基于數(shù)據(jù)資源庫(kù)的水電工程造價(jià)預(yù)測(cè)方法研究

陸業(yè)奇

（水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京市 100101）

0 引言

對(duì)于工程建設(shè)每個(gè)階段而言，工程造價(jià)信息收集都是一項(xiàng)十分重要的工作，關(guān)系到工程產(chǎn)品的最終質(zhì)量。從廣義上說，所有對(duì)工程造價(jià)確定和控制過程起作用的資料都可以稱作為工程造價(jià)信息。例如，各種定額資料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政策文件等。其中最能體現(xiàn)信息動(dòng)態(tài)性變化特征，并且在工程價(jià)格的市場(chǎng)機(jī)制中起重要作用的工程造價(jià)信息包括價(jià)格、工程造價(jià)指數(shù)、已完工程信息三類。在實(shí)際工作中，造價(jià)從業(yè)者通常通過網(wǎng)絡(luò)、報(bào)刊雜志、電話交流咨詢、展銷會(huì)等方式獲取此類信息[1]。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，利用數(shù)據(jù)資源庫(kù)已成為獲取、共享、傳遞工程造價(jià)信息的一條快捷有效途徑。

1 工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)應(yīng)用及存在的不足

早在2003年11月，建設(shè)部就出臺(tái)了《2003～2008年全國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃綱要通知》[2]，其中具體目標(biāo)就有一條提到：要“建立建筑材料與設(shè)備信息庫(kù)，工程造價(jià)信息庫(kù)等資源數(shù)據(jù)庫(kù)”。時(shí)至今日，除西藏以外，全國(guó)幾乎所有的省市都已建立了工程造價(jià)信息網(wǎng)或者依托住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)等其他公共網(wǎng)站開通了造價(jià)信息專欄?？梢哉f，工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)發(fā)展已具雛形，但也存在法規(guī)政策依據(jù)需建立完善，信息化標(biāo)準(zhǔn)體系需加強(qiáng)建設(shè)，信息平臺(tái)建設(shè)質(zhì)量有待提升等問題[3]。同時(shí)，對(duì)于工程造價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)資源的利用以及發(fā)展，更多地關(guān)注人工、材料動(dòng)態(tài)價(jià)格以及價(jià)格指數(shù)等價(jià)格信息[4]。與價(jià)格信息相比，已完工程信息往往被大家忽略。然而，已完工程信息對(duì)于工程造價(jià)專業(yè)建設(shè)和工程造價(jià)管理提升的作用確是不容忽視的。已完工程信息是工程造價(jià)宏觀管理、決策的基礎(chǔ)，是制定修訂概預(yù)算定額、投資估算指標(biāo)及其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及研究工程投資變化規(guī)律的重要依據(jù)。所以從現(xiàn)狀來看，對(duì)于工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)的利用，沒能最大限度地發(fā)掘數(shù)據(jù)資源庫(kù)的價(jià)值和潛能；同時(shí)，也沒有發(fā)揮出計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)整理和分析過程中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文借助水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭建立的工程項(xiàng)目造價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在提出了一種預(yù)測(cè)水電工程樞紐工程投資方法的同時(shí)，提出了一種更加合理地應(yīng)用工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)的思路。

2 工程項(xiàng)目造價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

本次利用的工程項(xiàng)目造價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭，中國(guó)電建集團(tuán)北京、華東、西北、中南、成都、貴陽(yáng)、昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司共同參與研究建立。該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中包含了水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等工程中的材料價(jià)格、設(shè)備價(jià)格、單位造價(jià)指標(biāo)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四類工程造價(jià)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)針對(duì)以上四類工程造價(jià)信息為用戶提供了精確查詢和模糊查詢兩種數(shù)據(jù)查詢方式，同時(shí)提供了針對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行篩選和排序等數(shù)據(jù)整理及導(dǎo)出功能。

3 水電項(xiàng)目樞紐工程投資預(yù)測(cè)模型

水電工程的復(fù)雜性和固定性決定了工程建設(shè)具有單件性的特點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的水電工程計(jì)價(jià)也是如此。水電工程的投資與其工程特點(diǎn)及其建設(shè)條件密切相關(guān)，比如：兩個(gè)水電站開發(fā)方式相同、裝機(jī)容量一致、樞紐布置形式類似，但由于地質(zhì)條件不同，投資就會(huì)相差很多；即便工程特點(diǎn)非常相似，也會(huì)因?yàn)榻ㄔO(shè)條件（材料、人工、設(shè)備等基礎(chǔ)價(jià)格）的差異使得投資相差甚遠(yuǎn)。所以，一個(gè)已完工程的投資成果不能生搬硬套到另一個(gè)類似的工程上去，但從大量已完工程信息中總結(jié)出來的規(guī)律卻可以用于指導(dǎo)工程計(jì)價(jià)工作。

3.1 預(yù)測(cè)方法思路

雖然水電工程投資具有單件性的特點(diǎn)，但是水電工程各分部工程占樞紐工程中的比例受建設(shè)條件影響較小，其在類似建設(shè)特點(diǎn)的工程中會(huì)比較接近或者至少在一個(gè)范圍內(nèi)。當(dāng)獲得某一分部工程投資后，即可以利用該比例反推樞紐工程投資。在各分部工程中，機(jī)電設(shè)備及安裝工程相對(duì)獨(dú)立，在基本確立開發(fā)方式、裝機(jī)容量、機(jī)組類型后，機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資可以提前開展編制，這為領(lǐng)先工程設(shè)計(jì)進(jìn)度，開展樞紐工程投資預(yù)測(cè)創(chuàng)造了條件。

借助數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的查詢和導(dǎo)出功能，可以輕松整理出所查詢電站各分部工程投資占樞紐工程比例及其電站主要設(shè)備投資等資料。本文擬利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)整理出有關(guān)資料，結(jié)合多元線性回歸方法，估算水電項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資，并以此預(yù)測(cè)水電項(xiàng)目樞紐工程投資。

3.2 多元線性回歸模型

設(shè)隨機(jī)變量y與一組k個(gè)解釋變量X1、X2，…，Xk滿足線性函數(shù)關(guān)系。對(duì)于容量為 n 的樣本考慮到隨機(jī)因素的影響，建立線性回歸模型：

按式（1）進(jìn)行參數(shù)估計(jì)時(shí)，隨機(jī)誤差項(xiàng)以及觀察值做一下假定[5]：① ε～N（0，σ2）（i=1，2，…，n），其中 σ2為未知參數(shù) ；② Cov（εi，εj）=0（i≠ j；i，j=1，2，…，n）；③ Cov（Xi，εi）=0（i=1，2，…，n）；④rank（X）=k+1。

對(duì)于式（1）的參數(shù)估計(jì)，在 X（i）=（1，x1i，x2i，…，xki）處，因變量的觀察值為 yi（i=1，2，…，n），因變量的擬合值為：

定義殘差：

記 e=（e1，e2， …，en）T，則 e=Y-XB，令 Q（B） =按照最小二乘法，要求參數(shù)B使得Q（B）達(dá)到最小。令整理后可得XTXB=XTY，根據(jù)假定，可得式（1）的參數(shù)估計(jì)為：

3.3 機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資多元線性回歸估算模型

水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主變壓器俗稱水電站機(jī)電設(shè)備“三大件”。在“三大件”當(dāng)中又以水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及二者相關(guān)配套設(shè)備（調(diào)速器、油壓裝置、起重設(shè)備）的投資在機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資中所占的比重大。據(jù)此，本文在建立機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資估算模型時(shí)，將機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資劃分成水輪機(jī)及配套設(shè)備投資、發(fā)電機(jī)及配套設(shè)備投資、其他設(shè)備投資三部分。其中，設(shè)備投資包含原價(jià)、運(yùn)雜費(fèi)、安裝費(fèi)等各類費(fèi)用。

模型中假定水輪機(jī)及配套設(shè)備投資、發(fā)電機(jī)及配套設(shè)備設(shè)備投資分別與水輪機(jī)、發(fā)電價(jià)的原價(jià)呈線性關(guān)系，據(jù)此可建立式（5）所示的估算模型：

式中 Y——機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資；

X1——水輪機(jī)及配套設(shè)備投資；

X2——發(fā)電機(jī)及配套設(shè)備投資；

b0——其他設(shè)備投資。

Y、X1、X2可從樣本中獲得，b0、b1、b2為回歸系數(shù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)導(dǎo)出的3個(gè)電站的機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資相關(guān)資料見表1，以其為樣本，進(jìn)行回歸系數(shù)的參數(shù)估計(jì)。

表1 回歸系數(shù)參數(shù)估計(jì)樣本Table 1 The sample of regression coefficient parameter estimation

通過式（4）求得該樣本下的回歸系數(shù)為：b0=1844.307，b1=2.418，b2=2.087；由此可得該樣本下的機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資估算模型為：

利用所得估算模型對(duì)一些已完成預(yù)可研階段項(xiàng)目的機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資進(jìn)行計(jì)算，以檢驗(yàn)估算模型的適用性，結(jié)果表2所示。

表2 估算模型檢驗(yàn)成果Table 2 Testing results of estimate model

由表2可見，通過多元線性回歸方法得到的估算模型是有一定的適用性的，但從預(yù)測(cè)項(xiàng)目4、5的結(jié)果來看，相對(duì)誤差較大，適用性較差。究其原因，本文認(rèn)為模型中的回歸參數(shù)，受所取樣本的影響，當(dāng)樣本電站的裝機(jī)容量、水輪機(jī)類型等條件與預(yù)測(cè)對(duì)象差別較大時(shí)，模型估算的相對(duì)誤差則可能較大。所以，建模時(shí)應(yīng)盡量根據(jù)所預(yù)測(cè)電站的特點(diǎn)從數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中選取相似的電站作為樣本。另外，本文建模時(shí)，對(duì)機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資只選取了3個(gè)解釋變量；而在實(shí)際中，影響機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資的因素還有很多，比如裝機(jī)容量、裝機(jī)臺(tái)數(shù)等，這些因素都可以作為一個(gè)解釋變量加入模型中。含n+1個(gè)解釋變量的機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資多元線性回歸估算模型的一般形式為：

對(duì)模型式（6）進(jìn)行參數(shù)估計(jì)時(shí)，需要從數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中篩選n+1個(gè)樣本。

3.4 樞紐工程投資預(yù)測(cè)

按照本節(jié)開始所述的思路，在獲得機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資后，便可以利用機(jī)電設(shè)備及安裝工程占樞紐工程的投資比例，預(yù)測(cè)樞紐工程投資。盡管數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中包含了大量的已完工程信息，但通過數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)導(dǎo)出的各類數(shù)據(jù)仍然是離散的。如果以電站的某一特性為參考值對(duì)離散的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，則便于在預(yù)測(cè)樞紐工程投資過程中使用。本文以裝機(jī)容量為參考值，對(duì)上述水電站機(jī)電設(shè)備及安裝工程占樞紐工程投資比例進(jìn)行擬合，擬合后的曲線圖如圖1所示。

圖1 擬合曲線Figure 1 fitting curve

電站機(jī)電設(shè)備及安裝工程占樞紐工程的投資比例與裝機(jī)容量之間的連續(xù)函數(shù)：

式中 c ——電站的裝機(jī)容量；

R—— 機(jī)電設(shè)備及安裝工程占樞紐工程的投資比例。由此可得預(yù)測(cè)水電站樞紐工程投資Z為：

式中 Y——該電站機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資。

甲西水電站位于四川省甘孜州新龍縣境內(nèi)，為雅礱江上游最末一級(jí)水電站。電站采用壩式開發(fā)，裝機(jī)容量36萬kW。表2已給出利用線性回歸模型估算的甲西水電站機(jī)電設(shè)備及安裝工程投資及與預(yù)可研成果的相對(duì)誤差。分別以預(yù)可成果和線性回歸模型預(yù)測(cè)成果為基數(shù)，利用式（8）、式（9）計(jì)算樞紐工程及安裝工程投資，并與甲西電站預(yù)可研階段成果對(duì)比，見表3。

表3 甲西電站樞紐工程投資成果預(yù)測(cè)與預(yù)可階段成果對(duì)比Table 3 Comparison of predicting investment and pre-stage investment of JiaXi Power Station

由表3可以看出，以不同計(jì)算基數(shù)預(yù)測(cè)出的結(jié)果相對(duì)誤差都在5%之內(nèi)，基本可以滿足投資預(yù)測(cè)的精度要求。從而可以證明，本文提出的利用機(jī)電設(shè)備及安裝工程與樞紐工程投資間的比例預(yù)測(cè)水電工程樞紐工程投資的方法是可行的。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不斷增容，建立回歸估算模型時(shí)，選取樣本的代表性將增強(qiáng)，將有利于降低預(yù)測(cè)時(shí)的誤差。

4 結(jié)束語

工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)，借助計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了造價(jià)信息的高速傳播與共享，在帶來便利的同時(shí)，也往往忽視了工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)一些內(nèi)在深層的使用價(jià)值。本文借助水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭建立的工程項(xiàng)目造價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以預(yù)測(cè)水電項(xiàng)目樞紐工程投資為例，提出了一種創(chuàng)新應(yīng)用類似工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)的方法。其本質(zhì)上是一次從工程造數(shù)據(jù)資源庫(kù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，再利用規(guī)律指導(dǎo)實(shí)踐的過程。每一個(gè)工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)都是一部工程造價(jià)工作的經(jīng)驗(yàn)寶典，而蘊(yùn)藏其中的各類規(guī)律，才是這些寶典中的精華。對(duì)工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)的利用，不能簡(jiǎn)單地局限于對(duì)某個(gè)或者某類信息的查詢上，而應(yīng)該深入挖掘工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)中蘊(yùn)藏的規(guī)律。本文所舉的例子，只是從一個(gè)方面說明了工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)可開發(fā)利用的一個(gè)部分，如何創(chuàng)新工程造價(jià)數(shù)據(jù)資源庫(kù)的利用方式，值得深入研究和探索。