系統動力學視角下高速公路工程成本與進度管理研究

馬寅宗[上海基礎設施建設發展（集團）有限公司，上海 200032]

高速公路的建設通常造價高、投資大，點多、線長、面廣，質量要求高、工期緊，環境復雜，不可控因素多。由于施工企業進度和成本管理模式仍不完善，因此經常面臨逾期和超支的問題。企業在保證工程質量的前提下，為了能夠按時完工，將采用趕工的方式，但是在趕工的情況下，為了確保工程的按時完工，在施工過程中成本管理就會變成一紙空文，開支的隨意性很大[1]。如何協調進度管控和成本管控的關系，是一個值得思考的問題。

國外對工程項目的成本、進度、質量三大目標的控制研究已經較為成熟，而國內學者對三大目標的單獨研究較多，對其內在的聯動關系研究不到位。以往的研究多集中于操作層面的控制研究，缺乏動態性、系統性，難以對未來的變化以及最終的結果做出科學的預測，無法有效地實現管控[2]。不同于將研究對象分成獨立部分的傳統的思維方式，系統動力學從系統的視角考慮問題，關注作為系統一個組成部分的研究對象如何與系統的其他組成部分相互作用[3]。在高速公路工程項目這個復雜的系統中，成本、進度、質量的管控之間相互作用相互影響。本文嘗試利用系統動力學的方法，在確保項目高質量的前提下，建立進度管理和成本管理的因果關系圖；分析進度和成本之間的聯動關系；剖析其影響機理；最后建議施工企業對系統關鍵因素進行量化，形成以項目為核心的成本、進度控制機制，旨在幫助企業管理者做出科學決策，以保證企業利益最大化。

1 模型設計

1.1 設計思路

由于高速公路建設工程的建設環境復雜且不可控因素多，實際成本、進度和實際質量在建設過程中都會或多或少偏離計劃目標。成本、進度管控就是在工程的建造過程中，對各環節的費用開支和工程進度進行監督調節，使得項目能夠如期完工，且成本控制在預算之內。

系統動力學以反饋控制理論為基礎，應用領域廣泛，有利于理解系統內部各部分之間的影響機理。本文假設工程質量符合要求，僅考慮進度和成本之間的聯動關系。成本和進度的控制都是一個周而復始的反饋過程，且密不可分（見圖1）。

圖1 成本-進度控制反饋

圖1 中存在兩個反饋，一是根據計劃（成本、進度）采取措施（成本、進度）減小計劃值與實際值之間的偏差；二是根據采取措施后的偏差調整計劃（成本、進度）。大多數學者通常獨立地研究成本的控制或進度的控制，本文充分考慮成本與進度的內在關系，進行系統分析，旨在幫助企業的管理人員作出科學的決策。

1.2 模型構建

因果關系圖可以描述系統內各部分之間的內在聯系，基于成本與進度的控制反饋機制，依據高速公路工程的實際情況，細化項目成本，分析成本與進度之間的聯動關系，形成高速公路工程項目成本-進度控制因果關系如圖2 所示，由于模型假設滿足質量要求，因此不考慮返工循環。從圖2 中可以看出成本與進度之間密切聯系，牽一發而動全身。在這個系統中，由于外界因素和系統變更造成的實際成本與目標成本之間的偏差值、實際進度與目標進度之間的偏差值，進而采取成本控制措施和進度控制措施是系統的主線。其中，對一些關鍵要素和邏輯關系，進行如下解釋。

圖2 成本-進度控制因果循環

1.2.1 關鍵要素

在該主線上的關鍵要素包括以下幾點。

（1）外界因素。基于高速公路建設項目的特點，工程能否順利地進行，與項目運行的外部環境密切相關[4]，該系統中的外界因素僅局限于宏觀環境因素，不包含行業環境因素。主要包括政治法律環境、經濟環境、社會環境、自然環境和技術環境。合同是聯系高速公路項目各個主體之間的紐帶，其合同管理依托于法律環境的支持；經濟環境主要是指原材料和施工設備的供應市場與價格，由于施工量大，用料多，經濟政策的調整對材料設備影響大；公路建設具有跨地區的特點，不可避免地涉及拆遷和占用耕地的問題，因此沿線的居民量和受教育情況會直接影響工程實施；地形、地質、水文、氣候等條件的復雜性和不確定性，常常會加大項目實施的難度；先進的技術是高速公路項目施工的重要保障。這些外界因素都會或多或少地影響施工的成本和進度，使得實際成本、進度和目標成本、進度造成偏差。

（2）工程變更。指由項目施工單位、業主或設計單位提出的，對項目的范圍、施工條件、工程設計、技術標準進行變更。工程變更很可能會延誤工期或造成成本失控的局面，甚至降低勞動生產率。加強各主體間的溝通協調，是減少工程變更發生的有效措施；隨著工程的推進，發生變更對項目產生的影響也呈現遞增趨勢；若發生變更，一定要及時進行現場簽證，更新目標成本和目標進度，將損失降至最低。

（3）實際成本、進度。是指在施工過程中實際發生的成本、進度，通常情況下受到工程變更和外界因素的影響，實際成本會高于目標成本，進度會慢于目標進度。

（4）目標成本、進度。是指在施工前，依據現有數據及以往經驗，充分考慮外界環境因素影響，以及對工程變更進行成本和進度更新后的、估算出的理想化成本、進度。

（5）成本、進度分析。是指實際成本、進度與目標成本、進度之間的偏差值，根據偏差值的情況采取相應的成本、進度控制，以縮小偏差值，將成本控制在可承受范圍內，盡量在規定的工期內完工。

（6）成本、進度控制。是指使實際成本、進度無限接近目標成本、進度所采取的措施，其中若成本出現偏差，常用的措施有延期付款和進度控制；若進度出現偏差，常用的措施有拖延時間和組織趕工。但不論采取何種措施，都會對成本、進度產生雙重影響，因而需要掌握在維持成本和進度相對平衡的范圍內，采取最有效、代價最小的措施。

1.2.2 邏輯關系

（1）成本控制循環。①延期付款措施：將采取延期付款措施的循環從系統中分離出來（見圖3）。經成本分析后，確定采取延期付款的成本控制措施，會導致施工效率降低，施工時間增加，增加的工期產生工期成本，若超過合同規定需繳納違約金，更改目標成本后重新進行成本分析。但是由于施工時間增加，該措施將影響到施工進度，需要更新目標進度，進行進度分析，決定是否采取相應的進度控制措施。②進度控制措施：將采取進度控制措施的循環從系統中分離出來（見圖4）。經成本分析后，確定采取控制進度的措施來減小成本偏差值，即通過拖延時間或趕工的方式來控制項目進度，進而控制費用繳納的情況。

圖3 成本控制循環——延期付款措施

圖4 成本控制循環——進度控制措施

（2）進度控制循環。①拖延時間措施：將采取拖延時間措施的循環從系統中分離出來（見圖5）。經進度分析后，決定采用拖延時間的措施，根據拖延時間的天數，更改目標進度，再次進行進度分析。在此過程中，不可避免地產生工期成本，更改目標成本，進行成本分析，再進行成本控制。②趕工措施：將采取趕工措施的循環從系統中分離出來（見圖6）。經進度分析后，決定采用趕工的措施。趕工會縮減進度，減少延誤總量，更改目標進度，再次進行進度分析。同時，趕工會增加物資需求和勞動力資源，進而產生趕工成本，影響目標成本。

圖5 進度控制循環——拖延時間措施

圖6 進度控制循環——趕工措施

2 模型分析

（1）從模型的邏輯關系中可以看出，成本控制和進度控制不是孤立發生的，采取成本控制措施必然會牽扯進度控制循環，同理，采取進度控制措施也一定會涉及成本問題，因此不能將它們分割來看。

（2）由于成本和進度間關系密切，在制定控制措施的時候必須兩者兼顧，即在采取成本措施時，除了需要關注成本偏差度，還需要關注由于成本措施連帶產生的進度變化，在進度變化可以接受的范圍內，調整成本，否則可能產生反效果。在采取進度措施時也是同樣的道理，需要關注成本的增加情況。

（3）高速公路項目由于跨區域，受自然環境的影響大，施工進度的不確定性高。企業可根據項目及企業自身的實際情況量化相關指標，便于成本-進度控制。例如，對成本分析和進度分析進行分級，偏差值較小時不采取措施，在偏差值較大時，采取不同程度的措施進行控制，形成以項目為核心的成本-進度管控機制。

3 結 語

本文利用系統動力學的思想，從系統的角度考慮成本控制和進度控制之間的因果關系，梳理出系統中的部分邏輯關系來描述成本和進度之間如何相互影響，并且基于模型，提出讓企業量化成本-進度控制系統中的關鍵因素，形成以項目為核心的企業成本-進度管控機制，最大程度上保證企業的利益，幫助企業管理者作出科學決策。