工程施工组织设计和资源配置

工程施工组织设计和资源配置

3 ． 1 施工组织设计的概念 基本建设的计划与管理 ( 宏观管理和政策控制 ) 建设总规模及投资结构 建设总规模与财力物力的平衡 建设总规模与施工力量的平衡  在建国初期，全面计划管理制度。 施工组织设计制度 产生的背景 国民经济发展的五年计划和分年度计划 施工组织设计（工程项目为对象 ） (2) 施工组织设计的含义 施工组织设计 : ----- 以工程或建设项目为对象 , 针对施工活动做出规划或计划的程序性技术经济文件。 本质上 , 一种运用行政手段和计划管理方法来进行生产要素配置和管理的一种手段。 3 ． 1 施工组织设计的概念 市场经济体系下 , 内涵发生了深刻的变化 施工生产要素的配置 ( 竞争机制 ) 施工计划 工程项目管理规划 施工项目的质量计划 （ ISO ） 相互之间的关系 两点认识： （ 1 ）本质的作用是相同的 ; （ 2 ）两重性 自然属性 —— 施工的程序、方法、作业 技术、施工手段配置 社会属性 —— 管理体制和制度（一定管理环境） 3 ． 1 施工组织设计的概念 3 ． 2 施工组织设计的类型 （ 1 ） 按编制的主体分类 建设方的施工组织设计（大型项目业主、建设指挥部或筹建委（处）） 承建商的施工组织设计（施工总包方、分包方） 图 3-1 （ 2 ）确按编制的对象分类  不同层次、不同范围、不同深度的施工组织设计文件。 建设项目施工组织总设计 以整个建设项目为对象（一般是指大中型工业交通工程项目） 例如，上海浦东国际机场建设项目， 7 区 35 项建设工程，围绕着 机场动用通航的时间目标。 3 ． 2 施工组织设计的类型 单项工程施工组织总设计 例如：上海宝山钢铁厂。自 1978 年开始，已完成了三期工程建设，形成了炼铁、炼钢、轧钢和各种钢材产品生产的现代化综合冶金企业。 一期工程，一号高炉为中心，包括原料码头、原料堆场、原料输送系统、炼铁炉、鼓风炉、均热炉、出铁场，炉渣处理厂、发电厂、水循环与处理系统等等单项工程。 3 ． 2 施工组织设计的类型 单位工程施工组织设计 单位工程 ———— 一般指具有独立设计文件，可以单独组织施工安装活动的单体工程。 主要分部分项工程的施工组织设计 （技术复杂、工艺特殊分部分项工程） 例如，打桩工程；大型土方石方工程；大体积混凝土基础工程；现场钢筋混凝土构件预制工程；钢结构网架拼装与吊装工程；玻璃幕墙工程等。 3 ． 2 施工组织设计的类型 前期工作阶段： 编制施工组织总设计，用于施工总体部署，招标的组织、发包方式和合同结构的选择。 施工阶段：单位工程和主要分部分项工程的施工组织设计。 分两类： 投标项目的施工组织设计（或规划）大纲 承建项目的施工组织设计 （ 3 ） 按编制的时间和深度分类 3 ． 2 施工组织设计的类型 种类 服务范围 编制时间 编制者 主要特征 目标 标前 投标签约 投标时 经营层 规划性 效益 标后 施工 签约后 项目层 作业性 效率 表 3-1 3 ． 2 施工组织设计的类型 3 ． 3 施工组织设计的内容 施工组织总设计的内容 （ 1 ） 工程概况及施工条件分析 A 、工程概况包括： ① 工程的性质，规模； ② 建设单位、设计单位、监理单位； ③ 功能和用途，生产工艺概要（工业项目）； ④ 项目的系统构成； ⑤ 建设概算总投资，主要建安工程量，工期目标； ⑥ 规划建筑设计特点； ⑦ 主要工程结构类型； ⑧ 设备系统的配置与性能等等 B 、 施工条件分析，主要包括： ① 施工合同条件 工程质量标准及验收，工程款支付与结算方式，工期及奖罚办法等； 3 ． 3 施工组织设计的内容 ② 现场条件 如：水文地质及气象条件 周围建筑物、构筑物、 道路管线 临时设施 拆除和搬迁的障碍物和树木 施工临时供电、供水、排水、排圬等 ③ 法规条件 如：施工噪音；渣土运输与堆放，交通管制，消防保安，环境保护与公害防治等。 3 ． 3 施工组织设计的内容 C 、编制依据： 图纸、合同、规定、标准、规程、手册、定额等  ① 分期分批系统划分； ②施工区段的划分和流向顺序的安排； ③施工组织系统、合同结构和施工队伍协调关系； ④施工阶段的划分和各阶段的任务目标； ⑤开工前的施工准备工作； ⑥施工交叉、穿插和衔接关系及其工作界面划分； （ 2 ） 施工总体部署 战略性的施工程序及施工展开方式的总体构想策划。 3 ． 3 施工组织设计的内容 ⑦ 技术攻关、技术论证，试验分析的工作的安排； ⑧施工技术物资的采购、加工和运输。 （ 3 ） 施工总进度计划 全部工程项目的施工顺序及其进程的时间计划。 例如：商品住宅小区 （融资能力和市场营销） （ 4 ） 主要施工机械设备及设施配置计划 主要施工机械设备及各类设施配置 现场临时道路及围墙的修建 现场供电、供水、供热等 3 ． 3 施工组织设计的内容 工地材料物资堆场及仓库； 现场办公、生活等所需临时房屋 （ 5 ） 施工总平面图（施工现场平面布置图） 3 ． 3 施工组织设计的内容 单位工程施工组织设计： 基本内容： “ 一案一表一图一算 ” 即施工方案、施工进度表、施工平面图和施工预算。 图 3-2 3 ． 3 施工组织设计的内容 3 ． 4 施工组织设计的评价 主要内容： ① 施工总体部署和施工程序的合理性。 ② 建设工期及施工均衡性。 ③ 主要工程施工方案的可行性、经济性。 ④ 质量、安全措施的针对性与有效性。 ⑤ 施工总平面布置的合理性及施工用地情况。 (1) 施工组织总设计 （ 2 ）单位工程施工组织设计 ① 计划施工工期是否满足合同工期要求。 ② 施工方案的可行性、可靠性与经济性。 ③ 施工质量和安全管理的重点是否明确，保证措施的针对性 与有效性。 ④ 冬雨季施工措施的有效性 3 ． 4 施工组织设计的评价 施工资源配置 概 述 7.1 施工资源的分类 按施工所需资源的内容分 : 人力、物资设备、资金和技术资源。 7.2 施工资源计划  7.2.1 编制方法 其编制步骤为：  1 ）确定各分部分项工程量  2 ）套用定额，求需要量  3 ）根据施工进度计划，分解资源需要量  4 ）汇总、形成资源曲线或资源计划的表格形式 施工资源配置计划，落实资源类型、来源渠道、需要时间及使用方法，满足施工进度和降低成本的目标。 7. 2. 2 资源曲线 （ 1 ）资源需用量曲线  （ 2 ） 资源累计曲线 图 7-1 7. 2. 3 资源需要量计划 综合劳动力及主要工种劳动力计划 资金需要量计划 施工机具需要量计划 主要材料及构配件需要量计划 大型临时设施需要量计划 序号 工种名称 总劳动量（工日） 每月需要量（工日） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 木工 钢筋工 泥工 … 综合 表 7- １ 主要工种劳动力需要量计划表 7. 2. 3 资源需要量计划 序号 工种名称 劳动量（工日） 工业建筑及全工地性工程 居住建筑 仓库、加工厂等临时建筑 20✕✕ 年 20 ✕✕ 年 工业建筑 道路 铁路 上下水道 电气工程 永久性住宅 临时性住宅 1 季 2 季 3 季 4 季 1 季 2 季 3 季 4 季 主厂房 辅助 附属 表 7- ２施工项目劳动力汇总表 7. 2. 3 资源需要量计划 施工类别 每月使用量（万元） 工业建筑及全工地性工程 工业建筑 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 … … 居住 建筑 永久性 临时性 仓库、加工厂 等临时设施 综合 表 7- ３资金月需要量计划表 7. 2. 3 资源需要量计划 序号 机具名称 简要说明（型号、生产率等） 数量 电动机功率（ kW ） 需要量计划 20✕✕ 年 20 ✕✕ 年 一 二 三 四 一 二 三 四 表 7- ４施工机具需要量计划 7. 2. 3 资源需要量计划 序号 类别 构件、半成品及主要材料名称 运输线路 上下水道 电气工程 工业建筑 居住建筑 其他临时建筑 需要量计划 主要 辅助及附属 永久性住宅 临时性住宅 20 ✕✕ 年 20 ✕✕ 年 一 二 三 四 一 二 三 四 主要建筑材料 石灰 砖 水泥 … … 构件及半成品 钢筋 钢筋混凝土及混凝土 木结构 … 表 7- ５　施工项目主要材料及构配件需要量计划表 7. 2. 3 资源需要量计划 序号 项目 名称 需用量 面积（ m ² ） 形式 造价（万元） 修建 时间 单位 数量 表 7- ６　大型临时设施需用量计划表 7. 2. 3 资源需要量计划 7. 2. 4 材料设备供应计划  编制依据 是需求计划、储备计划和货源资料等，之后还有采购 计划、使用计划等。 必须掌握的信息： （ 1 ）所需材料设备名称和数量的清单 （ 2 ）确定得到材料设备需要的时间 （ 3 ）材料设备必需的设计、制造和验收等时间 （ 4 ）材料设备进货来源 序号 材料名称 规格质量 计量单位 需要量 期初库存 节约量 平衡结果 合计 工程用料 储备需要 其他需要 多余 不足 数量 单价 金额 甲 乙 丙 丁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 表 7- 7 　施工材料供应计划 7. 2. 4 材料设备供应计划 7. 3 施工资源调整与优化 一定限度供应制约 合理使用、均衡消耗 7.3.1 资源限制条件下的工期安排 （ 1 ） 基本原理 针对资源是有限的情况，利用工作的总时差 , 调整原施工进度计划，使其产生的工期延长时间为最短。 装饰工程 ( 油漆工 ) 吊装工程 ( 吊装机械 ) 图 7-8 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 设工作 i-j 单位时间资源需要量为 r i-j = 常数， k 为第 i 种资源 则第 i 种资源总数 : 则整个网络计划第 k 种资源总需求量为： 那么，对满足物资供应限制的条件下，施工计划工期必然满足： (2) 方法 按工作推迟对工期的影响程度从大到小的次序 , 来表现资源排序的优先分配原则，即按工期影响程度来排队。  工作推迟对工期影响程度指标：  ΔT=(τ k +1 – ES i-j ) – TF i-j  式中 :ΔT —— 工期影响程度；  τ k +1 —— 资源曲线中对应于时 区段（ τ k ,τ k+1 ) 的右端点； ES i-j —— 工作 i-j 的最早开始时间；  TF i-j —— 工作 i-j 的总时差。 τ k τ k+1 ES i-j TF i-j 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 （ 3 ）资源限制、工期最短优化示例 假设工程只需一种资源，且单位时间资源需要量为常数。 r i-j ---△ 框内工作每天 ( 单位时间 ) 资源需要量 D i-j --- 持续时间  图 7-9 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 假定 : 每天可能供应的资源数量 : Ra=12 单位， 时段 [0,2] ， [2,4] 和 [4,5] 超出了可能供应的限制条件。 图 7-10 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 1 ） 研究第一时段 [τ 0 =0,τ 1 =2]  工作有 0 — 1 ， 0 — 2 和 0 — 3 ，按照资源优先分配原则，它们的优先顺序如表所示。 优先顺序 工作名称 每天资源需要量 (r i-j ) 资源累计需要量 (r i-j ) 判断依据 (ΔT ） 1 0-1 6 6 (2-0)-0=2  2 0-3 5 11 (2-0)-1=1  3 0-2 3 14 (2-0)-3=-1 表 7- ８ 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 2 ）研究时段 [τ 1 =2,τ 2 =5] 。 工作为 0 — 2 ， 0 — 3 ， 1 — 3 和 1 — 4 。 优先顺序 工作名称 每天资源需要量 ( ri-j ) 资源累计需要量 (r i-j ) 判断依据 (ΔT ） 1 0-3 5 5 (5-0)-1=4  2 1-3 4 9 (5-2)-0=3  3 0-2 3 12 (5-2)-1=2  4 1-4 7 19 (5-2)-7=-4 表 7- ９ 图 7-11 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 优先顺序 工作名称 每天资源需要量 (r i-j ) 资源累计需要量 (r i-j ) 判断依据 (ΔT ） 1 0-3 4 4 (6-2)-0=4 2 0-2 3 7 (6-2)-1=3 3 1-4 7 14 (6-5)-4=-3 3 ） 时段 [τ 2 =5,τ 3 =6] 工作有 0 — 2 ， 1 — 3 和 1 — 4 。 表 7- １ 0 图 7-12 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 4 ） 依此类推，最后可得下图所示的的近似解。 资源满足限制条件（ Ra=12) 的要求，工期为 17 天， 延长 3 天。 图 7-13 7. 3. 1 资源限制条件下的工期安排 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡  （ 1 ） 基本原理  为了使各项工作的资源需求的波动最小，在不影响工期的条件下利用非关键工作的时差，将其从资源需求高峰期调出，安排在资源需求较低的时间段。 （ 2 ）方法和步骤  常用的衡量资源消耗均衡性的指标有 3 种 :  1 ） 资源消耗不均衡系数 K 。 其计算公式为： K = R max /R m 2 ） 资源需要量极差 ΔR 。第 k 天和第 l+1 天 其计算公式为：  ΔR = R max – R min 3 ）资源需要量均方差 σ 2 。其计算公式为：  令 σ 2 min , 即令 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 min 第 k 天 第 l 天 j i r i-j D i-j 资源 R k R l R l+1 如果工作 i-j 右移一天，资源需要量变化 ( 减少和增加 ): R k′ = R k – r i-j  ( 第 k 天） R l+1′ = R l+1 + r i-j  ( 第 l+1 天） 的变化值等于 : 图 7-14 简化后得 : V 1 = R l+1 - (R k – r i-j ) 当 V 1 ＜ 0 时，工作 i-j 右移一天能使方差减小 ; 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 当 V 1 ≥0 时，再考虑工作 i-j 右移两天，计算右移第二天均方差的 变化量 :V 2 = R l+2 - (R k+1 – r i-j ) 当 V 1 ＋ V 2 ＜ 0 时，说明工作右移两天能使方差减小；反之，再考虑工作 i-j 能否右移三天。 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 优化的步骤：  1 ）绘制时标双代号网络图及资源需要量曲线，确定初始资源需要量的均方差。  2 ）网络图的最后一个节点开始，按节点从右向左顺序依次调整以该节点为结束节点的所有非关键工作的开始时间和结束时间，并使均方差逐步减小。  3 ）经过多轮的调整后，能的资源需要量均方差有所减小。 ( 近似方法 ) 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 （ 3 ） 优化示例  绘制双代号时标网络图及资源需要量曲线，关键线路为 C — G — H — I — L ，资源需要量曲线中高峰值 R max =27 ，低谷值 R min =7 。 资源平均需要量和均方差为： R m =16.4 σ 2 =52.51 图 7-15 图 7-16 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 步骤 1: 节点⑧。以节点⑧为结束节点的非关键工作有 3 — 8 和 5 — 8 。  工作 5 — 8 ：  调整至区间 [17,30] 工作 3 — 8 ：  调整至区间 [11,27] 图 7-17 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 步骤 2 ：节点⑦。以节点⑦为结束节点的非关键工作有 3 — 7 和 5 — 7 。  工作 5 — 7 ：不能右移。 工作 3 — 7: 调整至区间 [6,13] 图 7-18 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡 步骤 3 ：节点⑥。以节点⑥为结束节点的非关键工作 2 — 6, 不可 右移。 步骤 4 ：节点③。考虑以节点③为结束的非关键工作 1 — 3 ，也 不能右移。 经过第一轮的资源调整后，平均资源需要量和均方差分别为： R m =16.4; σ 2 =8.91 可见，施工计划的资源需要量均方差大大减小。 7. 3. 2 工期约束条件下的资源均衡