第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
建筑业是我国国民经济的支柱性产业，对于拉动我国经济增长、实现我国经济快速发展至关重要。《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》（国办发〔2017〕19 号）[1]中指出：“改革开放以来，我国建筑业快速发展，建造能力不断增强，产业规模不断扩大，吸纳了大量农村转移劳动力，带动了大量关联产业，对经济社会发展、城乡建设和民生改善作出了重要贡献。”2008-2017 年，我国固定资产投资总额由 172828.4 亿元上升至 641238.4 亿元，如图 1-1 所示。2017 年固定资产投资总额相比 2016 年增加 7.0%[2]，体量增长依旧可观。建筑业投资作为固定资产投资的重要也是主要组成部分，是经济增长的重要来源之一，发展前景明朗。
虽然改革开放以来我国建筑业得到了迅猛发展，但目前我国建筑业依旧大而不强，相较于其他发达国家，我国科学管理理念起步较晚，项目管理技术发展被忽视，同时存在工程建设组织方式有待完善、质量安全事故问题亟待解决、科学可靠的监管体制机制缺乏等突出问题[3]，这些都限制了我国建筑业未来的发展。
........................1.2 国内外研究现状
1.2.1 工程项目多目标决策问题的研究现状
工程项目多目标决策问题的本质是实现工期、成本、质量等目标的均衡优化，各目标之间相互影响和制约，理论上不存在各子目标均达到最优的情况，因此只能力求一个平衡点使得项目的各子目标达到均衡最优。随着经济社会的发展，工程项目管理目标的内容日益丰富，工程项目管理目标体系日益完善。关于工程项目决策问题的研究最开始是关注单一的工期目标，随后大部分学者开始关注工期—成本的双目标决策，并逐渐出现了对于工期、成本、质量等多个目标的均衡优化研究。
① 国内外学者对工期—成本优化问题的研究
工期和成本是工程项目管理中最为重要的最基本的目标，也是企业最为关心的目标。国内外关于这两者的协同控制的相关理论已经比较丰富，Fulkerson[6]（1954）最早提出采用最大流算法解决铁路网规划问题，利用该方法求解铁路网的工期—成本优化问题；Kelly 等人[7]（1961）最早利用线性规划方法进行工期—成本问题分析，假设工期和成本呈线性相关，通过建立工期—成本优化模型并利用动态规划进行求解；此后 Meyer 和 Shaffer[8]（1963）采用混合的整数规划法处理工期—成本优化问题时，该算法对于线性和离散问题均适用；Semins[9]（1971）通过绘制工期—成本曲线利用网络计划技术进行优化求解，该算法不仅适合于手工计算，同样也适用于计算机求解；Hindelang[10]（1979）首次基于 Aon 建立限定工期的离散工期—成本优化问题的动态规划模型，该方法克服了线性规划方法求解难度随决策节点的增多呈指数增长的缺陷，取得了较好的求解效果。
工期和成本作为工程项目管理最为重要的两个要素也受到了国内众多学者的关注，孙卫党[11]（1992）对工程项目中工时与成本进行了关系研究，建立了工期—成本优化模型，利用整数规划理论和网络计划对其进行求解。杨湘、张连营等人[12]（2003）考虑了工期的不确定性，利用综合模糊集合论与遗传算法的混合新方法求解工期—成本优化模型，该研究将风险水平纳入优化模型使得管理决策更具实践意义。毕玉峰等人[13]（2004）尝试使用遗传算法求解公路工程的工期成本优化问题，并进一步处理了不合理的求解结果，为工期成本优化问题的解决提供了新的思路。董春[14]（2007）利用施工项目的“累计成本—工期”曲线，即有机地将项目成本和工期关联起来，从项目工期和资源成本的辩证关系出发，构造工期—成本优化模型，为高速公路交通项目建设可行的优化方案。宋红星[15]（2010）在研究传统资源约束项目调度问题的基础上建立了更加符合实际的多模式资源约束项目工期—成本优化模型，并利用双种群蚁群算法进行求解，在问题模型和算法上均有一定创新。
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第二章 工程项目多目标管理理论
2.1 工程项目各个目标的内涵
2.1.1工程项目工期目标
工程项目工期是工程项目进行过程中所耗用的时间，即从工程项目第一道工序开始，到项目完成、投产或交付使用所经历的时间，影响项目工期的因素有很多，如投资资金、设计方案、技术、资源和不可抗力等。本文所研究的工程项目工期是指完成项目所需的全部工序所需要的时间。工程项目工期目标是在保证项目顺利完成的情况下，尽可能地缩短项目工期。
2.1.2 工程项目成本目标
工程项目成本是指项目生产建设过程中发生的一切费用，包括直接成本和间接成本，如图 2-1 所示。直接成本是用于生产建设的各项费用，主要包括人工、物料以及机械设备成本等，其中人工成本是指生产建设人员的工资、奖金、工资附加费以及工资性质的津贴、劳动保护费等，物料成本是指生产建设所需的原材料、构配件和半成品、辅助材料以及周转材料的摊销及租赁费用，机械设备成本是指在生产过程中使用自有施工机械所发生的机械使用费和租用外单位施工机械的租赁费及安装、拆卸及进出场费。项目总直接成本是所有工序的直接成本之和。间接成本是指直接从事生产建设的单位因组织管理需要所发生的各项支出。包括生产建设单位管理中的工资、奖金、津帖、职工福利费、行政管理费、固定资产折旧及修理费、物资消耗、低值易耗品摊销、管理用的水电费、办公费、差旅费、检验费、工程保修费、劳动保护费及其它费用。工程项目成本目标是在保证项目顺利完成地情况下，尽可能地降低项目成本。
2.2工程项目多目标管理体系
管理是指组织中的管理者，通过计划、组织、协调、控制等职能来协调各种活动，实现组织目标的过程。工程项目管理是指在正确理念的指导下，对工程活动进行决策计划、组织、指挥协调和控制，用最小的投入获得最大的回报，实现在一定边界条件下的综合集成和多目标优化。传统的工程项目管理的三个主要的目标是工期、成本、质量，期望通过对这三个目标的协调控制，实现“工期短，成本低，质量好”的总目标，传统的工程项目目标管理体系主要是把优化重点放在企业最关心的、与企业经济利益最紧密相关的目标上。
工程项目多目标管理体系中工期、成本、质量、安全以及环保水平目标之间的关系是对立统一的。一方面，这些目标之间是相互制约的，相互对立的。比如工程建设过程中为了按照要求完工，建设单位可能需要缩短工期，为了缩短工期就需要投入大量的人力、物力等资源，这势必造成工程项目成本的增加。同时缩短工期可能造成“赶工”现象，这有可能导致工程项目质量水平的降低，同时可能导致工人过度工作产生意外伤害等问题，降低工程项目的安全水平，也有可能污水等污染物处理不当急于排放导致工程项目对环境造成较大影响，从而工程项目的环保水平也难以保障。再比如建设施工单位为了降低项目成本，偷工减料，这有可能会影响工程项目的质量水平，若项目投入使用后存在质量问题亦会导致赔偿等方面的支出。
另一方面，这些目标之间又是相辅相成，相互统一的。为了响应国家号召提高工程项目环保水平，采用清洁能源和环保材料进行项目建设，短期来看会提高工程项目成本，但是长久来看这不但可以降低环境污染治理成本，还可以提升企业形象，获得公众的尊重，从长期来看是有助于增强企业的经济利益的。
通过建立完善科学的工程项目多目标管理体系，以实现工期、成本、质量、安全以及环保水平目标的有效协同，达到综合最优目标。
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第三章 工程项目多目标均衡优化模型..................................23
3.1 工期优化模型....................................... 23
3.2 工程项目工期—成本均衡优化模型........................... 25
第四章 精英反向黄金正弦鲸鱼算法.....................35
4.1 基本鲸鱼优化算法................................. 35
4.2 改进的鲸鱼优化算法............................ 38
第五章 多目标精英反向黄金正弦鲸鱼算法......................55
5.1 多目标精英反向黄金正弦鲸鱼算法....................... 55
5.1.1 外部档案及其维护................................... 55
5.2 多目标函数测试与仿真......................... 60
第六章 工程项目实例计算与结果分析
6.1 工程实例描述
某工程建设施工企业承包一项市政项目，该项目为道路改建工程，道路全长2.8km，根据项目的具体施工要求以及当地实际情况，其包含 8 项主要施工活动，且项目完成工期不超过 135 天，总成本不超过 3200 万元，质量水平不低于 0.9，安全水平不低于 0.7，环保水平值不低于 0.8，保证性安全成本率 =5%。该项目各个工序活动之间的逻辑关系和参数如表 6-1 所示。
第七章 总结与展望
7.1 文章总结
工程项目多目标决策是工程项目管理的重要内容，随着我国经济社会的发展，工程项目的投资和运作规模愈发庞大，工业工程和建筑工程作为国民经济支柱产业，它们的管理效率和效果是国家和人民普遍关心的问题，这些都表明工程项目多目标决策研究的重要意义。人类社会发展到这个阶段，管理决策的目标不再单单局限于经济目标，与人类命运和长远发展息息相关质量、安全和环保水平目标越来越受到重视，社会和企业越来越明白综合目标的实现所带来的综合效益是巨大的。在现有研究的基础上，结合现代工程项目管理及实践要求，完善了各管理目标内涵，建立了更加科学的多目标管理体系，形成新的更加完备的多目标优化问题并进行理论分析、科学建模、智能计算求解，最终实现多目标决策优化。文章主要内容如下：
（1）系统阐述了工程项目多目标优化问题的研究背景和意义，跟踪分析了国内外研究动态，从问题产生及提出和解决方法两个方面，对已有的研究成果进行了详细的分析，系统分析了现有研究成果取得的进步和目前仍然存在的问题，为本文研究内容提供理论支持。
（2）构建工程项目多目标优化模型。本文在充分分析工程项目管理各目标内涵的基础上，建立了更加完善的工程项目多目标管理体系。采取定量和定性分析相结合的方式，通过分析各目标之间的关系，分别构建了五个子优化模型，最终以工期目标为纽带建立了工期—成本—质量—安全—环保水平的综合多目标决策模型。
（3）为有效求解工程项目多目标优化模型，本文提出了精英反向黄金正弦鲸鱼算法，通过函数优化测试验证改进的有效性，并将其应用于求解工程优化问题，证明其通用性较好，善于解决优化问题。在精英反向黄金正弦鲸鱼算法的基础上，引入外部档案集合、网格机制，提出多目标精英反向黄金正弦鲸鱼算法，为求解工程项目多目标优化模型提供方法支持。
参考文献（略）