建筑工程進(jìn)度優(yōu)化方法研究

楊 凱（云南城投陜西普潤達(dá)投資發(fā)展有限公司，陜西 西安 710000）

建筑工程在實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)過程當(dāng)中，普遍會(huì)因?yàn)楦鞣N影響因素造成工程的實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度產(chǎn)生偏差，施工單位所編制和實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃往往會(huì)超出施工合同中與建設(shè)單位約定的工期。如果一直按照此計(jì)劃進(jìn)行施工，將造成無法按時(shí)履約、工程費(fèi)用增加的后果。為滿足合同所約定的工期要求，降低或消除違約風(fēng)險(xiǎn)，使工程成本得到有效的控制，需基于建設(shè)和施工雙方視角對已編制的工程進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)進(jìn)度優(yōu)化的結(jié)果，編制出符合實(shí)際情況和合同約定的工程進(jìn)度計(jì)劃。

1 工程進(jìn)度的影響因素與優(yōu)化方法

1.1 工程進(jìn)度的影響因素

在工程建設(shè)當(dāng)中，完成某個(gè)項(xiàng)目通常可以采用多種施工方案和施工組織設(shè)計(jì)，而不同情況的施工方案和組織設(shè)計(jì)又會(huì)產(chǎn)生不同的活動(dòng)持續(xù)時(shí)間和工程建設(shè)成本。建筑工程普遍包含許多分部分項(xiàng)工程甚至（子）單位工程[1]。因此，不同人員在編制進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，往往會(huì)有多種方案。進(jìn)度計(jì)劃方案的不同，進(jìn)一步導(dǎo)致了工程總體工期和總體成本的不同[2]。

項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度會(huì)受到各種內(nèi)部影響條件和外部環(huán)境因素的制約，如投入的資金、供應(yīng)的物資、氣候環(huán)境、技術(shù)質(zhì)量、安全管理等因素。建設(shè)項(xiàng)目工程進(jìn)度優(yōu)化應(yīng)當(dāng)在滿足全部和合理的約束條件的前提下，通過合理安排活動(dòng)邏輯時(shí)序以及進(jìn)行資源配置來實(shí)現(xiàn)合同約定達(dá)到的工期目標(biāo)[3]。

1.2 工程進(jìn)度的優(yōu)化方法

進(jìn)度優(yōu)化的方案往往不止一種，需要依據(jù)不同的指標(biāo)制定相應(yīng)的方案。有的進(jìn)度優(yōu)化方案是以工程工期為首要指標(biāo)，而有的進(jìn)度優(yōu)化方案是以費(fèi)用或者某項(xiàng)活動(dòng)所需資源為首要指標(biāo)。建設(shè)單位的最優(yōu)進(jìn)度優(yōu)化方案通常以費(fèi)用或工期為指標(biāo)，施工單位的優(yōu)化方案通常以資源為首要指標(biāo)。總承包方可以使用的各種施工資源不可能總被滿足，并且還需考慮建設(shè)方資金撥付的情況，因此，項(xiàng)目進(jìn)度優(yōu)化研究主要為以下兩個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）進(jìn)行工期與費(fèi)用平衡的研究。即把項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目成本均作為研究對象，同時(shí)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目總進(jìn)度和總成本這兩者的相對最優(yōu)目標(biāo)[4]。

在總工期滿足要求的前提下，使產(chǎn)生的總成本最低的方案就是最優(yōu)方案。要制定最優(yōu)方案，必須對工期與成本之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

進(jìn)行項(xiàng)目工期-費(fèi)用優(yōu)化，將主要解決兩方面的問題：一方面，在有非常嚴(yán)格工期要求的情況下，使實(shí)施工程所投入的總費(fèi)用最低；另一方面，在無嚴(yán)格工期要求的情況下，在實(shí)施工程投入費(fèi)用最低的基礎(chǔ)上確定最優(yōu)工期。

（2）資源優(yōu)化。資源優(yōu)化包括在固定資源的情況下，實(shí)現(xiàn)工期最短的優(yōu)化，在固定工期的條件下，實(shí)現(xiàn)資源均衡的優(yōu)化[5]。

在項(xiàng)目工程進(jìn)度管理過程中，應(yīng)首先編制符合項(xiàng)目實(shí)際情況的工程進(jìn)度計(jì)劃，再依據(jù)此計(jì)劃實(shí)施資源調(diào)配和工期控制；與此同時(shí)，必須考慮項(xiàng)目各種內(nèi)部條件和影響項(xiàng)目執(zhí)行的外部環(huán)境因素的約束，在符合工期要求的基礎(chǔ)上，客觀安排活動(dòng)時(shí)間與配置資源，從而盡量使實(shí)施項(xiàng)目所需的資源處于合理消耗范圍，并且使經(jīng)濟(jì)效益能夠最佳，這就是資源約束下的進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化。

2 工期優(yōu)化的原則與過程

2.1 工期優(yōu)化的原則

工期優(yōu)化即為對工程進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化應(yīng)同時(shí)遵循下列原則[6]。

（1）項(xiàng)目分解后的每項(xiàng)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間皆可分為正常和最短持續(xù)時(shí)間。正常持續(xù)時(shí)間是指在實(shí)際情況中要求完成該活動(dòng)所需的正常時(shí)間，上文中的工程進(jìn)度計(jì)劃即是按照項(xiàng)目各活動(dòng)正常的任務(wù)持續(xù)時(shí)間編制的；正常費(fèi)用是指自然施工狀態(tài)中按照正常時(shí)間完成某項(xiàng)活動(dòng)所需要的工程費(fèi)用。最短完工時(shí)間（最短活動(dòng)持續(xù)時(shí)間）是指完成某項(xiàng)活動(dòng)所需花費(fèi)的最少時(shí)間，往往需要在工程施工過程中增加物資與勞動(dòng)力的投入力度，從而增加了工程總成本。

（2）確定項(xiàng)目的某項(xiàng)活動(dòng)經(jīng)壓縮后的最短持續(xù)時(shí)間，即為完成該活動(dòng)所需的最短工期，該狀態(tài)是在各施工資源能夠完全滿足生產(chǎn)需要的條件下產(chǎn)生的。

（3）項(xiàng)目的工程進(jìn)度計(jì)劃是根據(jù)各項(xiàng)活動(dòng)的邏輯關(guān)系制定的，所有活動(dòng)之間存在前后順序和組織關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行工程進(jìn)度優(yōu)化時(shí)必須保持原來的邏輯關(guān)系。

（4）在工期優(yōu)化過程中，計(jì)算某項(xiàng)活動(dòng)的直接工程費(fèi)用與時(shí)間關(guān)系時(shí)，需假設(shè)該項(xiàng)工作的直接工程費(fèi)用與時(shí)間有唯一相關(guān)連續(xù)向下傾斜的直線關(guān)系，活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的調(diào)整壓縮會(huì)同時(shí)造成直接工程費(fèi)用的增加，而工程間接費(fèi)用則恰恰相反，會(huì)隨時(shí)間的縮短而減少。

2.2 工期優(yōu)化的步驟

工期優(yōu)化的方法是對工期-費(fèi)用進(jìn)行再平衡：在關(guān)鍵路徑上各項(xiàng)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間和成本關(guān)系中，按序?qū)瓤梢宰屓蝿?wù)持續(xù)時(shí)間縮短，又可以使其直接費(fèi)用增加最少的活動(dòng)，壓縮相應(yīng)活動(dòng)的任務(wù)持續(xù)時(shí)間。重復(fù)進(jìn)行上述步驟，便能夠確定工程直接費(fèi)用最低時(shí)的相應(yīng)工期，即為工期-費(fèi)用再平衡后的最短工期[7]。同時(shí)，應(yīng)注意以下問題。

（1）通過工作結(jié)構(gòu)分解表列出可壓縮工期、對應(yīng)費(fèi)用及關(guān)鍵活動(dòng)費(fèi)用斜率。

（2）通過增加額外費(fèi)用來縮短總工期時(shí)，應(yīng)首選對工程質(zhì)量和安全影響弱的、趕工費(fèi)用斜率低、有較大工期壓縮可能、資源占用量較少或者供應(yīng)較充足的關(guān)鍵活動(dòng)。

（3）每次進(jìn)行工期調(diào)整時(shí)，都需對關(guān)鍵路徑進(jìn)行復(fù)核。若關(guān)鍵路徑未發(fā)生改變，可對趕工斜率最小的活動(dòng)進(jìn)行再壓縮；若關(guān)鍵路徑發(fā)生變化，即在新的關(guān)鍵路徑中找出趕工斜率最小的活動(dòng)進(jìn)行再壓縮。

3 工期優(yōu)化過程

對工期進(jìn)行優(yōu)化的過程有兩個(gè)步驟：一是關(guān)鍵工作的搭接關(guān)系分析；二是關(guān)鍵工作的時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化過程[8]。

3.1 關(guān)鍵活動(dòng)的搭接關(guān)系分析

關(guān)鍵活動(dòng)的搭接關(guān)系分析為以下幾個(gè)方面。

（1）對單代號網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行工期優(yōu)化時(shí)，若關(guān)鍵路徑并不唯一，則需將每條關(guān)鍵路徑上的活動(dòng)時(shí)間同步壓縮，才能夠起到縮短工期的作用。

（2）進(jìn)行單代號網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行工期優(yōu)化時(shí)，如果對某些關(guān)鍵路徑上的活動(dòng)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，可能導(dǎo)致非關(guān)鍵路徑轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵路徑。這種情況下，必須同時(shí)調(diào)整非關(guān)鍵路徑上活動(dòng)持續(xù)時(shí)間，否則將導(dǎo)致工期優(yōu)化失敗。

（3）如果關(guān)鍵路徑上的所有活動(dòng)均壓縮到最短任務(wù)持續(xù)時(shí)間但依舊不能滿足合同約定工期的要求，就應(yīng)該從施工組織、專項(xiàng)方案等方面實(shí)施調(diào)整。

3.2 關(guān)鍵活動(dòng)的時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化過程

關(guān)鍵路徑上的各項(xiàng)活動(dòng)持續(xù)時(shí)間的總和即為該項(xiàng)目的總工期，因此對初步工程進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化，就是對關(guān)鍵路徑上的時(shí)間-費(fèi)用進(jìn)行優(yōu)化[9]。為了確保計(jì)劃工期滿足實(shí)際工期要求，施工單位應(yīng)組織技術(shù)、工藝、生產(chǎn)、試驗(yàn)和現(xiàn)場安裝服務(wù)相關(guān)的專家和技術(shù)骨干對關(guān)鍵路徑包含的每一項(xiàng)工作任務(wù)逐一進(jìn)行研究和分析，尋找工期壓縮的機(jī)會(huì)和空間。經(jīng)過研究認(rèn)為，對于部分工作任務(wù)可以通過增加人員數(shù)量、延長單日工作時(shí)長和倒班等方式進(jìn)行工期的壓縮。通過壓縮工期達(dá)到最短完工時(shí)間就要加大相應(yīng)資源的投入，勢必造成項(xiàng)目費(fèi)用的相應(yīng)增加，最短完工費(fèi)用是正常費(fèi)用與趕工所增加費(fèi)用的總和，本項(xiàng)目最短費(fèi)用主要包括人員工資、設(shè)備、能源、材料消耗等與完成工作有關(guān)的相關(guān)費(fèi)用。所以在進(jìn)行時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化時(shí)一定要做好進(jìn)度和費(fèi)用綜合考慮，確保在費(fèi)用增加最少的前提下實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工期最短的目標(biāo)。

進(jìn)行工期-費(fèi)用優(yōu)化的作用是在達(dá)到工期要求的基礎(chǔ)上，使為加快工程進(jìn)度所增加的總費(fèi)用最少。因?yàn)椋偣て谑歉鶕?jù)項(xiàng)目關(guān)鍵路徑上的所有關(guān)鍵活動(dòng)任務(wù)持續(xù)時(shí)間求和所得[10]。所以，為了能夠合理地進(jìn)行工期壓縮并使總增加成本最少，應(yīng)該首選關(guān)鍵路徑上的活動(dòng)及趕工費(fèi)率最低活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化。但關(guān)鍵路徑上的部分活動(dòng)受限于工序，并不能通過增加費(fèi)用進(jìn)行工期優(yōu)化，優(yōu)化前關(guān)鍵路徑上可壓縮的成本斜率排序可制表進(jìn)行排序。

進(jìn)行到這個(gè)步驟時(shí)，項(xiàng)目的總工期已經(jīng)滿足合同約定的要求，同時(shí)為了加快工程進(jìn)度所增加的總費(fèi)用最少。若繼續(xù)進(jìn)行工期壓縮，竣工時(shí)間仍能夠提前，但工程直接費(fèi)用將會(huì)持續(xù)增加；與此同時(shí)，項(xiàng)目的關(guān)鍵路徑可能會(huì)被改變，從而使優(yōu)化步驟全部或部分失效。

4 工期優(yōu)化結(jié)果

4.1 關(guān)鍵路徑工期優(yōu)化結(jié)果

經(jīng)過對關(guān)鍵路徑上的關(guān)鍵工作進(jìn)行逐個(gè)分析，可得出以下結(jié)論。

（1）通過搭接關(guān)系優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)在不增加費(fèi)用的情況下，節(jié)省工期若干天。

（2）通過時(shí)間-費(fèi)用優(yōu)化數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵工作，可壓縮工期共計(jì)若干天，總費(fèi)用增加額共計(jì)若干萬元。

（3）優(yōu)化調(diào)整后的關(guān)鍵路徑及關(guān)鍵工作沒有改變，同時(shí)邏輯順序不變。

（4）優(yōu)化調(diào)整后的總工期滿足建設(shè)合同中約定的工期要求。

4.2 進(jìn)度計(jì)劃優(yōu)化結(jié)果

在基于關(guān)鍵路徑進(jìn)行優(yōu)化后，對項(xiàng)目的各個(gè)工作活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行重新安排調(diào)整，并編制出優(yōu)化后的各項(xiàng)活動(dòng)任務(wù)時(shí)間參數(shù)表，對照參數(shù)表，項(xiàng)目的開始時(shí)間、完成時(shí)間和總工期能夠完全符合合同要求。

5 結(jié)語

通過工期與費(fèi)用平衡、資源優(yōu)化的方法，能夠制定出科學(xué)精準(zhǔn)、合理有效的進(jìn)度計(jì)劃來消除進(jìn)度偏差，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程進(jìn)度優(yōu)化的目的，確保建筑工程進(jìn)度管理工作的有效進(jìn)行，促進(jìn)合理目標(biāo)工期的順利達(dá)成。工期與費(fèi)用平衡、資源優(yōu)化方法在建筑工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用不僅僅能促進(jìn)我國工程進(jìn)度管理水平的提升，也必將產(chǎn)生良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。