GENETIC-ALGORITHM-BASED OPTIMIZATION APPROACH FOR TIME COST TRADE-OFF PROBLEM WITH GENERALIZED PRECEDENCE RELATIONSHIPS
Date
2022-01-21
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Decreasing the overall cost of a project through reductions in its duration can be
considered as one of the main goals of any construction project. Shortening the
duration can be achieved by accelerating the construction project by utilization of more
efficient construction techniques; that is, by allocation of additional and/or more
productive resources. However, expedition of the project schedule will obviously incur
extra costs due to implementation of high-price construction techniques. Meanwhile,
this reduction of time might be plausible only up to a certain limit. Stemming from the
highly challenging nature of this trade-off between the overall cost and the duration of
the projects, still no planning software package provides any features for tackling it.
The lack of such functionality has encouraged development of numerous optimization
algorithm by several researchers for achieving a compromise between the conflicting
objectives of time and cost. Despite a great deal of effort, a large body of literature
ignore the various types of precedence relationships which are frequently incorporated
in practice.
In this thesis a Simulated Annealing-based Genetic Algorithm is proposed for solution
of this optimization problem which is referred to as the time-cost trade-off problem
(TCTP) in the construction context. The proposed hybrid GA is designed to ensure fast
convergence without sacrificing the quality of the solutions found. The proposed
optimization method is capable of solving TCTPs with generalized precedence
relationships with realistic overlapping of activities. Performance of the hybrid GA
proposed herein is tested over a wide range of frequently used problems and the results
are compared with various existing methods. Practicality of this algorithm is also
validated by fitting the model to a large-scale real-case construction project. As a result
of validation, the utility of the proposed algorithm is illustrated which also highlights
how it can help both the client and the contractor in speeding up the project without
exceeding the budget.
Description
GENEL ÖNCÜLLÜK İLİŞKİLİ ZAMAN-MALİYET ÖDÜNLEŞİM
PROBLEMİ İÇİN GENETİK ALGORİTMA TABANLI OPTİMİZASYON
YÖNTEMİ
ÖZ: Bir projenin süresinin kısaltılarak toplam maliyetin düşürülmesi, bir inşaat projesinin ana hedeflerinden biri olarak düşünülebilir. Daha verimli inşaat tekniklerinin kullanılarak ve inşaat projesini hızlandırarak süre kısaltılabilir. Ek ve / veya daha verimli kaynakların tahsis edilmesiyle süre kısaltılması sağlanabilir. Bununla birlikte proje takviminin hızı, yüksek fiyatlı inşaat tekniklerinin uygulanması nedeniyle, ekstra maliyete neden olacaktır. Ayrıca, zamanın kısaltılması belli bir süreye kadar makul olabilir. Toplam maliyet ve projelerin süresi arasındaki bu denge, işin doğası gereği son derece zorlayıcıyı olup, henüz bununla başa çıkabilecek özelliklere sahip bir planlama yazılım paketi bulunmamaktadır. Bu işlevsellik eksikliği, zaman ve maliyetin çatışan hedefleri arasında bir denge sağlamak için çeşitli araştırmacıları sayısız optimizasyon algoritmasının geliştirilmesine teşvik etmiştir. Büyük bir çabaya rağmen, literatürün büyük çoğunluğu, pratikte sıklıkla dahil edilen çeşitli ilişkilerini göz ardı eder. Bu tezde, inşaat bağlamında zaman-maliyet ödünleşim problemi (TCTP) olarak adlandırılan bu optimizasyon probleminin çözümü için Simüle Tavlama Bazlı Genetik Algoritma önerilmiştir. Önerilen hibrit GA, bulunan çözümlerin kalitesinden ödün vermeden hızlı çözüm sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Önerilen optimizasyon yöntemi TCTP'leri gerçekçi örtüşen aktiviteler ve genel bağımlılık ilişkileriyle çözme yeteneğine sahiptir. Burada önerilen hibrid GA'nın performansı, çokça ve sık vi kullanılan problemler üzerinde test edilir ve sonuçlar, mevcut çeşitli yöntemlerle karşılaştırılır. Bu algoritmanın pratikliği, modeli büyük ölçekli gerçek durum inşaat projesine oturtarak da doğrulanır. Doğrulamanın bir sonucu olarak, önerilen algoritmanın faydası şudur: hem müşterinin hem de müteahhitin bütçeyi aşmadan projeyi hızlandırmada bu algoritmanın nasıl yardımcı olabileceğini vurgulamaktadır.
ÖZ: Bir projenin süresinin kısaltılarak toplam maliyetin düşürülmesi, bir inşaat projesinin ana hedeflerinden biri olarak düşünülebilir. Daha verimli inşaat tekniklerinin kullanılarak ve inşaat projesini hızlandırarak süre kısaltılabilir. Ek ve / veya daha verimli kaynakların tahsis edilmesiyle süre kısaltılması sağlanabilir. Bununla birlikte proje takviminin hızı, yüksek fiyatlı inşaat tekniklerinin uygulanması nedeniyle, ekstra maliyete neden olacaktır. Ayrıca, zamanın kısaltılması belli bir süreye kadar makul olabilir. Toplam maliyet ve projelerin süresi arasındaki bu denge, işin doğası gereği son derece zorlayıcıyı olup, henüz bununla başa çıkabilecek özelliklere sahip bir planlama yazılım paketi bulunmamaktadır. Bu işlevsellik eksikliği, zaman ve maliyetin çatışan hedefleri arasında bir denge sağlamak için çeşitli araştırmacıları sayısız optimizasyon algoritmasının geliştirilmesine teşvik etmiştir. Büyük bir çabaya rağmen, literatürün büyük çoğunluğu, pratikte sıklıkla dahil edilen çeşitli ilişkilerini göz ardı eder. Bu tezde, inşaat bağlamında zaman-maliyet ödünleşim problemi (TCTP) olarak adlandırılan bu optimizasyon probleminin çözümü için Simüle Tavlama Bazlı Genetik Algoritma önerilmiştir. Önerilen hibrit GA, bulunan çözümlerin kalitesinden ödün vermeden hızlı çözüm sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Önerilen optimizasyon yöntemi TCTP'leri gerçekçi örtüşen aktiviteler ve genel bağımlılık ilişkileriyle çözme yeteneğine sahiptir. Burada önerilen hibrid GA'nın performansı, çokça ve sık vi kullanılan problemler üzerinde test edilir ve sonuçlar, mevcut çeşitli yöntemlerle karşılaştırılır. Bu algoritmanın pratikliği, modeli büyük ölçekli gerçek durum inşaat projesine oturtarak da doğrulanır. Doğrulamanın bir sonucu olarak, önerilen algoritmanın faydası şudur: hem müşterinin hem de müteahhitin bütçeyi aşmadan projeyi hızlandırmada bu algoritmanın nasıl yardımcı olabileceğini vurgulamaktadır.
Keywords
civil engineering