基于價值工程的高速公路建設(shè)投資控制模型研究

何柏科（重慶高速公路集團有限公司，重慶401147）

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基于價值工程的高速公路建設(shè)投資控制模型研究

何柏科
（重慶高速公路集團有限公司，重慶401147）

摘要：高速公路投資控制是高速公路建設(shè)管理的重要組成部分，該文通過建立價值工程的投資控制模型并對其進行分析研究，從而對價值工程投資控制模型加以改進，在高速公路建設(shè)投資控制中具有較高的實際意義。

關(guān)鍵詞：高速公路；投資控制模型；價值工程

1　價值工程投資控制模型分析

1.1基于價值工程的LCC投資控制模型

1.1.1價值工程原理

價值工程主要是根據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合的思路，在保證項目功能的基礎(chǔ)上，提升項目的內(nèi)在價值，并有效地對項目成本實施控制，使之與項目功能相協(xié)調(diào)［1］。價值工程中的價值（或價值系數(shù)）V表示項目所得與投入的比例，也就是功能 （或效用）F與成本（或費用）C的比值，其基本表達式為：

1.1.2全壽命周期成本模型

壽命周期（Life－Cycle），也叫生命周期，是包括項目最初的構(gòu)思直接到拆除或改造在內(nèi)的全過程。對于不同的主體，壽命周期有不同的意義。全壽命周期成本（Life Cycle Cost）是指構(gòu)思、設(shè)計、實施及運營維護等這一時期里所發(fā)生全部費用的總和。確定LCC的實施步驟如下：

圖1　全壽命周期各階段成本（投資）分布

建設(shè)項目的全壽命周期是指包括建設(shè)項目的設(shè)想構(gòu)思階段、決策立項階段、具體實施階段以及運營維護與拆除改造階段等在內(nèi)的所有過程。一般建設(shè)工程項目階段可分為：前期階段、實施階段、運營維修及報廢階段，各個階段的成本分布（或投資分布）如圖1所示。

現(xiàn)將建設(shè)項目全生命周期內(nèi)的成本結(jié)構(gòu)分為初始投資、未來重復(fù)性消耗、未來一次性消耗成本和殘值，這樣可以得到成本模型（或投資模型）為：

式中，I0為初始投資，包括決策成本、設(shè)計研發(fā)成本、建造成本等；O為未來一次性消耗成本，如拆除成本等；M為未來重復(fù)發(fā)生的成本，如維護運營成本等；S為建設(shè)項目的殘值；Pt為折現(xiàn)因子；T為壽命周期；t為時間變量。若i為利率，則其中折現(xiàn)因子Pt的表達式為：

Pt=（1+i）-t

在構(gòu)建完全壽命周期成本模型后，我們就可以對建設(shè)項目進行成本核算和控制，也可以通過深入分析，用于投資決策。LCC投資模型可用于建設(shè)項目的方案評價，通過比較LCC，選擇合適的建設(shè)方案，以達到投資控制的效果。

1.1.3基于價值工程的LCC模型分析

強青軍將價值工程原理引入了LCC模型中，對全壽命周期投資進行了優(yōu)化控制。建設(shè)項目全壽命周期成本大小與其功能水平密切相關(guān)。從圖2中可以看出，在某一特定的界限內(nèi)，建設(shè)成本I0與功能呈正相關(guān)關(guān)系，而運行維護成本M與功能呈負相關(guān)關(guān)系。

圖2　全壽命周期內(nèi)功能—成本關(guān)系圖

通過上式可知，當(dāng)C0、C1與功能x的函數(shù)關(guān)系得知時，就能求出使得LCC最小的功能x，即獲得最佳投資效益時的功能。

1.2現(xiàn)有投資控制模型的局限性

當(dāng)前有關(guān)公路建設(shè)項目投資控制的方法研究主要有兩方面的體現(xiàn)：一是集中于對公路建設(shè)項目中某一階段的投資控制研究；二是投資控制的方法是屬于一種被動地反饋性的投資控制方法，只適用于當(dāng)建設(shè)項目投資失控而采取的補救措施的情況。研究結(jié)果也具有明顯的階段性特征，而沒有形成全過程的投資控制體系。投資控制的研究大部分傾向于概念性、定性分析，在投資控制定量分析方面一直還沒有太多涉及。前述中的三種投資控制模型雖然都能采用定量的分析方法對建設(shè)項目進行投資控制，但還是存在著一定的局限性。

第一類模型中，引入彈性模量后理論上能分析出影響建設(shè)項目投資控制的關(guān)鍵因素，但由于建設(shè)項目存在動態(tài)性，很難保持在其他影響因素不變的情況下來進行單因素分析，因此，對于投資I與影響因素Xi的函數(shù)關(guān)系是難以表達的。

第二類模型，構(gòu)建的是基于價值工程的LCC投資控制模型，在模型里雖然考慮了資金的時間價值，但該模型主要是用來研究項目建設(shè)期與運營維護期之間的成本關(guān)系，即當(dāng)總建設(shè)成本為多少時，全壽命周期成本最小。而對非政府投資的項目來說，建設(shè)單位關(guān)注得更多的是建設(shè)全過程中總共消耗多少成本，其并不在意后期的運行與維護成本；同時在運用價值工程時，有關(guān)功能系數(shù)也大多是通過人為評分的方法來確定的，帶有很大的隨機性。因此，缺乏一定科學(xué)性和嚴(yán)密性。

在第三類模型中，其投資控制模型不僅集成建立了建設(shè)項目全過程各階段的投資控制模型，而且還能通過建立的模型來確定建設(shè)項目的總投資。但是，其中的追加投資，即影響因素費用，是一個隨機因素，包含的影響因子很多，因此很難通過數(shù)學(xué)的方法來對其進行較為精確的估算。

2　改進的價值工程投資控制模型的建立

2.1價值工程原理

價值工程（Value Engineering）是一種通過分析研究對象費用與功能之間的關(guān)系，來提高其價值的現(xiàn)代管理分析技術(shù)。其核心思想是利用分析研究對象全壽命周期的費用與功能之間的比例關(guān)系，并力圖通過采用各種科學(xué)有效的方法和措施來保證項目（或產(chǎn)品）在滿足項目業(yè)主（或消費者）要求的前提下，最大程度地降低項目（或產(chǎn)品）在其全壽命周期內(nèi)的投資，以此來增加項目（或產(chǎn)品）的價值。

價值工程的原理是一個涉及多學(xué)科、多因素的復(fù)合型原理，看上去是一個非常復(fù)雜的過程，但是，簡單地來說，價值工程的原理其實就是一個提出問題、分析問題、解決問題的過程。

2.2改進的價值工程原理

改進的價值工程依然是利用建設(shè)項目全壽命周期內(nèi)的總投資費用與功能之間的比值，即V=F/C，來衡量建設(shè)項目的價值［2］。只是在這衡量的過程中充分利用了二元對比關(guān)系和熵基本原理，使得最終結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.2.1二元關(guān)系比較法基本原理

設(shè)系統(tǒng)的決策集是由一系列的決策組成，即D=｛d1，d2，…，dn｝，di表示系統(tǒng)決策集中的第i種決策，i=1，2，…，n，n為決策集的個數(shù)。

二元關(guān)系比較法主要研究決策集D中關(guān)于目標(biāo)e的二元對比重要性的排序。若dk較d1重要，則ek1=1，e1k=0；若d1較dk重要，則ek1=0，e1k=1；若d1與dk同等重要，則ek1=e1k=0.5；k=1，2，…n；l=1，2，…n。這是由上述二元關(guān)系比較所形成的二元關(guān)系對比矩陣為：

在上式中，el僅在0，0.5，1三個數(shù)字中取值，因此有ek1+e1k= 1；當(dāng)k=1時，有ek1=e1k=0.5；其中（i=1，2，…，n；j=1，2，…，n）。

公式（3）表示了決策集D中內(nèi)各個決策di對目標(biāo)e所對應(yīng)的相對重要性。對公式中的每行向量中的各個分量分別計算其代數(shù)和，則有，（i=1，2，…n；j=1，2，…，n）；然后對所形成的二元關(guān)系對比矩陣E中得到的ei進行歸一化處理；

2.2.2熵基本原理

熵基本原理是當(dāng)運行的系統(tǒng)處于多種不同的狀態(tài)時，設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)其中每種狀態(tài)的概率為Pi（i=1，2，…，n），則系統(tǒng)的熵就為），其中式中的Pi滿足0≤Pi≤1，且。當(dāng)所有的Pi都相等時，即在系統(tǒng)出現(xiàn)每種狀態(tài)的概率都一樣的情況下，H達到最大值，即有Hmax=1nn。這一性質(zhì)就是熵的極值性。

2.2.3改進的價值工程基本原理

（1）構(gòu)造功能評價矩陣

假設(shè)有m個評價方案，n個功能評價指標(biāo)。然后通過多位專家對各個評價方案的各個功能指標(biāo)進行打分，得到原始矩陣，接著對這一原始矩陣進行歸一化處理，最后得到評價矩陣R；

在（m，n）評價問題中，我們定義第j個功能評價指標(biāo)的熵為，其中，式中的常數(shù)k=（1n m）-1。

（2）確定各個功能評價指標(biāo)的綜合熵權(quán)

根據(jù)二元關(guān)系比較法的原理，利用公式（4）計算出各個功能的權(quán)重wi，然后應(yīng)用求出關(guān)于功能指標(biāo)j的綜合權(quán)數(shù)，其中，式中dj=1-Ej。

（3）計算功能評價指數(shù)

把功能評價對象映射到距離空間，則可以得到方案功能距離Lp，其計算公式為在進行方案功能優(yōu)序評價中，若只是注重偏差的總和，則可以取P=1，這樣上式就變?yōu)椋缓蟾鶕?jù)公式進行計算，得到的距離最小的方案就是最接近理想的方案，亦即越大，則方案功能越高。所以，各個方案的功能大小就可以排序，最后再對每個方案的功能評分進行歸一化處理，得到最終的功能指數(shù)。

（4）計算最終的價值系數(shù)

利用前述的計算過程得出的功能指數(shù)F，再結(jié)合項目的總投資（費用指數(shù)）C，最后利用公式V=F/C，計算出最終的價值系數(shù)V。

3　價值工程投資控制模型的應(yīng)用

重慶沿江高速公路主城至涪陵段項目，設(shè)計單位在該項目方案階段時，在紙上初步研究達320余km。這里以繞城東立交起點位置（K線、C線）為例，并應(yīng)用價值工程投資控制模型［3］對比較價值較為明顯的路線進行同等深度比較。

K線：過接龍寺大橋后，沿石梯子?xùn)|側(cè)溝槽前進，穿小石峽口、石堡后，止于佛兒巖隧道前。

C線：過接龍寺大橋后，向南偏向徐家灣位置的溝槽前進，過桐子灣后偏向石堡，接上K線。

3.1路線基本情況介紹（如表1）

表1　K線和C線主要工程數(shù)量比較表

3.2建立二元關(guān)系對比矩陣

通過咨詢并綜合高速公路建設(shè)方面專家的意見，并利用二元關(guān)系對比法，建立了需要的二元關(guān)系對比矩陣：

3.3計算各項功能權(quán)重系數(shù)Wi

表2　各項功能權(quán)重系數(shù)表

3.4各設(shè)計方案功能評分（如表3）

表3　專家對設(shè)計方案功能評價綜合表

3.5采用熵基本原理來確定各功能指標(biāo)的熵權(quán)

（2）利用得到的評價矩陣R，建立各設(shè)計方案功能評價相對得分，如表4。

表4　設(shè)計方案功能相對評分表

3.6計算各設(shè)計方案最終的價值系數(shù)

表5　設(shè)計方案功能指標(biāo)的熵權(quán)值λj

表6　各設(shè)計方案的價值系數(shù)計算表

從上述分析的最后結(jié)果來看，在K線與C線（繞城東立交起點位置）相比較，C線是明顯優(yōu)于K線的，因此選C線為推薦線。

4　結(jié)論

通過分析高速公路當(dāng)前投資控制常見的方法，以及這幾種方法在使用時的局限性，然后再通過結(jié)合高速公路建設(shè)項目投資控制的特性，研究了其模式下高速公路建設(shè)投資控制建立模型的建立、改進，最后根據(jù)分析研究出的原則建立了高速公路建設(shè)價值投資控制模型。

參考文獻：

［1］魏鴻娟.EPC模式下業(yè)主投資控制系統(tǒng)的理論及其應(yīng)用研究［D］.長沙：湖南大學(xué)，2013：25-27.

［2］周榮喜，張漢鵬.項目管理數(shù)量方法［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：35-39，42.

［3］郭蕊.高速公路建設(shè)項目投資限額的合理確定研究［D］.西安：長安大學(xué)，2013：16-19.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

中圖分類號：［TU997］

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-9107（2016）07-0026-04

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.026

收稿日期：2016-04-11

作者簡介：何柏科（1982-），男，四川德陽人，本科，工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理工作。

Study on Value Engineering-based Investment Control Model for Highway Construction

Abstract：Highway investment control model is an important part of highway construction and management.By establishing value engineering-based investment control model and conducting analysis and study on it，the model is improved and of highly value for investment control of highway construction.

Keywords：highway；investment control model；value engineering