线性规划引入市政道路施工的现场管理

张 永 林

(太原市小街巷综合整治改造中心，山西 太原 030002)

施工的现场管理是整个工程建设的重要环节，施工单位科学完善的管理体系，是保证施工现场管理能够顺利进行的重要机制，能够有效的规范管理层和作业人员的行为，能够切实的提高施工质量。建立有效的管理机制，离不开科学的设计，将运筹学中的线性规范引入施工现场管理中，通过运筹计算以期达到现场管理，节省人力、资物的最优方案。

1 市政道路施工现场管理面临的困境

1.1 施工环境复杂，受约束条件多

市政工程的施工大部分都是在市区范围内进行的民生工程，施工地点处于市区不同位置，往往车流、人流都较为密集，且流动性大，不可控制因素多[2]。为此，对于施工现场的管理是巨大的挑战：1)大型机械的使用和运输受到限制：老旧城区或是小区的街道密集，建筑物之间的间隙较小，需要大型施工机械的时候，往往运输不到施工现场，即便运输到了施工现场，也存在场地过小不能够牢固安装影响使用的问题[1]；2)车流、人流过多：市区在白天的时候车流人流不断，会给施工现场的管理造成困扰，若是没有提前同交通管理部门协调，堵塞交通会造成更大的困扰，同时不断穿梭的人流车流，对于施工现场的安全生产也会造成困难[6]；3)施工环境复杂：市政工程的施工往往是在空间有限的街道中进行，不同的地下层铺设有不同的管网，路面空间则架设有不同的线路，也是市政工程在现场施工中应特别注意的问题。

1.2 施工安全和施工质量管理不到位

安全生产是施工管理的生命线，是应时刻紧抓不放的，而在现场施工管理监管不到位的时候，或是工期紧、任务重的时候，往往会忽视安全生产和施工质量的问题，造成施工现场隐患重重、以致出现危险事件[2]；忽视施工的质量，各项施工环节工艺完成不到位，造成整个工程的安全隐患，甚至会造成恶劣的社会影响[4]。

1.3 员工及原材料管理不足

施工现场的员工管理不足主要包括有两个方面：1)管理层缺少专业的管理知识，只注重施工工艺的完成。大部分工程管理的人员都是从技术出身，具有工程施工的专业知识和经验，但自身缺乏科学的管理知识，更甚至同时身兼数职，不能够科学有效的进行工程管理，造成从上到下的管理混乱；2)对于施工工人管理不到位，一线施工工人的管理缺乏统一的制度，不能够有相应的培训，造成施工现场发生诸多的突发事件，同时没有统一规范管理施工工人，一部分工人依靠经验主义，不按照施工流程和工艺进行施工，为工程质量埋下隐患。

原材料的管理没有建立科学的管理体系，只是依靠经验管理，造成了极大的资源浪费，特别是原材料在备料的时候没有经过科学验算，不能够达到最节省的下料方案。

2 建立高效科学的管理体系

2.1 建立高效科学的管理体系

只有健全的制度才是质量工程的前提保证，市政工程的施工管理部门，应根据行业相关的法律法规，制定相应的管理制度。同时提高管理层的管理水平，学习和建立科学的管理流程，例如将运筹学的管理办法引入到现场施工管理上，提高各个环节人员的安全责任意识[6]。

2.2 引入运筹学进入现场管理

运筹学是在20世纪初期发展起来的边缘学科，解决了在管理过程中最优方案的求解、系统问题的解决思路，在现代管理学的应用中起到基石一样的作用，能够深入的应用到各个领域中去。通过建立起数学模型，来认识问题所存在的客观规律，与工程管理相结合，能够合理有效的管理施工技术以及施工环节中的各项决策，实现整个工程全环节和质量、成本的优化，能够起到重要作用，达到设置目标[8]。

3 引入线性规划以求施工管理最优解

线性规划是运筹学的一个重要分支，是通过目标函数设定限制条件，从而完成设定的目标，一般可分为两大类：目标最大化和目标最小化。主要解决在有限的资源下如何实现利益最大化的问题，已经涉及到工农商等多个行业和领域中了，是现代管理学中重要的管理工具和方法[8]。下面从钢筋下料问题，列举线性规划在具体市政工程的现场管理中的应用。

市政工程的施工过程中要注意原材料的使用问题，避免浪费，除了在施工开始前做好整体的规划外，同时施工过程中各种材料的下料也是关键环节。在建筑工程中钢筋的用量大、种类多、下料长度不同，需要如何截取才能够最节省原材料，同时还符合工程需求[8]：例如在某项施工的某一施工环节，需要同一型号的三种长度的钢筋分别为A管7.3 m，B管12.9 m，C管9.0 m各50根，未下料前的钢筋总长度为35 m，在如何下料的情况下才能够做到最小浪费完成下料。根据最小浪费的原则，给出以下4种下料方案：1)B管2根、C管1根废料0.2 m；2)A管3根、B管1根，废料0.2 m；3)A管1根、C管3根，废料0.8 m；4)B管2根、C管1根，废料0.2 m。

由此四种下料方案，将Xi标识第i种方案的所需要原材料的根数，由此可得到线性建模如下：

3X2+X3=100；2X1+1X2=100；X1+3X3=100。

目标函数为MINZ=0.2X1+0.2X2+0.8X3通过求解可得出：X1=65，X2=42，X3=22，即取65根原材料按照方案1下料，取42根原料按方案2下料，取22根原料按方案3下料，能够满足产生的废料最少且完成三种不同长度钢筋截取的需要，即为共需要129根长度为35 m钢筋的原材料，同时废料数量最少。

线性规划求取最优解方案适用性广泛，可以解决非常多的问题，在现在工程管理的过程中，能够切实有效的提高市政工程现场管理的质量水平。比较具有代表性的是原材料下料方案的问题，同理还有材料运输过程中，如何规划最短路线，以及如何求解运输费用最少、用时最少的方案。

但是线性规划的使用还可以解决在应用线性规划的时候，应特别注意线性模型具有以下特征：1)每一个问题都能够使用一组变量来表示解决，可以取不同的值，分别代表了不同的解决策略；2)各组变量受到条件约束，可以使用线性等式或是不等式表示；3)变量的设置都是为了达到目标函数而设置[8]。在能够使用简便模型求解时，不用使用复杂的数学模型，避免本末倒置。

4 结语

市政施工的现场管理面临的施工客观环境复杂，具有很大的施工难度，现阶段依旧存在诸多问题，施工的设计单位和施工单位只有通过不断提高业务水平，完善各项施工技术，才能够保证整个工程的顺利完成。作为施工的单位方，应通过不断加强管理水平，建立科学有序的管理制度，运用管理工具，以期提高施工现场管理的质量，特别是将运筹学的科学管理手段引入到现场施工管理中来，依靠数学建模求解最佳方案，既能够保证工程的要求，又能够高效的节约资源，达到最佳的管理效果，值得深入推广应用[9]。