中，通过针对施工资源调度模型中的不可逆目标引入目标失效状态，当施工资源调度方案或施工过程触发不可逆目标失效时，自动将该不可逆目标从调度模型的目标集合中移除，使后续多目标优化过程仅围绕仍处于有效状态的目标展开，从而避免对已不可达目标的重复计算和无效约束，使多目标优化过程与施工过程的实际可达性保持一致。