大型民用机场工程总进度计划评价模型

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shibalian
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  摘要:大型民用机场工程项目具有规模大、周期长、投资主体多以及界面复杂等特点,使得先进的工程项目管理理论和项目管理技术很难在大型民用机场工程管理过程中得到有效运用。其中,以忽视先进进度控制技术对工程建设的整体性影响为最大,因为进度指标是建设工程项目管理中诸多指标的龙头指标,进度指标的变动往往引起其他各项指标的连锁变动。但同时也应该看到,让项目管理者直观地看到先进进度控制技术的先进性,认识到该技术的可行性成为一种迫切需要。针对上述问题,本文通过实际案例,应用数学建模的方法对总进度计划控制技术进行评价,以便相关人员能认识并重视该技术。具体为,在虹桥机场扩建工程已经竣工验收的情况下,通过跟踪控制后的实际效果,构建了数学模型,提出边界假设,依据进度实际执行情况,运用Matlab进行试算,给出了总进度计划的指导效果分数。
  
  关键词:大型民用机场工程,总进度计划,模型,综合评价
  Abstract: Large civil airport project large scale and cycle is long, the investment subject more complex and interface characteristics, make the advanced engineering project management theory and project management technology is difficult to large civil airport project management in the process of getting used effectively. Among them, advanced process control technology to ignore the integrity of the engineering construction for maximum impact, because progress index is construction project management in many of the leading indicators index, progress index changes often cause other each target chain of change. But at the same time should also see, let the project management intuitive to see advanced process control technology advanced, know the feasibility of this technology to become a kind of urgent need. To the above problems, this paper through the actual cases, the application of mathematical modeling method for total schedule control technology evaluation, so that relevant personnel can know and pay attention to this technology. Specific for, in hongqiao airport expansion project has already completion acceptance, by tracking control real results, constructed the mathematical model, and puts forward some assumptions border, according to schedule the actual execution, using Matlab to try to calculate, give the total score of the progress schedule of the guiding effect.
  Key Words: large civil airport project, total schedule, the model, the comprehensive evaluation
  
  
  中图分类号:X738.2 文献标识码:A 文章编号:
  
  虹桥机场扩建工程是全国最早开展进度总控的大型民用机场工程之一,近年来全国机场新建和扩建的工程众多,虹桥机场扩建工程的规模和建设速度在全国机场建设中位居前列。本文在虹桥机场扩建工程已经竣工验收的情况下,建构数学模型,提出了边界假设,依据进度实际执行情况,运用Matlab计算了总进度计划的指导效果分数。
  一、综合评价简述
  综合评价是对一个复杂系统的多个指标信息,应用数学方法(包括数理统计方法),对数据进行加工和提炼,以求得其优劣等级的一种评价方法。综合评价不同于多个指标的简单相加,而是在掌握有关历史资料的基础上,将各种有关因素的信息集中,依据工作实践,用数理统计方法或其他数学方法制订出恰当的评价模型,以谋求对评价对象的类别或优劣等级进行较为客观的判断,为工作决策提供依据。综合评价具备以下特点:①综合评价模式的结构符合管理科学的要求。②综合评价指标直观具体,便于比较。③综合评价模型浅显易懂,计算简单,便于操作。④评价指标比较准确可靠,实际情况符合综合评价的结果。关于评价对象一般水平或趋势的抽象程度较高的数量描述,这种描述具有总体性和全面性,随着指标综合范围的扩大,其抽象程度也随之增加。不能因为抽象程度高了,就怀疑指标的综合效果。有时,几种方法对同一组评价对象所得的结果可能不是一致的,这实际是指标的相对性问题,评价的参照系变了,结果也可能变化,这一点并不影响结果的客观性。
  目前,主要的综合评价方法有:定性评价方法、技术经济分析方法、多属性决策方法(MODM)、运筹学方法(狭义)、统计分析方法、系统工程方法、模糊数学方法、对话式评价方法、智能化评价方法等。
  二、模型建构思路
  综合评价法在当今世界上越来越受重视,应用范围越来越广,方法在不断改进和发展,不同评价方法的本质区别在于所选用的无量纲化公式和综合指标合成公式的不同。在综合评价工作中,给不同指标赋予不同的权重是一个重要问题。确定权重的常用方法有特尔斐法、集值统计法、层次分析等。单独使用其中一种方法均有一定的弊端,而联合使用可以克服不足。为了寻求更为合理与简便的权重确定方法,有许多问题尚待进一步解决。此外,评价者还应该根据评价结果的反馈及时调整评价标准。
  具体到本案例,笔者并不拘泥于某种具体方法,只是参考综合评价的这种思想来建立符合本案例实际情况的一种评价模型。本文基于虹桥机场扩建工程已经竣工验收的情况,同时受各种综合评价方法和多维空间理论的启发,将实际进度的执行数据可以构建成一个巨型矩阵模型(相当于多维空间的多面体),总进度计划的数据也可以建构成一个巨型矩阵模型(也相当于多维空间的多面体),通过边界假设以及指标提取,得出多维空间多面体的变形程度,并且通过假设每个变形程度区对应一个分数,从而为总进度计划打出一个科学客观的分数。本案例的主要思想为:①将机场扩建的四个最主要的工程块即航站区、飞行区、货运区、配套区主要子项抽取出来;②假设开工日期2007年4月28日值初始化为0,每一天为一个单位值,每个子项指标具体数值为(起始工期,完工工期,总工期,影响影子),這样每个块能得到一个矩阵(根据重要程度,将指标抽象提取,使矩形为方阵);③通过实际执行矩阵与总进度计划矩阵,用Matlab可以算出每个工程块所对应的多维空间多面体的变形程度,从而得到一个分数。最后将四个块的矩阵合并成一个大矩阵,按照类似方法可以算出整个机场进度执行块矩阵的多面体变形情况,得出一个分数,据以评价整个总进度计划的编制质量。
  三、模型建构步骤
  模型的具体构建步骤为:
  根据模糊综合评判和多层次综合评判的基本原理,基于复杂相系统及其系统分类方法,我们将影响虹桥机场扩建工程总进度计划绩效的因素按对目标的属性分若干个子系统。
  1)根据总进度计划绩效评价的指标体系的特点,设第i个子集Ui有h个评价指标,对于m个评价总进度计划绩效指标对应uikUi的属性值可表示为:
  
  (3.1)
  
  2)对于Ui来说,m个总进度计划绩效指标对应h个评价指标的h×m个属性值可用下列属性值矩阵表示:
  
  
  
  
  
   (3.2)
  3)将经过标准化处理后的rkj (i)的属性值矩阵转化为下列评价矩阵(隶属度矩阵)
  
   (3.3)
  其中 ,j∈{1,,m})表示Cj的单个子项进度绩效评价,
  
   (3.4)
  
  4)设总进度计划绩效评价子集Ui的h个评价指标的权数向量为
   (3.5)
  
  其中ak (i)(k=1,2,...,h)为=为uikUi的权系数值,且ak (i) 0,
  
  5)在得到 和 之后,我们便可得到Ui×C上的总进度计划绩效的模糊综合评价集为:
  
  (3.6)
  其中bj(i)为Ui×C上总进度计划绩效指标CjC的模糊综合评价结果,且按下式计算:
  
  
  
   i=1,2,…,m (3.7)
  (3.7)式中的算子∨和∧是模糊矩阵的复合运算∨(max)和∧(min)。现在需要将得到的作为更高一层的总进度计划绩效评价矩阵行,再根据更高一层目标子集的特征,来确定更高一层目标子集的权向量,然后再引用选定评价原则对应的模型运算,便可得到更高一层的总进度计划绩效模糊综合评价集。这样从总进度计划绩效评价指标体系的最低层开始评价,逐渐上升到最高层,最后可得到最终的总进度计划绩效综合评价结果集
  
   (3.8)
  6)对(3.8)中各bj(j=1,2,…m)按由大到小顺序排序,可以得到各个区的总进度计划绩效水平的排名。
  四、案例试算
  根据已构建的指标体系和评价模型,通过笔者本身的工程实践以及向相关专家的访谈,选取虹桥机场扩建工程的航站区、飞行区、货运区和综合配套4个模块的进度计划及其执行情况进行实证研究,分别得出了这4个模块和整个机场扩建工程的进度总控中的起始工期绩效指数、完成工期绩效指数、总工期绩效指数,综合绩效评价指数和综合绩效评价排名。
  本案例选取的样本如下:①航站区的主楼桩基、主楼上部主体结构、主楼钢结构、主楼玻璃幕墙、主楼公共区域装饰、行李处理系统(起始工期从设备到货开始算起)、航显系统(起始工期从设备到货开始算起)、离港系统(起始工期从设备到货开始算起);②飞行区的航站楼站坪地基处理、航站楼站坪场道工程、航站楼站坪CCTV系统、第二跑道工程地基处理、第二跑道工程场道工程、第二跑道工程绕行滑行道、第二跑道工程助航灯光、第二跑道工程灯光变电站;③货运区的货运站土建和建筑安装工程、货运站专业设备和系统工程、货运区综合业务服务设施、货运区综合办公楼、货机坪工程、货运维修车库、货运区门卫、货运区室外工程;④综合配套的能源中心工程、通讯工程、燃气排管工程、给水及雨污水工程、供电工程、总图工程、场外配套工程、特种车库。这些样本较好地体现了机场工程的各个核心工程,关键环节,作为评价样本,具有较强的典型性和代表性。虹桥机场扩建工程指标样本选取示例如表4.1所示。
  表4.1 虹桥机场扩建工程进度指标样本选取示例
  
  工程项目 工程项目模块 指标
  样本 样本计划起始工期 样本计划完工工期 样本计划总工期(天) 样本实际起始工期 样本实际完工工期 样本实际总工期(天)
  虹桥机场扩建工程 航站区工程 主楼钢结构 2008.6.1 2008.12.31 214 2008.6.1 2009.1.15 229
  虹桥机场扩建工程总进度绩效评价指标体系共分为四层,第一层为虹桥机场扩建工程总进度绩效这一总目标O;第二层包括机场扩建工程中航站区、飞行区、货运区和综合配套四个模块的进度绩效指标O1、O2、O3、O4;第三层包括分别用均值和方差作为运算标准的8个分类评价指标;第四层由24个单项评价指标组成。对每一层次各因素的重要性用数值形式给出判断并写成矩阵形式。为确定各绩效指标比重值,本次共发出30份问卷,其中有效问卷28份,经过整理得到如下虹桥机场扩建工程进度总控绩效评价指标权重,其示例如表4.2所示。
  表4.2 虹桥机场扩建工程进度总控绩效评价指标示例
  第一指标 第二层指标 第三层指标 第四层指标
  虹桥机场扩建工程进度总控绩效评价O 航站区进度绩效指标O1(0.582) mean运算指标O11(0.430) 起始工期比重U11(0.203)
   完工工期比重U12(0.518)
   起始工期比重U13(0.279)
   var运算指标O12(0.430) 起始工期比重U21(0.203)
   完工工期比重U22(0.518)
   起始工期比重U23(0.279)
  由于本案例主要在于探讨和尝试建立比较科学、可行的大型民用机场工程项目总进度计划绩效评价指标体系和评价模型,因此对虹桥机场扩建工程的实证分析是为了达到此目的的一种重要手段,而不是目的本身。基于本文的篇幅以及结构安排,本文只是选取部分相对比较重要的子项,权重指标也均采取相对简化的方法。由于计算数据量大,这里主要给出计算步骤以及为该案例編写的Matlab运算程序(表中的评价结果为整体评价的相对结果)如下:
  1)确定相应的地方政府采购绩效评价指标属性值构成属性值矩阵。选择合适的指标量化的函数,与O11对应的Uii(i=1,2)处理后得评价矩阵 :
  2)从目标O1j(j=1,2)对应的指标层开始,选择权重系数赋值方法,对评价指标U1逐层进行综合评价。对于U1有r1=B(1),直至O1j(j=1,2)对应的指标子集全部评价完毕,从而得到航站区进度绩效评价目标层(O11,O12)的评价矩阵为:
  
  
  
  然后根据上面计算的目标子集O1=(O11,O12)的权系数向量,进行复合运算并将评价集作为上一层评价矩阵的行向量,有:
  
  
  3)同理,对于目标O2、O3、O4(j=1,2)对应的指标层,由相应的权系数向量,进行复合运算可得到:
  
  
  
  
  故得到航站区进度绩效评价、飞行区进度绩效评价、货运区进度绩效评价和综合配套进度绩效评价目标层(O2,O2,O3,O4)的评价矩阵为:
  
  
  4)由该目标层(O2,O2,O3,O4)的权重系数向量进行综合评价,得到最终综合评价集为:
  
  
  本案例的Matlab运算程序如下:
  function [score0,score]=suanfa0(A,B,d)
  n=length(A(1,:));
  temp=zeros(3,n);
  C=A-B;
  for i=1:n
  temp(1:3,i)=C(1:3,i)*A(4,i);
  end
  score=sum(abs(temp(1,:)))*0.2+sum(abs(temp(2,:)))*0.5+sum(abs(temp(3,:)))*0.3;
  if score>=d
  score0=0;
  else
  score0=1-score/d;
  end
  
  function [score0,score]=suanfa1(A,B,d)
  n=length(A(1,:));
  temp=zeros(3,n);
  C=A-B;
  for i=1:n
  temp(1:3,i)=C(1:3,i)*A(4,i);
  end
  score=std(abs(temp(1,:)))*0.203+std(abs(temp(2,:)))*0.518+std(abs(temp(3,:)))*0.279;
  if score>=d
  score0=0;
  else
  score0=1-score/d;
  end
  经过Matlab程序运算,得到了虹桥机场扩建工程进度总控绩效评价的综合分数排名,如表4.2所示。
  表4.2 虹桥机场扩建工程进度总控绩效评价综合分数
  
  
  
  五、案例评价结果分析
  虹桥机场扩建工程进度总控绩效模型的识别准则可选一种广义的阙值原则。虹桥机场扩建工程进度总控绩效模型运用阈值原则的基本原理是:通过设定不同的特征阈值,把绩效分为若干类。决定阙值的目的正是要制定出一个范围,即取定虹桥机场扩建工程进度总控绩效绩分数a∈[0,100],如果,则认为 相对隶属于 ,如果 则认为相对地不属于 。按照上述的评价模型和评价指标的分级标准,参考国内外各种综合评价价值的分级方法,根据广义的阙值原则我们给出如下判别标准:
  1)当score≥90时, 虹桥机场扩建工程进度总控水平很好, 虹桥机场扩建工程涉及进度的各方面管理控制非常有效合理,机场指挥部内部以及与外部各系统之间高度协调,进度管控水平很高;
  2)当75≤score<90时, 虹桥机场扩建工程进度总控绩效水平良好,各方面的协调、配合比较好,对于工程的管控能力较强;
  3)当60≤score<75时, 虹桥机场扩建工程进度总控绩效水平中等,各方面的协调、配合基本正常,工程基本能够正常进行;
  4)当30≤score<60時, 虹桥机场扩建工程进度总控绩效水平低,指挥部对整个工程的管控存在较大问题;
  5)当0≤score<30时, 虹桥机场扩建工程进度总控绩效水平很低,各方面的管理极不合理,沟通非常差,整个组织存在严重问题。
  依据给定的广义阙值原则的判别标准,航站区、飞行区以及整个机场扩建工程的进度总控绩效水平良好,各方面的协调、配合比较好,对于工程的管控能力较强;货运区、配套区的进度总控绩效水平很好,机场指挥部内部以及与外部各系统之间高度协调,进度管控水平很高。这与实际情况也比较吻合,相对来说,机场的航站区和飞行区的建设难度要大于货运区和综合配套工程,总的来说,相对于如此庞大复杂的工程,在如此短的时间内按时按质按额圆满完成,整个指挥部的项目管理能力是非常值得肯定的。
  参考文献
  [1] 陈衍泰,陈国宏,李美娟.综合评价方法分类及研究进展.管理科学学报,2004
  [2] 同济大学建设管理与房地产系进度课题组.虹桥机场扩建工程总进度计划.内部资料,2007
  [3] Chang N B, Chen H W,Ning S K.Identification of river water quality using the fuzzy synthetic evaluation approach.Journal of Environment,2001
  
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