公路工程建設項目管理博弈優化控制
發布時間：2010-01-14 共2頁
3.公路工程建設項目管理的管理激勵與約束機制的建立
3.1 工程建設項目管理激勵與約束的內容
（1）激勵的內容：工程建設項目管理激勵的主要內容為目標激勵和榜樣激勵。榜樣激勵運用傳統的思想工作，評選與樹立典型，科學適度的宣傳，使承包商受到激勵，這一方式目前廣泛采用；目標激勵是通過制定科學合理的計劃與激勵機制，使承包商努力達成與業主的計劃目標一致，在完成或提前完成的前提下，予以經濟上的補償，其為激勵的主要內容。具體在公路建設工程項目管理方面上為制定對業主的是否完成目標的獎勵，對業主為趕工期而自己的追加投資予以經濟上補償的同時得到額外利潤，實現系統的整體項目管理可控性。激勵目標激勵需要制定科學的標準，太高或太低將為激勵行動產生偏差甚至是負面影響。
（2）約束的內容：工程建設項目管理約束的主要內容為壓力約束、糾偏約束、協調約束。協調約束是通過溝通與協商，正確運用說服、批評語教育等手段，使承包商遵守公路建設項目管理的統一紀律、規范與系統規則，更加明確本類約束設置的目的、意義，提高約束的功能；糾偏約束為承包商一旦的工作內容和進度與業主要求的內容與進度產生偏差將受到經濟上的懲罰，承包商為了實現本企業利潤最大化的目標，將調整企業的投入，產生的結果將是偏差縮小到最小的程度，從而按照系統整體目標方向運行，其與系統激勵相互統一構成了系統的可控性。
3.2 工程建設項目管理激勵與約束的形式
（1）激勵的形式：工程建設項目管理的形式主要為合同激勵、理想激勵與報酬激勵。其中合同為一切激勵與約束的基本形式，一切激勵與約束需要通過合同的形式固定下來；理想激勵不體現在合同形式上的，可以通過開會表揚等方式來完成理想激勵，但今后應通過建立公路建設市場的企業信用、企業參與公路建設的項目后評價等方式建立企業的檔案，為承包商的資質評定和今后參與其他公路建設項目提供依據，實現理想激勵的目標；報酬激勵將主要體現在合同的內容上，給承包商完成相應工程量的報酬，結合約束予以經濟上的獎罰。
（2）約束的形式：工程建設項目管理約束的形式為規范約束、處罰約束與風險約束。通過規范化的合同制定、監理制度與實施方式等使經濟處罰與風險約束發揮作用。合同的規范與項目具體管理的規范是實現約束的依據。
3.3 工程建設項目管理激勵與約束的主要目標
通過以上內容與形式，可以實現我們的目標：質量管理目標、資金管理目標與工期管理目標。其中公路工程建設項目管理的質量管理為我們項目管理的核心，這里我們把它作為約束，即不滿足質量標準的工程一切重新施工，產生的損失一切有承包商承擔；資金管理與工期管理制定計劃目標通過管理激勵與約束的標準的實施，不斷的對承包商實現激勵與約束，實現資金與工期計劃和實際的結果偏差最小，從而實現項目管理系統的優化控制與協調。
4.公路項目管理的管理博弈論動態優化控制模型
4.1 單一承包商博弈論動態優化控制模型
模型(M1)為：
以上模型中：X(K)和DX(K)為m*1狀態變量.X(K)為掙值表示實際已完成的工程量對應的價值量，為業主支付給承包商的工程價值量,其中Xi(K)表示K階段i子項的價值量（其中k階段有Lk子項）；P(K)為計劃的K階段的掙值；DX(K)為實際完成的K階段天數,DP(K)為計劃天數.
F(K)為m*m對角陣，為趕工而導致的效率降低程度,R(K)為承包商計劃的投入，為m*1常數值, DE(K)為第K段單位時間（天）完成的價值量定額（價值量/天數）。
UC(K)和UY(K)為m*1決策變量，其中UY(K)為K階段業主對承包商減少工期的單位天數獎勵（或懲罰）,UC(K)為K階段承包商為趕工增加的投入量。
EI為Lk*Lk階矩陣，內全部元素為1；B1為Lk* Lk階矩陣, 其中B1i,j=0(i j)，B1i,j 0 (i = j)表示該段工程工期誤差相對投資的重要程度權重; B2為Lk* Lk階系數矩陣,其中B2i,j=0(i j)，B2i,j=1(i=j)。
該模型為典型的離散動態兩人兩層問題， M1的求解采用一般Stackelberg主從對策求解法的方法，即UDM為主方，LDM為從方,取得決策人滿意的非劣解。具體為結合動態離散系統的最優化理論方法，進行求非劣解。
4.2 多承包商無關聯博弈論動態優化控制模型
目前在公路建設項目中廣泛存在的：當業主面臨多個(h個)承包商時，模型(M2)為：
其中有H組狀態轉移方程，每一組狀態轉移方程同4.1。
模型M2的決策機制是：上下決策人采取正向Stackelberg策略，UTM為正方，LTMi為從方，各下層決策人（承包商之間無關聯）.
該模型考慮到公路工程建設項目業主面對多個承包商的統一工期問題，因為公路建設項目的多個承包商的工期計劃可以按照關鍵線路的方法制定（大部分工作為平行工作），對于處于關鍵線路的承包商其工期約束與激勵機制系數將較大，而非關鍵線路的承包商其工期約束與激勵機制系數將較小。
該模型可以進一步擴展到承包商內部，即為多層含與不含業主的多層多人多目標決策控制問題。
5.博弈動態優化系統的控制方法與可控性、穩定性
5.1 動態優化系統的控制方法
上述模型的三種控制方法
（1）計劃向量DP(K)、P(k)不變的控制方法，即計劃向量在系統開始時就明確下來，是確定且不再更改的,在控制過程中只有調整向量UC（K）、UY(K)是變動的。
（2）計劃向量以DP(K)、P(k)是次變的，即在每一個控制節點，根據當前系統狀態，重新調整計劃，將調整后的計劃向量作為以后階段的計劃向量。在控制過程中DP(K)、P（K）、UC（K）、UY(K)是變動的。
(3)以上兩種方法的結合。
(1)缺乏靈活性，是一種傳統控制方式，最后容易導致系統不可控，(2)計算出來的計劃向量實際上只有緊后階段的計劃向量才有用，系統每一次都處于調整狀態、缺乏穩定性。我們可以設定一個界限值e。當|X(K)-P(K)|<=e和|DX(K)-DP(K)|<=e，認為系統偏離值可以接受，無需改變原計劃，而只需改變決策向量UY(K) 、UC(K)即可。當|X(K)-P(K)|>=e或|DX(K)-DP(K)|>e時，認為系統已經嚴重偏離計劃，可能導致不可控性、可觀性和穩定性問題的出現。
5.2 系統的可控性、可觀性和穩定性
（1）可控性。由于公路工程項目博弈動態控制系統有其自身的特殊性，因此它的可控性不能簡單地用控制理論中關于一般系統可控性的判斷方法來判定。它具有以下不同之處：線性系統可控性中的控制作用是不受約束的，而公路工程項目博弈動態控制系統中，為非線性的，由于受實際條件的限制，其控制作用是受限制的；系統中的初始狀態是任意的，而工程項目博弈動態控制中的初始狀態是由實際工作中收集的信息反饋過來的，是確定的；信息系統中終端狀態是任意預期的，而工程項目動態控制中的終端狀態是可以計劃，因此，判斷工程項目博弈動態控制系統是否可控，關鍵是看計算出的調整向量UY(K) 、UC(K)和狀態向量X(K) 、DX(K)是否在可行域內，若在可行域內則可控；否則不可控。
（2）可觀性。由于本模型以系統的狀態作為輸出變量，因此，系統是可觀測的。
（3）穩定性。由于當系統無輸入時:X(K+1)=X(K)，DX(K+1)=DX(k).因此系統從數學意義上來說是邊界穩定的，也就是說系統的穩定性是不確定的。對于一個具體公路建設工程項目的穩定性時，要分兩種情況：一種是當改變系統目標時，系統可控，則系統是穩定的；另一種是不可控因素而造成目標的不確定性如地震發生等情況，則系統是不穩定的。只有當這些不明確因素確定后，通過調整系統的目標和控制策略，有可能達到另一個穩定點。
6.結論
公路建設工程項目管理的優化控制一直是業主與承包商相互矛盾的對立統一，本文從管理博弈論出發，提出建立系統全面的工程建設項目管理的激勵與約束機制，給出激勵與約束的內容和優化控制模型與計算方法，并對該系統的穩定性、可控性、可觀性與控制方法進行了初步探討。若該方法能夠在實際中采用，必然能解決傳統優化控制反饋中的時間延遲問題，為公路工程建設項目系統化管理提供切實可行的管理思想、方法與手段，實現業主與承包商的雙贏結局。
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