農(nóng)業(yè)水利工程勞動定額消耗量計算模型的應(yīng)用分析

劉立云

(遼寧省朝陽市朝陽縣水務(wù)局，遼寧 朝陽 122000)

定額標(biāo)準(zhǔn)有利于規(guī)范市場行為以及推動行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)作為水利行業(yè)各項事宜必須遵循的依據(jù)和準(zhǔn)則。在借鑒大中型水利工程定額標(biāo)準(zhǔn)時農(nóng)業(yè)水利工程出現(xiàn)生產(chǎn)力水平不一致、子目缺項等關(guān)鍵問題，農(nóng)業(yè)水利工程投資管理因缺少針對性定額標(biāo)準(zhǔn)極易產(chǎn)生偏差[1-2]。我國學(xué)者深入探討了定額編制的相關(guān)方法，如蔣家富[3]利用回歸方法計算一般地區(qū)公路定額與高原嚴(yán)寒山區(qū)定額相比的調(diào)整系數(shù)，并轉(zhuǎn)換計算了一般地區(qū)與特殊氣候地區(qū)的工程定額；王卓[4]將定額消耗量計算與蒙特卡洛法模擬相結(jié)合，計算了改擴(kuò)建工程的定額消耗量；郭琪等[5]構(gòu)建了適用于水電工程定額消耗量計算的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。然而現(xiàn)有研究主要集中于提高計算精度、簡化編制過程、擴(kuò)大數(shù)據(jù)量等方面，采用計算數(shù)據(jù)驗證了模型的可行性，但忽略了定額消耗量受各生產(chǎn)系統(tǒng)要素在實際生產(chǎn)過程中所帶來的重要影響，對實際生產(chǎn)定額消耗量的指導(dǎo)意義不大。因此，文章將灰色關(guān)聯(lián)理論與模糊數(shù)學(xué)法相結(jié)合構(gòu)建定額消耗量計算模型，通過量化分析主客觀因素對勞動定額消耗量的影響，計算樣本工程與目標(biāo)工程的綜合相似度以及未知勞動定額消耗量，旨在為勞動定額消耗量計算模型的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 勞動定額消耗量計算模型

1.1 影響因素

實際生產(chǎn)過程中，定額標(biāo)準(zhǔn)的消耗量受到許多因素的影響，其數(shù)量值反映了定額生產(chǎn)力水平。根據(jù)生產(chǎn)力系統(tǒng)要素、農(nóng)業(yè)水利工程特點和施工現(xiàn)場調(diào)研情況，可將定額勞動消耗量影響因素劃分成完工檢驗合格、工人技藝、施工工藝和作業(yè)環(huán)境因素[6]。結(jié)合施工現(xiàn)場實際調(diào)研情況選擇4組具有代表性的勞動定額消耗量數(shù)據(jù)，主要工作內(nèi)容有挖掘機(jī)挖土方、壓路機(jī)碾壓路基料、砌筑固濱石籠和漿砌石橋墩，勞動定額消耗量觀測值(8h/d)，見表1。

表1 勞動定額消耗量觀測值(8h/d)

續(xù)表1 勞動定額消耗量觀測值(8h/d)

針對四組數(shù)據(jù)利用單因素法進(jìn)行分析，結(jié)果顯示顯著性P<0.05條件下工人技藝、施工工藝、作業(yè)環(huán)境等因素顯著影響定額消耗量，依據(jù)工程監(jiān)理檢查和完工檢驗合格因素，判斷分布工程是否返工、補(bǔ)修、合格等結(jié)果勢必會改變定額定額消耗量。

1.2 建模步驟

1.2.1 計算隸屬度

將作業(yè)環(huán)境、施工工藝、工人技藝和完工檢驗合格4個因素記為U=(u1，u2，u3，u4)，其中ui=(xk1，xk2，…，xmn)，xki代表第k個樣本下影響因素i的隸屬度；k=1，2，…，m；n=1，2，3，4。結(jié)合實際情況量化分析以上影響因素，對m個樣本值各個指標(biāo)的隸屬度利用相對比較法計算，從而構(gòu)造隸屬度矩陣X：

(1)

1.2.2 計算綜合相似度

目標(biāo)工程表示成T，利用A、B、C、…等代表樣本工程，則樣本工程A與目標(biāo)工程T的綜合相似度詳細(xì)計算流程為[7]：

1)步驟1：采用公式(2)～(3)計算樣本工程A與目標(biāo)工程T的海明帖進(jìn)度A、B、C、內(nèi)外積帖進(jìn)度Nω，即：

(2)

(3)

式中：dH(T,A)為樣本工程A與目標(biāo)工程T的海明距離；A(ui)、T(ui)為關(guān)于影響因素i樣本工程A與目標(biāo)工程T的隸屬度。

2)步驟2：內(nèi)外積帖進(jìn)度和海明帖進(jìn)度均代表位置相似程度，故取兩者的平均值作為樣本工程A與目標(biāo)工程T的模糊帖進(jìn)度，即：

σ=(T,A)=[NH(T，A)+Nω(T,A)]/2

(4)

(5)

(6)

因此，樣本工程A與目標(biāo)工程T兩序列之間對應(yīng)元素的關(guān)聯(lián)系數(shù)ζ(T，A)及其灰色關(guān)聯(lián)度γ(T，A)的算公式為：

(7)

(8)

式中：ρ為分辨系數(shù)，一般取0.5。

4)步驟4：依據(jù)相關(guān)資料和實踐經(jīng)驗，灰色關(guān)聯(lián)度和模糊帖進(jìn)度的權(quán)重系數(shù)取0.2、0.8，為更加直觀地反映目標(biāo)與樣本的總體相似度計算兩者的綜合相似度δ(T,A)，即：

δ(T,A)=0.8σ(T，A)+0.2γ(T，A)

(9)

1.2.3 構(gòu)造定額消耗量模型

從高到底排序后m個樣本工程的綜合相似度表示為δ1、δ2、…、δm，對應(yīng)樣本工程排序后的定額消耗量數(shù)值表示為C1、C2、…、Cm，則定額消耗量初始模型可以表示成：

(10)

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，公式中(10)的權(quán)值減小速度極快且呈指數(shù)級遞減趨勢，第4項及以后的權(quán)值極小幾乎可以忽略不計，為便于計算將上述模型僅保留前三項帶有權(quán)值的算式，即：

CT=δ1C1+δ2(1-δ1)C+
δ3(1-δ1)(1-δ2)C3+
(1-δ1)(1-δ2)(1-δ3)(C1+C2+C3)/3

(11)

1.3 精度檢驗

為了驗證模型的精度引入相對誤差檢驗法，其表達(dá)式為：

eT=[(CT-ST)/ST]×100T

(12)

式中：ST、CT、eT分別為定額消耗量的實測值、模型估算值和相對誤差。若eT<5%，則認(rèn)為估算結(jié)果處于誤差允許范圍內(nèi)，模型精度符合要求。

1.4 應(yīng)用流程

總體上，可以將定額消耗量計算模型劃分成實際應(yīng)用、建模與驗證、前期準(zhǔn)備階段三個部分，定額消耗量計算模型應(yīng)用流程，見圖1。

圖1 定額消耗量計算模型應(yīng)用流程

2 實例應(yīng)用

在建平縣、朝陽縣調(diào)研定額子目數(shù)量各15個，在北票市、凌源市、朝陽市區(qū)調(diào)研定額子目數(shù)量各21個，在喀左縣調(diào)研定額子目數(shù)7個，合計100個。由于施工現(xiàn)場調(diào)研獲取的喀左縣定額子目明顯少于其它地區(qū)，對喀左縣農(nóng)業(yè)水利工程定額消耗未知量利用計算模型和其它地區(qū)已知的定額消耗量進(jìn)行計算，故選取其它地區(qū)工程和喀左縣農(nóng)業(yè)水利工程作為樣本工程、目標(biāo)工程。采用7個定額子目(目標(biāo)工程)實測數(shù)據(jù)檢驗分析模型精度，并對其它定額子目(目標(biāo)工程)勞動定額消耗量利用該模型進(jìn)行估算[8-17]。

2.1 模型精度驗證

以定額子目路基為研究對象，路基工作內(nèi)容有找平、碾壓、灑水、攤鋪、上料、放樣、清理路床等，路基定額子目消耗量(8h/d)，見表2。

表2 路基定額子目消耗量(8h/d)

選擇建平縣、朝陽縣、北票市、凌源市、朝陽市區(qū)和喀左縣農(nóng)業(yè)水利工程作為樣本工程(A、B、C、D、E)和目標(biāo)工程(T)，實測勞動定額消耗量已知。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況以及農(nóng)業(yè)水利工程現(xiàn)狀，歸納總結(jié)工程特點如下：①農(nóng)業(yè)水利工程施工現(xiàn)場地處偏遠(yuǎn)，大多建于山里田間，施工現(xiàn)場雜亂不利于材料的保存與運(yùn)輸，緊鄰交通運(yùn)輸主干路的施工場地就認(rèn)為場地通達(dá)；②受工藝條件、農(nóng)忙、氣候環(huán)境等因素限制具有季節(jié)性施工特點，普遍存在現(xiàn)場情況復(fù)雜、建設(shè)周期長的情況；③從機(jī)械設(shè)備的角度，生產(chǎn)建設(shè)過程中農(nóng)業(yè)水利工程無過多的精密儀器、復(fù)雜機(jī)械的應(yīng)用，所以普通工作大多為當(dāng)?shù)卮迕瘢毡榇嬖凇傲慊A(chǔ)”上崗的情況，專業(yè)技術(shù)人員較少，工作經(jīng)驗超過10a的技工更少，一般為3～5a。根據(jù)路基工作施工現(xiàn)場實際情況和以上特點，量化分析影響勞動定額消耗量的四項因素。

1)各指標(biāo)隸屬度利用相對比較法進(jìn)行計算，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造隸屬度矩陣X：

(12)

2)采用公式(2)～(9)計算樣本A～E與目標(biāo)T的綜合相似度依次為δ(T，A)=0.886、δ(T，B)=0.881、δ(T，C)=0.840、δ(T，D)=0.840、δ(T，E)=0.825。遵循從高到底的原則排列綜合相似度為δ1=0.886、δ2=0.881、δ3=0.840，所對應(yīng)的樣本依次為A、B、C。

3)精度檢驗。將樣本A、B、C和δ1=0.886、δ2=0.881、δ3=0.840代入模型，對模型精度利用公式(12)進(jìn)行檢驗，目標(biāo)T的相對誤差值，見表3。結(jié)果表明，相對誤差eT均不超過5%，這表明估算值滿足精度要求，該模型具有較好的適用性與可行性。因此，喀左縣農(nóng)業(yè)水利工程中單位產(chǎn)量下的路基定額子目生產(chǎn)力水平為壓路機(jī)需1.52h/d、挖掘機(jī)需0.77h/d、普通需34.25h/d、勞動生產(chǎn)需8.27h/d。

表3 目標(biāo)T的相對誤差值

然后計算其它6個定額子目(目標(biāo)工程)數(shù)據(jù)，經(jīng)檢驗計算誤差均符合要求，對計算定額消耗量該模型具有較高精度，目標(biāo)工程的相對誤差和各定額子目估算值，各定額子目相對誤差匯總表，見表4。

表4 各定額子目相對誤差匯總表

2.2 目標(biāo)工程定量消耗量估算

工程類別相同情況下，勞動消耗量未知但目標(biāo)工程定額子目已知時，利用模型估算勞動定額消耗量，勞動定額消耗量估算值，見表5。結(jié)果表明，單位產(chǎn)量下機(jī)械、工人生產(chǎn)所需的勞動消耗量數(shù)值為確定目標(biāo)工程相應(yīng)定額的生產(chǎn)力水平。

表5 勞動定額消耗量估算值

3 結(jié) 語

1)在充分考慮工程生產(chǎn)過程中各影響因素重要作用的情況下，結(jié)合各影響因素賦值和灰色模糊理論進(jìn)行定額消耗量計算，確保了農(nóng)業(yè)水利工程定額消耗量數(shù)值的實際意義。

2)該模型合理聯(lián)立了定額消耗已知量與未知量之間的關(guān)系，通過定額消耗未知量的精準(zhǔn)計算解決了定額編制過程繁雜、時間過程的問題，可為地方或企業(yè)農(nóng)業(yè)水利工程定額編制提供參考依據(jù)。