鐵路工程接口工序工期匹配研究

黃成峰，鮑學(xué)英，班新林，許見(jiàn)超

(1.蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081；3.高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

鐵路工程建設(shè)過(guò)程中需要不同專(zhuān)業(yè)配合,不同參與方協(xié)作,在此過(guò)程中各主體之間會(huì)形成物理或者功能邊界,便產(chǎn)生了工程接口。接口實(shí)體以及功能的精確匹配和接口信息及時(shí)高效的傳遞是確保接口功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

在接口管理關(guān)鍵影響因素研究方面,現(xiàn)有研究已經(jīng)比較深入。Chen等[1]從人員/參與者、方法/過(guò)程、資源、文檔、項(xiàng)目管理和環(huán)境這六個(gè)相互關(guān)聯(lián)角度出發(fā),以結(jié)構(gòu)化的方式確定并呈現(xiàn)導(dǎo)致接口問(wèn)題的因素。該研究有助于全面了解接口問(wèn)題原因,為從業(yè)者和研究人員尋求全面的接口管理解決方案提供理論基礎(chǔ)。喻茗雪[2]從工程供應(yīng)鏈的角度展開(kāi)分析研究,以工程、技術(shù)、組織、責(zé)任等四個(gè)維度作為劃分依據(jù)對(duì)接口進(jìn)行分類(lèi),將工程建設(shè)各階段的利益相關(guān)者及其相互關(guān)系進(jìn)行識(shí)別,運(yùn)用AHP法量化分析提取出接口管理的關(guān)鍵影響因素,并給出實(shí)施建議。張興凱[3]在識(shí)別并篩選出影響接口管理效果因素的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了接口管理效果影響因素分析理論模型?；谝蛩胤治?結(jié)合全過(guò)程控制、PDCA循環(huán)、精細(xì)化管理和組織管理等理論和方法,論證了加強(qiáng)關(guān)鍵因素管理的必要性和可行性,同時(shí)對(duì)如何加強(qiáng)關(guān)鍵因素管理給出了執(zhí)行路徑和實(shí)施方法,提出了以事前控制為核心的精細(xì)化接口管理策略組合。

在解決接口沖突問(wèn)題方面,學(xué)者們也做了大量研究。Ju等[4]通過(guò)調(diào)整和重新分配相關(guān)承包商之間的接口責(zé)任,提出在現(xiàn)有交付方式下的價(jià)值優(yōu)化策略,同時(shí)對(duì)集成項(xiàng)目交付(IPD)在消除接口沖突方面的前景進(jìn)行了論述。價(jià)值優(yōu)化策略和基于IPD的方法有望消除復(fù)雜建設(shè)項(xiàng)目的接口沖突,整合復(fù)雜的供應(yīng)鏈,降低項(xiàng)目交付延遲和成本超支的潛在風(fēng)險(xiǎn)。Lin[5]使用集成于建筑信息建模(BIM)中的三維接口映射來(lái)跟蹤和管理界面事件。BIM方法用于以數(shù)字格式保存接口信息,三維接口模型為用戶提供接口事件的概述,用戶可以虛擬地跟蹤并管理接口,以此指導(dǎo)接口的實(shí)施,減少接口沖突的發(fā)生。Eray等[6]從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),基于建設(shè)項(xiàng)目中最常見(jiàn)的接口問(wèn)題,定義了一種適用于自適應(yīng)重建項(xiàng)目的接口管理本體,總結(jié)了接口管理系統(tǒng)(IMS)在適應(yīng)性重建項(xiàng)目中的實(shí)施建議。Yeh等[7]提出一系列接口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),以指導(dǎo)最新的地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)施工接口問(wèn)題進(jìn)行徹底審查,確定了用于概括接口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的接口依賴類(lèi)型。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者們對(duì)接口管理的研究已有了基本框架,在此基礎(chǔ)上本文細(xì)化到接口工序工期上,提出解決接口工期不匹配問(wèn)題的方法。在傳統(tǒng)的鐵路工程接口管理中,不會(huì)特別強(qiáng)調(diào)接口工序?qū)て谄ヅ涞男枨?將接口工序和普通工序不加以區(qū)分,在工期計(jì)劃中不考慮接口交換時(shí)間,因此經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致參與方之間接口信息難以對(duì)接,造成工程接口匹配不當(dāng)?shù)膰?yán)重后果。本文基于接口交換概念建立影響效果矩陣,利用Shapley值法將接口信息發(fā)送時(shí)間、接口信息傳輸時(shí)間、接口信息接收時(shí)間和接口信息反饋時(shí)間等因素相互作用對(duì)接口工序工期的影響進(jìn)行量化分析,構(gòu)建鐵路工程接口工序工期預(yù)測(cè)模型。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)接口工序工期匹配的需求給出相應(yīng)的接口工序工期匹配方式。最后,在實(shí)例研究中具體運(yùn)用本文提出的方法調(diào)整工序工期,使得各組接口信息及時(shí)交換,減少接口沖突的發(fā)生。

1 接口交換

1.1 接口交換的概念

在接口管理實(shí)踐過(guò)程中,從業(yè)人員普遍依據(jù)《接口控制手冊(cè)》(Interface Control Manual, ICM)的指導(dǎo)原則。針對(duì)具體項(xiàng)目的特點(diǎn),確立接口實(shí)施的明確標(biāo)準(zhǔn),并制定相應(yīng)的管理要求。通過(guò)這種方式,對(duì)接口工程實(shí)施有效監(jiān)控,確保項(xiàng)目按照預(yù)定目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)得以順利推進(jìn)。ICM是工程接口資料的匯編,主要包含接口編碼、接口特征描述、接口類(lèi)型、接口屬性、計(jì)劃交換時(shí)間、實(shí)際提交情況,以及接口更新等信息[8]。

接口交換是指在接口活動(dòng)中上游方提出接口請(qǐng)求,并按照《接口控制手冊(cè)》中規(guī)定的執(zhí)行時(shí)間和任務(wù)內(nèi)容用接口信息傳送單(ⅡTF)向下游的接收方提交接口信息,之后接口雙方通過(guò)接口信息意見(jiàn)單(ⅡCS)交流意見(jiàn),直到接收方確認(rèn)已經(jīng)得到了所需要的全部信息,回文同意,接口參與方執(zhí)行相關(guān)的接口工作內(nèi)容后最終將接口關(guān)閉的整個(gè)過(guò)程[9]。

在鐵路工程建設(shè)過(guò)程中,為全面高效地對(duì)接口進(jìn)行監(jiān)測(cè)管控,通常會(huì)成立接口管理小組。接口管理小組通過(guò)接口信息傳送單(ⅡTF)和接口信息意見(jiàn)單(ⅡCS)了解接口上游方和下游方對(duì)接口問(wèn)題處理的意見(jiàn)及建議,及時(shí)協(xié)調(diào)安排各方處理接口問(wèn)題。對(duì)接口問(wèn)題的處理方案經(jīng)過(guò)接口管理小組的同意和批準(zhǔn),以文件的形式分發(fā)到各單位及部門(mén)[10]。接口管理小組通過(guò)合同條款約束接口上游方和下游方按時(shí)提交接口信息和反饋意見(jiàn),以及追究接口交換出錯(cuò)的相關(guān)責(zé)任。接口管理小組在接口交換中是主要的組織方和協(xié)調(diào)方,是接口信息溝通的中介,居于指揮和決策的中心位置[11]。

根據(jù)接口交換概念以及接口上、下游方和接口管理小組的工作內(nèi)容,鐵路工程接口交換過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 接口交換過(guò)程

1.2 接口交換狀態(tài)

基于文獻(xiàn)綜述和對(duì)接口活動(dòng)參與方的調(diào)研結(jié)果,Lin等[12]提出一種接口管理程序,該程序包括接口查找(interface finding)、接口識(shí)別(interface identification)、接口溝通(interface communication)、接口記錄及跟蹤(interface recording and tracking)和接口關(guān)閉(interface closing),見(jiàn)表1。

表1 接口管理程序

同時(shí),Ju等[13]提出接口管理任務(wù)可分為接口識(shí)別、接口定義和表達(dá)、接口實(shí)現(xiàn)、接口測(cè)試、接口關(guān)閉等5個(gè)基本過(guò)程。

結(jié)合接口管理程序描述以及接口管理任務(wù)過(guò)程,接口交換存在接口打開(kāi)和接口關(guān)閉這兩種基本狀態(tài)。

1)接口打開(kāi):接口上游方嚴(yán)格按照ICM中接口交換的相關(guān)規(guī)定準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)確地向接口下游方提交接口請(qǐng)求,并開(kāi)放接口界面。

2)接口關(guān)閉:接口下游接收并解碼理解相關(guān)信息,與接口上游方溝通協(xié)調(diào),最后雙方達(dá)成一致意見(jiàn),在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉接口界面[14]。

1.3 接口交換時(shí)間

以接口打開(kāi)的時(shí)間點(diǎn)作為接口交換過(guò)程的起始點(diǎn),以接口關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)作為接口交換過(guò)程的終止點(diǎn),從始至終這一段時(shí)間即接口交換時(shí)間。在鐵路工程建設(shè)過(guò)程中,《接口控制手冊(cè)》及相關(guān)合同中對(duì)各主體之間接口交換時(shí)間的管控提出了要求。接口交換的進(jìn)度控制是鐵路工程進(jìn)度控制的重要部分,接口打開(kāi)時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間以及交換時(shí)間這三個(gè)時(shí)間參數(shù)是接口交換進(jìn)度的主要控制點(diǎn)[9]。

2 考慮接口交換時(shí)間的接口工序工期

接口工序是指參與接口活動(dòng)的兩組施工隊(duì)在接口界面對(duì)接口實(shí)施對(duì)象連續(xù)完成的各項(xiàng)制造與生產(chǎn)活動(dòng)的總和。同一接口工序的參與者、實(shí)施界面與實(shí)施對(duì)象一般是固定不變的,任何一個(gè)要素改變,就會(huì)產(chǎn)生(轉(zhuǎn)變?yōu)?另一道新的接口工序。接口工序工期即為開(kāi)展接口工序從開(kāi)始實(shí)施到接口工序全部完成并交付產(chǎn)品所經(jīng)歷的時(shí)間。

從信息傳遞的角度來(lái)看,接口信息發(fā)送時(shí)間、接口信息傳輸時(shí)間、接口信息接收時(shí)間和接口信息反饋時(shí)間是影響接口交換時(shí)間的主要因素[9]。其中,接口信息發(fā)送時(shí)間是指接口請(qǐng)求發(fā)出方,編碼接口信息和發(fā)送信息的時(shí)間。接口信息傳輸時(shí)間是指由于信息通道中運(yùn)行傳輸?shù)臅r(shí)間,例如文件資料遞送時(shí)間,網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)間等。接口信息接收時(shí)間是指接收及解碼理解接口信息的時(shí)間。接口信息反饋時(shí)間是指收到接口信息后,分析確認(rèn),并返回接口信息意見(jiàn)單(ⅡCS)的時(shí)間。在實(shí)際工程項(xiàng)目中,接口交換時(shí)間會(huì)對(duì)項(xiàng)目整體工期造成影響,同時(shí)也會(huì)影響接口工序在時(shí)間上的匹配。

2.1 影響效果矩陣

考慮接口交換時(shí)間后,各影響因素對(duì)接口交換時(shí)間的影響可能導(dǎo)致接口工序的工期延長(zhǎng)。專(zhuān)家根據(jù)以往相關(guān)工程的工期數(shù)據(jù)分析得到預(yù)測(cè)結(jié)果的概率分布。

根據(jù)研究[15],工期受到多種因素影響,呈現(xiàn)出對(duì)數(shù)正態(tài)分布特征。通過(guò)計(jì)算機(jī)生成位于(0,1)區(qū)間內(nèi)且符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù),以模擬各種影響因素出現(xiàn)的概率P1×n=[P1,P2,…,Pn]。將P1×n與預(yù)期的概率分布進(jìn)行對(duì)比,若P1×n處于“與預(yù)期結(jié)果相同”的范圍內(nèi),則表示工期保持不變;若P1×n處于“比預(yù)期結(jié)果延長(zhǎng)”的范圍內(nèi),則表明工期有所延長(zhǎng)。對(duì)照區(qū)間范圍后可得到影響因素隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生的預(yù)期結(jié)果ri表達(dá)式為

(1)

則受接口交換時(shí)間影響組成的影響效果矩陣為Rn×1=[r1,r2,…,rn]T。

2.2 基于Shapley值的影響因素權(quán)重

Shapley值法是Shapley于1953年提出的一種數(shù)學(xué)方法,主要用于解決多人合作對(duì)策問(wèn)題[16]。在該方法中,使用G(N,R)表示N人參與的合作博弈,其中N人集合內(nèi)的任意子集s都與一個(gè)最大收益值v(s)相對(duì)應(yīng),并滿足

v(φ)=0

(2)

v(s1∩s2)≥v(s1)+v(s2)s1∩s2=φ

(3)

式中:s1、s2為不同的聯(lián)盟。

用v(s|{i})表示剔除成員i之后的收益,則成員i對(duì)聯(lián)盟s的貢獻(xiàn)為

v(s)-v(s|{i})

(4)

假設(shè)有k個(gè)成員參與聯(lián)盟s,即聯(lián)盟s的規(guī)模為|s|=k,則成員i對(duì)所有規(guī)模為k的聯(lián)盟的貢獻(xiàn)之和為

(5)

(6)

成員i在全部規(guī)模下的平均貢獻(xiàn)為

(7)

(8)

因此,式(7)可化為

(9)

式(9)中的平均貢獻(xiàn)被稱(chēng)作Shapley值,即成員i在N人合作博弈中的收益[17]。

本文將其推廣運(yùn)用于對(duì)影響接口交換時(shí)間的因素進(jìn)行權(quán)重分配,該方法考慮了多影響因素之間的相互作用,能夠更好反映各種因素對(duì)接口交換時(shí)間的綜合影響。

式中:φi(v)為在其他因素影響下的第i個(gè)影響因素的權(quán)重;|s|為在聯(lián)盟s中的影響因素?cái)?shù)量;v(s)為聯(lián)盟s所產(chǎn)生的效益;v(s|{i})為在排除成員i后,聯(lián)盟s所能獲得的效益;w(|s|)為對(duì)該貢獻(xiàn)的加權(quán)因子;v(s)-v(s|{i})為因素i在所有包含因素i的聯(lián)盟s中的邊際貢獻(xiàn)率。式(10)得出的φi(v)組成的權(quán)重矩陣為

式中:ψn×n為在權(quán)衡影響因素的不確定性和多元因素間的相互關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)上,得出的影響因素權(quán)重。該權(quán)重構(gòu)成了模型中的影響程度矩陣,用以替代傳統(tǒng)工期預(yù)測(cè)方法中僅關(guān)注兩種因素間關(guān)聯(lián)性的相關(guān)系數(shù)矩陣與影響度矩陣的乘積。

2.3 接口工序工期預(yù)測(cè)模型

本研究首先設(shè)定一個(gè)理想化的目標(biāo)工期TD,假設(shè)在此情況下不考慮接口交換時(shí)間。然后,采用Shapley值法計(jì)算各種因素在其他因素影響下的權(quán)重,以反映它們?cè)诙嘁蛩叵嗷プ饔弥械南鄬?duì)重要性。將結(jié)果與隨機(jī)數(shù)仿真得到的工期影響因素相結(jié)合,從而得出影響接口工序工期的各因素綜合影響系數(shù)。最后,在理想化目標(biāo)工期TD的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整,考慮接口交換時(shí)間的影響,進(jìn)而計(jì)算出接口工序預(yù)測(cè)工期TF。理想化目標(biāo)工期具有計(jì)劃性質(zhì),指在工期計(jì)劃里的目標(biāo)工期;預(yù)測(cè)工期具有預(yù)測(cè)性質(zhì),指通過(guò)分析求解后得到的預(yù)計(jì)的工期。接口工序工期匹配一般是在接口工序?qū)嵤┲斑M(jìn)行,對(duì)接口工序的工期計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。由于還未開(kāi)展接口實(shí)施,無(wú)法精確獲知接口交換時(shí)間,只能通過(guò)預(yù)測(cè)的方式給出考慮接口交換時(shí)間后預(yù)計(jì)的接口工序工期。根據(jù)上述思路,參考文獻(xiàn)[18]建立工期預(yù)測(cè)模型為

TF=TD(1+P1×nψn×nRn×1)

(12)

式中:TF為預(yù)測(cè)工期;TD為在不考慮接口交換時(shí)間情況下的理想化目標(biāo)工期。

本文模型采用隨機(jī)數(shù)仿真方法對(duì)工期影響因素進(jìn)行模擬,并充分考慮接口信息發(fā)送、傳輸、接收與反饋過(guò)程中各影響因素之間的關(guān)聯(lián)性,使得預(yù)測(cè)的接口工序工期更加貼近實(shí)際情況。

3 接口工序工期匹配

3.1 接口工序工期匹配的內(nèi)涵

根據(jù)基建項(xiàng)目管理程序,鐵路工程項(xiàng)目的建設(shè)由項(xiàng)目規(guī)劃、項(xiàng)目分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、裝備制造、施工安裝、靜態(tài)調(diào)試、聯(lián)調(diào)聯(lián)試、運(yùn)行試驗(yàn)等階段組成[19]。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中,各個(gè)階段需根據(jù)任務(wù)之間的邏輯關(guān)系以及項(xiàng)目資源的合理分配等因素,將其劃分為多個(gè)層級(jí)的子任務(wù)。這些子任務(wù)在時(shí)間上通過(guò)設(shè)置里程碑和節(jié)點(diǎn)工期等方式相互關(guān)聯(lián),以確保項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行[20]。接口工序工期匹配是指不同子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)任務(wù)之間,依據(jù)任務(wù)的前后邏輯關(guān)系、項(xiàng)目資源調(diào)配等限制因素進(jìn)行時(shí)間搭接。特別要注意的是接口工序工期匹配概念中的工期不僅指施工時(shí)長(zhǎng),還包括接口界面開(kāi)放的時(shí)長(zhǎng)。

當(dāng)接口上、下游方的接口工序工期完全沒(méi)有重合時(shí),那么該接口系統(tǒng)的工期不匹配;當(dāng)接口上、下游方的接口工序工期只有一部分重合時(shí),那么該接口系統(tǒng)的工期部分匹配;只有當(dāng)其中一個(gè)接口交換參與方的接口工序工期完全覆蓋接口另一方的接口工序工期或者兩者的接口工序工期完全重合時(shí),那么該接口系統(tǒng)的工期匹配。

由于接口工序工期未完全覆蓋,施工面的使用可能會(huì)產(chǎn)生沖突,接口信息也不能完整的及時(shí)反饋,接口系統(tǒng)的工期不匹配和工期部分匹配這兩種情況通常會(huì)導(dǎo)致返工和重復(fù)做工等問(wèn)題。只有接口工序工期匹配時(shí),施工面的調(diào)配才能更好地滿足接口上、下游方的需求,同時(shí)接口信息才能及時(shí)完整地進(jìn)行傳輸反饋。

根據(jù)接口工序的工作內(nèi)容和任務(wù)需求,接口工序工期匹配的狀態(tài)可分為一般覆蓋、同始覆蓋、同終覆蓋和完全重合,見(jiàn)圖2。

圖2 接口交換過(guò)程

3.2 接口工序工期匹配方式

根據(jù)接口工序工期匹配的需求,同時(shí)考慮到接口工序的施工順序較為固定,并且鐵路工程接口一般不存在提前開(kāi)放的情況?？捎梢韵?種基礎(chǔ)手段與任務(wù)要求的接口匹配狀態(tài)進(jìn)行組合,最終形成13種接口工序工期匹配方式,見(jiàn)圖3。

圖3 接口工序工期匹配方式

接口打開(kāi)狀態(tài)延長(zhǎng)。上游方接口工序施工完成后,其接口界面不關(guān)閉,延長(zhǎng)接口打開(kāi)狀態(tài)至接口任務(wù)要求的時(shí)點(diǎn)。接口打開(kāi)狀態(tài)延長(zhǎng)的是接口界面的開(kāi)放時(shí)間,而不是工序的施工時(shí)間,因此接口狀態(tài)延長(zhǎng)對(duì)后續(xù)工序的開(kāi)展時(shí)間不造成影響。相應(yīng)地,此工期匹配方式適用于接口上、下游方不需要同時(shí)進(jìn)行施工,接口上游方在施工結(jié)束后仍能開(kāi)放接口施工界面且對(duì)后續(xù)工序沒(méi)有影響的接口工序。

接口關(guān)閉再打開(kāi)。上游方接口工序施工完成并關(guān)閉接口界面后,在下游方接口工序需要其配合施工時(shí)再次開(kāi)放接口界面。此工期匹配方式適用于接口上、下游方的工序開(kāi)始施工的時(shí)間間隔較長(zhǎng),接口上游方施工結(jié)束后如果繼續(xù)開(kāi)放接口界面會(huì)對(duì)后續(xù)工序造成影響且接口上、下游方不需要同時(shí)進(jìn)行施工的接口工序。

接口工序延后。上游方接口工序延后至下游方接口工序處于接口打開(kāi)狀態(tài)時(shí)才開(kāi)始施工。此工期匹配方式適用于接口上、下游方必須同時(shí)進(jìn)行施工的接口工序。

各接口工序工期匹配方式的約束條件以及時(shí)點(diǎn)工期計(jì)算的方法如下所述。

打開(kāi)狀態(tài)延長(zhǎng)至同終:

一般關(guān)閉再打開(kāi)(一般工序延后):

關(guān)閉再打開(kāi)并同始(工序延后并同始):

關(guān)閉再打開(kāi)并同終(工序延后并同終):

關(guān)閉再打開(kāi)并跟上游方同步(工序延后并跟上游方同步):

關(guān)閉再打開(kāi)并跟下游方同步(工序延后并跟下游方同步):

關(guān)閉再打開(kāi)并同始同終(工序延后并同始同終):

式中:ti、ti′分別為調(diào)整前、后的接口上游方工序工期;Ti、Ti′分別為調(diào)整前、后的接口下游方工序工期;si、si′分別為調(diào)整前、后的接口上游方接口打開(kāi)時(shí)間;ei、ei′分別為調(diào)整前、后的接口上游方接口關(guān)閉時(shí)間;Si、Si′分別為調(diào)整前、后的接口下游方接口打開(kāi)時(shí)間;Ei、Ei′分別為調(diào)整前、后的接口下游方接口關(guān)閉時(shí)間。

關(guān)閉再打開(kāi)系列匹配方式與對(duì)應(yīng)工序延后系列匹配方式的工期與時(shí)點(diǎn)的計(jì)算方法一樣。但是從整體項(xiàng)目工期來(lái)看,接口工序的關(guān)閉再打開(kāi)操作是在接口上游方施工已經(jīng)完成的基礎(chǔ)上,在接口下游方開(kāi)始施工時(shí)再次開(kāi)放施工界面,不影響后續(xù)工序的開(kāi)展,不會(huì)使項(xiàng)目總工期延長(zhǎng)。而接口工序的延后操作是直接將接口上游方該工序開(kāi)始施工的時(shí)點(diǎn)推遲到接口下游方該工序開(kāi)始施工的時(shí)點(diǎn),會(huì)影響接口上游方后續(xù)工序的開(kāi)展。

4 實(shí)例研究

4.1 工程概況

以鐵路工程橋隧接口作為研究對(duì)象,其不考慮接口交換時(shí)間的工序工期及計(jì)劃安排情況,見(jiàn)表2。表2中,工序代碼后加*的工序表示接口工序。

表2 鐵路工程橋隧接口工期計(jì)劃安排

4.2 接口工序工期

基于各工序的具體狀況,專(zhuān)家參考過(guò)往工程歷史數(shù)據(jù),總結(jié)出在不同概率分布范圍內(nèi),各影響因素可能產(chǎn)生的影響結(jié)果。用隨機(jī)數(shù)量化結(jié)果后具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 影響因素概率分布范圍

以4個(gè)(影響因素的數(shù)量)為一組,利用計(jì)算機(jī)生成在(0,1)區(qū)間內(nèi)符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)。例如,計(jì)算機(jī)生成的第一組隨機(jī)數(shù)為:P1×4=[0.195,0.261,0.109,0.303],將本組隨機(jī)數(shù)與表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并依據(jù)公式(1)計(jì)算,得到第一組影響效果矩陣為:R4×1=[0,0,0,1]T。研究中,采用5 000組數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬,相應(yīng)的隨機(jī)數(shù)和影響效果矩陣見(jiàn)表4。

表4 隨機(jī)數(shù)和影響效果矩陣

本文采用專(zhuān)家調(diào)查法向從事鐵路工程接口管理工作和研究的設(shè)計(jì)人員、施工人員、管理人員和高校學(xué)者發(fā)放50份調(diào)查問(wèn)卷。相關(guān)從業(yè)人員根據(jù)相關(guān)資料,對(duì)接口工序施工過(guò)程中可能遇到的影響因素進(jìn)行權(quán)重評(píng)分。評(píng)分結(jié)果包括單一因素影響程度的大小,以及在多種因素相互影響下的接口工序權(quán)重。在此過(guò)程中,遵循的原則為四種影響因素的權(quán)重和等于1,即v1(s)+v2(s)+v3(s)+v4(s)=1。如果多因素間存在相關(guān)性,則此多因素的權(quán)重和將大于本身之和,即v123(s)>v1(s)+v2(s)+v3(s),見(jiàn)表5。表5中,{1}、{2}、{3}、{4}分別表示接口信息發(fā)送時(shí)間、接口信息傳輸時(shí)間、接口信息接收時(shí)間、接口信息反饋時(shí)間對(duì)接口工序工期的影響,大括號(hào)內(nèi)有多個(gè)數(shù)字則表示多種影響因素相互作用下對(duì)工期的影響度大小。

表5 因素影響度

將表5中的數(shù)據(jù)代入式(10),計(jì)算出各影響因素在接口工序中的作用程度(即權(quán)重),得到因素影響度矩陣為

根據(jù)以上數(shù)據(jù),結(jié)合表4、式(12)得出的接口工序預(yù)測(cè)工期TF見(jiàn)表6。

表6 工序預(yù)測(cè)工期

根據(jù)上述預(yù)測(cè)結(jié)果,繪制出接口工序預(yù)測(cè)工期直方圖,見(jiàn)圖4。

圖4 接口工序預(yù)測(cè)工期直方圖

經(jīng)計(jì)算得到截水天溝工序預(yù)測(cè)工期為13.43 d。結(jié)果表明結(jié)合Shapley值法預(yù)測(cè)的接口工序工期更加符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。

通過(guò)采用上述方法,計(jì)算出其他接口工序的預(yù)測(cè)工期,并據(jù)此編制工期計(jì)劃?rùn)M道圖,見(jiàn)圖5。圖5中,顏色相同的條目為兩個(gè)接口專(zhuān)業(yè)的一組接口工序。

圖5 預(yù)測(cè)工期計(jì)劃?rùn)M道圖(單位:d)

4.3 工期匹配

從圖5中可以看出橋隧接口中隧道工程專(zhuān)業(yè)的接口工序與橋梁工程專(zhuān)業(yè)對(duì)應(yīng)的接口工序的工期安排并不完全匹配,這將會(huì)導(dǎo)致其中一方的施工活動(dòng)對(duì)另一方造成干擾,甚至?xí)霈F(xiàn)各自完成施工后發(fā)現(xiàn)接口界面無(wú)法銜接的情況。

根據(jù)3.2節(jié)中接口工序工期的匹配方式對(duì)橋隧接口各專(zhuān)業(yè)工序的工期進(jìn)行調(diào)整。隧道工程專(zhuān)業(yè)的截水天溝與橋梁工程專(zhuān)業(yè)的邊坡排水工序,在工藝上接口上下游方不需要同時(shí)施工,隧道工程專(zhuān)業(yè)施作完截水天溝后仍能開(kāi)放施工界面且對(duì)后續(xù)工序不造成影響,兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的施工時(shí)間間隔較短,因此這一對(duì)接口工序的工期通過(guò)延長(zhǎng)截水天溝的接口打開(kāi)時(shí)間的方式進(jìn)行調(diào)整。

橋梁工程專(zhuān)業(yè)的邊仰坡防護(hù)工序施工完成并關(guān)閉接口界面后,隧道工程專(zhuān)業(yè)的隧道口清理工序需要其再次開(kāi)放接口界面配合施工。由于接口上下游方的工序開(kāi)始施工的時(shí)間間隔較長(zhǎng),橋梁工程專(zhuān)業(yè)完成邊仰坡防護(hù)施工后如果繼續(xù)開(kāi)放接口界面會(huì)對(duì)后續(xù)工序造成影響且邊仰坡防護(hù)不需要與隧道口清理工序同時(shí)施工,同時(shí)接口下游方的隧道口清理工序?qū)涌谏嫌畏竭呇銎路雷o(hù)工序的接口界面開(kāi)放需求是單向的,因此選擇通過(guò)接口關(guān)閉再打開(kāi)并與下游方同步的方式進(jìn)行工期調(diào)整。

隧道工程專(zhuān)業(yè)的隧道仰拱與橋臺(tái)樁基礎(chǔ)相接工序與橋梁工程專(zhuān)業(yè)的基坑分塊開(kāi)挖和樁頭破除及承臺(tái)施工工序,接口上下游方必須同時(shí)進(jìn)行施工,且這一對(duì)接口工序必須同時(shí)開(kāi)始并同時(shí)進(jìn)行施工,因此選擇通過(guò)延后超前工序(基坑分塊開(kāi)挖)并使兩個(gè)工程專(zhuān)業(yè)的施工時(shí)間同始同終的方式進(jìn)行工期調(diào)整。

隧道口防護(hù)柵欄封閉與橋臺(tái)防護(hù)柵欄封閉作為橋隧接口的最后一道工序,隧道工程專(zhuān)業(yè)與橋梁工程專(zhuān)業(yè)同時(shí)施工可以避免出現(xiàn)連接處出現(xiàn)錯(cuò)位的情況發(fā)生,確保防護(hù)柵欄銜接處平順過(guò)度,因此通過(guò)延后工序并使兩個(gè)工程專(zhuān)業(yè)同時(shí)完成施工的方式進(jìn)行工期調(diào)整。

對(duì)所有接口工序進(jìn)行工期調(diào)整后的工期計(jì)劃?rùn)M道圖見(jiàn)圖6。

圖6 調(diào)整后的工期計(jì)劃?rùn)M道圖(單位:d)

5 結(jié)論

1)對(duì)接口工序工期進(jìn)行模擬,其能夠較好地服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,用本文提出的方法進(jìn)行接口工序工期預(yù)測(cè),在理論上具有較強(qiáng)的合理性。

2)通過(guò)Shapley值法對(duì)各影響因素進(jìn)行賦權(quán),建立了接口工序工期預(yù)測(cè)模型。本文考慮了接口信息發(fā)送時(shí)間、接口信息傳輸時(shí)間、接口信息接收時(shí)間和接口信息反饋時(shí)間等影響因素的相互作用,使得預(yù)測(cè)的接口工序工期更加符合實(shí)際情況。

3)提出了接口工序工期的匹配方式。結(jié)合工程實(shí)際情況選擇相應(yīng)的工期調(diào)整方式,在對(duì)總工期影響較小的情況下使得接口信息交換更加高效流暢,接口施工各專(zhuān)業(yè)配合更加協(xié)調(diào),能夠減少返工和重復(fù)做工的情況發(fā)生,達(dá)到節(jié)約資源、提升工程質(zhì)量的目的。