基于模糊控制的工程成本動(dòng)態(tài)控制研究

白青+童光福+羅仁吉

【摘 要】 為了提高工程造價(jià)的控制精度，文章基于人工智能中的模糊控制方法提出一種成本監(jiān)測(cè)的新手段，即利用模糊控制器的工作原理，對(duì)于輸入值進(jìn)行模糊化；然后通過制定好的模糊規(guī)則，進(jìn)行模糊推理；最后將執(zhí)行的命令值反模糊化，就達(dá)到將人的語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言，再將機(jī)器語言轉(zhuǎn)化為清晰的命令值供人們決策，從而加強(qiáng)成本控制的力度和動(dòng)態(tài)性，為成本控制智能化的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 成本控制； 模糊控制； 動(dòng)態(tài)性

在施工過程中，施工單位的項(xiàng)目成本控制是在經(jīng)過對(duì)中標(biāo)價(jià)格分解并詳細(xì)分析后，結(jié)合對(duì)人、材、機(jī)、措施費(fèi)等現(xiàn)行市場(chǎng)費(fèi)用的調(diào)查并結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)理部對(duì)特定項(xiàng)目的實(shí)際管理質(zhì)量和管理水平的把控，測(cè)算出項(xiàng)目目標(biāo)成本。因此，實(shí)際的項(xiàng)目成本控制就是針對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)成本值與實(shí)際成本之間的差額來進(jìn)行控制，現(xiàn)階段施工單位就是使用傳統(tǒng)的手段進(jìn)行成本控制。

一、傳統(tǒng)工程成本控制方法

20世紀(jì)80年代以后，贏得值法作為對(duì)于費(fèi)用和進(jìn)度進(jìn)行綜合控制的有力手段在工程成本控制中得到了廣泛的應(yīng)用，并且其帶來的經(jīng)濟(jì)效果顯著（畢星、瞿麗，2000）。

贏得值是基于三個(gè)基本參數(shù)：計(jì)劃工作的預(yù)算費(fèi)用（BCWS）、已完工作的預(yù)算費(fèi)用（BCWP）和已完工作的實(shí)際費(fèi)用（ACWP），定性并且定量地評(píng)估項(xiàng)目實(shí)施的執(zhí)行效果，其中已完工作的預(yù)算費(fèi)用即為施工單位的贏得值（羅新星、苗維華，2003）。

根據(jù)確定的ACWP、BCWP、BCWS可以得到贏得值控制成本的評(píng)價(jià)指標(biāo)：

進(jìn)度偏差SV=BCWP-BCWS （1）

費(fèi)用偏差CV=BCWP-ACWP （2）

進(jìn)度績(jī)效指數(shù)SPI= （3）

成本績(jī)效指數(shù)CPI= （4）

這四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)如實(shí)地反映了在施工階段，項(xiàng)目在進(jìn)度和成本上所發(fā)生的偏差，使得決策者可以根據(jù)偏差的大小以及進(jìn)度和成本之間的聯(lián)系來作出準(zhǔn)確的判斷，然而這種傳統(tǒng)的方法對(duì)于復(fù)雜工程并不能產(chǎn)生良好的效果，同時(shí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)使得控制力度往往不能滿足項(xiàng)目管理的要求。

二、模糊控制的原理

為了提高成本控制的效果，本文提出利用模糊控制的手段來對(duì)成本進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

模糊控制就是以模糊理論為基礎(chǔ)將人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)的控制技術(shù)。模糊控制的特點(diǎn)主要有：（1）基于語言的控制規(guī)則；（2）可以理解定性的知識(shí)表達(dá)；（3）控制系統(tǒng)擁有較強(qiáng)的魯棒性；（4）算法有利于模擬人工控制過程（莫巨華，2008）。

模糊控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：模糊化、模糊算法器、模糊判決和模糊清晰化。因此模糊控制器的工作主要分為三個(gè)步驟：（1）將輸入控制系統(tǒng)的語言全部轉(zhuǎn)化為控制器能懂的模糊語言；（2）模糊控制規(guī)則的制定和推理；（3）將模糊控制系統(tǒng)的輸出量轉(zhuǎn)化為最終可以執(zhí)行的非模糊數(shù)值。

三、基于模糊控制的工程成本動(dòng)態(tài)控制實(shí)施步驟及實(shí)例演算

在成本控制中，為了保證目標(biāo)成本的獲得，當(dāng)實(shí)際成本過高或者過低時(shí)，成本控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出不同程度的預(yù)報(bào)，使得決策者作出相應(yīng)的決策。為此，提出計(jì)算公式：P5-PM≤A，其中P5為實(shí)際成本，PM為目標(biāo)成本，A為給定的值。但是A在實(shí)際的成本控制中又不是始終不變的定值，對(duì)于不同的分部分項(xiàng)工程，其大小應(yīng)是受工程進(jìn)行程度影響的模糊變量。

本文中，動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)中的模糊控制器設(shè)置如圖1所示（諸靜，2005）。

在此，將目標(biāo)成本值記為造價(jià)分值，一般造價(jià)分值附近要求預(yù)警的精度較低，距離分值越遠(yuǎn)，精度越高。模糊控制具體的做法如下。

（一）輸入值模糊化

模糊控制的第一步便是將實(shí)際成本值進(jìn)行模糊處理，并寫出成本水平的論域及其相應(yīng)的語言值。在此，將成本水平的語言值取為{HS（很危險(xiǎn)），S（危險(xiǎn)），M（安全），L（危險(xiǎn)），HL（很危險(xiǎn)）}。

值得說明的是，并不是所有的成本超支都值得決策者注意。相應(yīng)的，成本的非正常結(jié)余也是值得管理人員關(guān)注的，因?yàn)槿绻霈F(xiàn)了成本的大幅結(jié)余，而實(shí)際的施工方法并沒有太大的改變，這說明在生產(chǎn)資料管理中可能出現(xiàn)了較大的漏洞，需要提高警惕。這就是成本論域設(shè)置時(shí)，高于或低于目標(biāo)值，都需要注意的原因。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)和專家經(jīng)驗(yàn)，在選擇隸屬函數(shù)的時(shí)候，通常選擇的是三角形、梯形、正態(tài)形，同時(shí)隸屬數(shù)還可以用表格的形式給出，如表1所示。

實(shí)際成本值的隸屬關(guān)系選擇采用常用的三角隸屬函數(shù)表示：

ui（H）= x∈（a，b） x∈（b，c）1 x=b0 x（-∞，a）（c，+∞） （5）

輸入值和輸出值隸屬函數(shù)分布如圖2、圖3所示。

或者，還可以根據(jù)專家和項(xiàng)目經(jīng)理的經(jīng)驗(yàn)，制訂出可以指導(dǎo)決策的隸屬度決策表。

（二）模糊算法

模糊控制的控制規(guī)則是專業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，然后將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的語言進(jìn)行運(yùn)算。在這其中模糊推理是完成模糊算法重要的步驟，一般采用模糊推理合成規(guī)則（Compositional Rule of Inference）求出最后的輸出值。

對(duì)成本值進(jìn)行模糊化后，在給定的目標(biāo)之下，用公式PS-PM≤A進(jìn)行推理，成本值超出這個(gè)范圍則說明造價(jià)變化異常，給出警示信號(hào)，決策者需要提高警惕，并據(jù)此作出判斷。

用條件語句表示推理過程為：

IF H=HS THEN A=A-2

IF H=S THEN A=A-1

IF H=M THEN A=A0

IF H=L THEN A=A1

IF H=HL THEN A=A2

其中Ai>0（i=-2，-1，0，1，2）是常數(shù)。

根據(jù)上述的推理規(guī)則，可以推理出不同論域所對(duì)應(yīng)的A值，但是最后讓人們可以理解的并不是一個(gè)模糊數(shù)，因此還需要將輸出值進(jìn)行清晰化處理。

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權(quán)平均判決法、取中位數(shù)方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進(jìn)度上的離散數(shù)值，因此，這里推薦使用加權(quán)平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權(quán)數(shù)，用加權(quán)平均的方法來決定執(zhí)行量。即：

A=，其中H為實(shí)際的造價(jià)值，Ai是對(duì)應(yīng)于上個(gè)公式的經(jīng)驗(yàn)值。

對(duì)應(yīng)于一項(xiàng)具體的工作來說，假設(shè)？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當(dāng)i=-2，H=-1時(shí)，Ui（H）=-0.5；當(dāng)i=-1，H=-0.8時(shí)，Ui（H）=-0.6；當(dāng)i=0，H=0.2時(shí)，Ui（H）=0.9，當(dāng)i=1，H=1.3時(shí)，Ui（H）=0.65；當(dāng)i=2，H=1.8時(shí)，Ui（H）=0.1。

令A(yù)-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A(chǔ)=2.45/2.3=1.065，屬于較危險(xiǎn)的程度，有造價(jià)超支的可能，需要引起注意，采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

四、結(jié)論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對(duì)造成成本異常變化的因素加強(qiáng)防范，采取各種有效的措施把實(shí)際過程中的各項(xiàng)支付控制在可控范圍內(nèi)，對(duì)于成本的變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析實(shí)際成本和目標(biāo)成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結(jié)合工程成本控制的實(shí)例，詳細(xì)說明了模糊控制實(shí)施的具體步驟，為以后的軟件實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。模糊控制使得成本監(jiān)測(cè)解放了專業(yè)的管理人員，決策者只要拿到數(shù)據(jù)即可進(jìn)行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)還需要對(duì)具體的控制器進(jìn)行進(jìn)一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 畢星，瞿麗.項(xiàng)目管理[M].復(fù)旦大學(xué)出版社，2000.

[2] 羅新星，苗維華.掙值法的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2003（3）：369-372.

[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優(yōu)生產(chǎn)存儲(chǔ)策略研究[D].東北大學(xué)博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統(tǒng)原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權(quán)平均判決法、取中位數(shù)方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進(jìn)度上的離散數(shù)值，因此，這里推薦使用加權(quán)平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權(quán)數(shù)，用加權(quán)平均的方法來決定執(zhí)行量。即：

A=，其中H為實(shí)際的造價(jià)值，Ai是對(duì)應(yīng)于上個(gè)公式的經(jīng)驗(yàn)值。

對(duì)應(yīng)于一項(xiàng)具體的工作來說，假設(shè)？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當(dāng)i=-2，H=-1時(shí)，Ui（H）=-0.5；當(dāng)i=-1，H=-0.8時(shí)，Ui（H）=-0.6；當(dāng)i=0，H=0.2時(shí)，Ui（H）=0.9，當(dāng)i=1，H=1.3時(shí)，Ui（H）=0.65；當(dāng)i=2，H=1.8時(shí)，Ui（H）=0.1。

令A(yù)-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A(chǔ)=2.45/2.3=1.065，屬于較危險(xiǎn)的程度，有造價(jià)超支的可能，需要引起注意，采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

四、結(jié)論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對(duì)造成成本異常變化的因素加強(qiáng)防范，采取各種有效的措施把實(shí)際過程中的各項(xiàng)支付控制在可控范圍內(nèi)，對(duì)于成本的變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析實(shí)際成本和目標(biāo)成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結(jié)合工程成本控制的實(shí)例，詳細(xì)說明了模糊控制實(shí)施的具體步驟，為以后的軟件實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。模糊控制使得成本監(jiān)測(cè)解放了專業(yè)的管理人員，決策者只要拿到數(shù)據(jù)即可進(jìn)行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)還需要對(duì)具體的控制器進(jìn)行進(jìn)一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優(yōu)生產(chǎn)存儲(chǔ)策略研究[D].東北大學(xué)博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統(tǒng)原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權(quán)平均判決法、取中位數(shù)方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進(jìn)度上的離散數(shù)值，因此，這里推薦使用加權(quán)平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權(quán)數(shù)，用加權(quán)平均的方法來決定執(zhí)行量。即：

A=，其中H為實(shí)際的造價(jià)值，Ai是對(duì)應(yīng)于上個(gè)公式的經(jīng)驗(yàn)值。

對(duì)應(yīng)于一項(xiàng)具體的工作來說，假設(shè)？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當(dāng)i=-2，H=-1時(shí)，Ui（H）=-0.5；當(dāng)i=-1，H=-0.8時(shí)，Ui（H）=-0.6；當(dāng)i=0，H=0.2時(shí)，Ui（H）=0.9，當(dāng)i=1，H=1.3時(shí)，Ui（H）=0.65；當(dāng)i=2，H=1.8時(shí)，Ui（H）=0.1。

令A(yù)-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A(chǔ)=2.45/2.3=1.065，屬于較危險(xiǎn)的程度，有造價(jià)超支的可能，需要引起注意，采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

四、結(jié)論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對(duì)造成成本異常變化的因素加強(qiáng)防范，采取各種有效的措施把實(shí)際過程中的各項(xiàng)支付控制在可控范圍內(nèi)，對(duì)于成本的變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析實(shí)際成本和目標(biāo)成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結(jié)合工程成本控制的實(shí)例，詳細(xì)說明了模糊控制實(shí)施的具體步驟，為以后的軟件實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。模糊控制使得成本監(jiān)測(cè)解放了專業(yè)的管理人員，決策者只要拿到數(shù)據(jù)即可進(jìn)行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)還需要對(duì)具體的控制器進(jìn)行進(jìn)一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優(yōu)生產(chǎn)存儲(chǔ)策略研究[D].東北大學(xué)博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統(tǒng)原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.