تعيين بهينه ظرفيت و مكان تاوركرين و محل عرضه مصالح در سايت‌‌هاي ساخت با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Determining the Optimal Capacity and Location of the Tower Crane and Material Supply Point in Construction Sites Using Genetic Algorithm

جانمايي تجهيزات در سايت پروژه ­هاي ساخت، يكي از مهمترين و ضروري­ ترين مراحل اوليه در مديريت­ساخت پروژه ­هاست كه به­ طور قابل توجهي بر بهر­ه ­وري پروژه تأثير دارد. از آنجا كه تاوركرين يكي از تجهيزات كليدي در سايت ­هاي ساخت مي­باشد، جانمايي بهينه­ و مديريت عمليات آن مي­تواند عملكرد ساخت را بهبود بخشد. تعيين نوع و مكان­ بهينه تاور­كرين، يك مساله بهينه ­­سازي تركيباتي پيچيده سخت است كه عوامل درهم قفل شده متعددي در آن تاثير دارند و حل آن در مقياس بزرگ از طريق روش­هاي رياضي ­دقيق ميسر نيست. از اين­رو استفاده از الگوريتم ­هاي فراابتكاري براي حل آن ضروري است. محل قرارگيري تاوركرين بر ظرفيت مورد نياز آنو در نتيجه بر هزينه ­هاي كلي حمل و نقل مصالح تاثير دارد كه مدت­ها در تحقيقات مورد توجه نبود. اخيرا در تحقيق جديدي ظرفيت تاوركرين به صورت متغيرتصميم­ گيري وارد مدلسازي رياضي شده است. اما مساله در مقياس كوچك و با روش دقيق حل شده است. از آنجا كه در سايت با مقياس واقعي فضاي امكان­ پذير جواب مساله افزايش مي‌يابد، لذا استفاده از تكنيك­ هاي دقيق براي دستيابي به جواب بهينه عملي نيست و استفاده از الگوريتم ­هاي فراابتكاري براي حل مساله ضروري است. اين پژوهش در مقياس بزرگ با استفاده از الگوريتم ژنتيك نوع و مكان بهينه تاوركرين ومحل بهينه عرضه مصالح به عنوان متغيرهاي تصميم­ گيري را بر اساس به حداقل رساندن كل هزينه حمل­ و ­نقل مصالح ارائه مي­دهد. نتايج نشان مي­دهد كه الگوريتم­ ژنتيك با موفقيت جواب بهينه راپيدا كرده و منجربه كاهش حدود 14 درصدي در هزينه حمل ­و نقل مصالح در مقايسه با زماني كه طرح‌بندي سايت بر اساس تجربه باشد، مي­شود.

Construction site layout planning is one of the most important and essential early steps in construction management, which significantly influences project’s productivity. Since the tower crane is one of the key facilities on construction sites, optimized planning and managing its operation can improve construction performance. Determining optimal capacity and location of tower crane are complex combinatorial NP-hard optimization problems that are affected by several interrelated factors. This problem cannot be solved using exact mathematical methods on a large-scale site. Therefore, the use of metaheuristic algorithms is necessary in order to solve it. Tower crane’s location has a significant impact on its required capacity and, as a result, on total cost of material transportation, which was not considered in research for a long time. Recently, in a new research, tower crane’s capacity has been considered as a decision variable in the mathematical model. But the problem has been solved on a small-scale and with a precise method. Since the feasible solution space increases on a real-scale site, therefore, using the precise techniques is not practical to achieve the optimal solution. Therefore, it is necessary to utilize meta-heuristic algorithms to solve the problem. Using Genetic Algorithm, this study presents the optimal type and location of tower crane and material supply point as decision variables based on minimizing the total cost of material transportation on the large-scale site. The results indicate that the GA successfully determines the optimal solution, leading to approximately 14% cost reduction compared with when a site layout is decided based on experience.