本文是一篇工程论文发表，本文以 SD 体育中心宿舍楼电梯更换项目为背景，从项目任务分析与分解、项目进度计划优化、进度计划的实施和控制三个方面重点研究了一种基于资源受限调度模型的项目进度管理方法。针对项目第一期工程中存在的问题，本文方法在项目第二期工程中进行了验证，并通过与第一期工程中使用的传统关键路径法进行对比与分析，验证了本文方法的有效性。
第1章 引言
1.1 问题提出
1.1.1 研究背景
随着科技的发展，电梯已成为生产和生活中的重要交通工具，为日常旅行和货物运输提供了便利。但作为一个庞大而复杂的机电产品，电梯如果发生故障，会直接危害人们的生命财产安全。特别是中国作为世界上最大的电梯生产商和用户，每天有超过 2 亿人乘坐电梯，因此电梯的安全成为一个日益重要的问题[1]。随着使用时间的增长，电梯的零部件会逐渐老化，出现故障的频率不断增加，产生较大的安全隐患。近年来国内发生了多起电梯安全事故，政府和相关部门提高了对于电梯安全的重视程度，多地政府监管部门纷纷开展老旧电梯的安全评估和改造工作，为加强电梯安全治理做出了巨大努力。自 2015 年开始，全国各地积极建立电梯应急服务平台，并逐步对旧电梯进行改造和翻新[2]。
SD 体育中心宿舍电梯目前已经运行 12 年，品牌老旧，一些零部件无法及时供货。近年来各种问题频发，例如电梯夹人、过层不停、按键失灵、电梯门关不严等问题时有发生。为了保证住户的人身安全，以及从经济角度考虑，2016 年中心决定对其进行更换。作者作为 SD 体育中心宿舍楼电梯更换项目的负责人之一，比较了解SD 体育中心宿舍的基本运作，包括宿舍楼的总体规划、宿舍的人员结构、住户的情况等。在管理和监督电梯更换项目的进行过程中，可以有效的获取关键信息，较为全面的了解项目的状态，并可以从项目立项、资金筹集、招投标、设计的变更以及施工过程等多个方面对项目提供指导和建议。
SD 体育中心有 8 部电梯需要进行更换，分为三期进行施工。第一期按照以往的经验施工，施工过程中各种问题频发，从而严重的影响到工期。电梯更换期间会对住户的出入造成不便，长期无法使用致使用户意见较大。SD 体育中心宿舍作为基本的生活设施，直接影响到单位员工的生活质量，同时也体现了体育中心的后勤保障能力和水平。所以，本文需要研究项目进度管理的概念和方法，从而为相似项目提供参考方案，合理的缩短工期以降低进度成本并减少对住户产生的影响。
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1.2 国内外研究现状
项目进度管理理论最早起源于美国，目的是通过先进的管理方法和手段，使用定性和定量相结合的方法，提高一些大型项目的效率[4]。项目进度管理在二次世界大战中得到了很大的发展，特别是在几个重大工程项目中的应用中取得了较好的效果，比如“曼哈顿工程”和“阿波罗计划”等。二十一世纪以来，项目进度管理作为项目管理的重要组成之一在项目管理中发挥了重要作用，也引起了越来越多的关注。本文将项目进度管理方法分为两类：一是传统项目进度管理方法，主要是各种基于网络图的方法，二是基于资源受限调度模型的项目进度管理方法。
1.2.1 传统项目进度管理研究现状
在项目实施之前，首先需要制定出一个可行的、科学的进度计划，然后按照计划逐步实施。传统的项目进度管理方法一般主要考虑项目的时间-成本优化问题，在没有资源约束的项目进度管理中，取得了不错的效果。目前比较常用的传统项目进度管理方法主要是基于网络图的各种方法，包括甘特图、关键路径法、计划评审技术、关键链方法等，特别是关键路径法以其结构简单的特点在项目进度管理中广泛应用。
（1）国外研究现状
甘特图也称条状图或横道图，由美国的甘特(Henry Gantt)最早提出，因其简单、直观、易编制的特点，目前仍是各种项目管理中常用的工具[5]。甘特图通过条状图形表示各项目工作的进度情况，一般用坐标横轴表示时间，坐标纵轴表示需要完成的工作任务或项目。甘特图可以显示出项目各项任务在时间上的先后顺序，从而有助于管理者进行项目计划制定；还可以体现出各项任务之间的依赖关系，有助于找到影响到整个项目的关键路径。目前，国外研究者主要将甘特图作为一种常用的工具与其他方法相结合，基于综合模型提出项目管理新的发展方向，并应用到战略规划和评估方法中。Sharon 和 Dori 又将甘特图与基于模型的方法相结合，应用于系统工程的产品生命周期管理和工程管理，并为项目管理提供先验知识[6]。
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第2章 相关理论基础与方法
2.1 项目进度管理基本概念
广义的项目进度管理作为项目管理的重要流程之一，贯穿于整个项目的全过程，并且直接影响到整个工程的工期长短、资源消耗以及人员配置等[3]。本文研究的项目进度管理是指狭义的项目进度管理，主要包括三个方面的内容:（1）项目任务分解，（2）项目进度计划优化，（3）进度计划的实施与控制。其中任务分解是项目进度管理的基础和前提，而项目进度计划的制定和实施是项目进度管理的两个核心[49]。如无特别说明，本文所述项目进度管理均指狭义的项目进度管理。
2.1.1 项目进度管理框架
在项目进度管理过程中，首先整个项目工作（即项目范围）被分解为更小、更易于管理的组件，称为工作包。但是，工作包可能不是分配给个人执行的合适工作。因此，工作包可以重新排列或分解为较小的组件，称为任务。项目进度计划表不仅包含要执行的任务，还包含执行任务的顺序以及开始和结束日期。任务的顺序受任务之间依赖关系的约束。通过确定任务，估算任务所需资源并确定每项任务将花费的时间，可以从下至上创建一个现实的项目进度表。最后在给定可用资源后，一旦制定并批准了时间表，就需要对其进行控制以保持进度。
项目进度管理的总体框架一般如图 2.1 所示，其中主要术语的定义包括[55]：
工作分解结构（WBS）：WBS 是项目进度计划的首要工作，把项目按照一定的原则分解成多个工作包，每项工作包可以再分解为多项工作，直到将每项工作分解为不可再分解的每个人可执行的任务。
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2.2 基于资源受限调度模型的项目进度管理问题
本文以 SD 体育中心宿舍楼电梯更换项目为背景，重点研究了电梯更换过程基于资源受限调度模型的项目进度管理问题。本文项目需要考虑项目总工期最短和资源使用量最小两个目标，属于时间-费用多目标优化问题。所以本文项目进度管理问题既属于一类资源受限调度问题，又属于一类多目标优化问题。
2.2.1 多目标多模式的资源受限模型
从工程应用意义上来说，资源受限的项目进度管理问题是一个系统级的任务分配问题。基于资源受限调度的项目进度管理问题是在有限的资源基础上，根据项目中每项任务的资源需求和约束，合理的分配资源并安排各项任务的开始时间，从而使项目的进度管理满足目标要求（例如消耗资源最少，使用时间最少等）。从数学意义上来说，资源受限的项目进度管理问题属于一类离散的组合优化问题，并属于NP-hard 问题。
（1）问题描述
资源受限的项目进度管理问题本质上属于多目标优化问题，经典基于资源受限调度的项目进度管理问题[23]大多使用总工期最短作为唯一的优化目标，在制定项目进度计划时只考虑时间因素，没有考虑成本、质量以及安全性等因素。特别是成本因素会严重影响到项目实施的进展，所以在实际工程应用中，基于时间和成本两方面考虑的项目最为常用。本文电梯更换项目需要考虑项目总工期最短和项目成本最小两个目标，属于时间-费用多目标优化问题，所以本文项目属于多目标资源受限项目进度管理问题。
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第3章 SD体育中心电梯更换项目概况........................21
3.1 项目介绍 .........................21
3.2 项目分析及任务分解 .............................22
第4章 基于资源受限调度模型的项目进度计划优化 .........................30
4.1 基于资源受限调度模型的项目进度优化方法 ............................30
4.1.1 优化方法总体流程................31
4.1.2 项目进度计划生成..........................32
第5章 电梯更换项目进度计划的实施与控制..................................43
5.1 电梯更换项目进度计划实施 ........................43
5.1.1 项目实施总体框架...........................43
5.1.2 现场作业要求..........................44
第5章 电梯更换项目进度计划的实施与控制
5.1 电梯更换项目进度计划实施
目前的项目进度管理研究大多针对项目进度计划的制定工作，对于项目进度计划的实施方面研究还较少。特别是涉及到工程类的项目，例如本文电梯更换项目，因为施工条件受限，且经常出现突发情况，如果处理不当将严重影响到工程项目的进度。电梯更换项目后续进度计划的实施充分发挥了本文多目标优化方法的特点，不但可以根据不同需求选择不同的计划方案，而且可以在实施过程中进行灵活的调整，对现场作业和现场配合提出严格要求。
5.1.1 项目实施总体框架
在项目第二期的工程实施过程中，工程师首先需要参考本文方法获得的项目进度计划 Pareto 最优解集，根据项目实施所要求的偏好中选择出一个候选方案。例如项目工期特别紧急，则需要选择项目工期最短的方案，或者某项资源短缺时则需要选择资源使用量较少的方案。然后根据工程师所选择的项
