施工组织优化

谈造价与施工工期的辩证关系引言工期短、造价低、质量好是人们对建设项目工程施工提出的三大基本要求。但是正像质量与成本互相关联、互相制约一样，工期与造价也是互相关联、互相制约的。在生产率一定的条件下，要缩短工期，就必须集中更多的人力、物力于某项工程上。这样势必扩大现场、仓库、临时房屋和附属企业规模和数量，增加施工供水、供电等设施的能力，其结果是引起工程造价的增加。因此，研究建设项目的造价及工期优化问题具有现实的意义。1工期与经济效益的关系按目前我国生产性基本建设规模估计，如果在建生产性项目的建设工期缩短一年，则国民经济可增加收益50亿元，同时还可消化吸收更多的劳动力就业。非生产性项目建设工期的缩短，同样能给国民经济带来直接和间接的经济效益。对于某些具有紧迫性、时效性的工程项目（如重要的交通枢纽工程、环境治理工程等）来说，缩短建设工期、赢得建设时间往往成为建设单位头等关心的问题，不仅能提高项目本身的经济效益，还有利于提高项目的社会效益。太钢耐火材料公司镁钙砖隧道窑烟尘治理工程，就是一项紧迫的环境治理工程，由于施工进度快，交付使用后取得了良好的经济效益和社会效益。2工期与自然损耗和无形损耗的关系设备和建筑物不论是否使用，都会因风吹、日晒、雨淋等原因产生自然损耗。例如一些大型设备或精密仪表会因工期拖长、不能及时安装就位导致性能的降低，一些钢铁部件也会因工期拖长发生锈蚀影响其性能，这些都会影响建筑安装工程造价的变动和投产后的使用效果。此外，设备的无形损耗问题也越来越突出。在设计和制造时原本是先进的设备，由于施工工期毫无价值的延长，在交付使用时却变成落后的设备；在项目筹建时计划生产的是短线产品和新产品，由于建设工期的延长，项目投产后产品却沦为落后或滞销产品。所以，缩短建设工期可使先进的工艺设备提前进入生产，有利于发挥新产品的优势，创造良好的经济效益。3工期与固定成本的关系缩短施工工期可以降低施工企业经常性的实际支出，从而降低建筑安装工程费用。例如职工的基本工资、按时间提成的固定资产折旧、与施工工期有关的间接费等，都会因工期的缩短而大幅度降低。据估计，我国在建项目施工工期如能平均缩短一年，则施工企业经常性支出就可以减少50亿元。但是，工期也并非越短越好，它应在满足计划或合同规定的前提下，以最大限度地降低工程费用为标准。工程建设总费用由直接费用和间接费用两部分构成，直接费一般在合理组织和正常施工条件下费用最低，如在此基础上加快施工进度则直接费会上升。间接费则与直接费相反，一般是随着工期的缩短而减少。建设周期的长短对建设费用有很大影响，在安排施工工期时，要正确处理工期与工程造价的辩证关系，力求均衡和有节奏地施工，以实现建设工期和工程造价的优化组合，提高投资的综合经济效益。4工期与投资成本的关系随着经济体制的改革，我国的投资格局发生了许多变化，投资来源由预算内资金为主向预算外为主发展，投资方式由过去的拨款方式改为贷款、自筹、集资等新的投资方式，国家预算内的基本建设投资比重逐年下降，自筹资金与银行贷款在投资总额中所占的比重逐年增多。根据资料统计，2000年银行贷款在投资额中所占的比重比1979年增长了近40倍，工程造价中的利息支付量相应地大幅度增加。因此，缩短工程施工工期，不仅有利于提前还清贷款，还可以减少工程贷款的利息支出，降低工程项目的投资成本。此外，因价格双轨制的存在，工程工期的延长常造成工程材料价格的波动，进而给工程造价带来极大的副作用。5工期与在建规模的关系在建投资规模是指一定年份内在建项目全部建成使用实际需要的总投资。确定在建投资规模的合理控制额度，需要在已知的合理年度投资规模的基础上进行，可用下式表示：适度在建投资规模=适度年度投资规模×合理建设周期（1）合理建设周期又可由下式求出：/∑ni=1Pi/ti（2）Pi=Ki/∑ni=1Ki（3）式中：—建设周期；—在建项目按工期分组的组数；—各组项目全部建成所需总投资；—各组项目的建设工期；—各项目投资额占全部在建项目总投资的比重，它反映在建项目总投资的工期结构。从式（2）、式（3）可以看出，建设周期主要由在建项目总投资的工期结构P及在建项目的工期长短t两个因素决定。在建项目的工期t愈短，建设周期P也就愈短；在建项目总投资中，短工期项目投资比重愈大，建设周期也就愈短。我国的能源、交通、建材等基础工业薄弱，需要多上一些工期较长的项目。但另一方面，我国老企业的更新改造任务繁重，又要求多搞中小型、工期短的项目。总的来看，企业更新改造投资的比重呈逐年上升的趋势。因此，我国今后的合理建设周期也应当呈现缩短趋势第一部分：网络计划的优化网络计划的优化目标应按计划任务的需要和条件选定，包括工期目标、费用目标和资源目标。根据优化目标的不同，网络计划的优化可分为工期优化、费用优化和资源优化三种。一、工期优化所谓工期优化，是指网络计划的计算工期不满足要求工期时，通过压缩关键工作的持续时间以满足要求工期目标的过程。一)工期优化方法网络计划工期优化的基本方法是在不改变网络计划中各项工作之间逻辑关系的前提下，通过压缩(关键工作的持续时间来达到优化目标。在工期优化过程中，按照经济合理的原则，不能将关键工作压缩成非关键工作。此外，当工期优化过程中出现多条关键线路时，必须将各条关键线路的总持续时间压缩相同数值；否则，不能有效地缩短工期。网络计划的工期优化可按下列步骤进行：(1)确定初始网络计划的计算工期和关键线路。(2)按要求工期计算应缩短的时间△T：△T=Tc-Tr(3—44)式中Tc——网络计划的计算工期；Tr——要求工期。(3)选择应缩短持续时间的关键工作。选择压缩对象时宜在关键工作中考虑下列因素：①缩短持续时间对质量和安全影响不大的工作；②有充足备用资源的工作；③缩短持续时间所需增加的费用最少的工作。(4)将所选定的关键工作的持续时间压缩至最短，并重新确定计算工期和关键线路。若被压缩的工作变成非关键工作，则应延长其持续时间，使之仍为关键工作。(5)当计算工期仍超过要求工期时，则重复上述(2)～(4)，直至计算工期满足要求工期或计算工期已不能再缩短为止。(6)当所有关键工作的持续时间都已达到其能缩短的极限而寻求不到继续缩短工期的方案，但网络计划的计算工期仍不能满足要求工期时，应对网络计划的原技术方案、组织方案进行调整，或对要求工期重新审定。注意:一般情况下,双代号网络计划图中箭线下方括号外数字为工作的正常持续时间，括号内数字为最短持续时间；箭线上方括号内数字为优选系数，该系数综合考虑质量、安全和费用增加情况而确定。选择关键工作压缩其持续时间时，应选择优选系数最小的关键工作。若需要同时压缩多个关键工作的持续时间时，则它们的优选系数之和(组合优选系数)最小者应优先作为压缩对象。二、费用优化费用优化又称工期成本优化，是指寻求工程总成本最低时的工期安排，或按要求工期寻求最低成本的计划安排的过程。(一)费用和时间的关系在建设工程施工过程中，完成一项工作通常可以采用多种施工方法和组织方法，而不同的施工方法和组织方法，又会有不同的持续时间和费用。由于一项建设工程往往包含许多工作，所以在安排建设工程进度计划时，就会出现许多方案。进度方案不同，所对应的总工期和总费用也就不同。为了能从多种方案中找出总成本最低的方案，必须首先分析费用和时间之间的关系。1．工程费用与工期的关系工程总费用由直接费和间接费组成。直接费由直接工程费和措施费组成。施工方案不同，直接费也就不同；如果施工方案一定，工期不同，直接费也不同。直接费会随着工期的缩短而增加。间接费包括规费和企业管理费，它一般会随着工期的缩短而减少。在考虑工程总费用时，还应考虑工期变化带来的其他损益，包括效益增量和资金的时间价值等。工程费用与工期的关系如图3—39所示。2．工作直接费与持续时间的关系工作的直接费与持续时间之间的关系类似于工程直接费与工期之间的关系，工作的直接费随着持续时间的缩短而增加，如上图所示。为简化计算，工作的直接费与持续时间之间的关系被近似地认为是一条直线关系。工作的持续时间每缩短单位时间而增加的直接费称为直接费用率。工作的直接费用率越大，说明将该工作的持续时间缩短一个时间单位，所需增加的直接费就越多；反之，将该工作的持续时间缩短一个时间单位，所需增加的直接费就越少。因此，在压缩关键工作的持续时间以达到缩短工期的目的时，应将直接费用率最小的关键工作作为压缩对象。当有多条关键线路出现而需要同时压缩多个关键工作的持续时间时，应将它们的直接费用率之和(组合直接费用率)最小者作为压缩对象。三、资源优化资源是指为完成一项计划任务所需投入的人力、材料、机械设备和资金等。完成一项工程任务所需要的资源量基本上是不变的，不可能通过资源优化将其减少。资源优化的目的是通过改变工作的开始时间和完成时间，使资源按照时间的分布符合优化目标。在通常情况下，网络计划的资源优化分为两种，即“资源有限，工期最短”的优化和“工期固定，资源均衡”的优化。前者是通过调整计划安排，在满足资源限制条件下，使工期延长最少的过程；而后者是通过调整计划安排，在工期保持不变的条件下，使资源需用量尽可能均衡的过程。这里所讲的资源优化，其前提条件是：①在优化过程中，不改变网络计划中各项工作之间的逻辑关系；②在优化过程中，不改变网络计划中各项工作的持续时间；③网络计划中各项工作的资源强度(单位时间所需资源数量)为常数，而且是合理的；④除规定可中断的工作外，一般不允许中断工作，应保持其连续性。工程项目的进度目标是工程项目管理中与质量控制、投资控制并列的三大目标之一，而进度控制的依据是建设工期，从经济性的角度来说，进度控制对提高工程项目的经济效益有极大的影响。1网络计划的制定及其经济效果分析1.1总网络进度计划的编制及分解工程项目的建设工期是根据工期定额和业主要求的合同工期所确定的，工程项目的总网络进度计划则是根据建设工期和工程项目的实施方案而编制的。对于进度计划中每一项工作而言均有一个正常完成时间Da和满足其技术、质量及环境等限制条件下的最短完成时间Db。至于项目的经济性方面，可以将完成每项工作的总费用分解为直接费和间接费。在直接费的计算中，由于赶工需要增加成本因而直接费的计算随工作完成时间的不同又可分为正常条件下的直接费Ca和最短条件下的直接费Cb，其表示方法如图1所示。1.2影响进度经济效果的因素分析欲通过工程建设的进度控制，使工程项目获取最佳的经济效益，首先可以对工程项目的进度进行工期一成本优化，寻求一个工程总成本最低的进度计划指导项目的实施。在优化过程中影响工程总成本的因素包括:1)工程直接费和间接费是构成总成本曲线的主体，因而进行工期成本优化时必须充分考虑它们的影响。2)对于工程本身的效益而言，还应考虑到由于缩短工期而使工程提前投产所带来的经济效益，以及延误工期而使工程推迟投产所带来的经济损失值。其成本斜率可表示为:K1元/天。3)因缩短工期而使施工单位采取赶工措施，增加人员和机械导致工程成本增大，根据合同应给予施工单位的工期提前奖励；同样还应考虑由于拖延了工期，对施工单位的罚款额，其成本斜率可用K2元/天表示。4)对总工期较长的工程而言还应考虑到物价上涨因素和贷款利息等对工程总投资的影响。设P为总投资i为利息，n为提前(滞后)的期数其计算值为P(1+i)n，再将其折算成本斜率为K3元/天。从经济角度考虑，工程的进度目标，不仅应考虑工程的合同价，还应考虑工程投资的贷款利息、工期奖罚损益和工程投产提前、滞后的损益等诸多因素后进行确定。即根据工程的直接费和间接费，同时考虑k1、k2,k3的综合影响后，确定工程的总成本(费用)曲线以该曲线的最低点所对应的工期为最优工期。工程总费用曲线如图2所示。其中直接费曲线为Cd,间接费曲线为Cid，直接费+间接费曲线为Cd+Cid，业主的费用曲线为Cc1，总费用曲线为Cov。正常工期为Ta，最短工期为Tb，合同工期为Tct，仅考虑直接费与间接费之和最小值的最优工期为T0，总费用曲线Cov最低点所对应的工期，即Tov点为工程进度控制的最佳目标工期。2网络计划的工期—成本优化工