公路工程項目管理中的協調及優化
發布時間：2010-01-14 共2頁
摘要：從工程項目動態優化管理的思想出發，提出了一種廣義的工程項目控制系統的優化方法。根據系統分析及協調的原理，在控制系統決策過程中建立了協調度判定模型，對網絡計劃的多種優化方案進行評價和優選，該方法應用于公路工程項目實際，取得滿意效果。
關鍵詞： 工程項目控制系統 復合系統 系統協調 綜合優化
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。項目控制系統是一個動態的過程，通過實施的監督和檢查其受控后的動態效應，及時發現其控制偏差，采取相應的糾正措施，不斷改善其控制狀態，最終實現系統目標。
本論文對工程項目控制系統進行了系統分析，利用網絡計劃技術對進度、工期、費用作整體的優化，得一系列方案，根據系統協調的原理，建立工程項目控制系統的系統協調度模型，并設計符合本系統特點的協調度判定指標體系，用來對優化方案進行評價和優選。根據對河北省重點公路項目的調研和分析，運用本文對工程項目控制系統的協調及優化的方法，得出專家認可的滿意方案。
1． 工程項目控制系統分析及協調原理
1．1 工程項目控制系統分析
項目控制系統是一類復合系統。它由進度控制子系統、成本控制子系統和資源控制子系統等組成，而這些子系統又由各自的計劃子系統和實施子系統等子構成，各子系統具有相對獨立性并具有各自的特定功能和運行目標。進度控制系統的目的是有效的縮短項目建設周期，保證工程項目的順利實現；成本控制系統的目的在于降低施工成本和提高經濟效益；資源控制系統的目的是在工程項目建設過程中，合理的配置利用有限資源。
這些子系統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為整體目標，必將大大削弱系統的功能。如追求進度的最優，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，即費用最低，必將延長工期且資源規模不一定小；追求資源最優，也會使工期延長，成本不一定小。由此看來，追求單一目標的最優就會導致各子系統之間協調程度最低而產生負效應。所以這些子系統通過相互關聯、相互滲透而耦合為一種全新的整體效應，這一整體功能遠遠超過各個功能之和。可以用數學語言表示為：
H(S1 ,… ,Sn)> (ｉ= 1，…….,n)
其中，H(S1 ,… ,Sn)、Hi（Si）分別表示復合系統及子系統發展功能。
復合系統各子系統之間是有機聯系的，任何子系統的演化受制于或制約其他子系統的相應演化，可表示為：
其中，
表示“關系”，如果孤立的發展復合系統中的某一子系統，往往不僅不能提高系統整體功能，反而對系統的協調發展產生嚴重影響。
1．2 復合系統協調原理
復合系統的協調是指在系統內部的自組織和來自外界的調節管理活動作用下,其各個組成子系統之間的和諧共存,以實現系統的整體效應。它是通過構成復合系統的各子系統的協調管理而達到協調狀態的一種動態控制過程。這個過程包括問題確定、沖突求解、決策與實施、評價與反饋四個環節。
工程項目控制系統的協調就是通過分析子系統的沖突和矛盾，尋找一種優化的方法組織系統，使各子系統通過協作和競爭達到新層次的系統。協調和優化的目標是一致的，其實質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合部，達到系統的綜合優化（或系統最高程度的協調狀態）。
2．網絡計劃的綜合優化方法
2．1 工期-費用的優化
工期—費用優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。工程周期是有網絡計劃中的關鍵線路決定的，工期的縮短通常要增加關鍵線路上關鍵工序的資源數量，而這種資源數量的增加必然以追加投資為代價，即要增加趕工費用。工期—費用優化的過程，是根據網絡最大流—最小截原理在關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協調資源的工期優化
上述作工期—費用優化理論上的前提條件是假設資源無限。在網絡計劃實施過程中，資源需要量的不均衡現象不僅對施工成本或資源利用率會產生直接的影響，甚至還有可能造成工期拖延。所以，在對工程網絡計劃進行綜合優化時，必須考慮工期—費用優化后方案中存在的資源約束，對網絡計劃進行資源的協調。
協調資源的全過程以工期—費用優化后求得的網絡計劃的時間參數為基礎，根據一定的方法設定判斷時刻，在這一系列判斷時刻做出分析和決策，按一定的優化準則，進行資源的協調和分配。因為最遲完成時間是一個活動拖延對項目工期產生影響的極限時刻，所以在判斷時刻，協調資源的優化準則以LF為指標，優先安排LF值最小的活動，以保證工期延長最小。當發生資源沖突的活動的LF值相等時，采用活動延續時間D,最早開始時ES,資源需求量等其他判斷標準進行決策，直到整個網絡計劃資源分配完成，然后根據延長的工期重新計算綜合優化后最終的工期和費用（T1′,C1′,）、（T2′,C2′）、……（Tn′,Cn′）。
2．3系統協調及評價
通過對網絡計劃進行工期—費用優化和協調資源的工期優化，得到一系列方案，最后要根據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絡計劃綜合優化的目的。根據系統工程多目標技術和協同論的觀點，建立復合系統協調度模型。結合工程實際，設計工程項目系統協調度指標體系，通過計算工程網絡計劃優化方案的協調度，可以對諸方案進行評價和優選。
2．3．1 系統協調度分析原理
協同學由德國物理學家赫爾曼·哈肯教授于1972年提出的。系統由無序走向有序的機理關鍵在于系統內部序參量(即慢馳豫變量)之間的協同作用,它左右著系統相變的特征與規律,本文提出的協調度正是反映這種協同作用的度量。需要指出,系統的相變結果不一定都走向新的有序,也可能走向無序,因此,研究系統協調的特性,把握系統協調的程度以促使系統向更加有序的方向轉化,是對系統進行優化的重要內容。
系統之間或系統組成要素之間在發展演化過程中彼此的和諧程度稱為協調度。考慮子系統Sj,j∈[1 ,k]，設其發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,系統的有序程度越高,其取值越小,系統的有序程度越低；假定ejl1 +1 ,… ,ejn的取值越大,系統的有序程度越低,其取值越小,系統的有序程度越高。定義下式為系統 Sj 序參量分量 eji的系統有序度:
由如上定義可知 ,uj(eij)∈ [0 ,1 ],其值越大,eji對系統有序的“貢獻”越大。
從總體上看,序參量變量ej對系統Sj有序程度的“總貢獻”可通過uj(eji)的集成來實現。本文采用一定的組合形式集成后的函數稱作協調度函數。
