基于灰色系統(tǒng)理論的建筑工程概預(yù)算預(yù)測(cè)模型

鄭 棟

（新疆鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

建設(shè)工程概預(yù)算以初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)編制，按照不同設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)深度和工程內(nèi)容，嚴(yán)格按照概預(yù)算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和編制規(guī)定，預(yù)先確定和計(jì)算工程的全部費(fèi)用［1］。建設(shè)工程概預(yù)算是一個(gè)較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程，信息量較大、數(shù)據(jù)類(lèi)型不一致、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息更改頻繁，工程中一項(xiàng)費(fèi)用結(jié)果受到多個(gè)條件的制約，給概預(yù)算工作和造價(jià)管理帶來(lái)困難［2］。

針對(duì)上述問(wèn)題，文獻(xiàn)［3］建立了SmartBudget工程概預(yù)算系統(tǒng)，可編制幾乎所有通信工程類(lèi)型的概預(yù)算，根據(jù)需求自動(dòng)創(chuàng)建、生成、打印和編輯概預(yù)算表格。但系統(tǒng)的針對(duì)性不強(qiáng)，工程量仍需要通過(guò)其他方式進(jìn)行計(jì)算。文獻(xiàn)［4］提出了工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)資源信息化、規(guī)范化的管理方式，建立了概預(yù)算電子化的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了概預(yù)算管理的可視化和精確化。

1 基于VBA的建設(shè)工程概預(yù)算系統(tǒng)

本研究概預(yù)算系統(tǒng)基于一種應(yīng)用程序的自動(dòng)化語(yǔ)言（Visual Basic for Applications，VBA）進(jìn)行開(kāi)發(fā)，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)資料，建立價(jià)格指數(shù)模型并計(jì)算其中的價(jià)格指數(shù)。應(yīng)用灰色預(yù)測(cè)模型，把原始數(shù)據(jù)序列的變化趨勢(shì)由不明顯變?yōu)槊黠@的增長(zhǎng)趨勢(shì)，利用灰色微分方程和差分方程對(duì)生成的數(shù)據(jù)序列建立模型，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬及預(yù)測(cè)。基于VBA的建設(shè)工程概預(yù)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本研究系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境為Microsoft Visual Basic for Application 7.1，在Excel環(huán)境下側(cè)重于共享如工作簿、工作表、單元格等對(duì)象，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)工程概預(yù)算基礎(chǔ)信息的自動(dòng)化操作。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具使用Visual Basic Editor（VBE）視窗界面的VB編輯器［6］。VB編輯器是用來(lái)編輯VBA程序的工具和載體，程序編輯完再使用VBE進(jìn)行編譯實(shí)現(xiàn)程序功能。系統(tǒng)主要包括輸入數(shù)據(jù)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、輔助數(shù)據(jù)、概預(yù)算計(jì)算模塊和概預(yù)算輸出模塊。輸入數(shù)據(jù)管理用于系統(tǒng)用戶(hù)輸入概預(yù)算編制內(nèi)容的數(shù)據(jù)承載，是概預(yù)算編制的主要數(shù)據(jù)來(lái)源和依據(jù)，數(shù)據(jù)層使用MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)提供概預(yù)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和服務(wù)器的調(diào)用。系統(tǒng)管理用戶(hù)可進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)概預(yù)算數(shù)據(jù)的新增、刪除、修改和查詢(xún)操作，可對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行多次修改，但輸入的數(shù)據(jù)應(yīng)真實(shí)準(zhǔn)確，符合錄入要求［8］。概預(yù)算計(jì)算模塊應(yīng)用IBM X3650M5-i05服務(wù)器，配置DDR4 RECC500G內(nèi)存，保證了系統(tǒng)的概預(yù)算計(jì)算穩(wěn)定性。概預(yù)算輸出模塊是系統(tǒng)計(jì)算最終輸出結(jié)果的展示，按概預(yù)算編制規(guī)程要求的標(biāo)準(zhǔn)格式，輸出概預(yù)算結(jié)果。系統(tǒng)的概預(yù)算組成如表1所示。

表1 概預(yù)算組成表Tab.1 Table of budget composition

2 基于灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)模型的概預(yù)算方法

灰色系統(tǒng)理論是對(duì)小樣本數(shù)據(jù)、貧信息等不確定性進(jìn)行研究的一種方法，對(duì)樣本數(shù)據(jù)少且數(shù)據(jù)信息一部分未知、一部分已知的問(wèn)題進(jìn)行研究分析，進(jìn)一步挖掘已知部分的樣本數(shù)據(jù)，提取其中有用的數(shù)據(jù)信息?；疑A(yù)測(cè)模型是對(duì)隨機(jī)并且離散的相關(guān)數(shù)據(jù)新信息進(jìn)行累加生成，利用灰色微分方程和差分方程對(duì)生成數(shù)據(jù)序列建立模型，對(duì)概預(yù)算數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬及預(yù)測(cè)?；疑A(yù)測(cè)模型構(gòu)建過(guò)程如圖2所示。

通過(guò)工程歷史造價(jià)數(shù)據(jù)及價(jià)格指數(shù)等信息，根據(jù)信息的完善程度建立市政工程概預(yù)算價(jià)格指數(shù)模型。利用數(shù)據(jù)序列累加生成對(duì)工程價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成新的價(jià)格數(shù)據(jù)序列，可以弱化原始價(jià)格數(shù)據(jù)序列的隨機(jī)波動(dòng)性。工程項(xiàng)目各單項(xiàng)要素價(jià)格指數(shù)模型主要包括人工費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型、材料費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型和施工機(jī)具使用費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型。

2.1 人工費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型

其中，KRxy表示x種人工在y期間的人工費(fèi)價(jià)格指標(biāo)，pxy表示在y期間時(shí)的人工價(jià)格，qxy表示y期間時(shí)的用工消耗量，pxw表示在基準(zhǔn)期w時(shí)的人工價(jià)格，qxw表示在基準(zhǔn)期w時(shí)的用工消耗量，Ay表示y期間總?cè)斯べM(fèi)用，Aw表示基準(zhǔn)期的總?cè)斯べM(fèi)用。

2.2 材料費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型

由于工程中所用到的材料種類(lèi)數(shù)量很多，并且價(jià)格隨市場(chǎng)變化而不斷波動(dòng)，材料費(fèi)用指數(shù)計(jì)算則比較困難。本研究選用費(fèi)用占比較大的材料作為主要對(duì)象，可按月對(duì)材料價(jià)格費(fèi)用指數(shù)進(jìn)行公布，材料費(fèi)價(jià)格指數(shù)模型可表示為

其中，KCxy表示x種材料在y期間的材料費(fèi)價(jià)格指標(biāo)，pCxy表示在y期間時(shí)的材料單價(jià)，qCxy表示y期間時(shí)的材料消耗量，pCxw表示在基準(zhǔn)期w時(shí)的材料單價(jià)，qCxw表示在基準(zhǔn)期w時(shí)的材料消耗量，ACy表示y期間總材料費(fèi)用，ACw表示基準(zhǔn)期的總材料費(fèi)用。

2.3 項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)概算價(jià)格指標(biāo)模型

設(shè)定項(xiàng)目工程概算所需的價(jià)格序列為X(0)={X(0)(1)，X(0)(2)，…，X(0)(n)}，對(duì)價(jià)格數(shù)據(jù)作累加生成新價(jià)格數(shù)據(jù)序列X(1)={X(1)(1)，X(1)(2)，…，X(1)(n)}，建立項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)概算價(jià)格指標(biāo)GM模型相應(yīng)的微分方程，可表示為

其中，a表示發(fā)展灰度，u表示控制灰度。通過(guò)數(shù)據(jù)行為概算價(jià)格比較序列Xi的數(shù)據(jù)行為，參考概算價(jià)格數(shù)據(jù)序列X0在k時(shí)間點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)可表示為

其中，p表示分辨系數(shù)，表示兩級(jí)最小差，表示兩級(jí)最大差。關(guān)聯(lián)系數(shù)描述的是概算價(jià)格數(shù)據(jù)比較序列和數(shù)據(jù)參考概算價(jià)格序列的指標(biāo)，表示在某時(shí)刻的概算價(jià)格數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)程度。驗(yàn)證關(guān)聯(lián)度后可以利用所建模型進(jìn)行工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)概算價(jià)格指標(biāo)預(yù)測(cè)。利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)所得價(jià)格指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，增強(qiáng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度。

3 應(yīng)用測(cè)試

為驗(yàn)證本研究工程概預(yù)算系統(tǒng)的性能，分別使用文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)、文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)和本研究系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比三種系統(tǒng)的工程項(xiàng)目概預(yù)算能力。本研究系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境如表2所示。

表2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境Tab.2 System operating environment

本研究實(shí)驗(yàn)以某一工程項(xiàng)目為例，使用三種系統(tǒng)對(duì)該工程概預(yù)算進(jìn)行管理。工程建筑地上26層，地下2層，建筑高度78.3 m，整體建筑為一類(lèi)高層住宅樓，總建筑面積11841.59 m2，結(jié)構(gòu)類(lèi)型為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)架構(gòu)示意圖如圖3所示。

2.1 新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的積極性 主要取決于以下幾個(gè)方面：一是新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體對(duì)“創(chuàng)投”項(xiàng)目的期望值較高，希望投入產(chǎn)出比高；二是“創(chuàng)投”項(xiàng)目比政府有關(guān)部門(mén)實(shí)施的同類(lèi)投資補(bǔ)助和貸款貼息項(xiàng)目是否有更多優(yōu)惠政策；三是“創(chuàng)投”項(xiàng)目申報(bào)程序是否更簡(jiǎn)便，成本更低。

本實(shí)驗(yàn)以整體建筑為研究對(duì)象。實(shí)驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)模型如圖4所示。

實(shí)驗(yàn)建筑結(jié)構(gòu)特征如表3所示。

表3 建筑結(jié)構(gòu)特征Tab.3 Characteristics of building structure

使用三種系統(tǒng)計(jì)算建筑項(xiàng)目建設(shè)階段的概預(yù)算，三種系統(tǒng)得出的概預(yù)算如圖5所示。

本研究建筑項(xiàng)目實(shí)際的工程造價(jià)為156258622.64元，本研究系統(tǒng)計(jì)算出的平均概預(yù)算為1562.2萬(wàn)元，與實(shí)際工程造價(jià)差別不大，說(shuō)明本研究系統(tǒng)得到的概預(yù)算更加接近實(shí)際情況，數(shù)據(jù)計(jì)算更加準(zhǔn)確。

文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)得到的概預(yù)算變化幅度較大，工程概預(yù)算最低為1544.2萬(wàn)元，與實(shí)際工程造價(jià)相差18.38萬(wàn)元，文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)得到的概預(yù)算誤差較大?？赡懿捎玫那鍐味~的人材機(jī)單價(jià)與現(xiàn)在的人材機(jī)市場(chǎng)存在價(jià)差，導(dǎo)致得到的概預(yù)算過(guò)低。文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)計(jì)算出的評(píng)價(jià)概預(yù)算為1568.5萬(wàn)元，高出實(shí)際工程造價(jià)。文獻(xiàn)［4］計(jì)算建筑階段的工程量高于實(shí)際值，工程量項(xiàng)目清單中可能存在編碼重復(fù)的情況，項(xiàng)目信息誤導(dǎo)，或定額主材價(jià)格過(guò)高導(dǎo)致概預(yù)算過(guò)大。

使用三種系統(tǒng)對(duì)建筑工程運(yùn)營(yíng)使用期間產(chǎn)生的運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行計(jì)算，包括環(huán)境保護(hù)費(fèi)、管理養(yǎng)護(hù)費(fèi)、維修服務(wù)費(fèi)、運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)等。從建筑工程項(xiàng)目完工開(kāi)始計(jì)算，年份設(shè)定為8年，得到運(yùn)營(yíng)階段的運(yùn)營(yíng)成本如圖6所示。

對(duì)比三種系統(tǒng)得到的運(yùn)營(yíng)階段的概預(yù)算可知，本研究系統(tǒng)得到的運(yùn)營(yíng)成本較低，控制在20萬(wàn)元以下，隨著年份的增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。本研究對(duì)項(xiàng)目中運(yùn)營(yíng)期間的方案進(jìn)行綜合分析對(duì)比，選出最優(yōu)路線作為執(zhí)行方案，將運(yùn)營(yíng)成本控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)計(jì)算出的運(yùn)營(yíng)成本最高可達(dá)到21萬(wàn)元左右，文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本在第1年時(shí)高于21萬(wàn)元，隨著年份增加運(yùn)營(yíng)成本變化幅度較大。其中管理成本和維修成本所占的比例較大，文獻(xiàn)［3］系統(tǒng)和文獻(xiàn)［4］系統(tǒng)對(duì)工程造價(jià)的控制效果一般。

4 結(jié) 論

本研究建立了建設(shè)工程概預(yù)算系統(tǒng)，適用于建設(shè)項(xiàng)目安裝工程的概預(yù)算編制，具有單位工程和單項(xiàng)工程的概預(yù)算輸出功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的控制，保證工程信息的可靠性。根據(jù)歷史造價(jià)數(shù)據(jù)由價(jià)格指數(shù)模型計(jì)算得出價(jià)格指數(shù)，根據(jù)市政管網(wǎng)設(shè)計(jì)概算價(jià)格指數(shù)模型得出價(jià)格指數(shù)數(shù)據(jù)，利用灰色預(yù)測(cè)模型增強(qiáng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度。

本研究仍存在一些不足之處還需進(jìn)一步改進(jìn)，例如數(shù)據(jù)庫(kù)不完善會(huì)對(duì)灰色理論模型工程設(shè)計(jì)概算價(jià)格指數(shù)的預(yù)測(cè)產(chǎn)生影響。