基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)管理模式優(yōu)選*

李金超 韓柳 王棟

(1. 華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206;2. 國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 102209)

0 引言

工程項(xiàng)目建設(shè)管理模式是為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)而采取的組織結(jié)構(gòu)和管理方式，需要結(jié)合工程項(xiàng)目的具體特點(diǎn)來選擇。相關(guān)研究表明，良好的管理方式能使工程利潤增加10% ～20%［1］。由于項(xiàng)目管理模式種類多，使得科學(xué)選擇工程項(xiàng)目管理模式成為項(xiàng)目管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有研究基于項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法展開探討，取得了具有借鑒意義的研究成果。陳慧源等應(yīng)用可變權(quán)重多屬性比較技術(shù)和專家打分法從業(yè)主協(xié)調(diào)工作量、盡早竣工和技術(shù)保密三個(gè)方面對(duì)項(xiàng)目管理模式進(jìn)行選擇［2］;曾曉文等運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)高速公路建設(shè)項(xiàng)目管理模式進(jìn)行選擇［3］;利鎮(zhèn)有等提出將可用人力資源、項(xiàng)目管理水平、項(xiàng)目管理范圍的清晰程度及對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度作為比較選擇項(xiàng)目管理模式的原則，對(duì)工程項(xiàng)目總承包三種細(xì)分模式進(jìn)行了定性比較［4］;胡笑旋等建立了基于改進(jìn)德爾菲方法和網(wǎng)絡(luò)分析法的項(xiàng)目管理模式評(píng)價(jià)模型［5］;Moon H.等以大量歷史資料為基礎(chǔ)，提出了基于回歸方法、因素分析和相關(guān)分析的住宅項(xiàng)目建設(shè)管理模式選擇方法［6］;Shrestha P. 等基于投入產(chǎn)出的思想對(duì)設(shè)計(jì)建造一體化模式和DBB 模式進(jìn)行了比較分析［7］。智能電網(wǎng)是世界各國電網(wǎng)發(fā)展的共同趨勢，國內(nèi)外相繼開展了智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)。但是現(xiàn)有研究的評(píng)價(jià)指標(biāo)多采用定性度量，具有很強(qiáng)的主觀性，未就管理模式帶來的遠(yuǎn)期效果進(jìn)行量化分析，現(xiàn)有方法無法滿足智能電網(wǎng)示范工程管理模式選擇工作的需要。本文首先分析智能電網(wǎng)示范工程的特點(diǎn)，對(duì)擬選擇的項(xiàng)目管理模式優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，然后構(gòu)建管理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和方法建立項(xiàng)目管理模式管理效果動(dòng)態(tài)量化測算模型，最后對(duì)智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目管理模式進(jìn)行了優(yōu)化選擇。

1 智能電網(wǎng)示范工程的特點(diǎn)

我國自2009 年提出智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略之后，國家電網(wǎng)公司開展了兩批智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，范圍包括26 個(gè)省、市、自治區(qū)，共計(jì)21 類228 個(gè)試點(diǎn)工程，并分別開展了上海世博園、中新天津生態(tài)城兩項(xiàng)智能電網(wǎng)綜合示范工程。分析表明，智能電網(wǎng)示范工程具有如下特點(diǎn):

1.1 業(yè)主參與度高

對(duì)于本項(xiàng)目的業(yè)主，即電網(wǎng)公司來說，其要負(fù)責(zé)整個(gè)工程所有環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)以及管理工作，對(duì)項(xiàng)目的主線進(jìn)行有效的控制，即業(yè)主需要在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)中具有較高的參與度。

1.2 工期不易控制

項(xiàng)目的參與者眾多，也存在大量的子項(xiàng)目、子項(xiàng)目以下的分部分項(xiàng)工程眾多，同時(shí)對(duì)內(nèi)外環(huán)境的依賴程度也很高，因此整體建設(shè)周期較長，工期管理困難。

1.3 質(zhì)量管理困難

項(xiàng)目需要運(yùn)用多種先進(jìn)的能源技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及支撐這些技術(shù)的先進(jìn)軟硬件設(shè)備，實(shí)施難度很大，施工過程中存在較大的不確定性，這都給最終的項(xiàng)目質(zhì)量管理帶來了巨大的難題。

1.4 經(jīng)驗(yàn)技術(shù)不足

國內(nèi)缺少智能電網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，各方面技術(shù)都還不夠成熟。

2 現(xiàn)有項(xiàng)目管理模式優(yōu)缺點(diǎn)分析

按照現(xiàn)代項(xiàng)目管理“管理分擔(dān)”和“風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)”的理念，基于智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目的特點(diǎn)，擬 選 擇 DBB (Design-Bid-Build) 模 式、EPC(Engineering Procurement Construction) 模 式、PMC (Project Management Contractor)模式和CM(Construction Management)模式，各模式優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 四種項(xiàng)目管理模式優(yōu)缺點(diǎn)分析

(續(xù))

3 智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目管理模式動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型

3.1 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法

本文采用基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的智能電網(wǎng)示范工程管理模式動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamic，SD)認(rèn)為，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和反饋機(jī)制決定系統(tǒng)的行為模式，而系統(tǒng)的發(fā)展方向受內(nèi)外部因素的影響，可見SD 模型是一個(gè)反映系統(tǒng)各要素之間相關(guān)影響關(guān)系的動(dòng)態(tài)反饋復(fù)雜系統(tǒng)［8］。智能電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目管理涉及很多因素，這些因素具有互相作用、互相反饋的作用關(guān)系，使得智能電網(wǎng)工程項(xiàng)目管理形成了一個(gè)具有明顯系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)反饋復(fù)雜系統(tǒng)。

3.2 智能電網(wǎng)示范工程管理模式因果反饋環(huán)路

根據(jù)四種項(xiàng)目管理模式的主要區(qū)別因素，將業(yè)主的參與程度、設(shè)計(jì)的可施工性、待返工項(xiàng)目發(fā)生率、承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任、項(xiàng)目的建設(shè)工期、項(xiàng)目的直接費(fèi)(主要包括項(xiàng)目建設(shè)所需的工料機(jī)和招投標(biāo)費(fèi)用等)、間接費(fèi)(主要包括項(xiàng)目管理費(fèi)用)和項(xiàng)目的工期費(fèi)用達(dá)標(biāo)率考慮為系統(tǒng)內(nèi)部的變量。在本系統(tǒng)內(nèi)，項(xiàng)目的工期費(fèi)用達(dá)標(biāo)率受到項(xiàng)目建設(shè)工期和建設(shè)直接費(fèi)、間接費(fèi)的影響，與這三個(gè)變量都為反比關(guān)系，即隨著項(xiàng)目建設(shè)工期的增加，項(xiàng)目直接費(fèi)和間接費(fèi)的增加，工期費(fèi)用達(dá)標(biāo)率會(huì)降低。圖1 為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的因果循環(huán)圖。

圖1 智能電網(wǎng)示范工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)因果循環(huán)圖

以項(xiàng)目工期費(fèi)用達(dá)標(biāo)率為最終目標(biāo)量，提取關(guān)鍵因素，簡化以上系統(tǒng)因果關(guān)系圖，建立系統(tǒng)因果樹圖見圖2。

圖2 智能電網(wǎng)示范性工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)因果樹圖

考慮到示范性工程系統(tǒng)因果關(guān)系圖的結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程建立的合理性，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理的方法，定義如下模型變量，具體見表2。

表2 模型變量表

為了進(jìn)行系統(tǒng)定量分析，要利用積流圖和構(gòu)造方程式來建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)以上建起的智能電網(wǎng)示范性工程管理系統(tǒng)因果關(guān)系圖和定義的諸變量，建立示范性工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)的積流圖，見圖3。

圖3 智能電網(wǎng)示范性工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)積流圖

3.3 項(xiàng)目管理模式仿真比較結(jié)果

根據(jù)系統(tǒng)積流圖和定義的諸變量，并充分考慮方程的可操作性，可以建立如下模型方程:

SECL. T=80% - (C1 ×E1 +C2 × E2 +C3 ×E3)

對(duì)本示范性工程項(xiàng)目的調(diào)查，采用模糊分析的方法，在本系統(tǒng)內(nèi)將系統(tǒng)各影響因素的權(quán)重定為:C1 =0.4，C2 =0.35，C3 =0.25。應(yīng)用CM模式時(shí)，由于引進(jìn)的是國外的CM 單位，而項(xiàng)目在國內(nèi)建設(shè)，而且建設(shè)過程中有電網(wǎng)公司作為業(yè)主充分參與，因此不宜采用風(fēng)險(xiǎn)型CM 模式，在項(xiàng)目建設(shè)階段將CM 單位作為總承包商的角色使用，應(yīng)該在業(yè)主、代理型CM 單位和設(shè)計(jì)單位組成的項(xiàng)目小組的共同協(xié)調(diào)下開展項(xiàng)目建設(shè)工作。本文將代理型CM 模式與其他項(xiàng)目管理模式的應(yīng)用進(jìn)行比較分析，將代理型CM 模式的應(yīng)用各變量定為:E1 =E2 =E3 =0。

3.3.1 與DBB 管理模式的應(yīng)用比較

應(yīng)用DBB 項(xiàng)目管理模式，業(yè)主不用聘請代理型CM 單位，投入的項(xiàng)目直接費(fèi)會(huì)降低。但是沒有代理型CM 單位的協(xié)助，設(shè)計(jì)的可施工性降低，導(dǎo)致待返工項(xiàng)目發(fā)生率增加，而且沒有采用“快速路徑”的分階段發(fā)包方式，導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)工期大大延長?，F(xiàn)假設(shè)使用DBB 模式后，不聘請CM 單位節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)20%，設(shè)計(jì)的可施工性降低，未采用“快速路徑”導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)工期延長20%，待返工項(xiàng)目發(fā)生率增加導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)工期延長20%，則兩種模式的應(yīng)用對(duì)比結(jié)果見圖4。

圖4 代理型CM 模式與DBB 模式的應(yīng)用比較模型

3.3.2 與EPC 管理模式的應(yīng)用比較

應(yīng)用EPC 管理模式，業(yè)主將項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購、施工工作全部委托EPC 總承包商進(jìn)行。由于業(yè)主只需針對(duì)總承包商進(jìn)行一次招標(biāo)，與代理型CM 模式相比，降低了項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)，但是業(yè)主自身對(duì)項(xiàng)目的參與程度很低，導(dǎo)致承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任大大提高，項(xiàng)目建設(shè)所需的間接費(fèi)也隨之增加，另外業(yè)主還需要聘請監(jiān)理單位對(duì)施工過程進(jìn)行施工監(jiān)理。現(xiàn)假設(shè)業(yè)主應(yīng)用EPC 模式在招標(biāo)過程中節(jié)省項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)20%，聘請監(jiān)理單位增加項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)20%。對(duì)于承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任，由于智能電網(wǎng)項(xiàng)目在我國建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不足，尚未形成EPC 總承包商市場，而國外能進(jìn)行智能電網(wǎng)項(xiàng)目總承包的工程公司也極少，引進(jìn)價(jià)格也很高，因此，若采用EPC 管理模式，將導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)間接費(fèi)大幅度增加，現(xiàn)假設(shè)該增量為40%，則兩種模式的應(yīng)用對(duì)比結(jié)果見圖5。

圖5 代理型CM 模式與EPC 模式的應(yīng)用比較模型

以上建模結(jié)果顯示，示范性工程項(xiàng)目采用代理型CM 模式后項(xiàng)目的最終建設(shè)效率要高于EPC管理模式。

3.3.3 與PMC 管理模式的應(yīng)用比較

應(yīng)用PMC 管理模式與代理型CM 模式相比，承包商的管理職能更加全面，業(yè)主的工作量更小，降低了項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)，但是，業(yè)主引進(jìn)咨詢承包商的時(shí)間更早，增加了項(xiàng)目的管理成本，項(xiàng)目建設(shè)間接費(fèi)增加，而且業(yè)主的參與項(xiàng)目的程度較低，承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任也大大增加?，F(xiàn)假設(shè)承包商管理職能增強(qiáng)導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)直接費(fèi)降低20%，承包商服務(wù)時(shí)間更長導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)間接費(fèi)增加20%，承包商承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任與EPC 類似，在國內(nèi)外PMC 承包商市場不健全的條件下，該值增加后導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)間接費(fèi)增加40%，則兩種模式的應(yīng)用對(duì)比結(jié)果見圖6。

圖6 代理型CM 模式與PMC 模式的應(yīng)用比較模型

綜上所述，業(yè)主在智能電網(wǎng)示范性工程項(xiàng)目中應(yīng)用代理型CM 模式，會(huì)使項(xiàng)目達(dá)到最佳的管理效果。

4 結(jié)論

在我國智能電網(wǎng)全面發(fā)展階段，需要開展大量智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目試點(diǎn)建設(shè)。為了提高示范項(xiàng)目建設(shè)成功率，本文對(duì)項(xiàng)目管理模式優(yōu)化設(shè)計(jì)開展相關(guān)研究，在分析智能電網(wǎng)示范項(xiàng)目特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，初選了DBB、EPC、PMC 及CM 四種項(xiàng)目管理模式，并運(yùn)用基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的量化評(píng)價(jià)方法對(duì)項(xiàng)目管理模式實(shí)施效果進(jìn)行仿真測算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目管理模式的科學(xué)、客觀、公正測算，提高了模式選擇的準(zhǔn)確度。最后通過實(shí)例對(duì)本文方法的有效性、科學(xué)性進(jìn)行了驗(yàn)證。

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