約貝法則在公路施工經(jīng)濟管理中的應(yīng)用

劉中平

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051）

當前，合肥市城市大建設(shè)如火如荼，公路施工招投標實行有效最低價中標的評標辦法。在低中標價且工期又很緊的情況下，施工企業(yè)為了降低成本就必須進行更科學(xué)的組織管理。只有創(chuàng)新地應(yīng)用約翰遜—貝爾法則（以下簡稱約貝法則），并將約貝法則與流水作業(yè)法相結(jié)合，才能確保達到“質(zhì)量有保證，工期盡可能短，成本盡可能低”的現(xiàn)代公路工程施工經(jīng)濟管理目標[1]。

一、現(xiàn)代公路工程項目施工簡況

公路工程項目施工的特點是周期長、規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜、分工細、協(xié)作面廣、機械化、自動化程度高，為保證公路建設(shè)在一定時間內(nèi)順利完成，且人力、資金、材料、機械最大發(fā)揮效力，就要求我們根據(jù)工程特點、自然條件、資源情況、周圍環(huán)境等對工程進行科學(xué)、合理地安排，使之在一定的時間和空間內(nèi)能有組織、有計劃、有秩序地施工，實現(xiàn)公路項目施工過程連續(xù)性、協(xié)調(diào)性（比例性）、均衡性（節(jié)奏性）和經(jīng)濟性，以期達到工期短、質(zhì)量好、成本低的要求[2]。

公路施工企業(yè)要實現(xiàn)經(jīng)濟管理目標，施工組織必須科學(xué)、合理，打破過去施工管理的常規(guī)和習(xí)慣，積極采取科學(xué)的施工組織措施：

（1）把機械化施工作為公路施工主要的施工方法。在選擇合適的施工機械并合理配套的情況下，大規(guī)模機械化施工具有提高機械效率、保證工程質(zhì)量、縮短施工工期、節(jié)約勞動力、降低工程成本等優(yōu)勢。

（2）公路施工項目經(jīng)濟管理要求強化施工組織協(xié)調(diào)工作。公路施工項目經(jīng)濟管理中的組織協(xié)調(diào)工作可能十分艱難、復(fù)雜、多變，必須加以強化。其主要方法是優(yōu)選項目經(jīng)理，建立強有力的調(diào)度機構(gòu)，配備稱職的有經(jīng)驗的調(diào)度人員，對可能出現(xiàn)的影響施工的突發(fā)事件或復(fù)雜局面提前作出預(yù)案，一旦出現(xiàn)對施工不利的情況臨陣不亂，提高調(diào)度工作的科學(xué)化、信息化程度，建立起動態(tài)有效的控制體系[3]。

（3）把流水作業(yè)法作為公路項目施工主要的施工組織方法。流水作業(yè)法是一種科學(xué)的施工組織方法，它建立在合理分工、緊密協(xié)作和批量生產(chǎn)的基礎(chǔ)上。流水作業(yè)法的特點是：

①流水作業(yè)法科學(xué)地利用工作面，組織比較合理，可以縮短總工期；

②施工隊采用專業(yè)化施工，可使工人的操作技術(shù)水平由熟練而不斷提高，為進行技術(shù)改造、革新創(chuàng)造了條件，更能保證工程質(zhì)量，同時獲得更高的勞動生產(chǎn)率；

③專業(yè)施工隊實行連續(xù)作業(yè)，相鄰專業(yè)施工隊之間搭接緊湊，體現(xiàn)了施工的連續(xù)性；

④單位時間內(nèi)需要投入施工現(xiàn)場的資源數(shù)量較為均衡，有利于資源供應(yīng)的組織工作；

⑤施工有節(jié)奏，為文明施工和進行施工現(xiàn)場的科學(xué)管理創(chuàng)造了條件，采用流水作業(yè)法組織施工，施工段的數(shù)量和工作面的大小如能滿足要求，流水作業(yè)法就能很好地發(fā)揮它的優(yōu)越性[4]。

（4）公路項目施工周期長、流動性大、施工協(xié)作性高、受外界干擾及自然因素影響大。眾所周知，壓縮工期必然增加施工成本。特別是在人員工資和油價上漲造成施工成本越來越高的背景下，只有預(yù)先作好機械化施工組織設(shè)計，大規(guī)模采用機械化施工，并且在全面采用流水作業(yè)法的同時積極創(chuàng)新地應(yīng)用約貝法則，在不增加成本的前提下縮短工期，才能實現(xiàn)工程項目的經(jīng)濟管理目標。

二、約貝法則結(jié)合流水作業(yè)法在施工經(jīng)濟管理中的應(yīng)用

約貝法則與流水作業(yè)法一樣是一種科學(xué)的組織管理方法，在現(xiàn)代公路工程施工中流水作業(yè)法得到了廣泛應(yīng)用，但約貝法則卻沒有。只有將約貝法則與流水作業(yè)法結(jié)合起來應(yīng)用即創(chuàng)新地應(yīng)用，才可以在工程施工經(jīng)濟管理中體現(xiàn)其先進性。

在公路工程施工過程中，將工程施工的某項目各道工序分配給不同的專業(yè)隊依次去完成，由此形成專業(yè)隊、施工機械和材料供應(yīng)的移動路線，稱為流水線。公路工程施工現(xiàn)場規(guī)模較大，可容納各種不同專業(yè)的工人、施工機具，在不同的位置（施工段）進行施工生產(chǎn)，可將該施工項目劃分為若干個施工段，以流水形式組織施工作業(yè)，使整個施工過程始終連續(xù)、均衡、有節(jié)奏的施工[5]。

把某公路施工項目劃分m個施工段，每個施工段都劃分n道相同的工序，然后應(yīng)用約貝法則計算求得各個施工段的最優(yōu)施工次序，使得施工項目總工期最短。

（一）約貝法則的基本思想

先行工序施工工期短的要排在前面施工；而后續(xù)工序施工工期短的要排在后面施工。也即，首先列出m個施工段的“流水節(jié)拍表”，然后在表中依次選取最小數(shù)，而且每列只選一次，若此“數(shù)”屬于先行工序，則從前面排，反之，則從后面排[6]。

（1）對于m個施工段2道工序，用a、b來表示（見表1），應(yīng)用約貝法則計算求各個施工段的最優(yōu)施工次序：計算求m個施工段2道工序各施工段施工次序的最優(yōu)排序問題，可根據(jù)表1應(yīng)用約貝法則按下述步驟來求（見表2）。

找出表1中流水節(jié)拍的第一個最小數(shù)是C施工段上第二道工序b工序的流水節(jié)拍（工序工期）6，由于b工序?qū)儆诘诙拦ば蚣春罄m(xù)工序，故填列在表2中施工次序排列表的第一行最后一格，并將表2中C施工段這一列劃去；再找出表1中流水節(jié)拍的第二個最小數(shù)是8，也屬于后續(xù)工序，所以填列在表2中施工次序的倒數(shù)第二格，并將表2中B施工段這一列劃去；以此類推，將表2填列完畢，可確定各個施工段的最優(yōu)施工次序為：E、A、D、B、C。

表1 流水節(jié)拍表 單位：天

表2 施工次序排列表 單位：天

（2）一般公路施工項目的工序都比較多，但在求最優(yōu)施工次序和相應(yīng)工期時可以簡化為3道工序，用a、b、c來表示，然后用約貝法則求得各施工段的最優(yōu)施工次序，見表3。

表3中第2道工序最小的施工期bmin=10，大于（或等于）第1道工序中最大的施工期amax=8，即bmin≥amax。

對于m個施工段3道工序時，施工次序的排序問題，只要有一條符合上述特定條件時，即可按下述步驟來求得最優(yōu)施工次序。

第一步：將表3中各個施工段中第1道工序和第2道工序b的流水節(jié)拍（施工期）依次加在一起，即a+b；

第二步：將表3中各個施工段中第1道工序a和第3道工序c的流水節(jié)拍（施工期）依次加在一起，即a+c；

第三步：將上兩步中得到的流水節(jié)拍表（施工工期表）看作兩道工序的流水節(jié)拍，見表3中的a+b和a+c；

第四步：按m個施工段2道工序的排序方法求出最優(yōu)施工次序見表2；

第五步：按所確定的施工次序繪制施工進度圖，確定施工總工期[7]。

現(xiàn)舉例說明。濱湖公路某標段路基工程有五座蓋板涵，依樁號從小到大的原始順序以A、B、C、D、E表示。每一座涵洞即每一個施工段劃分3道工序：基礎(chǔ)施工a；洞身施工b；洞口施工c，流水節(jié)拍（施工工期）見表3。

表3 流水節(jié)拍表 單位：天

表3為5個施工段3道工序，滿足上述特定條件的情況。將由表2得到的最優(yōu)施工次序為E、A、D、B、C填入表3中，然后畫出進度圖確定總工期為68d；若按A、B、C、D、E的順序施工，畫出進度圖確定總工期則為82d。

（3）公路施工項目涉及面廣、影響施工工期的因素很多。也存在m個施工段3道工序不滿足上述特定條件的情況，例如：將表3中第1道工序（即基礎(chǔ)施工a工序）中最大的施工期改為amax＞10 d，即amax＞bmin，得出結(jié)果見表4。

表4 流水節(jié)拍表 單位：天

表4為5個施工段3道工序，但是amax=11d，amax＞bmin，即不滿足上述特定條件的情況下，可以把a、b、c三道工序重新組合成以下虛擬的2道工序：（a，b+c）；（a+b，c）；（a+b，a+c）；（a+b，b+c）；（a+c，b）；（a+c，b+c）共有六種組合情況，但要注意的是先行工序和后續(xù)工序的位置不能顛倒，不能出現(xiàn)諸如（a+c，a+b）這樣的組合。對于這種情況，采用窮舉法先確定較優(yōu)施工次序，即還是按照上述原理，將工序重新組合成包括所有可能的虛擬2道工序，再按約貝法則逐一確定較優(yōu)施工次序，然后再從所有較優(yōu)施工次序中找出最短工期所對應(yīng)的較優(yōu)施工次序即為最優(yōu)施工次序[8]。

（4）在實際施工中，對于小型施工項目的排序問題，可以畫出進度圖來確定總工期，但是對于大中型公路施工項目若每一次要都畫出進度圖就比較麻煩，可以用直接編陣法計算。直接編陣法計算工期的原理是：只要具備了開工要素就開工，屬于緊湊法施工組織安排[9]。以下仍用上例來說明直接編陣法的具體計算方法，見表5。表5中括號外的數(shù)字為原始工期元素數(shù)據(jù)，括號內(nèi)的數(shù)字為新元素數(shù)據(jù)。用直接編陣法計算工期的步驟：①計算第一行新元素。對于第一行各新元素，可以直接逐個相加得到。因為，對于a工序來說，所有施工段上的工作面都是具備開工條件的，只要有生產(chǎn)力就可以開工，所以可以直接用舊元素值加左邊新元素值得到該新元素值。也就是說，到第18d，a工序（第一個作業(yè)隊）就完成了所有施工段上的施工任務(wù)。②計算第一列新元素。對于第一列（即第一個先開工的施工段E）各新元素，也是直接用舊元素值加上面新元素值得到該新元素值。因為，所有工序（專業(yè)隊）都是具備開工條件的，即生產(chǎn)力能滿足要求，只要有工作面就可以開工，所以，每累加一個數(shù)，也就是一道工序已完成了在第一個先開工的施工段E上的操作。③計算其他新元素值。對于中間的其他新元素值，用原始工期的舊元素值加上面或左邊兩者新元素值中的較大值（之所以加較大值是為了具備開工要素，上面的數(shù)值說明有無工作面，左邊的數(shù)值說明有無生產(chǎn)力，只有加較大值才保證具備開工條件）得該新元素值，從第二行起順序進行，直至完成[10]。由此按最優(yōu)施工次序為E、A、D、B、C計算的結(jié)果得到施工總工期為68d，見表5。

表5 流水節(jié)拍表 單位：天

同理用直接編陣法可求出按原始順序A、B、C、D、E的排列順序施工的總工期為82d，見表6。

表6 流水節(jié)拍表 單位：天

利用約貝法則在沒有增加投入任何資源（即增加成本）的情況下縮短總工期82-68=14天（有效工作日）。縮短工期即可有效降低成本，以濱湖公路某標段五座蓋板涵施工為例：該工程施工現(xiàn)場共有65人，14天有效工作日有關(guān)人工方面一項的直接費用計算見表7。

表7 公路施工現(xiàn)場人工（有效工作日）有關(guān)直接費用計算表

表7計算結(jié)果顯示：縮短有效工作日14天，可有效降低工程施工有關(guān)人工一項的直接成本147000元，若再加上機械租賃費、提前竣工獎金等的收益，那么經(jīng)濟效益就更加可觀。由此可見，在公路工程施工經(jīng)濟管理中創(chuàng)新地應(yīng)用約貝法則效果非常明顯。

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