Presenting a Model for Scheduling in a Multi-Objective Construction Project with Limited Resources and Solving it Using a Meta-Heuristic Algorithm

Document Type : Original Article

Authors
Neda Negarchi 1
Sadegh Shahbazi 2
Sayyed Yaghoub Zolfegharifar 3
1 Department of Industrial Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Industrial Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering and Architecture, Yasuj Branch, Islamic Azad University, Yasuj, Iran
10.22034/road.2024.434540.2237
Abstract
The purpose of the research was to provide an approach to solve the scheduling problem of the construction project by considering the allocation of resources to the activities according to the prerequisite relationships and resource limitations with multiple skills. A model for scheduling in a multi-objective construction research project with limited resources was presented with the aim of minimizing time while completing the project. The result was a mathematical programming model. A meta-heuristic algorithm was used to solve this model in real dimensions. Excel, MATLAB and GEMS software were used, and GEMS software was used to solve problems in small dimensions and MATLAB software was used to solve problems in large dimensions. To prove the complexity of the problem, different and random examples are presented in different dimensions of the problem. As the dimensions of the problem increase, the time to solve the problem with GEMS software increases exponentially, and from a certain stage, the problem becomes unsolvable with GEMS software. Considering that the model presented in this research was more complex than the basic article, which caused the complexity of the research model. After checking the efficiency of the algorithm in small dimensions and in large dimensions by checking the correctness, correctness and efficiency of the algorithm, several numerical examples in small and large dimensions are randomly generated and by NSGA II algorithm, the solutions and solutions obtained from the Gems software are presented and compared.
Keywords
Project Scheduling
Resource Constraints with Multiple Skills
Mathematical Modeling
Meta-Heuristic Algorithm
- صالحی، مجتبی و صباغ، وحید (1396). مدلسازی و حل مسئله زمانبندی پروژه با محدودیت منابع در دو حالت سفارش­دهی برای خرید و تولید مواد مصرفی، بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید2، 317-329.
 - موحدیان عطار، امید و اسماعیلیان، مجید­، (1394). انتخاب و زمان‌بندی چندین پروژه با محدودیت منابع در چندین حالت اجرایی به‌منظور حداکثر‌کردن ارزش فعلی خالص، چشم انداز مدیریت صنعتی 5، 34-21.
- رضایی نیک، ابراهیم و مولوی، فریبا (1394). مسئلۀ چندهدفۀ انتخاب و زمان‌بندی سبد پروژه‌ در شرایط عدم‌قطعیت (مطالعۀ موردی: شرکت‌ دانش‌بنیان پایافناوران فردوسی)، نشریه مدیریت صنعتی3، 488-469.
- قلی‌زاده، ابراهیم و افشار نجفی، بهروز (1397). حل مسئله دوهدفه زمان‌بندی چندحالته پروژه با درنظرگرفتن برنامه‌ریزی پرداخت و منابع محدود با استفاده از الگوریتم NSGA-II، چشم انداز مدیریت صنعتی 2، 42-30.
- جولای، فریبرز (1395). حل مسئله‌ی تسطیح منابع پروژه با استفاده از یک الگوریتم شبیه‌سازی تبرید کارا، مهندسی صنایع و مدیریت دانشگاه شریف 1، 66-56.
- خادمی زارع، حسین و کاوندی، امید (1395). توسعه یک مدل اقتصادی با هدف موازنه هزینه-زمان پروژه­های صنعتی و تجاری یک سازمان بر اساس تکنیک ارزش افزوده، نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید دانشگاه علم و صنعت 2، 245-233.
- خاتمی فیروزآبادی، سید محمد علی و  باقری، مجید و یوسفی، ساموئل (1398). زمانبندی پروژه­­های ساخت با استفاده از ترکیب ‌برنامه‌ریزی چندهدفه از طریق شبیه‌سازی. پژوهش در مدیریت تولید و عملیات 15، 93-83.
- شفیعی، محمدعلی (1392). ارائه مدل ریاضی چندهدفه برای مسأله تبادل هزینه -زمان و در‌نظرگرفتن ارزش زمانی پول با استفاده از الگوریتم MOPSO، فصلنامه علمی و پژوهشی شریف 14، 23-15.
- مقدس­زاده، حمید (1398). ارئه یک رویکرد ‌برنامه‌ریزی تصادفی چندمرحله ای جهت کمینه سازی هزینه منابع  در زمانبندی پروژه با عدم قطعیت ظرفیت منبع، پنجمین کنفرانس بین المللی مهندسی صنایع سیستم ها و بهره‌وری 5، 09-04.
- مهدوی، احمد (1398). ارائه روش حل دقیق و فراابتکاری برای مسئله کمینه سازی زمان تکمیل پروژه با در‌نظرگرفتن محدودیت بودجه. انجمن مهندسی سازه ایران2­، 33-21.
-E. Mehmanchi, & S. Shadrokh.  (2005). Solving a new mixed integer non-linear programming model of the multi-skilled project scheduling problem considering learning and forgetting effect on the employee efficiency. In Industrial Engineering and Engineering Management 21, 400-404.
-H. Liu, M. Al-Hussein & M. Lu, (2015). BIM-based integrated approach for detailed construction scheduling under resource constraints. Automation in Construction 53, 29-43.
-H. F. Rahman, R. K. Chakrabortty, S. Elsawah & M.J. Ryan, (2022). Energy-efficient project scheduling with supplier selection in manufacturing projects. Expert Systems with Applications 193,116-130.
-M. Asadujjaman, H. Rahman, R.K. Chakrabortty & M.J. Ryan, (2022). Multi-operator immune genetic algorithm for project scheduling with discounted cash flows. Expert Systems with Applications 195, 430-445.‏
-N. He, D.Z. Zhang & B. Yuce. (2022). Integrated multi-project planning and scheduling-a multiagent approach. European Journal of Operational Research, 302(2), 688-699.‏
- H. Chen, G. Ding, J. Zhang, R. Li, L. Jiang & S. Qin, (2022). A filtering genetic programming framework for stochastic resource constrained multi-project scheduling problem under new project insertions. Expert Systems with Applications 198,116-138.‏
- J. Luo, M. Vanhoucke, J. Coelho, & W. Guo, (2022). An efficient genetic programming approach to design priority rules for resource-constrained project scheduling problem. Expert Systems with Applications 198, 188-194.‏
-X. Li, Y. H. Huang, S. C. Fang & Y. Zhang (2020). An alternative efficient representation for the project portfolio selection problem. European Journal of Operational Research 281(1), 100-113.‏
-H. F. Rahman, R. K. Chakrabortty & M. J. Ryan, (2021). Scheduling project with stochastic durations and time-varying resource requests, A metaheuristic approach. Computers & Industrial Engineering 157, 147-163.‏
-T. Aouam & M. Vanhoucke, (2019). An agency perspective for multi-mode project scheduling with time/cost
trade-offs. Computers & Operations Research 105, 167-186.‏
-M. Vanhoucke & J. Coelho. (2018). A tool to test and validate algorithms for the resource-constrained project scheduling problem. Computers & Industrial Engineering 118, 251-265.‏
-T. Servranckx & M. Vanhoucke, (2019). A tabu search procedure for the resource-constrained project scheduling problem with alternative subgraphs. European Journal of Operational Research 273(3), 841-860.
-Z. Chen, E. Demeulemeester, S. Bai & Y. Guo, (2018). Efficient priority rules for the stochastic resource-constrained project scheduling problem. European Journal of Operational Research 270(3), 957-967.