Resource leveling of a linear construction project using branch and bound algorithm

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012Çalışmanın ana amacı, Sakarya’da inşa edilmiş 9,7 km’lik bir asfalt karayolu projesi kaynaklarının, Dal ve Sınır (D&S) algoritması kullanılarak dengelenmesidir. İncelenen karayolu projesi doğası gereği yüksek derecede doğrusal ve tekrara dayalı olduğundan, ilk inşaat planının Mahal Tabanlı Planlama (MTP) sistemi ile hazırlanmasının uygun olacağı düşünülmüştür. Bu çalışmada, proje boyunca kullanılan kamyon sayılarının dengelenmesi hedeflenmiştir. Gerçek metraj, kaynak (ör. ekipman) ve üretim oranı verileri, bu gerçek karayolu projesinden elde ediilmiştir. Bu veriler kullanılarak, ayrıca kaynak ve süre limitleri ile aktiviteler arasındaki öncül-ardıl ilişkileri de göz önünde bulundurularak, VICO Control (VC) yazılımı vasıtasıyla mahal tabanlı bir iş planı oluşturulmuştur. VC yazılımından aktivitelerin en erken başlama zamanları elde edilmiştir. Sonrasında ise en geç başlama zamanları, hem toplam hem de serbest bolluk değerlerine uygun olarak Kritik Yol Metodu (KYM)’nda uygulandığı gibi geriye doğru hesaplama yapılarak bulunmuştur. Aktivitelerin en erken ve en geç başlama zamanları ile aralarındaki öncül-ardıl ilişkilerinin belirlenmesinin ardından, kaynak dengeleme problemi, ikili tamsayı programlama modeli olarak formülize edilmiştir. Kaynak dengeleme probleminin matematiksel formülasyonunda, farklı hedef fonksiyonlar için, aktivitelerin en erken, en geç başlama zamanları ile öncül-ardıl ilişkileri de dikkate alınarak Optimizasyon Programlama Dili (Optimization Programming Language – OPL) yazılımında D&S algoritması vasıtasıyla çözülmüştür. Dengelenmiş kaynaklara ait kaynak histogramı ile en başta en erken ve en geç başlama zamanlarına göre hazırlanmış olan histogramlar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, hedef fonksiyon ölçevlerinin her hedef fonksiyonda aldığı değerler de karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.The main purpose of this study is to level resource utilization of a 9.7 km long asphalt highway project that was constructed in Sakarya using Branch and Bound (B&B) algorithm. Since the highway project in question was highly linear and repetitive in nature, Location-Based Planning (LBP) system was found to be appropriate for establishing the initial construction plan. In this study, the number of trucks utilized throughout the project was aimed to be leveled. Actual data of quantities, resources (i.e., equipment), and production rates were obtained from this real life highway project. Using these data, a location-based schedule was developed considering both resource and time constraints and precedence relations between activities via VICO Control (VC) software program. VC software provided earliest start dates of the activities. Latest start dates were then manually calculated by making backward pass as it is the case in Critical Path Method (CPM) in accordance with both total and free floats. Having determined earliest and latest start dates of the activities and precedence relationships between the activities, resource leveling problem was formulated as a binary integer programming model. In the mathematical formulation of the resource leveling problem, different objective functions were solved using B&B algorithm via Optimization Programing Language (OPL) software program considering the constraints of earliest and latest start dates of the activities and the precedence relationships between the activities. The leveled resource histograms was then compared with the initial resource histograms prepared based on the earliest and latest start schedules. Besides, the values of the objective function metrics for each solution were also analyzed comparatively.Yüksek LisansM.Sc