基于GA-SVM質量掙值法的電網項目進度-成本預測

李洪江，楊永昆，冉啟鵬

（云南電網有限責任公司，昆明 650011）

0 引言

電網項目建設是在滿足質量及安全前提下，按基建里程碑進度時間節點如期完成工程建設，及時投產運行，滿足負荷供電需求，并控制項目投資費用在預算范圍內。做好項目實施階段的進度、質量及成本控制是電網項目管理的一項重要工作。進度及成本管理較為客觀和定量，而質量則相對主觀和定性，進度、質量及成本之間密切關聯，相互影響，項目管理需統籌考慮進度、質量及成本，才能更好地實現項目的過程管控[1]。掙值法是對項目已發生的進度、成本有效集成分析的一種理論方法，是對客觀結果的直觀反映，在工程項目中得到大量運用，但無質量及未來發展相關的分析，因此考慮在傳統掙值法基礎上引入質量目標，形成項目進度、質量及成本的綜合掙值法分析，同時為克服掙值法難于預測尚未發生的項目變化的情況，運用支持向量機的方法實現對項目后續實施情況的預測，以及實現對項目進度、質量及成本現狀、未來的一種綜合分析評價。

1 質量掙值法

傳統掙值法是一種對工程項目成本、進度評價分析的方法，其原理是將項目實際進度狀態同計劃狀態進行比較，求出相互間的差值并假設該狀態將一直延續至項目結束，以判斷后續進度狀態及工期情況，可針對性地采取措施來糾偏項目進度[2]。掙值法普遍使用3 個基本變量及4 個參數表示項目進度、成本的相關指標。

計劃工程預算費用（BCWS），是某一時間節點工程應完成工作所需投入的資金總值，也叫計劃價值PV。完成工作預算費用（BCWP），是指某一時間節點，滿足質量標準的實際已完成工作所需投入資金累計值，也稱掙值EV。完成工作實際費用（ACWP），指某一時間節點已完成工作支付的資金總額，也叫實際成本AC。

根據以上3個基本變量可得出4個進度、成本分析的指標如下：

成本偏差CV=BCWP-ACWP；進度偏差SV=BCWS-BCWP；成本績效指數CPI=BCWP/ACWP；進度績效指數SPI=BCWP/BCWS。

通過這兩個指數可以反映出實際工作成本及進度與計劃值的偏差。

在實際工程中，質量、進度、成本緊密聯系，相互制約。在同樣的條件下，質量的提升會引起進度的拖延和成本的增加。為更全面地分析項目進度、成本關系，引入質量掙值法的概念，即對已完成工作引入質量修正的完成工作預算質量費用（QBCWP）值，將當前由3個變量表征的成本、進度指標改進為通過4個基本變量值綜合衡量工程進度、質量及費用情況[3]。

為準確計算完成工作預算質量費用（QBCWP）值，需定義質量指數及質量-成本變化系統。其含義及表達式為：

其中，工程計劃質量評分值是根據項目各分部工程的計劃質量目標；實際工程質量綜合評分值是項目建成后實際評價的質量值。其計算都是以各分部工程成本在整體項目中的占比來計算權重，權重值通過計劃或實際質量評分相乘累加后得到計劃或實際綜合評分值。為簡化計算，將工程質量劃分為優良和合格兩個評判集，分別取值為90分和60分。

質量—成本變化系數QCI表達式為：

表征質量指數與工程成本之間關系的經驗函數，一般通過類似工程數據來確定質量與成本之間的變化系數。

確定了質量成本變化系數后就可對項目成本值進行質量修正，故可得出完成工作預算質量費用為QBCWP=BCWP×QCI；質量偏差為QV=QBCWP-BCWP。另外，進度、成本指標也可由質量掙得值變量來表示，改進得到計算公式為：成本偏差 CV′=QBCWP-ACWP；進度偏差 SV′=QBCWP-BCWS；成本績效指數CPI′=QBCWP/ACWP；進度績效指數SPI′=QBCWP/BCWS。形成質量掙值法各項指標及其含義如表1所示。

表1 質量掙值法判斷指標及含義

2 GA-SVM原理及預測建模

支持向量機(SVM)是處理小樣本、非線性和高維度等問題的理論方法，其較強的學習能力可對有限樣本信息求取問題的最優解[4]。影響SVM 模型精確度的關鍵因子是核函數參數和懲罰因子c，本文采用遺傳算法對SVM參數進行優化，提升預測的準確性。

GA-SVM 是 把 GA 求解全局最優值能力與SVM回歸預測進行有機結合，用GA對SVM模型參數進行優化，提高模型的精度。GA-SVM預測步驟如下：

（1）輸入樣本數據并進行歸一化處理；

（2）對參數編碼并初始化種群，參數有核參數及懲罰因子；

（3）以適應度函數最優值進行學習訓練；

圖1 GA優化SVM預測流程圖

（4）執行選擇、交叉、變異等遺傳算子操作，產生新種群；

（5）迭代計算確定最優值作為SVM 預測模型參數，進行預測[5]。GA優化SVM預測仿真流程如圖1所示。

3 實例分析

以某110 kV 變電站工程為例進行質量掙值的進度、成本分析預測，項目的建設工期為12個月，采用掙值法來進行工程進度、質量及成本的控制管理，以工程建設中真實發生的各項成本為基礎數據，將發生的成本歸納分類。以10天為單位區間對項目各變量進行分析，以每個區間項目成本數據，得到BCWS、BCWP、ACWP以及CV、SV等數據，其中部分數據如表2所示。

表2 項目傳統掙值指標數據 萬元

質量掙值法的進度、成本計算需先計算質量系數，將該變電站工程按進度分項分為三通一平、土建工程、安裝工程及調試工程4大類，各類質量指標又可細化為若干項。為簡化計算復雜度，對各類質量指標進行合并簡化，以各分項工程量的預算成本為基礎，質量優良為90 分、合格為60 分計算，先將各單項工程質量指標值疊加得到該單項質量評分，再按單項工程在BCWS 權重，加權求出各區間計劃質量評分值。實際評分值則根據工程實際對各項質量指標評價結果（優良或合格）為依據計算得出。

根據式（2）計算出各區間的質量指數為1.05、1.03、0.96、 1.02、 1.00、 0.93、 0.98、 1.01、 1.08、 1.02、 0.90、0.88、 1.00、 1.10、 0.99、 1.04、 0.97、 1.12、 1.03、 0.96、0.87、 0.95、 0.99、 1.08、 1.03、 1.02、 1.00、 0.90、 0.93、1.10、1.09、1.02、0.91、0.96、0.98、1.01。

質量—成本變化系數與工程復雜程度、質量要求、工藝水平等因素相關，參考類似工程進行確定，最后得出該工程36個區間的經質量修正后的質量掙值數據如表3所示。

表3 項目質量掙值指標數據 萬元

利用MATLAB對CPI＇利用GA優化SVM參數進行仿真計算[6]，得到預測結果如圖2所示。

圖2 質量掙值CA-SVM 成本績效指數預測結果

圖3 質量掙值CA-SVM 進度績效指數預測結果

同時對傳統掙值下的成本績效指數CPI 進行預測，將傳統掙值及質量的成本績效指數預測結果進行比較，其均方誤差MSE和相關系數R結果如表4所示。

表4 傳統掙值及質量掙值預測的MSE和R對比

同樣利用MATLAB 對SCPI＇利用GA 優化參數進行仿真計算，得到預測結果圖及誤差如圖3所示。

同時對傳統掙值下的進度績效指數SPI進行預測，將傳統掙值及質量的成本績效指數預測結果進行比較，其均方誤差MSE和相關系數R結果如表5所示。

表5 傳統掙值及質量掙值預測的MSE和R對比

均方誤差（MSE）作為各節點預測值與實際值平方和的均方值，MSE 越小代表預測結果的精度越高。相關系數（R）表示預測曲線與實際曲線擬合度的情況，R 越大則擬合得越好。從表4～5 可以看出，基于質量掙值方法較傳統掙值對項目進度—成本預測有較好的效果，說明以工程質量、進度及成本指標綜合反映項目進度、成本更符合客觀實際，指標信息更真實、準確，具有較好的實用性。

4 結束語

進度、質量及成本作為工程項目管理的三大主要目標，相互之間緊密聯系，需統籌做好三者的集成控制。本文采用質量掙值方法，利用GA-SVM 預測模型，實現進度、成本的預測。以某變電站建設工程為例對所提方法進行了計算分析，驗證了方法的有效性和實用性。