A META-HEURISTIC FOR THE DISCRETE TIME-COST-QUALITY TRADE-OFF PROBLEM WITH GENERALIZED PRECEDENCE RELATIONSHIPS
Date
2022-01-14
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Building projects can certainly be considered as one of the most crucial elements that
contributes greatly to economic growth of a nation. They facilitate developments in
other industries too by providing appropriate working spaces and the means for
mobilization of resources (e.g., office building, hospitals, schools, highways). Through
unique public or private bids, the governments and stakeholders aim to achieve
reasonable prices for such projects with minimum possible makespans and the best
quality. Evidently, weighing the available offers and coming up with an optimal
decision can pose challenges for the decision-makers. In this regard, generation of a
tool that helps decision-makers strike a proper balance among the conflicting project
objectives (i.e., time, cost, and quality) is imperative. To this end, this study proposes
a method which assists in selection of the best compromise choices among the options
available for each of the project activities. In addition to time and cost, the proposed
method is designed to bring the quality aspect into the equation as well. To quantify
the quality, a value referring to the weighted importance and performance of each
activity is used. The proposed method is based on a slightly modified Genetic
Algorithm (GA) that incorporates the domination concept for selection of the best
solutions out of the potential candidates. The GA-based method is capable of handling
unlimited number of precedence relationships for each activity and above all, it is able
to capture and unravel any type of logical relationship. This very feature significantly
improves the practical relevance of this research as parallelization of activities is a
common practice in real-life projects. Planners by benefitting from the various types
of relationships (i.e., Start-to-Start, Start-to-Finish, Finish-to-Start, and Finish-to Finish) and the concept of lag time frequently introduce parallelization into the
network. Overlapped activities, in turn, help reduce the unwanted idle times and speed
up the project significantly.
In order to demonstrate the application and to evaluate the effectiveness of the
proposed model, it is used for solution of three different Time-Cost-Quality (TCQ)
tradeoff problems, two of which are generated within the context of this thesis. The
practiced instances include a small benchmark TCQ problem with 18 activities taken
from the literature in addition to more complex 29- and 63-activity TCQ problems
produced herein based on existing 29- and 63-activity time-cost tradeoff problems,
respectively. The obtained results reveal both the effectiveness of the proposed model
and the possibility to be used by the planners amidst making arduous decisions.
Description
GENEL ÖNCÜLLÜK İLİŞKİLİ KESİKLİ ZAMAN-MALİYET-KALİTE
ÖDÜNLEŞİM PROBLEMİ İÇİN BİR META-SEZGİSEL YÖNTEM
ÖZ: İnşaat projeleri kesinlikle bir ülkenin ekonomik büyümesine büyük katkı sağlayan en önemli unsurlardan biri olarak kabul edilebilir. Uygun çalışma alanları ve kaynakların mobilizasyonu için araçlar (örneğin ofis binaları, hastaneler, okullar, otoyollar) sağlayarak diğer endüstrilerdeki gelişmeleri de kolaylaştırırlar. Eşsiz kamu veya özel teklifler yoluyla, hükümetler ve paydaşlar, bu tür projeler için mümkün olan en kısa sürede ve en iyi kalitede makul fiyatlara ulaşmayı amaçlar. Açıkçası, mevcut teklifleri tartmak ve en uygun kararı bulmak karar vericiler için zorluklar doğurabilir. Bu bağlamda, karar vericilerin çatışan proje hedefleri (yani zaman, maliyet ve kalite) arasında uygun bir denge kurmalarına yardımcı olacak bir aracın oluşturulması zorunludur. Bu amaçla, bu çalışma, proje faaliyetlerinin her biri için mevcut seçenekler arasından en iyi uzlaşma seçeneklerinin seçilmesine yardımcı olan bir yöntem önermektedir. Önerilen yöntem, zaman ve maliyetin yanı sıra kalite boyutunu da denkleme dahil etmek için tasarlanmıştır. Kaliteyi ölçmek için, her bir faaliyetin ağırlıklı önemine ve performansına atıfta bulunan bir değer kullanılır. Önerilen yöntem, potansiyel adaylardan en iyi çözümlerin seçilmesi için hakimiyet kavramını içeren biraz değiştirilmiş bir Genetik Algoritmaya (GA) dayanmaktadır. GA tabanlı yöntem, her bir aktivite için sınırsız sayıda öncelik ilişkisini yönetebilir ve hepsinden önemlisi, her türlü mantıksal ilişkiyi yakalayabilir ve çözebilir. Bu özellik, faaliyetlerin paralelleştirilmesi gerçek yaşam projelerinde yaygın bir uygulama olduğundan, bu araştırmanın pratik alaka düzeyini önemli ölçüde artırır. Planlayıcılar, çeşitli ilişki türlerinden (yani, Başlangıç-Başlangıç, Başlangıç-Bitiş, Bitiş-Başlangıç ve Bitiş-Bitiş) ve gecikme süresi kavramından yararlanarak ağa sıklıkla paralelleştirme getirir. Örtüşen faaliyetler, istenmeyen boşta kalma sürelerini azaltmaya ve projeyi önemli ölçüde hızlandırmaya yardımcı olur. Uygulamayı göstermek ve önerilen modelin etkinliğini değerlendirmek için, ikisi bu tez kapsamında oluşturulan üç farklı Zaman-Maliyet-Kalite (TCQ) değiş tokuş probleminin çözümü için kullanılmıştır. Uygulanan örnekler, sırasıyla mevcut 29-ve 63-etkinlik zaman-maliyet takas problemlerine dayalı olarak burada üretilen daha karmaşık 29-ve 63-aktivite TCQ problemlerine ek olarak literatürden alınan 18 aktivite ile küçük bir kıyaslama TCQ problemini içerir. Elde edilen sonuçlar, hem önerilen modelin etkinliğini hem de planlamacılar tarafından zorlu kararlar alırken kullanılabilme olasılığını ortaya koymaktadır.
ÖZ: İnşaat projeleri kesinlikle bir ülkenin ekonomik büyümesine büyük katkı sağlayan en önemli unsurlardan biri olarak kabul edilebilir. Uygun çalışma alanları ve kaynakların mobilizasyonu için araçlar (örneğin ofis binaları, hastaneler, okullar, otoyollar) sağlayarak diğer endüstrilerdeki gelişmeleri de kolaylaştırırlar. Eşsiz kamu veya özel teklifler yoluyla, hükümetler ve paydaşlar, bu tür projeler için mümkün olan en kısa sürede ve en iyi kalitede makul fiyatlara ulaşmayı amaçlar. Açıkçası, mevcut teklifleri tartmak ve en uygun kararı bulmak karar vericiler için zorluklar doğurabilir. Bu bağlamda, karar vericilerin çatışan proje hedefleri (yani zaman, maliyet ve kalite) arasında uygun bir denge kurmalarına yardımcı olacak bir aracın oluşturulması zorunludur. Bu amaçla, bu çalışma, proje faaliyetlerinin her biri için mevcut seçenekler arasından en iyi uzlaşma seçeneklerinin seçilmesine yardımcı olan bir yöntem önermektedir. Önerilen yöntem, zaman ve maliyetin yanı sıra kalite boyutunu da denkleme dahil etmek için tasarlanmıştır. Kaliteyi ölçmek için, her bir faaliyetin ağırlıklı önemine ve performansına atıfta bulunan bir değer kullanılır. Önerilen yöntem, potansiyel adaylardan en iyi çözümlerin seçilmesi için hakimiyet kavramını içeren biraz değiştirilmiş bir Genetik Algoritmaya (GA) dayanmaktadır. GA tabanlı yöntem, her bir aktivite için sınırsız sayıda öncelik ilişkisini yönetebilir ve hepsinden önemlisi, her türlü mantıksal ilişkiyi yakalayabilir ve çözebilir. Bu özellik, faaliyetlerin paralelleştirilmesi gerçek yaşam projelerinde yaygın bir uygulama olduğundan, bu araştırmanın pratik alaka düzeyini önemli ölçüde artırır. Planlayıcılar, çeşitli ilişki türlerinden (yani, Başlangıç-Başlangıç, Başlangıç-Bitiş, Bitiş-Başlangıç ve Bitiş-Bitiş) ve gecikme süresi kavramından yararlanarak ağa sıklıkla paralelleştirme getirir. Örtüşen faaliyetler, istenmeyen boşta kalma sürelerini azaltmaya ve projeyi önemli ölçüde hızlandırmaya yardımcı olur. Uygulamayı göstermek ve önerilen modelin etkinliğini değerlendirmek için, ikisi bu tez kapsamında oluşturulan üç farklı Zaman-Maliyet-Kalite (TCQ) değiş tokuş probleminin çözümü için kullanılmıştır. Uygulanan örnekler, sırasıyla mevcut 29-ve 63-etkinlik zaman-maliyet takas problemlerine dayalı olarak burada üretilen daha karmaşık 29-ve 63-aktivite TCQ problemlerine ek olarak literatürden alınan 18 aktivite ile küçük bir kıyaslama TCQ problemini içerir. Elde edilen sonuçlar, hem önerilen modelin etkinliğini hem de planlamacılar tarafından zorlu kararlar alırken kullanılabilme olasılığını ortaya koymaktadır.
Keywords
civil engineering