基于主体的仿真用于多资源约束下的分散非典型重复性项目排程

为什么分散项目的规划如此困难

当一家电话公司在全国范围内部署数十个新基站，或公用事业对分散的变电站进行升级时，纸面上的工作看起来很简单：在许多地点重复类似任务。实际上，规划者必须应付班组长途奔波、不可预见的延误和紧迫的截止期。电子表格和甘特图等传统工具难以捕捉这一不断变化的拼图，常常导致不必要的出行、班组闲置以及项目远超预期工期。本文提出了一种基于计算机的新型规划方法，将班组和工地点视为地图上移动的数字“主体”，展示了更智能的路线和排程如何显著缩短这些复杂工程的完成时间。

许多小工作，巨大的后勤难题

研究关注作者所称的分散非典型重复性项目：想象100多个电信塔散布在城市、沙漠和村庄，每个塔的设计和施工时间略有不同。挑战不仅在于决定何时启动每个工点，还在于确定哪个承包商应负责哪个地点、按什么顺序进行，以及如何让班组持续工作而不是坐在卡车里或等待手续。关键路径法或平衡线等经典规划方法适用于笔直的公路或相同的公寓楼层，但当工地点相距甚远、条件各异且许可延误或通行问题等意外中断频繁时，这些方法就会失效。

将班组和工地点转化为数字主体

为了解决这些问题，作者构建了一个与真实地理数据相连的基于主体的仿真模型。每个施工点都是一个软件主体，具有自己的位置、类型（例如，空地上的新建塔与在既有结构上新增设备的情况）和预期工期。每个承包商也是一个主体，由其班组出发地、他们有资质施工的工点类型以及可同时进行的作业数量来定义。这些主体“生活”在基于地图的环境中并遵循简单规则：当班组完成一个工点后，会寻找最近的、且其被允许施工的未完成工点并前往。模型还加入随机延误以反映天气、许可或交付问题，因此每次仿真运行都会产生略有不同但逼真的项目历程。

在仿真之上加入智能搜索

由于将数十个工点分配给多个承包商的方式繁多，研究人员在仿真之上加入了受生物进化启发的优化层。计算机生成许多备选分配模式——不同的工点在承包商之间的划分方式——并对每一种模式重复运行仿真，观察整个项目需要多长时间。经过多次循环，它保留表现更好的模式并将它们混合以产生新模式，逐步收敛到能够更快完成的班组—工点组合和路线模式。过程中模型会自动记录绩效指标，例如每个班组用于出行的时间、闲置频次以及利用率。

以真实电信部署作为试验场

该框架在埃及一项大型电信部署项目上进行了测试，涉及138个塔址，分为三类主要类型：全新的绿地塔、楼顶塔以及在既有结构上进行的快速“共享”升级。作者使用了实际工点坐标、承包商基地、真实日历和来自项目日志的延误统计数据。然后，他们将仿真排程与公司原先基于Excel的计划进行比较，后者假设完成该项目约需100天。在相同承包商和现场约束下，基于主体的方法在二十次独立仿真运行中一致将工期控制在大约49–56天之间，平均约54天——缩短了46%。该模型还揭示了哪些承包商出差最多、哪里仍存在长途派遣，以及在不同产能和专业化情景下班组的工作饱和度如何。

这对未来项目的意义

简而言之，研究表明，将班组和工地点视为地图上相互作用的主体，并让计算机在不确定性下探索多种路线和分配选项，能够将分散庞大的项目转变为更高效的运作。与忽视地理和随机性的手工表格相比，规划者可以使用该框架测试“假如”的情景，观察出行和延误如何在日程中扩散，并选择能可靠更早完成的班组分配。尽管当前模型侧重于时间尚未对成本或燃料使用进行优化，但其在真实电信部署中的成功表明，基于主体的地图感知仿真结合优化可以成为许多类型地理分散的施工与基础设施项目的实用决策工具。

引用: Sultan, R.A., Hamdy, K. & Essawy, Y.A.S. Agent-based simulation for multi-resource-constrained scheduling of scattered atypical repetitive projects. Sci Rep 16, 11759 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42832-1

关键词: 基于主体的仿真, 施工排程, 地理分散项目, 班组分配, 电信基础设施