基于模糊控制的工程成本動態控制研究

白青+童光福+羅仁吉

【摘 要】 為了提高工程造價的控制精度，文章基于人工智能中的模糊控制方法提出一種成本監測的新手段，即利用模糊控制器的工作原理，對于輸入值進行模糊化；然后通過制定好的模糊規則，進行模糊推理；最后將執行的命令值反模糊化，就達到將人的語言轉化為機器語言，再將機器語言轉化為清晰的命令值供人們決策，從而加強成本控制的力度和動態性，為成本控制智能化的實現打下基礎。

【關鍵詞】 成本控制； 模糊控制； 動態性

在施工過程中，施工單位的項目成本控制是在經過對中標價格分解并詳細分析后，結合對人、材、機、措施費等現行市場費用的調查并結合項目經理部對特定項目的實際管理質量和管理水平的把控，測算出項目目標成本。因此，實際的項目成本控制就是針對項目目標成本值與實際成本之間的差額來進行控制，現階段施工單位就是使用傳統的手段進行成本控制。

一、傳統工程成本控制方法

20世紀80年代以后，贏得值法作為對于費用和進度進行綜合控制的有力手段在工程成本控制中得到了廣泛的應用，并且其帶來的經濟效果顯著（畢星、瞿麗，2000）。

贏得值是基于三個基本參數：計劃工作的預算費用（BCWS）、已完工作的預算費用（BCWP）和已完工作的實際費用（ACWP），定性并且定量地評估項目實施的執行效果，其中已完工作的預算費用即為施工單位的贏得值（羅新星、苗維華，2003）。

根據確定的ACWP、BCWP、BCWS可以得到贏得值控制成本的評價指標：

進度偏差SV=BCWP-BCWS （1）

費用偏差CV=BCWP-ACWP （2）

進度績效指數SPI= （3）

成本績效指數CPI= （4）

這四個評價指標如實地反映了在施工階段，項目在進度和成本上所發生的偏差，使得決策者可以根據偏差的大小以及進度和成本之間的聯系來作出準確的判斷，然而這種傳統的方法對于復雜工程并不能產生良好的效果，同時指標的評價使得控制力度往往不能滿足項目管理的要求。

二、模糊控制的原理

為了提高成本控制的效果，本文提出利用模糊控制的手段來對成本進行實時監測。

模糊控制就是以模糊理論為基礎將人的經驗知識轉化為計算機表達的控制技術。模糊控制的特點主要有：（1）基于語言的控制規則；（2）可以理解定性的知識表達；（3）控制系統擁有較強的魯棒性；（4）算法有利于模擬人工控制過程（莫巨華，2008）。

模糊控制系統主要由以下幾個模塊構成：模糊化、模糊算法器、模糊判決和模糊清晰化。因此模糊控制器的工作主要分為三個步驟：（1）將輸入控制系統的語言全部轉化為控制器能懂的模糊語言；（2）模糊控制規則的制定和推理；（3）將模糊控制系統的輸出量轉化為最終可以執行的非模糊數值。

三、基于模糊控制的工程成本動態控制實施步驟及實例演算

在成本控制中，為了保證目標成本的獲得，當實際成本過高或者過低時，成本控制系統就會發出不同程度的預報，使得決策者作出相應的決策。為此，提出計算公式：P5-PM≤A，其中P5為實際成本，PM為目標成本，A為給定的值。但是A在實際的成本控制中又不是始終不變的定值，對于不同的分部分項工程，其大小應是受工程進行程度影響的模糊變量。

本文中，動態控制系統中的模糊控制器設置如圖1所示（諸靜，2005）。

在此，將目標成本值記為造價分值，一般造價分值附近要求預警的精度較低，距離分值越遠，精度越高。模糊控制具體的做法如下。

（一）輸入值模糊化

模糊控制的第一步便是將實際成本值進行模糊處理，并寫出成本水平的論域及其相應的語言值。在此，將成本水平的語言值取為{HS（很危險），S（危險），M（安全），L（危險），HL（很危險）}。

值得說明的是，并不是所有的成本超支都值得決策者注意。相應的，成本的非正常結余也是值得管理人員關注的，因為如果出現了成本的大幅結余，而實際的施工方法并沒有太大的改變，這說明在生產資料管理中可能出現了較大的漏洞，需要提高警惕。這就是成本論域設置時，高于或低于目標值，都需要注意的原因。

根據以往的施工經驗和專家經驗，在選擇隸屬函數的時候，通常選擇的是三角形、梯形、正態形，同時隸屬數還可以用表格的形式給出，如表1所示。

實際成本值的隸屬關系選擇采用常用的三角隸屬函數表示：

ui（H）= x∈（a，b） x∈（b，c）1 x=b0 x（-∞，a）（c，+∞） （5）

輸入值和輸出值隸屬函數分布如圖2、圖3所示。

或者，還可以根據專家和項目經理的經驗，制訂出可以指導決策的隸屬度決策表。

（二）模糊算法

模糊控制的控制規則是專業人員經驗的總結，然后將其轉化為計算機可以識別的語言進行運算。在這其中模糊推理是完成模糊算法重要的步驟，一般采用模糊推理合成規則（Compositional Rule of Inference）求出最后的輸出值。

對成本值進行模糊化后，在給定的目標之下，用公式PS-PM≤A進行推理，成本值超出這個范圍則說明造價變化異常，給出警示信號，決策者需要提高警惕，并據此作出判斷。

用條件語句表示推理過程為：

IF H=HS THEN A=A-2

IF H=S THEN A=A-1

IF H=M THEN A=A0

IF H=L THEN A=A1

IF H=HL THEN A=A2

其中Ai>0（i=-2，-1，0，1，2）是常數。

根據上述的推理規則，可以推理出不同論域所對應的A值，但是最后讓人們可以理解的并不是一個模糊數，因此還需要將輸出值進行清晰化處理。

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權平均判決法、取中位數方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進度上的離散數值，因此，這里推薦使用加權平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權數，用加權平均的方法來決定執行量。即：

A=，其中H為實際的造價值，Ai是對應于上個公式的經驗值。

對應于一項具體的工作來說，假設？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當i=-2，H=-1時，Ui（H）=-0.5；當i=-1，H=-0.8時，Ui（H）=-0.6；當i=0，H=0.2時，Ui（H）=0.9，當i=1，H=1.3時，Ui（H）=0.65；當i=2，H=1.8時，Ui（H）=0.1。

令A-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A=2.45/2.3=1.065，屬于較危險的程度，有造價超支的可能，需要引起注意，采取適當的措施。

四、結論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對造成成本異常變化的因素加強防范，采取各種有效的措施把實際過程中的各項支付控制在可控范圍內，對于成本的變化實時監測，分析實際成本和目標成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結合工程成本控制的實例，詳細說明了模糊控制實施的具體步驟，為以后的軟件實現做好了準備。模糊控制使得成本監測解放了專業的管理人員，決策者只要拿到數據即可進行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計算機實現還需要對具體的控制器進行進一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實現。

【參考文獻】

[1] 畢星，瞿麗.項目管理[M].復旦大學出版社，2000.

[2] 羅新星，苗維華.掙值法的理論基礎和實踐應用[J].中南大學學報（社會科學版），2003（3）：369-372.

[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優生產存儲策略研究[D].東北大學博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統原理[M].機械工業出版社，2005.

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權平均判決法、取中位數方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進度上的離散數值，因此，這里推薦使用加權平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權數，用加權平均的方法來決定執行量。即：

A=，其中H為實際的造價值，Ai是對應于上個公式的經驗值。

對應于一項具體的工作來說，假設？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當i=-2，H=-1時，Ui（H）=-0.5；當i=-1，H=-0.8時，Ui（H）=-0.6；當i=0，H=0.2時，Ui（H）=0.9，當i=1，H=1.3時，Ui（H）=0.65；當i=2，H=1.8時，Ui（H）=0.1。

令A-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A=2.45/2.3=1.065，屬于較危險的程度，有造價超支的可能，需要引起注意，采取適當的措施。

四、結論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對造成成本異常變化的因素加強防范，采取各種有效的措施把實際過程中的各項支付控制在可控范圍內，對于成本的變化實時監測，分析實際成本和目標成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結合工程成本控制的實例，詳細說明了模糊控制實施的具體步驟，為以后的軟件實現做好了準備。模糊控制使得成本監測解放了專業的管理人員，決策者只要拿到數據即可進行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計算機實現還需要對具體的控制器進行進一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實現。

【參考文獻】

[1] 畢星，瞿麗.項目管理[M].復旦大學出版社，2000.

[2] 羅新星，苗維華.掙值法的理論基礎和實踐應用[J].中南大學學報（社會科學版），2003（3）：369-372.

[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優生產存儲策略研究[D].東北大學博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統原理[M].機械工業出版社，2005.

（三）模糊清晰化

模糊決策的方法較多，通常來說有最大隸屬方法、加權平均判決法、取中位數方法。但是由于成本的控制中較常采用的是基于里程碑事件或是形象進度上的離散數值，因此，這里推薦使用加權平均判決法，即以控制量在輸出模糊集中的隸屬度作為權數，用加權平均的方法來決定執行量。即：

A=，其中H為實際的造價值，Ai是對應于上個公式的經驗值。

對應于一項具體的工作來說，假設？滋 =（-2，0，2），

？滋i（H）= x∈（-2，0） x∈（0，2）1 x=00 x（-∞，-2）（2，+∞）（6）

當i=-2，H=-1時，Ui（H）=-0.5；當i=-1，H=-0.8時，Ui（H）=-0.6；當i=0，H=0.2時，Ui（H）=0.9，當i=1，H=1.3時，Ui（H）=0.65；當i=2，H=1.8時，Ui（H）=0.1。

令A-2=0.7，A-1=0.2，A0=0.1，A1=0.4，A2=0.9，則最后的判決值A=2.45/2.3=1.065，屬于較危險的程度，有造價超支的可能，需要引起注意，采取適當的措施。

四、結論與展望

成本控制就是要在施工過程中，對造成成本異常變化的因素加強防范，采取各種有效的措施把實際過程中的各項支付控制在可控范圍內，對于成本的變化實時監測，分析實際成本和目標成本之間的差值，并作出決策。

本文介紹了模糊控制的原理，并結合工程成本控制的實例，詳細說明了模糊控制實施的具體步驟，為以后的軟件實現做好了準備。模糊控制使得成本監測解放了專業的管理人員，決策者只要拿到數據即可進行成本偏差分析，并作出決策。這也是成本模糊控制的意義所在。

但是模糊控制的計算機實現還需要對具體的控制器進行進一步推敲，下一步科研人員研究的方向便是軟件的編程和實現。

【參考文獻】

[1] 畢星，瞿麗.項目管理[M].復旦大學出版社，2000.

[2] 羅新星，苗維華.掙值法的理論基礎和實踐應用[J].中南大學學報（社會科學版），2003（3）：369-372.

[3] 莫巨華.基于模糊控制的最優生產存儲策略研究[D].東北大學博士論文，2008.

[4] 諸靜.模糊控制理論與系統原理[M].機械工業出版社，2005.