CCP空调工程项目最优施工方案的选择

CCP空调工程项目最优施工方案的选择

邓臻1）章恋2）

1）（江苏省纺织工业设计研究院有限公司苏州分公司）

2）（环境保护部环境保护对外合作中心）

摘要：以多目标决策理论为基础，从进度工期、成本费用、施工质量、资源均衡性四方面对施工方

案进行评价。结合企业定额和工程造价数据研究了工序持续时间与直接工程费，工序持续时间与施

工质量之间的关系。最后运用关联矩阵法确定各待选施工方案的综合评分值，为项目选择最优施工

方案。

关键词：空调工程；最优施工方案；关联矩阵法；工序持续时间

THE OPTIMAL CHOICE OF CCP AIR CONDITIONING CONSTRUCTION PROGRAM

Deng Zhen1) Zhang Lian2)

1)(Jiangsu Province Textile Industry Design & Research Institute Co, Ltd. Suzhou

Branch)

2)(Foreign Economic Cooperation Office, MEP)

Abstract Based on the multi-objective decision theory, this thesis evaluates construction programs with construction period, cost, construction quality and the balance of resource. The thesis uses the enterprise quota and project costs information to analyses the relation between process duration with direct engineering costs and the relation between process duration with construction quality. Finally, determine comprehensive score of construction programs with correlation matrix method and select the optimal construction program for the project.

Keywords air conditioning engineering, the optimal construction program, correlation matrix method, process duration

0 引言

过去对施工方案的选择往往是凭决策者个人的经验，或者以经济效益最大化的方案作为最优方案。本文以多目标决策理论为指导，结合CCP空调工程项目具体情况以工程进度、工程费用、施工质量、资源均衡性作为方案评价指标。运用关联矩阵法确定评价指标间的权重并对各待选方案的评价指标逐项进行评价，进而求加权和以获得综合评价值。即用一定的定

通讯作者：邓臻，男，硕士研究生，工程师，Email：dengzhen_hvac@https://www.360docs.net/doc/161379775.html,

章恋，男，工程师，Email：zhang.lian@https://www.360docs.net/doc/161379775.html,

量信息把决策的思维过程数学化，对方案进行定量评价，为项目确定最优施工方案[1]。

1 项目概况

CCP广场是集商业、娱乐、办公、酒店于一体的多功能建筑，占地面积为3.86万m2，总建筑面积32.61万m2。空调工程承包商负责空调、消防排烟、人防通风、供暖系统及制冷、换热设备安装等施工任务。空调工程是项目最大最重要的机电包工程，合同金额过亿，其施工进度直接影响着整个项目的进程，施工质量和建造成本对建筑物的整个生命周期有着重要意义。

2 施工方案介绍

CCP空调工程项目中标后，由承包单位技术负责人主持编制了四套详细的施工方案以供选择。待选方案采用的施工工艺和施工方法基本相同，在资源约束条件下对工期、施工质量、劳动力的配置采用不同的组合方式编制了网络进度计划。

施工方案一以合同约定的最长工期24个月编制施工进度计划，在项目成本允许且可控的前提下为达到公司目前最高施工质量水平进行资源配置。施工方案二的工期同为24个月，在施工质量满足合同要求并符合国家及相关行业对建筑工程施工质量要求规范和规定的前提下进行资源配置。施工方案三在充分理解施工组织总设计及各承包商的施工进度计划基础上，考虑了各种条件制约因素并设计了风险对应预案，在同关键设备供应商协调后确定以21个月为工期编制施工进度计划。在项目成本允许且可控的前提下为达到公司目前较高施工质量水平进行资源配置。施工方案四的工期同施工方案三，施工质量满足合同要求并符合国家及相关行业对建筑工程施工质量要求规范和规定的前提下进行资源配置。

3 方案评价指标分析

评价一个施工方案的优劣有很多指标，通常我们会从工程进度、工程费用、施工质量、资源均衡性来评价施工方案。一般来讲，工期最短、费用最低、资源使用最均衡合理且施工质量又是最好的网络计划被认为是最优的施工方案。

3.1 工序持续时间的分析

CCP空调工程共有16道工序，每道工序的持续时间可参照网络进度计划计算出来。每道工序的持续时间是综合时间，例如风管制作工序，不同规格的风管其单位工程量的持续时间是有区别的，综合时间就是所有规格风管的平均持续时间[2]。

风管制作工序需要十多种工种，风管制作工序的人工时间定额是0.403工日/m2，这是综合人工定额，即综合了这道工序中所有工种单位产量的耗时以及各种规格风管的单位产量的平均耗时，其综合人工定额计算见公式（1）。参照企业定额由公式（1）计算出来的是企业在平均先进水平状况下该道工序的正常历时。

T=

∑∑==?n

i n

i i

i

i Q Q t 1

1

，（工日/m 2） （1）

式中 T ——风管制作工序综合人工时间定额（工日/m 2）； t i ——某一规格风管人工时间定额（工日/m 2）； Q i ——某一规格风管的工程量（m 2）。

网络进度计划中每道工序的实线部分作为工序的活动时间，参照施工方案中各道工序的人力资源需求计划就可以确定各待选施工方案中每道工序的持续时间。 3.2 施工方案工程费用分析

CCP 空调工程项目采用的是固定总价合同，项目工程费用由直接工程费、固定间接工程费、变动间接工程费组成。直接工程费可以由调整的企业定额及设备采购合同金额确定；固定间接工程费由预算部门确定；变动间接工程费是在直接工程费中的人工费基础上取费。

本文研究的是工序持续时间与直接工程费之间的关系。假设工序在正常历时t 下工程费用为c ，随着工作时间的压缩完成工作的工程费用受到影响且近似成线性变化，当工作的历时压缩到极限历时t ’时，工序直接工程费用为c ’。为此可以通过点A(t,c)和点B(t ’,c ’)做出时间—费用曲线，b=(c-c ’)/(t-t ’)为时间—费用曲线斜率，a=(c ’t-ct ’)/(t-t ’)为曲线的截距[3]。有了每道工序的时间—费用曲线后能很方便的计算出工序在不同持续时间下的工程费用。下面以风管制作为例进行分析。

每平米风管制作工序的费用为人工费：32.24元；其他人工费：0.12元；主材费：50.24元；辅材费：13.7元；机械费：3.76元；合计：100.06元。风管制作工序综合人工时间定额是0.403工日/m 2，工序极限历时为正常时间的80%，极限历时下的产品不合格率为3%，由此计算出在极限历时下人工费节省的费用为6.45元（人工费取费80元/工日），产品返工增加的费用为3元，极限历时下风管制作的费用为96.61元。时间—费用曲线斜率b=(100.06-96.61)/(0.403-0.322)，即b=42.59；时间—费用曲线截距a=(96.61×0.403-100.06×0.322)/(0.403-0.322)，即a=82.9，时间—费用曲线为C=82.9+42.59T ，式中C 为工程费用，T 为工序持续时间。

由工序持续时间计算出待选施工方案下各道工序的人工费、材料费、施工机械使用费，再加上采购的设备费就是各方案的直接工程费用。各待选施工方案的工程费见表1所示。四套施工方案的成本费用都在成本目标控制允许的范围之内。

表1 待选施工方案工程费

序号 费用名称 施工方案一 施工方案二 施工方案三 施工方案四 1

直接工程费

11467

11213

11304

11213

2 固定间接工程费 580 580 490 490

3 变动间接工程费 1207 985 1089 985 4

工程费用合计

13254

12778

12883

12688

3.3 施工方案工程质量分析

工程质量是由施工过程中的工序质量来决定的。任何一项工序都需要时间来完成，工序质量即在这段时间内形成，不同的完成时间形成不同程度的工序质量。这里我们假设在各施工因素不变的条件下，各工序的完成质量与各工序的完成时间成直线关系。评价工程质量的指标是各项工序完成质量的总平均质量值。

假定工序在正常时间t 下，能够满足规定，100%的完成工序的质量，该处的100%是指工作的完成能够满足规范的要求，即在规范所规定的偏差范围内，并且偏差很小甚至为零。随着工作时间的压缩，工作的完成质量受到影响且成线性变化。当工作的历时压缩到最快历时t ’，即极限历时，工序的完成质量为q ’，该q ’是相对于正常历时下完成质量100%而言的，即工序的质量有偏差但是不超出规范所规定的范围。为此需要请有经验的工程管理人员、技术人员 比较衡量各道工序，并估计出在极限历时情况下的相对质量百分数q ’。根据以上数据可以做出经过点A(t,100%)和点B(t ’,q ’)的工序时间—质量曲线，b=(q-q ’)/(t-t ’)为时间—质量曲线斜率，a=(q ’t-qt ’)/(t-t ’)为曲线的截距[4]。有了每道工序的时间—质量曲线后能很方便的计算出工序在不同持续时间下的工程质量相对百分数。

为了方便预测每道工序在不同持续时间下的施工质量相对百分比，做出了各道工序时间—质量曲线。如风管制作工序，时间—质量曲线为Q=25+0.001034T ，式中Q 为工序质量相对百分数，T 为工序持续时间。

施工方案一在编制网络进度计划时是以公司目前最高施工质量水平进行资源配置，所以每道工序的持续时间是公司定额的正常历时，工序的施工质量也就是100%了。施工方案二和施工方案四相对质量百分比计算结果是85%，施工方案三是96.6%。 3.4 施工方案资源均衡性分析

在建筑工程管理中对资源进行优化就是追求均衡施工，均衡施工是指在整个施工过程中所完成的工作量和所消耗的资源尽可能保持均衡。反映在施工进度计划中，是工作量进度动态曲线、劳动力总需要量动态曲线和各种材料需要量动态曲线等都尽可能不出现短期的高峰或低谷[5]。本文采用人力资源需求量均方差σ2作为资源均衡性指标，计算见公式（2）。

σ2

=2

1

][1

∑=-T

m

t

t R R T

（2） 式中 σ2——资源需用量方差； T ——网络计划的计算工期；

R t ——第t 个时间单位的资源需用量；

R m ——资源需用量的平均值。 公式（2）可以简化为：

σ2

=∑=-T

t m t R R T

1

221

（3）

由公式（3）可知，由于工期T 和资源需用量的平均值R m 均为常数，为使方差σ2最小，必须使资源需用量的平方和最小。方差值愈小，施工愈均衡。

施工方案一人力资源需用量平均值R m =419.2人，工期T=24个月，代入人力资源需求量均方差计算公式σ2=2

1

][1

∑=-T

t m

t

R R T

，得σ

12

=31463。

施工方案二人力资源需用量平均值R m =341.9人，工期T=24个月，σ22=16480。 施工方案三人力资源需用量平均值R m =432.5人，工期T=21个月，σ32=40051。 施工方案四人力资源需用量平均值R m =390.9人，工期T=21个月，σ

4

2

=30815。

由此可见人力资源需求量均方差σ2从低到高顺序为σ2<σ4<σ1<σ3，即施工方案二的资源均衡性最好，方案三资源均衡性最差。

4 方案评价

4.1 评价指标权重的确定

项目进度工期、成本费用、施工质量、资源均衡性是评价施工方案的四个指标，在计算各方案的评价值前首先要确定四个指标间的权重。采用专家打分的方式邀请承包单位总经理、分管工程的副总等八位决策领导给四个指标打分，满分是10分，各指标得分的平均值作为最终分值。得分情况如下：进度工期10分；成本费用7.7分；施工质量9.5分；资源均衡性6.4分。对指标权重的确定属于定性分析法，需要依靠决策者对整个项目的准确把握。

先将评价指标自上而下地两两比较重要性，并用数值表示其重要性的程度，填入表2的R j 列中。由以上各指标得分情况可知，进度工期的得分是成本费用得分的1.3倍则其重要性就是成本费用的1.3倍。以最后一个指标的k j 值为1，自下而上的计算其评价指标的k j 值。如表2中列的最后一个k j 值为1，用1乘以上一行的R j 值，得1×1.5=1.5，即为上一行的kj 值，其余类推计算出剩下的k j 值。最后将k j 列的数值相加，得5.26，再分别用各行的k j 值除以5.26，所得结果即为各项评价指标的权重。

表2 确定评价指标的权重

评价指标X j R j k j W j 进度工期 1.3 1.56 0.297 成本费用 0.8 1.2 0.228 施工质量

1.5

1.5

0.285

资源均衡性— 1 0.190 合计 5.26

4.2 计算评价指标的评价值

古林（A. J. Klee）法是对评价指标间的重要程度可以作出定量估计的一种关联矩阵法。它主要是用矩阵形式来表示各种方案的有关评价指标及其重要程度与方案关于价值评定量之间的关系。设A1，A2，…，A i为某评价对象的i个替代方案；X1，X2，…，X j为评价替代方案的j个评价指标；R n1，R n2，…，R nj为第n个替代方案A n（n=1,2，…，i）关于X m指标（m=1,2，…，j）的重要程度；V n1，V n2，…，V nj为第n个替代方案A n（n=1,2，…，i）关于X m指标（m=1,2，…，j）的评价值[6]。建立相应的关联矩阵表如表3所示。

表3中的各方案评价指标的重要程度不需要估计，而是将各替代方案的效益按比例计算。如施工质量的重要程度R ij，A1为100，A2为85，则R13=100/85=1.176，又A3为96.6，所以R23=85/96.6=0.880等等。对k ij列进行归一化处理，计算得到各方案指标的评价值V ij，在表3中方案A1的第三个评价指标的评价值V ij为

V13=k13/ k ij=1.176/4.313=0.273

在计算成本费用时，希望费用越小越好，故其R12、R22、R32比值都取倒数。即R12=12778/13254=0.964，R22=12883/12778=1.008，R32=12688/12883=0.985。

表3 替代方案评价指标评价值

序号评价指标X j替代方案A i指标预测值R ij k ij V ij

1 进度工期

A124 1 0.875 0.233 A224 0.875 0.875 0.233 A321 1 1 0.267 A421 — 1 0.267 合计 3.75

2 成本费用

A113254 0.964 0.957 0.243 A212778 1.008 0.993 0.252 A312883 0.985 0.985 0.250 A412688 — 1 0.254 合计 3.935

3 施工质量

A1100 1.176 1.176 0.273 A285 0.880 1 0.232 A396.6 1.136 1.136 0.264 A485 — 1 0.232 合计 4.313

CCP 空调工程项目最优施工方案的选择 4 资源均衡性 A 1 177 0.723 0.994 0.234

A 2 128 1.563 1.375 0.324 A 3 200 0.88 0.88 0.207

A 4 176 — 1 0.235 合计 4.249 4.3 确定最优施工方案 根据表2和表3的计算数据就可以计算四个代替方案的综合评分值T i 。替代方案的综合

评分值T i =∑=n j 1

W j ·V ij ，其中n 为评价指标的数量；j 为评价指标的序号；W j 是第j 个评价指标

的权重；i 为替代方案的序号，V ij 是第i 个替代方案的第j 个评价指标的评价值；T i 为第i 个

序号

评价指标

i

指标预测值

R ij K ij V ij

2410.875

0.2333333A2240.8750.8750.2333333A321110.2666666A421-10.2666666

合计 3.751A1132540.9640863140.957295911

0.2432700A212778 1.0082172480.9929566440.2523322A3128830.9848637740.9848637740.2502756A412688-1

0.2541220

合计 3.935116329

1A1100 1.176470588 1.176470588

0.2727768A2850.87991718410.2318603A396.6 1.136470588 1.136470588

0.2635024A485-1

0.2318603

合计 4.3129411761A11770.7231638420.994350282

0.2340005A2128 1.5625 1.3750.3235788A32000.880.88

0.2070904A4176-10.2353300

5 结论

5.1 直接工程费是项目的主要成本费用，本文对工序持续时间与直接工程费的关系进行了深入研究分析。因各方案工序持续时间的不同，各方案的直接工程费也是不同的。公司往往会忽略工序时间对直接工程费的影响，用各道工序的工程量直接套用自己的企业定额，造成各方案的直接工程费是相同的错误结果。既然编制了四套不同的施工方案，那就有必要分析计算出较准确的成本费用信息以供决策参考。

5.2 通过本文的研究，方案评价工作得以量化，为选择最终方案提供了坚实的理论基础，与常规的经验法比较更加具有说服力。希望综合评价方法在大中型专业承包工程中能够得到广泛的推广与应用。

参考文献：

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