基于系統動力學的電網工程進度管理分析

李洪江，尚海，趙曉春

（云南電網有限責任公司，云南 昆明 650011）

0 前言

電網建設工程是在規定的預算和周期內，按照前期決策及設計方案創造出特定產品，并滿足質量安全等各項要求，最終轉化為公司的固定資產。電網輸變電工程是實現輸電、配電的載體，是實現擴大再生產的關鍵環節。電網工程的建設涉及進度、造價、質量、安全等一系列管理活動，而進度管理又是項目管理中的是一項十分重要的工作[1]。尤其是在當前電網項目一方面受限于前期核準手續的制約，一方面又有明確的供電時限要求，有效提升進度管理能力顯得更為必要。做好進度管理可避免工期延誤，實現按期供電，提升電網的供電能力和企業的經濟效益；同時進度管理還與質量、安全緊密相關，科學的進度管理可為質量、安全管理提供保障，減少事故發生。

1 影響電網工程進度因素辨識

在電網工程建設中，影響建設進度的因素較多[2-3]，主要有人員素質、工器具水平、設計管理水平、施工組織管理、環境因素、物資供管理能力等。

1）人員業務技術水平。電網工程建設各環節需要較多的各類施工人員，如土建、安裝、調試等人員，其數量及業務技術水平直接影響工程進度。

2）工器具性能。電網工程項目所需的工器具性能水平也是影響工程的一個主要因素，根據不同的建設工序，合理選擇施工機具，如常用的開挖機具、調試裝置、吊裝設備等性能水平也會直接影響項目建設進展。

3）施工組織管理水平。施工組織方案是設計方案在建設中的真實反映，重點、難點處理措施，實施過程中的質量及安全管理水平，各類材料的充分周轉利用、避免發生怠工、停工的情況，合理的實施組織，過程中及時糾偏對項目進度也有極大的影響。

4）設計管理水平。設計方案直接決定了工程量及投資，做好設計管理可合理優化項目工程量及施工難度，減少項目節點工期，甚至工程總工期。建設過程中的設計變更，設計質量的優劣，設計圖紙的供應速度，以及現場設計服務能力，均會對施工進度產生影響。

5）外部的建設環境，當地的氣候條件以及各類干擾因素都會制約實施進度。影響施工的主要氣候因素有：溫度、降雨、冰凍等。夏季持續高溫、連續降雨或雷電天氣、冬季冰凍或寒冷天氣，尤其是氣象災害，都會一定程度造成停工、誤工、減少有效工作時間，影響工程進度及施工質量。外部干擾因素也會對項目進度產生制約，變電站站址、桿塔通道涉及的社會因素，也可能造成項目實施進度的暫緩、停滯、返工等。

6）建設中各類設備物資的按時申報、采購、供應也是保障項目順利實施的前提條件，及時處置好設備在安裝、調試過程中的各類問題，各類周轉材料的合理儲備、供應，避免停工、誤工，也有助于工程項目的施工進度。

2 系統動力學進度管理建模分析

系統動力學(SD，System Dynamics)是分析復雜系統信息反饋機理，以及認識和解決系統問題的學科。根據系統的內在關系及因果影響探尋問題的根源，可在局部信息條件下實現復雜問題的求解[4]。因此，系統動力學研究系統問題的思路，是先借助因果關系圖將系統結構進行客觀體現，在以流圖及系統動力學方程對系統結構進行分析，就可確定系統在一定時期的行為。

構建系統動力學模型，首先要分析清楚研究對象的系統結構，將研究對象細化為具體的變量元素，并梳理各元素之間的影響及關系，以滿足建立系統動力學方程的要求[5-6]。系統動力學的建模步驟就是一個從定性到定量逐步推進的過程，其具體步驟如圖1所示。

圖1 系統動力學模型分析步驟

3 實例分析

以某220 kV輸變電工程為例進行項目進度管理分析，根據對電網建設項目進度影響的因素分析，這些因素具有互相影響、互相反饋的作用關系，使得電網工程進度管理構成了一個符合系統動力學原理的動態反饋綜合體系。電網工進度管理系統因果關系如圖2所示。

圖2 項目進度管理因果關系

電網工程項目進度管理以工程進度里程碑計劃節點為目標，結合工程進度系統因果關系圖結構，并有利于系統動力學方程的建立。根據系統動力學原理，定義如下模型變量，表1僅列出部分變量及其含義。

表1 部分項目進度分析模型變量表

為實現系統的定量分析計算，需要繪制積流圖，并建立方程式來構建系統動力學模型。根據上述繪制的電網工程進度管理因果關系圖及各模型變量，建立工程項目進度分析的積流圖，如圖3所示。

圖3 項目進度管理積流圖

1）參數的確定及變量的取值

根據系統積流圖和定義的相關變量建立模型方程：進度指標=(c0×e0+cl×el+c2×e2+c3×e3+c4×e4+c5×e5)，其中c0為環境影響水平，c1為工器具性能水平，c2為設備物資管理水平，c3為技術管理水平，c4為人員業務水平，c5為施工組織水平。不同因素對電網工程進度的影響各異，且各項因素在不同項目中的影響權重隨項目的具體情況發生變化，本文僅對該220 kV電網工程進度及影響因素分析，首先確定影響進度各項因素的權重值，采用模糊層次分析法得到各權重值為：e0=0.15、e1=0.15、e2=0.1、e3=0.2、e4=0.2、e5=0.2，作為該工程系統動力學計算的基礎參數值。并設定初始各項進度因素投入比例一致，即基本設施投入：物資管理投入：技術管理投入：業務培訓投入：進度管理投入=0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:0.2。

2）項目進度指數預測

將確定的各因數值及權重代入構建的系統動力學方程，利用VENSIM.PLE軟件進行仿真，得到項目進度指數變化趨勢如圖4所示。

由圖4可知，在無相關進度管控及投入下，項目進度指數呈現逐步降低趨勢。根據工程實際情況，進度降低趨勢主要來自于人與設備，人的工作積極性會隨著時間的變化而變化，影響建設進展；同時設備會隨著時間老化，性能降低；施工組織方案未按實際情況及時調整也會制約工程進度等。最后當人、機、環境及組織管理的性能逐步趨于臨界值時，項目的進度指數下降趨于平緩。

圖4 項目進度局指數變化趨勢

3）變量調整的方案選擇

調整影響工程進度的5項變量投入比例，以模擬各變量投入變化對該項目進度影響情況。因變量調整可選方案眾多，為便于比較分析，選取5個具有典型意義的方案為例進行對比，具體投入比例方案如表2所示。

表2 5個具體措施投入比例方案表

按措施投入調整方案依次進行進度仿真，得到5種方案下該220 kV電網工程進度指數變化對比圖如圖5所示，各曲線分別代表不同投入方案下的項目進度指數變化情況。

圖5 5種方案下項目進度指數對比

由圖5仿真結果顯示，針對該電網工程，在以上5種方案中選擇則方案5的效果最佳。即基本設施投入：物資管理投入：技術管理投入：業務培訓投入：進度管理投入=0.18:0.18:0.18:0.18:0.28，體現出在該項目實施中施工組織管理對項目實際進度影響最大，這與該項目的實際情況較為一致，模型分析結果具有較好的準確性。

4 結束語

本文對系統動力學應用于電網工程進度管理進行了分析，根據對影響項目進度的因素分析，仿真了項目進度指數變化情況。通過各變量不同投入比例的仿真模擬，找出影響項目進度的關鍵因素。以電網項目實例驗證了系統動力學進度管理分析方法的正確有效。