基于熵模型的城市地下綜合管廊成本風(fēng)險(xiǎn)評估方法研究

張家穎

摘要：本文針對城市地下綜合管廊工程項(xiàng)目成本數(shù)據(jù)較少、工期較長、不確定性因素較多、成本風(fēng)險(xiǎn)較大等特點(diǎn)，在城市地下綜合管廊工程成本測算方法的基礎(chǔ)上，基于熵理論從成本項(xiàng)目的信息差異以及不確定性兩方面提出一種新的成本預(yù)測方法——基于熵模型的成本風(fēng)險(xiǎn)評價方法，并應(yīng)用于實(shí)際案例。

Abstract： Based on the characteristics of less cost data， longer construction period， more uncertain factors and greater cost risk， based on the the urban underground integrated pipe gallery engineering cost estimation method， this paper proposes a new cost prediction method based on the entropy theory from the information difference and uncertainty of cost items： the cost risk evaluation method based on entropy model， and is applied to practical cases.

關(guān)鍵詞：城市地下綜合管廊;成本預(yù)測;成本風(fēng)險(xiǎn);熵模型

Key words： urban underground integrated pipe gallery;cost prediction;cost risk;entropy model

中圖分類號：F283;F299.24? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）24-0070-03

0? 引言

近年來隨著國務(wù)院的政策支持，我國城市地下綜合管廊的建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大?？傮w而言，城市地下綜合管廊的建設(shè)在我國仍處于起步階段，城市地下綜合管廊的成本管控還處于經(jīng)驗(yàn)積累階段。如何準(zhǔn)確預(yù)測與評估成本管控風(fēng)險(xiǎn)是施工承包商的核心工作，盡管近年來我國施工承包企業(yè)的成本管控水平有了長足的提高，但大部分施工企業(yè)對成本預(yù)測的研究也基本上停留在成本類型的羅列、抽象的定性分析和比較粗略的估計(jì)階段，對城市地下綜合管廊這類工期較長、不確定性因素較多的工程項(xiàng)目還缺乏有效的成本風(fēng)險(xiǎn)管控手段，也缺乏較好的成本預(yù)測方法。本文將在分析城市地下綜合管廊工程特點(diǎn)、總結(jié)傳統(tǒng)成本預(yù)測方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用熵理論進(jìn)行施工項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)分析，建立成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測的熵模型，并應(yīng)用于實(shí)際案例。

1? 城市地下綜合管廊工程項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)評估

1.1 城市地下綜合管廊成本管理的特點(diǎn)

城市地下綜合管廊屬于地下工程，其施工工藝有多種類型，包括：明挖現(xiàn)澆施工、明挖預(yù)制拼裝施工、暗挖現(xiàn)澆施工、盾構(gòu)施工等。不同施工工藝所產(chǎn)生的施工成本具有較大差異，除此之外，城市地下綜合管廊的施工成本還與工程地質(zhì)條件、施工場地條件、地下管線的分布、管廊兩側(cè)的建筑物分布、氣候條件、運(yùn)輸條件等因素之間存在密切的聯(lián)系;總而言之，城市地下綜合管廊的成本管理是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，這項(xiàng)工作具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，因此如何準(zhǔn)確預(yù)測城市地下綜合管廊項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)，針對風(fēng)險(xiǎn)較高的項(xiàng)目采取針對性的管控措施具有十分重要的意義。

1.2 城市地下綜合管廊工程的成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測

施工成本是項(xiàng)目施工過程中各種耗費(fèi)的總和。成本管理是以不斷降低成本為宗旨的一項(xiàng)綜合性管理工作，是在保證滿足工程質(zhì)量、工期等合同要求的前提下，通過計(jì)劃、組織、控制和協(xié)調(diào)等活動，盡可能地降低成本費(fèi)用的一種科學(xué)管理活動。成本管理的內(nèi)容十分廣泛，貫穿于項(xiàng)目管理活動的全過程和各個方面。其中，成本預(yù)測是成本計(jì)劃的基礎(chǔ)。它為編制科學(xué)、合理的成本控制目標(biāo)提供依據(jù)，對降低項(xiàng)目成本和提高項(xiàng)目效益都具有重要作用。

盡管城市地下綜合管廊的施工成本管理十分復(fù)雜，但是其成本的發(fā)生和管理都是按照一定的規(guī)制進(jìn)行組織，因此在進(jìn)行城市地下綜合管廊成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測過程中，首先要研究其成本體系的構(gòu)成，在傳統(tǒng)成本體系的基礎(chǔ)上，對各分項(xiàng)項(xiàng)目分別進(jìn)行成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，才能采取有針對性的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

1.3 目前主要的成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測方法

在以往的工程管理過程中，為了便于成本的預(yù)估與管理，人們開發(fā)出了多種成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測方法，主要有：

1.3.1 專家推斷法

這種方法要求進(jìn)行估計(jì)的人具有豐富的專業(yè)知識和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過調(diào)查研究，利用直觀材料，對未來成本進(jìn)行預(yù)測，然后基于專家的主管預(yù)測，提出風(fēng)險(xiǎn)較大的項(xiàng)目，進(jìn)行專項(xiàng)評估與管理。該方法是一種比較粗略的方法，主要依賴于專家的個人經(jīng)驗(yàn)，盡管使用簡便、直觀，但無法滿足復(fù)雜多變項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)評估要求。

1.3.2 定量分析法

定量分析法主要利用數(shù)學(xué)知識，基于工程項(xiàng)目成本管理的歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型對未來的成本項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測。這種方法主要建立在大量歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，當(dāng)累計(jì)的成本管理數(shù)據(jù)比較豐富時，這種方法對成本的預(yù)測比較準(zhǔn)確，對成本管控風(fēng)險(xiǎn)的評估也比較合理。定量分析法主要包括：最小二乘法、指標(biāo)法等。然而，對于城市地下綜合管廊而言，成本管理的歷史數(shù)據(jù)比較缺乏，因此這種成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測方法的使用缺乏有效的數(shù)據(jù)資源作為支撐。

1.3.3 工作分解結(jié)構(gòu)法

工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）法先對項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行合理細(xì)分，分到可以確認(rèn)的程度，如某種材料，某種設(shè)備，某一活動單元等，然后估算每個WBS要素的費(fèi)用。采用這一方法的先決條件是，對項(xiàng)目需求作出一個完整的限定，制定完成任務(wù)所必需的邏輯步驟，并編制WBS表。這種估算法準(zhǔn)確度較高，并且還可用來作為項(xiàng)目控制的依據(jù)，但需要進(jìn)行大量計(jì)算，花費(fèi)較多的時間和費(fèi)用。

2? 城市地下綜合管廊項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)評估的熵模型

2.1 以往成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測方法的不足

城市地下綜合管廊項(xiàng)目工期長、施工技術(shù)復(fù)雜、影響因素多，往往常規(guī)的建設(shè)項(xiàng)目具有更多的不確定性因素，也面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。例如，城市地下綜合管廊工期較長，因此在成本管理時常常需要考慮施工期人工費(fèi)單價、材料單價浮動所產(chǎn)生的影響。而目前的成本風(fēng)險(xiǎn)評價方法難以全面考慮工程項(xiàng)目中的各種不確定性因素，對不確定因素導(dǎo)致的成本變動風(fēng)險(xiǎn)也缺乏科學(xué)的評價方法，難以滿足在高度不確定條件下進(jìn)行成本風(fēng)險(xiǎn)評估。

2.2 成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測熵模型的基本原理

在成本預(yù)測過程中，準(zhǔn)確性是一個關(guān)鍵因素。成本預(yù)測方法的不確定性程度越低，準(zhǔn)確性越高，就越符合工程管理的要求。熵是一種常用的度量不確定性程度的工具，就像溫度、體積一樣，是物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的一個函數(shù)，是系統(tǒng)的無序狀態(tài)的度量;因此熵很適合應(yīng)用于成本風(fēng)險(xiǎn)評估。

在成本風(fēng)險(xiǎn)評估時，我們可針對不確定因素，將相應(yīng)單項(xiàng)成本的所有可能值劃分為多個區(qū)間，再分別對成本值落在各個區(qū)間的概率進(jìn)行估計(jì)，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用熵學(xué)原理，作出出成本風(fēng)險(xiǎn)因素不確定性的分析，具體方法如下：

對某個單項(xiàng)成本，設(shè)有k個值域區(qū)間，若該項(xiàng)成本的總不確定性等于㏒k，那么可認(rèn)為概率為■的每個結(jié)果的不確定性就等于■lgk，即-■lg■，則其不確定性的度量為：■

H（α）稱為單項(xiàng)成本α的熵。若單項(xiàng)成本α的熵越大，則說明該項(xiàng)成本的不確定性程度越大，具有更大的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)且僅當(dāng)P=0或P=1時，-P㏒（P）等于0，所以只有當(dāng)單項(xiàng)成本α的P（α1），P（α2），…，P（αk）的其中之一等于1，而其余都等于0時，α的熵才等于0，說明當(dāng)單項(xiàng)成本α的值只可能落在某個區(qū)間里時，其熵為0，該項(xiàng)成本的值基本是確定的，可視為無風(fēng)險(xiǎn)。這與現(xiàn)實(shí)意義是完全符合的。

2.3 成本預(yù)測熵模型的構(gòu)建

對不同決策過程的評價或案例效果的評價時，熵是一個很理想的尺度。它既可以用來度量已獲數(shù)據(jù)所提供的有用信息量，也可以用來度量已獲數(shù)據(jù)的差異程度。根據(jù)熵的思想，人們在成本風(fēng)險(xiǎn)評估時獲得信息的差異程度，是預(yù)測的準(zhǔn)確度和可靠度的決定因素之一。在本方法的運(yùn)用過程中，成本要素風(fēng)險(xiǎn)的大小主要還是依靠專家的主管判斷，在本研究中，通常選擇10-12位專家組成專家組，對各分項(xiàng)成本的風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行主管判斷。

在成本預(yù)測時，針對m個受不確定因素影響的單項(xiàng)成本，n個專家分別對其成本大小進(jìn)行估計(jì)，得到預(yù)測矩陣：

從信息角度考慮，熵權(quán)（Wi）代表各個專家對于單項(xiàng)成本指標(biāo)的評價差異程度，也反映了該項(xiàng)成本的風(fēng)險(xiǎn)程度。

根據(jù)上述定義，對模型的現(xiàn)實(shí)意義可作如下解釋：

①當(dāng)各位專家對單項(xiàng)成本j的數(shù)值估計(jì)完全相同時，熵值達(dá)到最大值1，熵權(quán)達(dá)到最小值0，說明該項(xiàng)成本的不確定性程度很低，可將各位專家估計(jì)的的數(shù)值作為該項(xiàng)成本預(yù)測值。

②當(dāng)各位專家對單項(xiàng)成本j的數(shù)值估計(jì)相差較大時，熵值接近最小值0，熵權(quán)接近最大值1，說明該項(xiàng)成本的不確定性程度很高，應(yīng)重點(diǎn)分析該項(xiàng)成本并適當(dāng)提高該項(xiàng)成本預(yù)測值。

3? 成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測熵模型的應(yīng)用

為進(jìn)一步說明該模型的使用方法，本文以某城市地下綜合管廊工程項(xiàng)目的一個施工標(biāo)段為例，運(yùn)用上述成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測熵模型，對工程的成本風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行分析及預(yù)測。

3.1 度量不確定性程度的熵模型應(yīng)用

本文運(yùn)用熵模型對某城市地下綜合管廊工程A合同段工程的Ⅰ級鋼筋材料成本與人工費(fèi)成本進(jìn)行預(yù)測，研究選擇了12位施工成本管理專家分別對該工程的Ⅰ級鋼筋材料成本與人工費(fèi)成本進(jìn)行預(yù)測，在綜合處理12位專家的預(yù)測數(shù)據(jù)后得到Ⅰ級鋼筋材料成本與人工費(fèi)成本的區(qū)間分布情況如表1和表2所示。

3.2 度量信息情況的熵模型應(yīng)用

遵照上一節(jié)所述方法，按照同樣的邏輯，分別邀請12位專家對此合同段工程的Ⅰ級鋼筋材料成本與人工費(fèi)成本進(jìn)行估計(jì)，在綜合處理12位專家的預(yù)測數(shù)據(jù)后得到Ⅰ級鋼筋材料成本與人工費(fèi)成本的最可能值情況如表3所示。

對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，可以將表3中的數(shù)值轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，如表4所示。

對Ⅰ級鋼筋材料成本的熵計(jì)算如下：

可見，綜合多位專家的評判，對于人工費(fèi)成本的評價信息差異（W1）大于對Ⅰ級鋼筋材料成本的評價信息差異（W2）。人工費(fèi)成本比Ⅰ級鋼筋材料成本的風(fēng)險(xiǎn)高，應(yīng)對其進(jìn)行重點(diǎn)考察，并多作成本預(yù)留準(zhǔn)備。

利用傳統(tǒng)的加權(quán)平均等方法，我們只能得出人工費(fèi)成本和Ⅰ級鋼筋材料成本的預(yù)期值，但并不了解這個預(yù)期值的可靠性到底怎樣。根據(jù)熵模型的方法，可以度量出兩種成本的風(fēng)險(xiǎn)程度，也就是說在得到成本預(yù)期值的基礎(chǔ)上，還能夠了解實(shí)際成本偏離預(yù)期值的可能性和偏離幅度的大致情況。

4? 結(jié)束語

城市地下綜合管廊的成本管理是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)較高的系統(tǒng)性工作，如何合理評估成本管理風(fēng)險(xiǎn)對于施工成本管理而言具有十分重要的作用。本文針對城市地下綜合管廊工程成本管理資料缺乏、不確定因素多的特點(diǎn)，構(gòu)建了成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測的熵模型，并結(jié)合具體的工程案例進(jìn)行應(yīng)用;應(yīng)用結(jié)果說明該方法簡單易用，對于成本數(shù)據(jù)缺乏工程的風(fēng)險(xiǎn)評估具有較好的可行性。

需要注意的是，本文所提到的方法主要基于專家對成本預(yù)測的差異來進(jìn)行成本風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，因此在專家選擇時，應(yīng)避免選擇知識背景、工作背景雷同的專家，應(yīng)盡量選擇知識異質(zhì)性較大的專家組成專家組來進(jìn)行成本預(yù)測。

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