工期—效益優化模型在西嶺隧道工期優化中的應用

米 志 輝

(中鐵電氣化局集團北京建筑工程有限公司，北京 100039)

工期—效益優化模型在西嶺隧道工期優化中的應用

米 志 輝

(中鐵電氣化局集團北京建筑工程有限公司，北京 100039)

介紹了采用工期—效益優化模型對海南東環鐵路工期進行合理優化的方法，并基于工期—效益模型的建立和相關分析，結合案例進行實證分析，指出施工企業在采用常規措施的基礎上，可根據具體的情況，采用工期—效益優化模型，從而實現資源優化配置與動態管理，促進高鐵建設項目工期達到合理優化。

工期—效益優化模型，高鐵，隧道，合理工期

1 構建工期—效益優化模型

1.1 項目工程工期優化簡述

優化項目工程工期是指在當制作項目工程網絡計劃圖所規劃的項目工期和項目實施過程中，由于各種原因使原計劃的工期無法滿足項目要求，從而采取措施，通過合理的方式對項目工程的運行時間進行適當縮減從而使項目效益最大化，實現項目的最終戰略目標。優化項目工程工期可轉換為以下方式得以解決。

首先將項目工程的預期成本劃分為直接成本Yd和間接成本Yt兩部分，并構建以下目標函數：

1)設定項目工程的正常原有工期為tn，最大工期為ts，合理規劃工期為tm；

2)在(0,tn)內，Yd與工程項目的工期t有如下函數關系：

Yd(t)=At2+Bt+C

(1)

同時，Yt與工程項目工期t有：

Yt(t)=Kt

(2)

綜上所述，有：

(3)

1.2 工期—效益優化模型

工程項目的工期—效益優化數學模型基于一般工程項目工期優化模型的缺陷，以實現工程項目戰略效益為最終目標。如前所述，設定工程項目的正常原有工期為tn，最大工期為ts，合理規劃工期為tm，最合理工期為tg；同時，設定建設工期項目提前投入使用所帶來的間接項目效益為G1，且有:

G1=E1P1(tn-t)

(4)

其中，E1為建設工程項目的投資效益系數；P1為項目前期投資的固定資產。通過合理方式，減少項目工程固定及其流動資產所帶來的經濟效益為G2，且：

G2=E2(K2t-K1tn)

(5)

其中，E2為建設項目的投資效益系數；K1,K2分別為對應于tn,t的建設項目所占用的固定資產和流動資金的年平均數。同時，設定工程項目減少固定資產及流動資金所用時間而帶來的資金時間價值為G3。

G3=(G1+P2/2)[(1+i)(tn-t)-1]

(6)

其中，P2為項目工程前期的固定資產價值與流動資金之和；i為利率。在(0,tn)區間內有：

Yg(t)=G1+G2+G3

(7)

同時，項目工程工期縮減值為：

Yg(t)=EΔt=E(tn-t)

(8)

其中，E為項目工程工期縮減單位時間G1，G2和G3三項之和，故項目工程的最優項目工期tg的數學模型為：

(9)

通過上述可得：

tg=-(B+K+E)/(2A)

(10)

2 實證分析

2.1 西嶺隧道建設項目概況

海南東環線與海南西環線、粵海鐵路輪渡、海口美蘭國際機場、三亞鳳凰國際機場等共同構筑海南省東部城市、旅游經濟帶和環島旅游觀光綜合交通體系。西嶺隧道屬于海南東環高鐵項目建設的DHZQ-Ⅲ標段，起訖里程為KD192+930～DK193+660，全長730 m，工程主體包括橋間轉移和制梁工程，在現有規模不變的前提下，以“精細計劃、突出關鍵；科學組織、抓住難點；周密站前、兼顧站后”為原則，進行施工進度安排，以便達到工期的合理優化。

2.2 工期—效益優化模型的具體應用

本文借鑒工期—成本優化的建設項目工程的網絡施工圖法，通過對海南東環高鐵建設工程項目線路的建設工期進行合理優化，具體步驟如下：

1)繪制出合理規劃工期下的海南東環高鐵建設項目網絡施工圖。

2)計算關鍵線路工作i…j的直接費用率ΔYij(元/d)，ΔYij=(Ynij-Ysij)/(tnij-tsij)。

3)計算工程項目工期縮減單位時間的項目收益e：e=E/365。

4)將直接費用效率之和∑ΔYij，壓縮項目工程施工的時間為Δtij≤min(tnij-tsij)，同時可以保證項目工程工期不變。

5)檢驗項目工程工期的合理優化性：a.若ΔYij-(K+E)=0，則此時的工期為最優工期tg，tg=tn-∑tij；b.若ΔYij-(K+E)>0,則說明Δtij壓縮過多，適當調整Δtij，使ΔYij-(K+E)=0；c.若ΔYij-(K+E)<0。通過上述各步工作，由參考文獻[5]數據知：

tn=1 030 d；tm=1 035 d；

K=1 732，E=G1+G2+G3=6 985萬元，ΔYij=ΔY11+ΔY12+…+ΔY37=8 717萬元；故可知：ΔYij-(K+E)=0，即可求出東環高鐵建設項目的最優工期tg=tn-∑tij=1 030-(11+1+4+…+2)=992 d，故有：tm-tg=43 d。

通過工期—效益模型可使東環高鐵西嶺隧道項目工期較合理工期縮短43 d。

2.3 效益分析

在西嶺隧道項目建設過程中，通過工期—效益優化模型對于工期優化的應用，主要有以下特點：

1)使東環高鐵西嶺隧道建設項目部(施工單位)經濟效益增加ΔG1=G1+G3：

ΔG1=E1P1(tr-tg)+[E1P1(tr-tg)+P2][(1+i)tr-tg-1]

=E/(2A)·E1P1+[E/(2A)·E1P1+P2][(1+i)E/2A-1]

=478.76萬元。

2)最優工期tg相對于合理工期tm給施工單位帶來的經濟效益ΔG由下式求出：

ΔG=Y(tm)-Y(tg)=A[-(B+K)/2A]2+B[-(B+K)/ 2A]+C+K[-(B+K)/2A]-E[tn-(B+K)/2A]=A[-(B+K+E)/2A]2-B[-(B+K+E)/2A]+C-K[-(B+K+E)/2A]-E[tn-(B+K+E)/2A]=E2/4A=174.8萬元。

即通過工期—效益優化模型使東環鐵路項目建設工期較正常合理工期更加優越。需要說明的是，以上原始數據均由參考文獻[5]得來，在具體應用該模型時可以根據不同項目的實際情況加以修正，以便能得出合理優化的建設項目工程施工工期。

3 結語

我國高速鐵路建設項目均為大型工程項目，需要投入大量項目資源，同時面對的自然條件異常復雜，從而導致高速鐵路項目建設工程具有很大的工程風險。制定合理優化的工程建設工期，從而保證建設項目的戰略目標最終實現。

[1] 邢文訓，謝金星.現代優化計算方法[M].北京:清華大學出版社,2005.

[2] 彭尚銀.工程項目管理[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

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[7] 劉維慶,官正本.高速鐵路施工方案項目決策模型[J].鐵道建筑，2009(2)：7-8.

[8] 呂宜成.淺談水利工程施工工期優化方案[J].吉林水利,2012(11)：9-10.

Duration-effective optimization model in Xiling tunnel duration optimization

MI Zhi-hui

(ChinaRailwayElectricationBureauGroupBeijingConstructionCompanyLimited,Beijing100039,China)

This paper introduces the time-benefit optimization model for the optimization of Hainan east ring railway construction period, construction period-establishes the benefit model and based on the correlative analysis, and empirical analysis, and points out that construction enterprise based on the conventional measures, according to the specific situation, the time limit for a project-optimization model, so as to realize the resources optimizing the allocation and dynamic management, promote high-speed rail construction project to optimize.

duration-effective optimization model, high speed rail, tunnel, reasonable period

1009-6825(2014)17-0275-02

2014-04-08

米志輝(1975- )，男，工程師

U455.1

A