基于ISM-BN的工程項目人工成本超支預(yù)測研究

程詠春，賈　　蕾，黃佩祺　

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京　100027，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

基于ISM-BN的工程項目人工成本超支預(yù)測研究

程詠春，賈蕾，黃佩祺

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京100027，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

摘要：目標(biāo)工程建設(shè)中存在部分企業(yè)成本意識單薄，忽略成本管理，成本超支情況普遍存在。為了深入研究工程成本控制手段，改進(jìn)目前工程成本控制中普遍存在偏重預(yù)先控制、過度依賴專家經(jīng)驗的情況，深入研究了基于ISM-BN組合模型的工程成本中人工成本超支預(yù)測，即通過對人工成本關(guān)鍵影響因素的識別和對他們之間邏輯關(guān)系的梳理，形成解釋結(jié)構(gòu)模型，并使用BN在事前對人工成本概率進(jìn)行推測，并以GWZX項目為例對人工成本超支預(yù)測模型進(jìn)行了驗證，論證了模型的科學(xué)性、合理性，為工程施工成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)，減少成本超支現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)解釋模型；貝葉斯理論；人工成本；成本管理

工程項目成本管理對項目成本進(jìn)行控制，防止項目實(shí)際費(fèi)用超出項目預(yù)算而進(jìn)行的項目估算及控制，然而建筑行業(yè)在全球而言，是體量龐大的產(chǎn)業(yè)，一般可以占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的6%～10%左右，總體而言工程建設(shè)成本超支現(xiàn)象普遍存在，社會資源浪費(fèi)嚴(yán)重，對成本控制及預(yù)測研究十分有意義。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對項目成本管理有了大量的研究，最早成本管理出現(xiàn)在美國航空局和空軍，提出以根據(jù)工作分解的方式結(jié)合掙值法（WBS-EVM）進(jìn)行項目成本控制［1］，這種成本管理是以計劃為基礎(chǔ)的管理，缺乏對項目施工過程事先預(yù)測，而可能無法反映事態(tài)變化而控制成本因素；之后有許多學(xué)者提出事先預(yù)測成本方法進(jìn)行成本控制，如陸紅梅等［2］通過將模糊模式識別對項目成本影響因素進(jìn)行識別，運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法對項目成本進(jìn)行預(yù)測，用實(shí)例驗證了模型的可行性；馬朝暉［3］則是針對項目準(zhǔn)備階段，通過分析項目成本預(yù)測與控制的依據(jù)，研究出成本預(yù)測與控制的方法，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行修正；趙茂利等［4］提出施工企業(yè)投標(biāo)報價中根據(jù)工程量的計價規(guī)范對工程成本進(jìn)行有針對性的預(yù)測分析，從而實(shí)現(xiàn)項目利潤目標(biāo)。上述學(xué)者在研究工程成本控制過程中注重分析成本影響因素，但卻缺乏對成本影響因素之間的邏輯關(guān)系，預(yù)測的精準(zhǔn)性不強(qiáng)。缺乏通過深入研究成本因素之間的邏輯關(guān)系而預(yù)測成本。本文選擇人工成本作為項目成本預(yù)測研究的對象，采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）對識別的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行邏輯分析形成層級解釋結(jié)構(gòu)，并結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法（BN）研究在事前對人工成本概率進(jìn)行推測的方法。

1　ISM-BN評估模型及其構(gòu)建

ISM-BN是解釋結(jié)構(gòu)模型［5］（Interactive Structure Modeling）和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法［6］（Bayesian Analysis）的組合工程施工人工成本預(yù)測方法，主要是針對人工成本的影響因素進(jìn)行分析，挖掘因素之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)發(fā)生的條件概率對人工成本進(jìn)行動態(tài)預(yù)測。對于工程施工人工成本動態(tài)預(yù)測研究思路主要由ISM成本影響邏輯分析和BN預(yù)測分析模型設(shè)計兩個部分組成，具體如圖1所示。

圖1　人工成本ISM-BN預(yù)測建模過程　

（1）ISM成本影響邏輯分析。通過閱讀大量的成本管理參考文獻(xiàn)，對成本影響因素進(jìn)行整理，再通過調(diào)查問卷法對人工成本關(guān)鍵影響因素進(jìn)行界定，經(jīng)ISM模型進(jìn)行整理、分析影響因素之間的邏輯關(guān)系，梳理形成解釋結(jié)構(gòu)模型。

（2）BN預(yù)測分析模型設(shè)計。在基于人工成本影響因子確定后，根據(jù)其樣本數(shù)據(jù)或?qū)＜掖蚍謥矸治雠袛嗖煌绊懸蜃拥慕M合對人工成本影響的大小，以此對人工成本超支情況進(jìn)行預(yù)測。由于工程領(lǐng)域各樣本數(shù)據(jù)難以獲得，故在實(shí)際操作中以專家經(jīng)驗為主基于部分樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行打分。

2　基于ISM模型影響因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1ISM基本原理及其步驟

對于施工成本中人工成本的預(yù)測研究，由于人工成本影響因素眾多，且各影響因素之間關(guān)系較為復(fù)雜，為了梳理人工成本之間復(fù)雜影響因素之間的因果關(guān)系，將人工成本看作為由多重因素共同作用而形成的復(fù)雜系統(tǒng)過程。為理清這類復(fù)雜系統(tǒng)影響過程，本文采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）方法，它是一種常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法，主要用于確定復(fù)雜繁多的影響因素之間的邏輯關(guān)系，即對影響因素進(jìn)行分層并用階層結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行表示，可以直觀了解影響因素之間的相互影響關(guān)系。

在對工程施工人工成本的影響因素進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)之間有一定聯(lián)系，且關(guān)系錯綜復(fù)雜，為了更好地了解指標(biāo)之間的聯(lián)系，本文采用ISM模型對指標(biāo)之間關(guān)系進(jìn)行梳理，具體實(shí)施步驟如下：

（1）確定影響因素。記為：

（2）確定影響關(guān)系。對于人工成本影響因素中任意2個因素ri和rj之間的影響關(guān)系表示為：

（3）生成鄰接矩陣。將所有影響因素之間的關(guān)系aij（i，j=1，2，…，n）構(gòu)成鄰接矩陣A=（aij）n×n。

（4）生成可達(dá)矩陣。

式中：I為單位矩陣；M為可達(dá)矩陣，且滿足布爾代數(shù)運(yùn)算法則。

（5）階層劃分。即將不同的因素劃分成不同的層次。受因素ri影響的因素集合定義為可達(dá)集P（ri），影響因素ri的因素集合定義為先行集Q（ri）。若，則 ri為最高級因素，即滿足該條件的因素為同一階層L1。以此類推，得到不同的階層L2，L3，…。

（6）生成層次結(jié)構(gòu)圖。即以有向圖的形式來表示系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。

2.2人工成本主要影響因素

在建設(shè)項目中，建設(shè)成本的劃分有很多種類和方式，按最新建筑安裝工程費(fèi)用構(gòu)成來看，具體分為直接工程費(fèi)和間接費(fèi)，其中人工費(fèi)是屬于直接工程費(fèi)中的直接費(fèi)。

影響施工項目成本的因素非常多，而且這些因素之間具有十分復(fù)雜的關(guān)系，為了理清影響項目成本的各項要素，本文將分別按照項目成本的6個分項研究其影響因素。

本文在參閱國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上提出了42個初步的施工成本影響因素［7～11］，并采用專家調(diào)查與專題會議相結(jié)合的方式對這些影響因素進(jìn)行了3輪調(diào)查后，又補(bǔ)充了8個因素，最后獲得了50個影響因素，如表1所示。

針對表2的成本影響因素，采用專家調(diào)查法及數(shù)據(jù)分析工作對影響人工成本關(guān)鍵因素進(jìn)行界定，調(diào)查對象選取南京、北京等項目建設(shè)公司、政府職能部門等10家單位，采用E-mail及書面問卷相結(jié)合的方法獲取樣本，共發(fā)放問卷503份問卷，回收有效問卷427份，問卷回收率為84.9%。對有效問卷運(yùn)用軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計和配對樣本檢驗分析，統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

表1　　施工項目成本影響因素　

表2　　人工成本科目影響因素調(diào)查表　

本文以 60%以上認(rèn)可度作為人工成本預(yù)測的關(guān)鍵因素的選取標(biāo)準(zhǔn)，具體為：施工組織水平F1、計劃工期的科學(xué)性F2、施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)F4、施工管理人員的素質(zhì)F5、現(xiàn)場環(huán)境安全性F7、施工工藝復(fù)雜程度F8、工人的技能F9、施工質(zhì)量等級F12、施工進(jìn)度的進(jìn)展?fàn)顩rF14、當(dāng)?shù)刈匀粭l件F18、人、材、機(jī)資源的可得性F26、國家法律法規(guī)變化F31、對地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)F34、國家投資政策變化F38、通貨膨脹F39、施工條件惡化F42、多個項目對人機(jī)料的爭奪F43、人工工資水平上升F48、人工單價變化F49和人工消耗量變化F50等20個關(guān)鍵影響因素，本文通過下文對各關(guān)鍵因素之間的邏輯結(jié)果進(jìn)行梳理，分析內(nèi)在聯(lián)系，并以此為依據(jù)預(yù)測人工成本費(fèi)用。

2.3人工成本影響因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

參考 ISM模型具體實(shí)施步驟對人工成本影響因素進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析：

（1）確定研究對象。本文的研究對象為人工成本的關(guān)鍵影響因素，即上述施工組織水平F1、計劃工期的科學(xué)性F2、施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)F4、施工管理人員的素質(zhì)F5、現(xiàn)場環(huán)境安全性F7、施工工藝復(fù)雜程度F8、工人的技能F9、施工質(zhì)量等級F12、施工進(jìn)度的進(jìn)展?fàn)顩rF14、當(dāng)?shù)刈匀粭l件F18、人、材、機(jī)資源的可得性F26、國家法律法規(guī)變化F31、對地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)F34、國家投資政策變化F38、通貨膨脹F39、施工條件惡化F42、多個項目對人機(jī)料的爭奪F43、人工工資水平上升F48、人工單價變化F49和人工消耗量變化F50等20個關(guān)鍵影響因素作為本文研究對象。

（2）確定影響關(guān)系。根據(jù)20個關(guān)鍵影響因素，采用專家調(diào)查法的形式對兩兩因素進(jìn)行打分評價，具體賦分規(guī)則見式（1）。

（3）生成鄰接矩陣。根據(jù)專家賦分結(jié)果建立鄰接矩陣A=（aij）n×n，具體如下：

（4）生成可達(dá)矩陣?？蛇_(dá)矩陣式是通過矩陣的形式來描述有向鏈接圖中各個節(jié)點(diǎn)間經(jīng)過一定長度可以達(dá)到的程度。具體計算方法是將鄰接矩陣按式（2）和式（3）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出可達(dá)矩陣R，具體如下：

（5）影響階段劃分。根據(jù)可達(dá)矩陣R，可以分析得出可達(dá)集、先行集和共同集，具體求得結(jié)果如表3所示。

表3　　人工成本影響要素層次分析表　

（6）生成層次結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)人工成本影響層次分析表各個關(guān)鍵影響因素之間的影響關(guān)系進(jìn)行關(guān)系梳理，采用三角化分塊處理，使形成不同層級的邏輯關(guān)系，且同層次的邏輯關(guān)系不存在影響關(guān)系，相鄰層級采用有向圖進(jìn)行聯(lián)系，形成層級結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，該圖清晰地反映出各個要素之間存在的相互影響關(guān)系。

圖2　　人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型　

3　基于BN的成本預(yù)測模型分析方法

BN成本預(yù)測方法是基于人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型將人工成本分解為各影響因素之間一個動態(tài)的、連續(xù)的過程后，通過正向推理方法，進(jìn)行動態(tài)分析這些具有邏輯關(guān)系的人工成本影響因子推理其風(fēng)險事件發(fā)生的概率，為工程施工人工成本超支預(yù)防提供科學(xué)、合理、及時的決策依據(jù)。

事前人工成本概率推測是基于貝葉斯理論的條件概率進(jìn)行計算聯(lián)合概率分布，具體為在已知成本因素Xi（i=1，2，…，n）發(fā)生的概率的前提下（基于部分樣本數(shù)據(jù)專家直接給出），預(yù)測人工成本超出預(yù)算的發(fā)生概率P（T=1），其計算公式為：

P（T=1）的大小表示人工成本超出預(yù)算發(fā)生可能性的大小，根據(jù)專家經(jīng)驗，將事件評估等級分為5個級別，具體如表4所示。

表4　　事件發(fā)生概率量化等級　

根據(jù)評估出人工成本超預(yù)算的等級，便于工程施工前及早采取相關(guān)措施進(jìn)行有針對地預(yù)防，使事前防患于未然。

4　實(shí)證分析

4.1案例簡介

案例項目位于南京市江寧區(qū)湯山，項目是醫(yī)療綜合體項目，由三棟主體建筑構(gòu)成，項目總用地面積113100m2，總建筑面積121068m2，建設(shè)期擬定為40個月，項目總投資為59691.4萬元，按企業(yè)定額測算出來的目標(biāo)成本為57587.1萬元。

在成本規(guī)劃階段，人工費(fèi)占全部投資的11.94%，具體為6875.89萬元，比重較大，在項目建設(shè)高峰階段，現(xiàn)場共需勞務(wù)工1688人，管理員305人，整個項目需要4480000工時。

在整個項目中，由于項目投資額緊張，需要對人工成本進(jìn)行控制，因此在項目建設(shè)前應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的人工成本預(yù)測方法對成本進(jìn)行監(jiān)控，防止人工成本超預(yù)算。通過對人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行深入分析，咨詢參與本項目的項目經(jīng)理、監(jiān)理工程師、施工項目負(fù)責(zé)人等相關(guān)人員，統(tǒng)計人工成本影響因子的先驗概率，如表5所示。

4.2人工成本超預(yù)算概率推測

表5　　影響因子先驗概率統(tǒng)計表　

人工成本是由各關(guān)鍵影響因素相互作用決定的結(jié)果，本文按3節(jié)對人工成本超預(yù)算概率進(jìn)行推測，以發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，并及時解決。

根據(jù)式（4）、表5的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及圖2人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型表述的因素之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行計算，可以得到該項目人工成本超支概率，具體如表6所示。

表6　　項目人工成本超預(yù)算發(fā)生概率　

在某個人工成本關(guān)鍵影響因子確定狀態(tài)下通過模型預(yù)測出風(fēng)險事件T發(fā)生的概率，在實(shí)際施工過程中這種情況經(jīng)常存在，如表中給定概率計算，當(dāng)工人的技能不符合要求的情況下即（P（F9=1）=1），可以推算出人工成本T超預(yù)算發(fā)生概率為22.67%；進(jìn)而又當(dāng)人工可得性差的情況下即（P（F9=1）=1，且P（F26=1）=1）可以推算出人工成本T超預(yù)算發(fā)生概率為51.27%，此時施工過程中就要編制相關(guān)措施來控制成本的支出。

5　結(jié)語

在基于目前項目成本管理存在費(fèi)用普遍超支的情況下，對項目成本管理手段進(jìn)行深入分析和研究，本文主要以成本管理中人工成本作為研究切入點(diǎn)，對項目人工成本超支進(jìn)行預(yù)測，為工程成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)。本文基于ISM-BN組合模型進(jìn)行了工程成本中人工成本超支預(yù)測研究，通過對人工成本關(guān)鍵影響因素的識別并對影響因素之間邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理形成解釋結(jié)構(gòu)模型，使用BN在事前對人工成本概率推測進(jìn)行預(yù)測，以實(shí)際項目為例對人工成本超支預(yù)測模型進(jìn)行了驗證，論證了模型的科學(xué)性、合理性，為工程施工成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)。

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程詠春（1976-），男，碩士，高級工程師，研究方向：成本管理；

賈蕾（1977-），女，中級會計師，研究方向：內(nèi)控管理；

黃佩祺（1991-），女，學(xué)士，研究方向：成本管理。

中圖分類號：TU723.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-8859（2016）03-133-05

DOI：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.023

作者簡介：

收稿日期：2016-03-24.

Labor Costs Overruns Forecast Based ISM-BN Projects

CHENG Yong-chun，JIA Lei，HUANG Pei-qi
（Road&Bridge International CO.，LTD.，Beijing100027，China，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

Abstract：Due to lack of cost-conscious and low level of cost management，cost overruns happen frequently.To improve cost control，the paper analyzes labor cost overrun based ISM-BN by identifying key factors and logical relationships.Artificial BN is used to predict cost trend.The labor cost overruns prediction model is validated by a real project.The model can provide guidance to reduce cost overruns phenomenon.

Keywords：interactive structure modeling；bayesian analysis；labor cost；cost management