工期—效益優(yōu)化模型在西嶺隧道工期優(yōu)化中的應(yīng)用

米 志 輝

(中鐵電氣化局集團(tuán)北京建筑工程有限公司，北京 100039)

工期—效益優(yōu)化模型在西嶺隧道工期優(yōu)化中的應(yīng)用

米 志 輝

(中鐵電氣化局集團(tuán)北京建筑工程有限公司，北京 100039)

介紹了采用工期—效益優(yōu)化模型對(duì)海南東環(huán)鐵路工期進(jìn)行合理優(yōu)化的方法，并基于工期—效益模型的建立和相關(guān)分析，結(jié)合案例進(jìn)行實(shí)證分析，指出施工企業(yè)在采用常規(guī)措施的基礎(chǔ)上，可根據(jù)具體的情況，采用工期—效益優(yōu)化模型，從而實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置與動(dòng)態(tài)管理，促進(jìn)高鐵建設(shè)項(xiàng)目工期達(dá)到合理優(yōu)化。

工期—效益優(yōu)化模型，高鐵，隧道，合理工期

1 構(gòu)建工期—效益優(yōu)化模型

1.1 項(xiàng)目工程工期優(yōu)化簡(jiǎn)述

優(yōu)化項(xiàng)目工程工期是指在當(dāng)制作項(xiàng)目工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖所規(guī)劃的項(xiàng)目工期和項(xiàng)目實(shí)施過程中，由于各種原因使原計(jì)劃的工期無法滿足項(xiàng)目要求，從而采取措施，通過合理的方式對(duì)項(xiàng)目工程的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)縮減從而使項(xiàng)目效益最大化，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終戰(zhàn)略目標(biāo)。優(yōu)化項(xiàng)目工程工期可轉(zhuǎn)換為以下方式得以解決。

首先將項(xiàng)目工程的預(yù)期成本劃分為直接成本Yd和間接成本Yt兩部分，并構(gòu)建以下目標(biāo)函數(shù)：

1)設(shè)定項(xiàng)目工程的正常原有工期為tn，最大工期為ts，合理規(guī)劃工期為tm；

2)在(0,tn)內(nèi)，Yd與工程項(xiàng)目的工期t有如下函數(shù)關(guān)系：

Yd(t)=At2+Bt+C

(1)

同時(shí)，Yt與工程項(xiàng)目工期t有：

Yt(t)=Kt

(2)

綜上所述，有：

(3)

1.2 工期—效益優(yōu)化模型

工程項(xiàng)目的工期—效益優(yōu)化數(shù)學(xué)模型基于一般工程項(xiàng)目工期優(yōu)化模型的缺陷，以實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目戰(zhàn)略效益為最終目標(biāo)。如前所述，設(shè)定工程項(xiàng)目的正常原有工期為tn，最大工期為ts，合理規(guī)劃工期為tm，最合理工期為tg；同時(shí)，設(shè)定建設(shè)工期項(xiàng)目提前投入使用所帶來的間接項(xiàng)目效益為G1，且有:

G1=E1P1(tn-t)

(4)

其中，E1為建設(shè)工程項(xiàng)目的投資效益系數(shù)；P1為項(xiàng)目前期投資的固定資產(chǎn)。通過合理方式，減少項(xiàng)目工程固定及其流動(dòng)資產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益為G2，且：

G2=E2(K2t-K1tn)

(5)

其中，E2為建設(shè)項(xiàng)目的投資效益系數(shù)；K1,K2分別為對(duì)應(yīng)于tn,t的建設(shè)項(xiàng)目所占用的固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金的年平均數(shù)。同時(shí)，設(shè)定工程項(xiàng)目減少固定資產(chǎn)及流動(dòng)資金所用時(shí)間而帶來的資金時(shí)間價(jià)值為G3。

G3=(G1+P2/2)[(1+i)(tn-t)-1]

(6)

其中，P2為項(xiàng)目工程前期的固定資產(chǎn)價(jià)值與流動(dòng)資金之和；i為利率。在(0,tn)區(qū)間內(nèi)有：

Yg(t)=G1+G2+G3

(7)

同時(shí)，項(xiàng)目工程工期縮減值為：

Yg(t)=EΔt=E(tn-t)

(8)

其中，E為項(xiàng)目工程工期縮減單位時(shí)間G1，G2和G3三項(xiàng)之和，故項(xiàng)目工程的最優(yōu)項(xiàng)目工期tg的數(shù)學(xué)模型為：

(9)

通過上述可得：

tg=-(B+K+E)/(2A)

(10)

2 實(shí)證分析

2.1 西嶺隧道建設(shè)項(xiàng)目概況

海南東環(huán)線與海南西環(huán)線、粵海鐵路輪渡、?？诿捞m國(guó)際機(jī)場(chǎng)、三亞鳳凰國(guó)際機(jī)場(chǎng)等共同構(gòu)筑海南省東部城市、旅游經(jīng)濟(jì)帶和環(huán)島旅游觀光綜合交通體系。西嶺隧道屬于海南東環(huán)高鐵項(xiàng)目建設(shè)的DHZQ-Ⅲ標(biāo)段，起訖里程為KD192+930～DK193+660，全長(zhǎng)730 m，工程主體包括橋間轉(zhuǎn)移和制梁工程，在現(xiàn)有規(guī)模不變的前提下，以“精細(xì)計(jì)劃、突出關(guān)鍵；科學(xué)組織、抓住難點(diǎn)；周密站前、兼顧站后”為原則，進(jìn)行施工進(jìn)度安排，以便達(dá)到工期的合理優(yōu)化。

2.2 工期—效益優(yōu)化模型的具體應(yīng)用

本文借鑒工期—成本優(yōu)化的建設(shè)項(xiàng)目工程的網(wǎng)絡(luò)施工圖法，通過對(duì)海南東環(huán)高鐵建設(shè)工程項(xiàng)目線路的建設(shè)工期進(jìn)行合理優(yōu)化，具體步驟如下：

1)繪制出合理規(guī)劃工期下的海南東環(huán)高鐵建設(shè)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)施工圖。

2)計(jì)算關(guān)鍵線路工作i…j的直接費(fèi)用率ΔYij(元/d)，ΔYij=(Ynij-Ysij)/(tnij-tsij)。

3)計(jì)算工程項(xiàng)目工期縮減單位時(shí)間的項(xiàng)目收益e：e=E/365。

4)將直接費(fèi)用效率之和∑ΔYij，壓縮項(xiàng)目工程施工的時(shí)間為Δtij≤min(tnij-tsij)，同時(shí)可以保證項(xiàng)目工程工期不變。

5)檢驗(yàn)項(xiàng)目工程工期的合理優(yōu)化性：a.若ΔYij-(K+E)=0，則此時(shí)的工期為最優(yōu)工期tg，tg=tn-∑tij；b.若ΔYij-(K+E)>0,則說明Δtij壓縮過多，適當(dāng)調(diào)整Δtij，使ΔYij-(K+E)=0；c.若ΔYij-(K+E)<0。通過上述各步工作，由參考文獻(xiàn)[5]數(shù)據(jù)知：

tn=1 030 d；tm=1 035 d；

K=1 732，E=G1+G2+G3=6 985萬元，ΔYij=ΔY11+ΔY12+…+ΔY37=8 717萬元；故可知：ΔYij-(K+E)=0，即可求出東環(huán)高鐵建設(shè)項(xiàng)目的最優(yōu)工期tg=tn-∑tij=1 030-(11+1+4+…+2)=992 d，故有：tm-tg=43 d。

通過工期—效益模型可使東環(huán)高鐵西嶺隧道項(xiàng)目工期較合理工期縮短43 d。

2.3 效益分析

在西嶺隧道項(xiàng)目建設(shè)過程中，通過工期—效益優(yōu)化模型對(duì)于工期優(yōu)化的應(yīng)用，主要有以下特點(diǎn)：

1)使東環(huán)高鐵西嶺隧道建設(shè)項(xiàng)目部(施工單位)經(jīng)濟(jì)效益增加ΔG1=G1+G3：

ΔG1=E1P1(tr-tg)+[E1P1(tr-tg)+P2][(1+i)tr-tg-1]

=E/(2A)·E1P1+[E/(2A)·E1P1+P2][(1+i)E/2A-1]

=478.76萬元。

2)最優(yōu)工期tg相對(duì)于合理工期tm給施工單位帶來的經(jīng)濟(jì)效益ΔG由下式求出：

ΔG=Y(tm)-Y(tg)=A[-(B+K)/2A]2+B[-(B+K)/ 2A]+C+K[-(B+K)/2A]-E[tn-(B+K)/2A]=A[-(B+K+E)/2A]2-B[-(B+K+E)/2A]+C-K[-(B+K+E)/2A]-E[tn-(B+K+E)/2A]=E2/4A=174.8萬元。

即通過工期—效益優(yōu)化模型使東環(huán)鐵路項(xiàng)目建設(shè)工期較正常合理工期更加優(yōu)越。需要說明的是，以上原始數(shù)據(jù)均由參考文獻(xiàn)[5]得來，在具體應(yīng)用該模型時(shí)可以根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況加以修正，以便能得出合理優(yōu)化的建設(shè)項(xiàng)目工程施工工期。

3 結(jié)語

我國(guó)高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目均為大型工程項(xiàng)目，需要投入大量項(xiàng)目資源，同時(shí)面對(duì)的自然條件異常復(fù)雜，從而導(dǎo)致高速鐵路項(xiàng)目建設(shè)工程具有很大的工程風(fēng)險(xiǎn)。制定合理優(yōu)化的工程建設(shè)工期，從而保證建設(shè)項(xiàng)目的戰(zhàn)略目標(biāo)最終實(shí)現(xiàn)。

[1] 邢文訓(xùn)，謝金星.現(xiàn)代優(yōu)化計(jì)算方法[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2] 彭尚銀.工程項(xiàng)目管理[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

[3] 王藍(lán)河.建筑施工項(xiàng)目的進(jìn)度、成本和質(zhì)量控制與優(yōu)化[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2000,11(2):158-160.

[4] 李 寧.青藏鐵路格拉段鋪軌架梁工程施工組織方案研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,3(3):29-33.

[5] 海南東環(huán)鐵路有限公司.海南東環(huán)鐵路指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì)工期優(yōu)化安排[Z].2008.

[6] 李凱峰.如何合理縮短工程施工工期[J].山西建筑,2007,33(30):229-330.

[7] 劉維慶,官正本.高速鐵路施工方案項(xiàng)目決策模型[J].鐵道建筑，2009(2)：7-8.

[8] 呂宜成.淺談水利工程施工工期優(yōu)化方案[J].吉林水利,2012(11)：9-10.

Duration-effective optimization model in Xiling tunnel duration optimization

MI Zhi-hui

(ChinaRailwayElectricationBureauGroupBeijingConstructionCompanyLimited,Beijing100039,China)

This paper introduces the time-benefit optimization model for the optimization of Hainan east ring railway construction period, construction period-establishes the benefit model and based on the correlative analysis, and empirical analysis, and points out that construction enterprise based on the conventional measures, according to the specific situation, the time limit for a project-optimization model, so as to realize the resources optimizing the allocation and dynamic management, promote high-speed rail construction project to optimize.

duration-effective optimization model, high speed rail, tunnel, reasonable period

1009-6825(2014)17-0275-02

2014-04-08

米志輝(1975- )，男，工程師

U455.1

A