基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建設(shè)項(xiàng)目工期控制模型研究

常金貴

（西安建筑科技大學(xué)管理學(xué)院，陜西 西安 710055）

工期控制在整個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目目標(biāo)控制系統(tǒng)中處于協(xié)調(diào)和帶動(dòng)其他工作的主導(dǎo)地位，在工程項(xiàng)目管理中具有舉足輕重的作用．它是監(jiān)控施工過程中各種不確定因素進(jìn)而減少對(duì)施工工期不利影響的根本，是促進(jìn)施工成本的最小化和資源消耗的均衡化，提高工程經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，是保證按時(shí)完成施工任務(wù)，合理安排資源供應(yīng)的重要措施．從項(xiàng)目管理體系本身的發(fā)展來看，工期控制在項(xiàng)目管理的初級(jí)發(fā)展階段很大程度上代表著項(xiàng)目管理本身，工期控制的成功與否直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的成敗[1]．而在實(shí)踐中工期延誤是項(xiàng)目管理常見的問題之一，Morris和Hough在1987年對(duì)項(xiàng)目管理的現(xiàn)實(shí)進(jìn)行調(diào)查表明：大量項(xiàng)目存在工期延誤的現(xiàn)象，通常超出計(jì)劃值的40%～200%．工期延誤導(dǎo)致工程項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量和投資目標(biāo)失控，造成項(xiàng)目建設(shè)各方發(fā)生糾紛，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有著舉足輕重的影響．

關(guān)于建設(shè)項(xiàng)目工期控制的研究已取得一些研究成果，王家遠(yuǎn)等通過收集深港兩地515個(gè)公共建設(shè)項(xiàng)目的工期實(shí)際數(shù)據(jù)，建立了評(píng)估工期延誤風(fēng)險(xiǎn)的定量模型，識(shí)別出了影響建設(shè)工期的前 15位風(fēng)險(xiǎn)因素,這些風(fēng)險(xiǎn)因素分別來自業(yè)主、承包商、分包商、政府部門及其他5個(gè)方面[2]．張東海和王愛和在補(bǔ)充現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)贏得值技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，將之運(yùn)用在項(xiàng)目進(jìn)度績(jī)效管理中[3]．徐志勝等針對(duì)特大橋梁工程施工過程中受各種風(fēng)險(xiǎn)的影響導(dǎo)致施工工序持續(xù)時(shí)間具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，提出了采用邏輯關(guān)系確定、活動(dòng)持續(xù)時(shí)間不確定的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 PERT法來進(jìn)行施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[4]．劉曉君和劉新科將PERT技術(shù)和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合，建立了屬于7個(gè)工期風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度函數(shù)，最后依據(jù)每一個(gè)具體項(xiàng)目的工期變動(dòng)范圍與期望值的比值，對(duì)項(xiàng)目的工期風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行模糊等級(jí)評(píng)價(jià)[5]．以項(xiàng)目工作分解、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)和贏得值法為主的傳統(tǒng)項(xiàng)目工期管理方法是在工程項(xiàng)目建設(shè)開工前，對(duì)項(xiàng)目的整個(gè)建設(shè)過程制定詳細(xì)的進(jìn)度計(jì)劃或者通過對(duì)工期進(jìn)行優(yōu)化來確定合理工期，雖然能夠?qū)?xiàng)目工期進(jìn)行有效的控制，但它們都存在著封閉性和靜態(tài)性的缺點(diǎn)[6]．王宇靜認(rèn)為傳統(tǒng)項(xiàng)目管理方法存在缺乏對(duì)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)性的認(rèn)識(shí)和無法處理項(xiàng)目復(fù)雜性問題兩方面的缺陷[7]．建設(shè)工程項(xiàng)目?jī)?nèi)部諸要素會(huì)動(dòng)態(tài)地互相作用，項(xiàng)目與環(huán)境也不斷互相影響．因此不但要在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)不斷地調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，更要求在項(xiàng)目工期管控中考慮到項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)性問題．系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD—System Dynamics）是一種研究系統(tǒng)信息反饋的方法，能夠有效解決復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性系統(tǒng)問題，而建設(shè)項(xiàng)目管理本身就是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的、非線性變化的系統(tǒng)．因此，本文將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法應(yīng)用到工期控制的研究中，旨在建立一套能夠?qū)こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目工期有效控制的方法，為項(xiàng)目管理人員提供管理決策方面的參考和建議．

1 建設(shè)項(xiàng)目工期控制系統(tǒng)界限

根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的定義，系統(tǒng)的界限是指該系統(tǒng)研究的范圍，它規(guī)定了形成特定動(dòng)態(tài)行為所應(yīng)包含的最小數(shù)量的單元．本文構(gòu)建建設(shè)項(xiàng)目工期控制SD模型應(yīng)該將項(xiàng)目工期的相關(guān)影響因素考慮在內(nèi)，因此首先對(duì)工期的影響因素進(jìn)行分析．

1.1 與人有關(guān)的影響因素

在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，人是其實(shí)施的管理者，決策者和具體的操作者．人的素質(zhì)水平的高低將直接或間接的影響工程項(xiàng)目三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)水平．在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，各崗位人員的操作水平、技術(shù)水平、管理水平、職業(yè)道德、接受教育及培訓(xùn)水平的高低等都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生一定的影響．在工程項(xiàng)目三大目標(biāo)的管理過程中，人的影響因素具體分析如下：

①施工操作人員

在工程項(xiàng)目的一線施工過程中，施工操作人員的操作熟練程度，工作時(shí)間的長(zhǎng)短，工作經(jīng)驗(yàn)積累的多少，其工作的責(zé)任心以及工作時(shí)的情緒等都會(huì)對(duì)施工項(xiàng)目的工期產(chǎn)生影響．

②施工技術(shù)人員

在工程項(xiàng)目的一線施工過程中，技術(shù)員的技術(shù)水平，文化知識(shí)水平，以及學(xué)習(xí)能力，對(duì)技術(shù)難題的解決水平，其工作的責(zé)任心以及工作時(shí)的情緒等都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目完工的工期產(chǎn)生重要的影響．

③施工管理人員

在工程項(xiàng)目管理過程中，施工管理人員的管理水平對(duì)整個(gè)項(xiàng)目三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與否產(chǎn)生重要的影響．施工管理人員的價(jià)值觀，協(xié)調(diào)能力，處理突發(fā)事件的水平，與下屬及周圍人員相處的好壞，以及他們之間在情感上的相悅性，其工作的責(zé)任心以及工作時(shí)的情緒等都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目整體管理的水平產(chǎn)生重要的影響．

1.2 與生產(chǎn)要素配置有關(guān)的影響因素

①材料的因素

在項(xiàng)目建設(shè)過程中，材料供應(yīng)是否及時(shí)，選用的建筑材料是否合理，性價(jià)比是否最優(yōu)，購(gòu)買的半成品，成品材料是否經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)，是否達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)，以及材料在保管過程中是否得當(dāng)?shù)葐栴}都將對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量，承載力及抗震能力以及項(xiàng)目的外觀等產(chǎn)生直接或間接的影響，從而影響項(xiàng)目工期．

②機(jī)械設(shè)備的因素

③施工工藝方法的因素

在工程項(xiàng)目施工過程中，施工方案的合理性、先進(jìn)性以及技術(shù)措施的恰當(dāng)運(yùn)用，都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量水平有較大的提高．大力推進(jìn)采用新的工藝，新的方法，以及新的技術(shù)，通過不斷提高工藝技術(shù)水平來保證建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量，提高安全性能的指標(biāo)和縮短建設(shè)工期等．

1.3 社會(huì)因素

對(duì)于一個(gè)施工單位來說，其所承包的工程項(xiàng)目一般都是異地或就地施工，而且工程項(xiàng)目的參與者眾多．所以，要想保證工程項(xiàng)目工期目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)，必須搞好各參與者之間的關(guān)系，對(duì)項(xiàng)目所在地的政府機(jī)構(gòu)，監(jiān)督管理機(jī)關(guān)，供應(yīng)資金的銀行以及項(xiàng)目建筑材料的供應(yīng)商等都需要協(xié)調(diào)管理好，這樣有利于項(xiàng)目工期的管理．

1.4 相關(guān)單位因素

①建設(shè)單位的因素

建設(shè)單位對(duì)于工程項(xiàng)目來說，可以說是其主人，其自身具有的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、工作效率、應(yīng)對(duì)突發(fā)事件所應(yīng)采取的相應(yīng)措施的能力以及對(duì)施工單位在項(xiàng)目建設(shè)過程中的支持度、配合度等都會(huì)影響工程項(xiàng)目工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)．

②監(jiān)理單位的因素

電噴柴油機(jī)試車臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)按通用化、系列化和組合化的要求設(shè)計(jì)，選用SRI-VC2100標(biāo)準(zhǔn)的控制器，主要由集控臺(tái)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集箱和車鐘復(fù)示箱組成(見圖3)。該系統(tǒng)主要配置的模塊是遙控控制模塊、安?？刂颇K和數(shù)據(jù)測(cè)量模塊等(見表1)。

監(jiān)理單位是受建設(shè)單位的委托，為實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的目標(biāo)而采取的一系列監(jiān)管活動(dòng)．監(jiān)理單位對(duì)于自身所擁有的工程項(xiàng)目的監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)、監(jiān)理水平、指揮能力、協(xié)調(diào)能力、溝通能力、工作成效以及對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的理解掌握能力等都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目工期目標(biāo)管理的成敗起著重大影響．

③設(shè)計(jì)單位的因素

工程項(xiàng)目的每一個(gè)部件，每一個(gè)構(gòu)造要求可以說都是由設(shè)計(jì)單位按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來設(shè)計(jì)完成的．設(shè)計(jì)單位本身所擁有的設(shè)計(jì)資質(zhì)、設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力和經(jīng)驗(yàn)、各專業(yè)人員之間相互配套協(xié)調(diào)能力以及對(duì)國(guó)家規(guī)定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的掌握和理解運(yùn)用能力等都會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起著重要的作用．

1.5 環(huán)境因素

環(huán)境因素主要包括工程項(xiàng)目所在地的地形、地質(zhì)、水文、氣象等客觀的自然環(huán)境因素．

結(jié)合實(shí)際情況，考慮到運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法認(rèn)識(shí)建設(shè)項(xiàng)目的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)表現(xiàn)行為是研究的主要任務(wù)，在劃定系統(tǒng)界限時(shí)，首先以實(shí)際工程情況為基礎(chǔ)，其次根據(jù)各個(gè)變量對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相對(duì)作用不斷修正，界限劃分如圖1所示，內(nèi)部環(huán)境是項(xiàng)目自身的結(jié)構(gòu)因素，外部環(huán)境是對(duì)系統(tǒng)起制約作用的因素，被忽略的因素屬于難以量化且發(fā)生概率不大的因素系。

圖1 建設(shè)項(xiàng)目工期控制系統(tǒng)界限Fig.1 Construction project schedule control system boundaries

2 建設(shè)項(xiàng)目工期控制模型構(gòu)建

2.1 模型假設(shè)

建設(shè)項(xiàng)目的從立項(xiàng)到交付使用，期間過程非常復(fù)雜和漫長(zhǎng)，任何建模方法都不可能建立一個(gè)與實(shí)際項(xiàng)目完全符合的模型．本文構(gòu)建的是建設(shè)項(xiàng)目工期控制模型，所以只選擇了與工期管理相關(guān)的影響因素．為了更方便的研究模型的本質(zhì)結(jié)構(gòu)，做出相關(guān)假設(shè)如下：

假設(shè) 1：本文研究的主要是建設(shè)項(xiàng)目從開工到施工再到完工，不包括前期設(shè)計(jì)階段和后期的交付階段．即假設(shè)這些階段都能正常完成，不影響所研究的內(nèi)容．

假設(shè) 2：項(xiàng)目是以工作包為基本單元而組成的，工作包之間具有同質(zhì)性，每個(gè)工作包在項(xiàng)目中以相同的方式流動(dòng)．

假設(shè)3：在建立工期控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，主要考慮的是人力資源，假設(shè)施工過程中所需要的建筑材料及安裝設(shè)備等能夠及時(shí)到場(chǎng)，不影響施工進(jìn)度．

假設(shè) 4：工程上發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題時(shí)一般有三種處理方案，分別是修補(bǔ)、返工、不處理，假設(shè)本模型出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷工程量一律按照返工處理．

假設(shè) 5：假設(shè)在建設(shè)項(xiàng)目施工過程中外部環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，如建筑企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)等外部因素在施工過程中不會(huì)有重大改變等．2.2 建設(shè)項(xiàng)目工期控制子系統(tǒng)模型

根據(jù)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析研究 ，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目施工的特點(diǎn)，利用系統(tǒng)的分解協(xié)調(diào)原理將工期控制系統(tǒng)劃分為四個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行研究．這四個(gè)子系統(tǒng)分別是施工過程子系統(tǒng)、控制目標(biāo)子系統(tǒng)、資源管理子系統(tǒng)、工程表現(xiàn)子系統(tǒng)．各系統(tǒng)之間并不是相互獨(dú)立的，而是相互關(guān)聯(lián)和影響的．通過各子系統(tǒng)中相同的變量相互聯(lián)系在一起，形成一個(gè)工期控制系統(tǒng)的總體模型．下面分別構(gòu)建各個(gè)子系統(tǒng)模型．

2.2.1 施工過程子系統(tǒng)

利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究工程項(xiàng)目管理問題，通常根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)的思想，將項(xiàng)目的工作分解成細(xì)小、同質(zhì)的組成部分，項(xiàng)目管理者可以針這些組成部分對(duì)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度管理．本文將這些細(xì)小、同質(zhì)的組成部分定義為“工作包”，工作包作為項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的底層，代表著建設(shè)項(xiàng)目工程量的存量，是工程量的微觀單位，施工過程子系統(tǒng)模型研究的就是工作包在系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移的物質(zhì)流過程．

施工過程子系統(tǒng)是整個(gè)工期控制系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)，描述了建設(shè)項(xiàng)目從開工得到完工階段的系統(tǒng)運(yùn)行方式和過程．建設(shè)項(xiàng)目施工基本過程的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖如圖2所示．

圖2 施工基本過程流圖Fig.2 The basic construction process flow

工程量從“待施工工程量”中，以一定的“施工速度”流入“已完成工程量”中，這個(gè)過程描述了工程量經(jīng)歷的兩個(gè)基本的狀態(tài)．當(dāng)然，實(shí)際施工過程的反饋結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，例如，項(xiàng)目實(shí)際存在著工程變更，導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)際完成的工程量有所改變，同時(shí)，項(xiàng)目的質(zhì)量也不能始終如一，施工人員的疲勞或者偷工減料等行為會(huì)導(dǎo)致建設(shè)項(xiàng)目存在著質(zhì)量偏差，對(duì)于質(zhì)量不合格的工程量需要進(jìn)行返工，這也造成了實(shí)際施工完成的工程量多于計(jì)劃工程量．所以針對(duì)返工行為等復(fù)雜反饋結(jié)構(gòu)，構(gòu)建施工過程子系統(tǒng)流圖如圖3所示.

圖3 施工過程子系統(tǒng)模型Fig.3 The construction process subsystem model

2.2.2 控制目標(biāo)子系統(tǒng)

建設(shè)項(xiàng)目工期管理的最終目標(biāo)就控制項(xiàng)目工期，使建設(shè)項(xiàng)目在計(jì)劃的工期內(nèi)竣工．在施工過程中，各種各樣的質(zhì)量問題導(dǎo)致的返工發(fā)生，工程變更也會(huì)是項(xiàng)目所需完成的工程量增加，以致實(shí)際進(jìn)度滯后與計(jì)劃進(jìn)度．如果這時(shí)投入趕工資源不足或資源覆蓋不全面，會(huì)使得“項(xiàng)目預(yù)計(jì)完工時(shí)間”不得向后推遲，控制目標(biāo)子系統(tǒng)正是用來描述這一過程的．控制目標(biāo)子系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)如圖4所示．

圖4 控制目標(biāo)子系統(tǒng)模型Fig.4 The control target subsystem model

2.2.3 資源管理子系統(tǒng)

建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，就是將各種資源物化從而形成項(xiàng)目實(shí)體的過程．完成一個(gè)項(xiàng)目需要從很多方面獲取資源，包括人力資源、材料資源、機(jī)械資源及技術(shù)資源，這四種資源構(gòu)成項(xiàng)目的可用資源．其中，建筑材料能夠及時(shí)供應(yīng)一定程度取決于供應(yīng)商，所以不再本模型的討論范圍內(nèi)，機(jī)械設(shè)備往往與項(xiàng)目的人力資源按比例對(duì)應(yīng)的，而技術(shù)資源是難以量化的變量，所以本系統(tǒng)針對(duì)人力資源的進(jìn)行研究．人力資源是影響建設(shè)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)行為的重要因素，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)際情況，人力資源在施工過程中，也是根據(jù)施工的需求而變化的，在建設(shè)工程項(xiàng)目施工過程中，當(dāng)工程進(jìn)度已經(jīng)發(fā)生滯后或者出現(xiàn)滯后趨勢(shì)時(shí)，項(xiàng)目管理人員希望采取一定趕工措施來確保項(xiàng)目按期完工，這時(shí)增加工人數(shù)量和增加工人的工作時(shí)間往往是最先考慮采取的措施．因此，資源子系統(tǒng)建立主要基于兩個(gè)方面：一是人員的流動(dòng)性及其分配問題，二是工作時(shí)間的變化．綜上所述，本節(jié)將子系統(tǒng)分為調(diào)整人工模塊和加班模塊兩部分分別進(jìn)行建模．

(1)調(diào)整人工模塊

調(diào)整人工模塊對(duì)工期的影響體現(xiàn)在兩方面，一是系統(tǒng)中的現(xiàn)有的人力資源總量，二是人力資源的分配．調(diào)整人工模塊結(jié)構(gòu)見圖5．

人力資源總量嚴(yán)重影響著項(xiàng)目工期，當(dāng)工程剛開始時(shí)，由于工作面的限制以及工作間影響關(guān)系的限制，不會(huì)安排所有的人力資源一次性進(jìn)場(chǎng)，只會(huì)安排一定比例的工人進(jìn)場(chǎng)施工，“初始人工分配率”表示項(xiàng)目剛開工時(shí)初始人工數(shù)占項(xiàng)目是施工平均人數(shù)的比例．隨著項(xiàng)目進(jìn)展，當(dāng)進(jìn)度落后時(shí)，產(chǎn)生的工期壓力促使項(xiàng)目管理人員采取趕工措施，由于現(xiàn)有成熟人工不足，“需要人工數(shù)”大于“現(xiàn)有總?cè)斯?shù)”，產(chǎn)生人工缺口，這時(shí)項(xiàng)目管理人員按照一定的“調(diào)整人工意愿”采取引入新員工的措施，調(diào)整人工意愿在為0～1范圍內(nèi)取值．新雇傭的工人相比經(jīng)驗(yàn)豐富的成熟工人來說，人均生產(chǎn)率和施工質(zhì)量要比成熟工人低一些，這里既有對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的熟悉程度不夠以及對(duì)施工組織的認(rèn)識(shí)了解不足的原因，也有生產(chǎn)技術(shù)上的原因和其工人的配合默契程度等原因．所以，新員工需要一定時(shí)間的培訓(xùn)和適應(yīng)，熟悉項(xiàng)目環(huán)境，為成為成熟工人獲取經(jīng)驗(yàn)．當(dāng)然，工人也不是一味地增加，而是保持一種柔性狀態(tài)，部分工人會(huì)因?yàn)楦鞣N原因在項(xiàng)目進(jìn)行中以一定的轉(zhuǎn)出速度流出，這其中既包括成熟工人轉(zhuǎn)出也包括新工人轉(zhuǎn)出．

圖5 調(diào)整人工模塊模型Fig.5 Adjustment of artificial model

(2)加班模塊

圖6 加班模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Overtime module structure diagram

建立加班模塊，根據(jù)工期壓力計(jì)算出要求的施工速度，結(jié)合施工人數(shù)，將工期壓力轉(zhuǎn)化為加班，以增大勞動(dòng)生產(chǎn)率，進(jìn)而加快施工速度追趕工期．其施工速度等于實(shí)際施工人數(shù)×加班率×勞動(dòng)生產(chǎn)率．一般地，加班措施綜合考慮到可能采取夜間施工以及工人的生理極限，一天設(shè)定最多為2個(gè)班制，即最大加班時(shí)間為 8 h．又加班措施追趕進(jìn)度的同時(shí)，又會(huì)給項(xiàng)目帶來一定的負(fù)作用，加班會(huì)導(dǎo)致疲勞，一方面影響工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率，即同樣的工作時(shí)間，工人在加班時(shí)工作效率會(huì)有所降低，另一方面，加班會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量有所下滑，產(chǎn)生額外的返工．加班模塊結(jié)構(gòu)如圖6所示．

2.2.4 工程表現(xiàn)子系統(tǒng)

建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)目的不僅僅是要求項(xiàng)目按時(shí)完工，還要滿足工程的質(zhì)量、成本與資源的使用效率要求．在施工過程中，工程質(zhì)量、工程成本和生產(chǎn)率的變化與項(xiàng)目工期是密切相關(guān)的，它們之間相互作用和影響，本系統(tǒng)分別描述工程質(zhì)量、工程成本和生產(chǎn)率在系統(tǒng)中的變化．

(1)工程質(zhì)量模塊

工程質(zhì)量和工期關(guān)聯(lián)密切，一方面，如果在項(xiàng)目實(shí)施過程中進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目預(yù)定的質(zhì)量要求和功能，可以大大減少實(shí)施過程中的返工工程量，不但能夠縮短工期，而且可以避免不必要的返工費(fèi)用，有效的控制項(xiàng)目成本．另一方面，加快施工進(jìn)度往往會(huì)打亂工程原有的施工計(jì)劃安排，使建設(shè)工程施工的各個(gè)環(huán)節(jié)之間出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，增加質(zhì)量控制和施工協(xié)調(diào)的難度，會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成不利影響或留下工程質(zhì)量隱患．本文建立了工程質(zhì)量模塊如圖7，研究工程質(zhì)量在系統(tǒng)中的變化．

(2)工程成本模塊

實(shí)際工程中，工程成本壓力會(huì)直接影響到項(xiàng)目工期．當(dāng)施工進(jìn)度滯后時(shí)，項(xiàng)目管理人員采取趕工措施，如加班、高價(jià)雇用勞務(wù)、高價(jià)進(jìn)料和增加租用設(shè)備等，勢(shì)必導(dǎo)致工程成本增加，而且在工程趕工過程中也容易使工程質(zhì)量下滑，導(dǎo)致返工工程量增加，從而增加成本．工程成本模塊模型結(jié)構(gòu)如錯(cuò)誤!未找到引用源。8所示．

圖7 工程質(zhì)量模塊結(jié)構(gòu)圖 Fig.7 The project quality module structure

從圖8中可以看出，影響工程施工速度的因素眾多，主要是施工人數(shù)、人均生產(chǎn)率和工作時(shí)間三類主要變量，這三類變量都受人的因素影響，且它們之間相互影響，所以導(dǎo)致生產(chǎn)率子系統(tǒng)非常復(fù)雜，如錯(cuò)誤!未找到引用源。9所示.

(3)生產(chǎn)率模塊

從圖9中可以看出，影響工程施工速度的因素眾多，主要是施工人數(shù)、人均生產(chǎn)率和工作時(shí)間三類主要變量，這三類變量都受人的因素影響，且它們之間相互影響，所以導(dǎo)致生產(chǎn)率子系統(tǒng)非常復(fù)雜．

圖8 工程成本模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.8 The project cost module structure

圖9 生產(chǎn)率模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.9 Productivity module structur

2.3 建設(shè)項(xiàng)目工期控制模型

前文將建設(shè)項(xiàng)目系統(tǒng)劃分為4個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行分析，在詳細(xì)分析各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立了各子系統(tǒng)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，現(xiàn)在將四個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行合并，通過它們之間的相互關(guān)系，把它們的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行聯(lián)接與融合，可以得到利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的仿真軟件Vensim建立的最終的建設(shè)項(xiàng)目工期控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)總模型，如圖10所示．

圖10 建設(shè)項(xiàng)目工期控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)總模型Fig.10 The construction of the system dynamics model of the total project duration contro

3 實(shí)證研究

3.1 工程概況及案例相關(guān)說明

3.1.1 工程概況

西安火車北站為國(guó)家特大型鐵路旅客站，位于西安城區(qū)北部即城市中軸未央路、城市三環(huán)路及繞城高速公路交通樞紐銜接處．距西安市市中心鐘樓12 km；距咸陽(yáng)市中心21 km；距西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)20 km．總建筑面積約33.8萬m2，客運(yùn)用房建筑面積16.5萬m2．北站站房東西向（含無柱雨棚）寬434.5 m，南北向長(zhǎng)550.4 m，為地下二層，地上二層結(jié)構(gòu)．其中地下一層為北站站房的國(guó)地鐵出站通道，地下二層為南北走向的地鐵二號(hào)線站臺(tái)層，±0.000層為國(guó)鐵基本站臺(tái)層，地上二層為高架候車層，站場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模為18臺(tái)34線．雨棚建筑面積為9.4萬m2，為單層鋼結(jié)構(gòu)，位于主站房的兩側(cè)，柱為鋼管混凝土柱，采用實(shí)腹鋼梁．吊頂為鋁合金條型板．頂面為直立鎖邊鍍鋁鋅鋼板屋面系統(tǒng)，3 m厚鋁單板檐口封邊．

3.1.2 研究對(duì)象選取

項(xiàng)目建設(shè)過程中，關(guān)鍵線路上的工作被稱為關(guān)鍵工作，關(guān)鍵工作對(duì)項(xiàng)目工期的影響至關(guān)重要，無論關(guān)鍵工作的實(shí)際進(jìn)度提前或滯后，都會(huì)對(duì)項(xiàng)目總工期產(chǎn)生影響．項(xiàng)目施工過程中，“M軸以北東側(cè)雨棚屋面工程”實(shí)際進(jìn)行施工的工期為69 d，關(guān)鍵線路法（CPM）進(jìn)度計(jì)劃編制為61 d，工期發(fā)生延誤8 d．由進(jìn)度計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)圖可知，該工程位于關(guān)鍵線路上，一旦發(fā)生延誤，若不采取控制措施，將導(dǎo)致整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的工期延誤，所以選擇“M軸以北東側(cè)雨棚屋面工程”作為系統(tǒng)分析研究的對(duì)象．已知該段工程共完成2 602 726 027 m2，初始勞動(dòng)力配置為200人，工程成本分析見表1．

表1 工程成本分析表Tab.1 Project cost analysis

3.2 模型初始運(yùn)行分析

3.2.1 模型參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模擬的是同質(zhì)的物質(zhì)流流動(dòng)的過程，而建設(shè)項(xiàng)目本身的物質(zhì)流種類相對(duì)復(fù)雜，所以首先進(jìn)行物質(zhì)流的單位轉(zhuǎn)換．根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)原理，設(shè)定施工完成1 m2的屋面工程的工作量為1作包，“M軸以北東側(cè)雨棚屋面工程”的工程總量為26 027工作包，初始計(jì)劃的人均生產(chǎn)率為2.13工作包/日，初始人工全部為熟練工人，初始工人總量為200人，單位工程量成本=0.116 7萬元/工作包，根據(jù)向項(xiàng)目管理人員咨詢實(shí)際情況，設(shè)加班意愿為0.5．

3.2.2 模擬結(jié)果分析

應(yīng)用案例參數(shù)代入建立的工期控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用Vensim PLE軟件進(jìn)行仿真，模擬工程項(xiàng)目的執(zhí)行的情況．

(1) 工程項(xiàng)目工期模擬分析

如圖 11可以看出，該項(xiàng)工程經(jīng)過工期控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的模擬，在67 d時(shí)“工程完成比例”為1，項(xiàng)目完工時(shí)間為67 d，與實(shí)際工期69 d相比，模擬結(jié)果屬于可以接受范圍．

（2）工程建設(shè)項(xiàng)目成本模擬分析

對(duì)“工程成本”的模擬結(jié)果見圖12，隨著工程進(jìn)展，工程成本最終累計(jì)達(dá)到顯3 452.25萬元，相比實(shí)際成本3 039.6萬元，模擬結(jié)果屬于合理范圍．

圖11 工程完成比例仿真圖Fig.11 Project completion rate simulation

圖12 工程成本仿真圖Fig.12 Project cost simulation

（3）累計(jì)返工工程量模擬分析

對(duì)“累積返工工程量”進(jìn)行模擬，結(jié)果如圖13可以看出，隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，“累積返工工程量”最終達(dá)到15 726工作包，占工程總量的10.13%．返工已經(jīng)成為影響項(xiàng)目進(jìn)度的重要因素．

圖13 工程累計(jì)返工仿真圖Fig.13 Project cumulative rework simulation

4 結(jié)論

通過以上的模擬仿真可知，建立的建設(shè)項(xiàng)目工期控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型能夠客觀實(shí)際地反映建設(shè)項(xiàng)目自身的演變趨勢(shì)，但這是基于已完工的項(xiàng)目實(shí)際信息得出的模擬結(jié)果，對(duì)于項(xiàng)目管理人員，他們希望預(yù)先判斷管理決策對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的影響，更快、更全面的了解項(xiàng)目進(jìn)展情況．系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在這方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，它可以通過改變模型中的變量，模擬各種情境下的項(xiàng)目發(fā)展趨勢(shì)，使項(xiàng)目管理人員提前了解決策對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的影響，為項(xiàng)目管理人員節(jié)約大量的管理滯后時(shí)間，達(dá)到對(duì)項(xiàng)目工期動(dòng)態(tài)管控的效果．盡管應(yīng)用本文所建立的建設(shè)項(xiàng)目工期控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行的模擬結(jié)果擬合程度比較高，但是與實(shí)際情況還是存在一定偏差．這是因?yàn)橄到y(tǒng)分析的影響項(xiàng)目運(yùn)行的因素具有局限性，不可能將所有的影響因素劃分到系統(tǒng)界限內(nèi)，模型結(jié)構(gòu)不可能十分完善，雖然通過了嚴(yán)密的邏輯分析和推理，但還是不能與現(xiàn)實(shí)完全吻合．

References

[1] Kerzner H. Project Management: A System Approach To Planning, Scheduling, and Controlling[M]. Beijing:Publishing House of Electronics Industry, 2002.

[2] 王家遠(yuǎn), 申立銀, 郝曉冬.公共建設(shè)項(xiàng)目工期延誤風(fēng)險(xiǎn)研究[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào): 理工版, 2006, 23(4): 303-308.WANG Jiayuan, SHEN Liyin, HAO Xiaodong. Study on risks of time delay in the execution of public sector projects[J].Journal of Shenzhen University Science and Engineering,2006,23(4):303-308.

[3] 張東海, 王愛和.改進(jìn)贏得值在項(xiàng)目進(jìn)度績(jī)效管理中的運(yùn)用[J].工程管理學(xué)報(bào), 2012, 26(2): 66-69.ZHANG Donghai, WANG Aihe. Improved Earned Value in the Project Schedule Performance Management[J].Journal of Engineering Management, 2012,26(2):66-69.

[4] 徐志勝, 宋平, 賀志軍, 等. PERT法評(píng)估特大橋梁工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2009,29(1): 83-87.XU Zhisheng, SONG Ping, HE Zhijun, et al. Evaluation of Construction Progress Risk Using PERT Method in Huge Bridge Project[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 2009,29(1):83-87.

[5] 劉曉君, 劉新科. 基于PERT與模糊數(shù)學(xué)的項(xiàng)目工期風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)模型研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2007, 39(4): 547-550.LIU Xiaojun, LIU Xinke. Research on the risk evaluation model of project duration based on PERT and Fuzzy Theory[J]. Journal of Xi'an Univ. of Arch. & Tech.:Natural Science Edition, 2007,3 9(4):547-550.

[6] LOVE P E D, HOLT G D, SHEN L Y, et al. Using system dynamics to better understand change and rework in construction project management systems[J].International Journal of Project Management, 2002(20):425-436.

[7] 王宇靜.一種基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的項(xiàng)目管理方法[J].統(tǒng)計(jì)與決策, 2010(12): 34-36.WANG Yujing. A project management method based on system dynamics[J]. Statistics and Decision, 2010(12):34-36.

[8] 王宇靜, 吳清. 復(fù)雜工程項(xiàng)目進(jìn)度控制的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真方法研究[M].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2013.WANG Yujing, WU Qing. The Research on System Dyogy for Complex Construction Projects[M]. Beijing: China Architecture & Building Press, 2013.