公路工程項目管理中的協(xié)調(diào)及優(yōu)化

　　摘要：從工程項目動態(tài)優(yōu)化管理的思想出發(fā)，提出了一種廣義的工程項目控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法。根據(jù)系統(tǒng)分析及協(xié)調(diào)的原理，在控制系統(tǒng)決策過程中建立了協(xié)調(diào)度判定模型，對網(wǎng)絡(luò)計劃的多種優(yōu)化方案進行評價和優(yōu)選，該方法應(yīng)用于公路工程項目實際，取得滿意效果。

　　關(guān)鍵詞： 工程項目控制系統(tǒng) 復(fù)合系統(tǒng) 系統(tǒng)協(xié)調(diào) 綜合優(yōu)化

　　在實踐中，人們往往把控制理解為項目實施階段的工作，這是一種狹義的理解。實際上，控制工作不僅局限于實施階段，而是貫穿于整個項目的綜合管理工作。項目控制系統(tǒng)是一個動態(tài)的過程，通過實施的監(jiān)督和檢查其受控后的動態(tài)效應(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)其控制偏差，采取相應(yīng)的糾正措施，不斷改善其控制狀態(tài)，最終實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。

　　本論文對工程項目控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)分析，利用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)對進度、工期、費用作整體的優(yōu)化，得一系列方案，根據(jù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的原理，建立工程項目控制系統(tǒng)的系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型，并設(shè)計符合本系統(tǒng)特點的協(xié)調(diào)度判定指標(biāo)體系，用來對優(yōu)化方案進行評價和優(yōu)選。根據(jù)對河北省重點公路項目的調(diào)研和分析，運用本文對工程項目控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)及優(yōu)化的方法，得出老師認可的滿意方案。

　　1. 工程項目控制系統(tǒng)分析及協(xié)調(diào)原理

　　1.1 工程項目控制系統(tǒng)分析

　　項目控制系統(tǒng)是一類復(fù)合系統(tǒng)。它由進度控制子系統(tǒng)、成本控制子系統(tǒng)和資源控制子系統(tǒng)等組成，而這些子系統(tǒng)又由各自的計劃子系統(tǒng)和實施子系統(tǒng)等子構(gòu)成，各子系統(tǒng)具有相對獨立性并具有各自的特定功能和運行目標(biāo)。進度控制系統(tǒng)的目的是有效的縮短項目建設(shè)周期，保證工程項目的順利實現(xiàn);成本控制系統(tǒng)的目的在于降低施工成本和提高經(jīng)濟效益;資源控制系統(tǒng)的目的是在工程項目建設(shè)過程中，合理的配置利用有限資源。

　　這些子系統(tǒng)之間是相互作用和相互制約的，片面的考慮其中的某一目標(biāo)為整體目標(biāo)，必將大大削弱系統(tǒng)的功能。如追求進度的最優(yōu)，即工期最短，不將提高成本和增加資源的投入;追求成本最優(yōu)，即費用最低，必將延長工期且資源規(guī)模不一定小;追求資源最優(yōu)，也會使工期延長，成本不一定小。由此看來，追求單一目標(biāo)的最優(yōu)就會導(dǎo)致各子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)程度最低而產(chǎn)生負效應(yīng)。所以這些子系統(tǒng)通過相互關(guān)聯(lián)、相互滲透而耦合為一種全新的整體效應(yīng)，這一整體功能遠遠超過各個功能之和?？梢杂脭?shù)學(xué)語言表示為：

　　H(S1 ,… ,Sn)> (i= 1，…….,n)

　　其中，H(S1 ,… ,Sn)、Hi(Si)分別表示復(fù)合系統(tǒng)及子系統(tǒng)發(fā)展功能。

　　復(fù)合系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間是有機聯(lián)系的，任何子系統(tǒng)的演化受制于或制約其他子系統(tǒng)的相應(yīng)演化，可表示為：

　　其中，

　　1.2 復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)原理

　　復(fù)合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)是指在系統(tǒng)內(nèi)部的自組織和來自外界的調(diào)節(jié)管理活動作用下,其各個組成子系統(tǒng)之間的和諧共存,以實現(xiàn)系統(tǒng)的整體效應(yīng)。它是通過構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)的各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理而達到協(xié)調(diào)狀態(tài)的一種動態(tài)控制過程。這個過程包括問題確定、沖突求解、決策與實施、評價與反饋四個環(huán)節(jié)。

　　工程項目控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)就是通過分析子系統(tǒng)的沖突和矛盾，尋找一種優(yōu)化的方法組織系統(tǒng)，使各子系統(tǒng)通過協(xié)作和競爭達到新層次的系統(tǒng)。協(xié)調(diào)和優(yōu)化的目標(biāo)是一致的，其實質(zhì)就是尋求滿足各約束條件約束的進度、成本和資源的最佳結(jié)合部，達到系統(tǒng)的綜合優(yōu)化(或系統(tǒng)最高程度的協(xié)調(diào)狀態(tài))。 

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　　2.網(wǎng)絡(luò)計劃的綜合優(yōu)化方法

　　2.1 工期-費用的優(yōu)化

　　工期―費用優(yōu)化的目的是為了尋求工期縮短而直接費用增加最少的一系列方案。工程周期是有網(wǎng)絡(luò)計劃中的關(guān)鍵線路決定的，工期的縮短通常要增加關(guān)鍵線路上關(guān)鍵工序的資源數(shù)量，而這種資源數(shù)量的增加必然以追加投資為代價，即要增加趕工費用。工期―費用優(yōu)化的過程，是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)最大流―最小截原理在關(guān)鍵線路上選擇趕工費用增率最低的工序或工序組合，縮短其作用時間，從而達到縮短總工期的目的，并把每次縮短工期后的工程的直接費用和間接費用疊加得到一系列工期和費用均不相同的方案

　　(T1,C1)、(T2,C2)、……(Tn,Cn)

　　2.2協(xié)調(diào)資源的工期優(yōu)化

　　上述作工期―費用優(yōu)化理論上的前提條件是假設(shè)資源無限。在網(wǎng)絡(luò)計劃實施過程中，資源需要量的不均衡現(xiàn)象不僅對施工成本或資源利用率會產(chǎn)生直接的影響，甚至還有可能造成工期拖延。所以，在對工程網(wǎng)絡(luò)計劃進行綜合優(yōu)化時，必須考慮工期―費用優(yōu)化后方案中存在的資源約束，對網(wǎng)絡(luò)計劃進行資源的協(xié)調(diào)。

　　協(xié)調(diào)資源的全過程以工期―費用優(yōu)化后求得的網(wǎng)絡(luò)計劃的時間參數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)一定的方法設(shè)定判斷時刻，在這一系列判斷時刻做出分析和決策，按一定的優(yōu)化準(zhǔn)則，進行資源的協(xié)調(diào)和分配。因為最遲完成時間是一個活動拖延對項目工期產(chǎn)生影響的極限時刻，所以在判斷時刻，協(xié)調(diào)資源的優(yōu)化準(zhǔn)則以LF為指標(biāo)，優(yōu)先安排LF值最小的活動，以保證工期延長最小。當(dāng)發(fā)生資源沖突的活動的LF值相等時，采用活動延續(xù)時間D,最早開始時ES,資源需求量等其他判斷標(biāo)準(zhǔn)進行決策，直到整個網(wǎng)絡(luò)計劃資源分配完成，然后根據(jù)延長的工期重新計算綜合優(yōu)化后最終的工期和費用(T1′,C1′,)、(T2′,C2′)、……(Tn′,Cn′)。

　　2.3系統(tǒng)協(xié)調(diào)及評價

　　通過對網(wǎng)絡(luò)計劃進行工期―費用優(yōu)化和協(xié)調(diào)資源的工期優(yōu)化，得到一系列方案，最后要根據(jù)工程實際和一些理論方法對這些方案進行評價，并選出最滿意方案，才能達到工程項目網(wǎng)絡(luò)計劃綜合優(yōu)化的目的。根據(jù)系統(tǒng)工程多目標(biāo)技術(shù)和協(xié)同論的觀點，建立復(fù)合系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型。結(jié)合工程實際，設(shè)計工程項目系統(tǒng)協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系，通過計算工程網(wǎng)絡(luò)計劃優(yōu)化方案的協(xié)調(diào)度，可以對諸方案進行評價和優(yōu)選。

　　2.3.1 系統(tǒng)協(xié)調(diào)度分析原理

　　協(xié)同學(xué)由德國物理學(xué)家赫爾曼?哈肯教授于1972年提出的。系統(tǒng)由無序走向有序的機理關(guān)鍵在于系統(tǒng)內(nèi)部序參量(即慢馳豫變量)之間的協(xié)同作用,它左右著系統(tǒng)相變的特征與規(guī)律,本文提出的協(xié)調(diào)度正是反映這種協(xié)同作用的度量。需要指出,系統(tǒng)的相變結(jié)果不一定都走向新的有序,也可能走向無序,因此,研究系統(tǒng)協(xié)調(diào)的特性,把握系統(tǒng)協(xié)調(diào)的程度以促使系統(tǒng)向更加有序的方向轉(zhuǎn)化,是對系統(tǒng)進行優(yōu)化的重要內(nèi)容。

　　系統(tǒng)之間或系統(tǒng)組成要素之間在發(fā)展演化過程中彼此的和諧程度稱為協(xié)調(diào)度。考慮子系統(tǒng)Sj,j∈[1 ,k]，設(shè)其發(fā)展過程中的序參量變量為 ej=(ej1 ,ej2 ,… ,ejn),其中 n≥ 1 , αji≤ eji≤βji, i∈ [1 ,n].不失一般性 ,假定 ej1 ,ej2 ,… ,ejl1 的取值越大,系統(tǒng)的有序程度越高,其取值越小,系統(tǒng)的有序程度越低;假定ejl1 +1 ,… ,ejn的取值越大,系統(tǒng)的有序程度越低,其取值越小,系統(tǒng)的有序程度越高。定義下式為系統(tǒng) Sj 序參量分量 eji的系統(tǒng)有序度:

　　由如上定義可知 ,uj(eij)∈ [0 ,1 ],其值越大,eji對系統(tǒng)有序的“貢獻”越大。 

　　從總體上看,序參量變量ej對系統(tǒng)Sj有序程度的“總貢獻”可通過uj(eji)的集成來實現(xiàn)。本文采用一定的組合形式集成后的函數(shù)稱作協(xié)調(diào)度函數(shù)。

　　2.3.2 控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系

　　(1) 工期指標(biāo)

　　工程正常工期為Ta，看作系統(tǒng)穩(wěn)定臨界點的上限值，即β1=Ta。通過網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化得到一些列備選方案，其工期分別為計算資源協(xié)調(diào)后的總工期和費用T1′、T2′、……Tn′，將其中的最小值作為系統(tǒng)穩(wěn)定臨界點的下限值，根據(jù)壓縮順序知，T1≥T2′≥……Tn′(≥Ta)，故下限值α1= Tn′。根據(jù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度的設(shè)計，工期指標(biāo)具有負功效，其對系統(tǒng)有序度的功效為：

　　根據(jù)判斷矩陣法，通過比較兩兩資源的重要性構(gòu)造判斷矩陣,再用特征法求得各總資源的權(quán)重系數(shù)。資源函數(shù)的均方差越小,則均衡性越好,即資源的協(xié)調(diào)度越大。對資源需要量進行規(guī)范化處理后0≤Rij≤1，則均方差的變化范圍也局限于[0，1]。根據(jù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)度原理，可以將資源指標(biāo)設(shè)置為

　　2.3.3 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性分析

　　通過上述分析，建立了控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系，各項指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)反映工程項目控制目標(biāo)的設(shè)定。因此，根據(jù)各工程項目建設(shè)的實際情況，用老師評分法來確定權(quán)系數(shù)，采用線性加權(quán)法計算協(xié)調(diào)函數(shù)C: 

　　表1 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性分析結(jié)果

　　X61.0000.2040.7450.425

　　由表中結(jié)果可以看出，方案X5協(xié)調(diào)度最高，為最滿意方案，這個結(jié)論與工程實際是相符的。而工期最短的方案X6、費用最少的方案X4、及資源協(xié)調(diào)性最好的原方案X0都不是最佳方案，這一點證明了，片面的考慮系統(tǒng)中的某一目標(biāo)為整體目標(biāo)將削弱系統(tǒng)的功能，即追求任一單目標(biāo)最優(yōu)的方案都不一定是最優(yōu)方案。

　　4.結(jié)論

　　本文從系統(tǒng)協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，探討貫穿工程項目始終的綜合控制，把資源、進度和成本三者綜合起來考慮，進行控制系統(tǒng)的綜合優(yōu)化，具有一定的理論意義。在工程項目的實施過程中實行動態(tài)控制,根據(jù)信息反饋及時地調(diào)整原計劃,對系統(tǒng)進行新的協(xié)調(diào)及綜合優(yōu)化,符合現(xiàn)代項目管理的需要,同時帶來更大的經(jīng)濟效益。

　　參考文獻：

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　　3.王海文.一種網(wǎng)絡(luò)計劃的綜合優(yōu)化模型.華中科技大學(xué)學(xué)報.2001,29(2) .

　　4.孟慶松等.復(fù)合系統(tǒng)面向協(xié)調(diào)的管理的概念模型.山東師范大學(xué)學(xué)報,1999,14(3).