基于全生命周期的公路工程造價控制措施研究

黃誠程 郭笑

摘要 針對公路工程造價控制的挑戰，該研究基于全生命周期成本理念，深入分析公路工程造價的影響因素，并系統地研究了造價控制的現狀與問題，提出了一套全面的全生命周期造價控制策略，覆蓋了規劃設計階段、施工階段以及運營維護階段，重點關注成本預測、預算管理、設計優化、施工管理、物料設備管理和長期維護策略。此外，該研究還探討了實施這些控制策略的方法，包括建立全生命周期成本管理體系，利用信息技術提高效率以及考慮環境和社會因素的影響。通過實證分析，結果表明所提出的控制措施能夠有效改進公路工程造價控制，為相關領域提供了新的視角和方法。

關鍵詞 全生命周期成本；公路工程；造價控制；成本管理；信息技術

中圖分類號 U415.13文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0145-03

0 引言

公路工程作為基礎設施建設的重要組成部分，其投資巨大且涉及多方利益相關者。在經濟快速發展的背景下，如何有效地控制公路工程的造價成為一個亟待解決的問題。近年來，隨著全生命周期成本理論的提出和發展，公路工程的造價控制也逐漸從傳統的項目完成階段轉向整個生命周期。這種轉變不僅為工程造價控制提供了新的視角，也帶來了新的挑戰。

1 全生命周期成本概述

1.1 定義與原則

全生命周期成本（Life-Cycle Cost， LCC）是指在整個產品或項目生命周期中所產生的所有成本之和，包括獲取、擁有、運行、維護和最終處置成本[1]。在公路工程領域，這一概念尤為重要，因為它不僅包括了初期的建設投資，還涵蓋了運營、維護、改造以及報廢的成本。這種全面的成本考慮有助于實現經濟效益的最大化，同時確保工程的可持續性和長期效益。全生命周期成本的核心原則在于全面性和前瞻性，即在項目規劃階段就考慮了全生命周期內的所有可能成本以及這些成本如何影響整個項目的經濟效益。此外，這種方法強調動態評估，即隨著項目進展和外部環境的變化，不斷更新和調整成本預測。

1.2 造價影響因素分析

公路工程造價受多種因素的影響，這些因素可以大致分為內部因素和外部因素。內部因素主要包括工程設計、材料選擇、施工技術、管理水平等。例如，優質的設計不僅能減少建設階段的材料和人力成本，還能在運營階段降低維護費用。選擇合適的材料和施工技術同樣對成本控制有著直接影響。有效的項目管理可以優化資源配置，減少浪費，提高效率。外部因素則包括市場狀況、政策法規、環境影響等。市場波動可能導致原材料價格的大幅波動，從而影響工程總成本。政策和法規變化可能會引入新的成本要素，如環保要求、安全標準等。此外，自然環境條件如地質狀況、氣候變化等也會對工程造價產生影響。

2 公路工程造價控制的現狀與問題

2.1 國內外研究現狀

在國際上，許多發達國家早已將全生命周期成本作為公路工程造價控制的核心理念，并在實踐中取得了顯著成效[2]。例如，美國、歐洲等地的公路工程普遍采用全生命周期成本分析方法，通過優化設計、提高施工效率、實施有效的運營和維護策略，達到了降低總成本的目的。此外，這些國家在信息技術的應用方面也走在了前列，比如利用建筑信息模型和數據分析技術來提升造價控制的精準度和效率。

在國內，隨著經濟的快速發展和基礎設施建設的大幅增長，全生命周期造價控制的理念也逐漸得到認可。近年來，中國在公路工程建設中開始注重成本的全生命周期管理，不僅在初期投資階段，也在運營維護階段考慮成本效益。國內研究機構和高校也在積極進行相關研究，探索適合國內實際情況的造價控制方法和技術。

2.2 常見的造價控制問題

在公路工程的全生命周期造價控制實踐中，常見的問題有多種。首先，由于在項目規劃和設計階段對成本的估算不足或不準確，導致實際施工成本遠高于預期。其次，工程延期不僅會增加資金占用成本，還可能因此導致整個項目的投資回報率降低。項目延期的原因多樣，包括設計問題、施工效率低下、供應鏈問題以及不可抗力因素等。此外，在公路工程的生命周期中，運營和維護階段可能會持續數十年，其間的成本往往被低估。由于缺乏長期的維護規劃和資金預算，許多工程在運營階段面臨維護資金短缺和維護質量下降的問題。最后，隨著人們持續發展和環境保護意識的增強，公路工程需要考慮的因素不僅僅是經濟效益，還包括環境影響和社會責任。然而，在實際造價控制過程中，這些因素往往被忽視，導致工程可能面臨環境法規變更、社會抵制等風險。

3 全生命周期造價控制策略

3.1 規劃設計階段

3.1.1 成本預測與預算管理

在公路工程的全生命周期造價控制中，準確的成本預測是確保工程經濟效益和控制預算的基礎。這一過程通常涉及復雜的統計和經濟模型，旨在準確預測從項目啟動到維護結束各個階段的成本。

成本預測通常采用多變量回歸模型，該模型能夠考慮多種影響成本的因素，如工程規模、材料成本、勞動力成本、技術復雜性等。例如，可以使用如下模型：

C=a+b1 X1+b2 X2+b3 X3+…+bnXn+ε （1）

式中，C——工程總成本；X1， X2， …， Xn——影響成本的獨立變量（如材料成本、工程規模等）；a、 b1， b2， …， bn——模型參數，這些參數通常通過歷史數據的統計分析獲得；ε——誤差項，反映了模型以外的隨機因素。

3.1.2 設計優化

優化設計方案即減少建設和運營維護成本，同時不犧牲工程質量和性能。設計優化的過程涉及多方面的考慮，如材料選擇、結構方案、施工方法等。優化的目標是尋找成本與性能之間的最佳平衡點。

具體來說，設計優化可以通過采用更經濟的材料、改進結構設計、提高空間利用率等方法來實現[3]。例如，選擇長期耐久性更高的材料，雖然初期成本可能較高，但在全生命周期中可以減少維護和更換成本。此外，運用現代設計軟件，如計算流體動力學（CFD）和結構分析工具，可以在設計階段進行詳細的性能模擬，確保設計方案的經濟性和可行性。

設計優化還需要考慮環境影響和可持續性。通過采用環境友好的設計和材料，可以降低工程對環境的影響，同時可能獲得政府的補貼或稅收優惠。例如，設計中融入雨水回收和太陽能利用等可持續元素，不僅可以降低長期運營成本，還有助于提升工程的社會價值和形象。

3.2 施工階段

3.2.1 施工管理與成本控制

施工管理在公路工程中占據核心地位，直接影響著項目的成本控制。有效的施工管理需要綜合考慮項目進度、資源分配、質量控制和安全管理等多個方面。為了實現成本的有效控制，施工管理應采用嚴密的計劃和監控系統，包括制訂詳盡的施工計劃，實施持續的進度跟蹤和成本監控，及時調整應對計劃與實際之間的偏差。

在成本控制方面，一個常見的做法是采用基于績效的成本控制模型。這種模型通過比較實際成本與預算成本，結合項目完成度來評估成本績效。一個簡單的成本控制模型可以表示為：

式中，CPI（Cost Performance Index，成本績效指數）——衡量成本效率的指標；EV（Earned Value，掙值）——到目前為止完成工作的預算價值；AC（Actual Cost，實際成本）——實際花費的金額。當CPI大于1時，表示成本效率良好；小于1則表明成本超支。

為了提高成本控制的效果，施工管理還需要密切關注供應鏈管理、合同管理以及變更管理等方面。例如，及時的供應鏈協調可以避免材料延遲導致的成本增加，而有效的合同管理則可以減少合同爭議帶來的額外成本。此外，通過實施嚴格的變更管理流程，可以控制由于設計變更等因素引起的成本增長。

3.2.2 物料與設備管理

物料和設備管理是公路工程成本控制的另一個關鍵環節。有效的物料與設備管理不僅能夠確保施工順利進行，還能顯著減少不必要的成本開支[4]。這一過程涉及材料的采購、存儲、分發以及設備的選型、維護和調度。

在物料管理方面，目標是確保所需材料以最低成本及時到達施工現場。這通常需要通過優化采購策略和庫存控制來實現。例如，可以采用經濟訂貨量模型（EOQ）來確定最優的訂貨量和重訂貨點。EOQ模型的基本形式可以表示為：

式中，D——年需求量；S——每次訂貨的固定成本；H——單位產品的持有成本。通過計算EOQ，可以在保持較低庫存水平的同時，最小化訂貨和存儲成本。

設備管理則著重于設備的有效使用和維護，包括選擇合適的設備，合理安排設備的使用計劃，執行定期維護以避免因故障導致的延誤和額外成本。有效的設備管理還需要考慮設備的長期使用效益和成本，包括購買成本、運行成本和維護成本。

3.3 運營維護階段

3.3.1 長期維護策略

長期維護策略對于公路工程的全生命周期造價控制至關重要。這些策略的目的是確保公路在整個使用期限內保持良好的性能，同時盡量減少維護和修復成本。長期維護策略的關鍵在于提前規劃和定期評估[5]。這意味著在公路設計和建設階段就要考慮未來的維護需求，選擇適合長期使用的材料和構造方法。

一個有效的長期維護策略包括定期的巡檢和預防性維護。通過定期檢查公路的狀況，可以及時發現并修復小的損壞，避免這些小問題發展成大問題，從而減少昂貴的大修或重建成本。此外，對于某些易損部分，如橋梁、隧道等，需要更加密集和專業地檢查。

此外，長期維護策略還應包括對公路使用模式的持續監控和評估。隨著時間的推移和交通模式的變化，公路的實際使用情況可能會有所不同，這可能需要對維護計劃進行調整。例如，如果某段公路的交通量顯著增加，可能需要提高維護的頻率或改進維護方法。

3.3.2 成本效益分析

成本效益分析是公路工程管理中評估不同維護策略和決策的重要工具。這種分析通過對比不同方案的成本和預期效益，幫助決策者選擇最經濟有效的方法。下面是一個簡化的成本效益分析示例，用于比較兩種不同的維護方案。

假設有兩種維護方案：方案A和方案B。它們的成本和預期效益數據如表1所示：

為了進行成本效益分析，首先需要計算每個方案的總成本和總效益。總成本包括初始成本和運營成本的累積，而總效益可以通過預期壽命延長和運行效率提升的經濟價值來估算。例如，預期壽命延長可以減少未來重建或大修的成本，而運行效率提升可以降低日常運營成本。

以簡化的方法計算總成本和總效益如下：

對于方案A：

總成本 = 初始成本 + （年運營成本 × 預期壽命延長）

總成本 = 100 000 + （5 000 × 10） = 150 000

對于方案B：

總成本 = 初始成本 + （年運營成本 × 預期壽命延長）

總成本 = 150 000 + （3 000 × 15） = 195 000

通過上述計算，可以比較不同方案的成本和效益，從而做出更有信息支持的決策。需要注意的是，實際情況下的成本效益分析要復雜得多，需要考慮諸如折現率、風險因素、未來成本和效益的不確定性等多種因素。

4 全生命周期造價控制的實施方法

建立全生命周期成本管理體系是實現公路工程造價控制的關鍵環節。這一體系旨在整合工程的所有階段，從初期的規劃設計到建設、運營、維護，直至最終的報廢處置，確保每個階段的成本都在控制之中。為實現這一目標，首先需要建立一個全面的成本數據收集和分析系統。這個系統應包括詳盡的成本記錄，如設計成本、材料成本、人工成本、運營和維護成本等以及這些成本隨時間的變化情況。

接下來，需要制定一套全面的成本管理策略和流程，包括預算制定、成本預測、風險管理和成本審核等環節。在預算制定階段，應基于詳細的項目分析和歷史數據來制定切實可行的預算。成本預測則需要利用歷史數據和市場趨勢來估計各階段的成本。風險管理則聚焦于識別和應對可能導致成本變化的風險因素，如市場波動、設計變更等。而成本審核環節則確保所有成本記錄的準確性和完整性。

最后，建立有效的溝通和反饋機制也是至關重要的，包括內部各部門之間的溝通，如設計團隊、施工團隊和運營團隊以及與外部利益相關者的溝通，如供應商、政府機構和社區。這種溝通確保了成本管理體系的透明性和各方對成本控制目標的共識。

5 結語

綜上所述，通過深入分析全生命周期成本管理、施工管理與成本控制、物料與設備管理、長期維護策略及成本效益分析等關鍵方面，該文揭示了高效造價控制的多維策略和方法，特別強調了信息技術在提升造價控制效率中的作用以及在全過程中考慮環境和社會因素的重要性，為公路工程造價控制提供了理論和實踐指導。未來，隨著技術的發展和環境保護意識的提高，全生命周期造價控制將繼續面臨新的挑戰和機遇，需要不斷探索和創新。

參考文獻

[1]李茜， 李瑩. 基于BIM的公路工程全生命周期綜合造價精細化管理研究[J]. 公路工程， 2019（3）： 264-269.

[2]青喜. 公路工程全生命周期造價控制管理難點及對策[J]. 四川建材， 2019（1）： 204-205.

[3]許強， 付琴， 吳紅杰. 基于BIM的工程項目全生命周期項目管理研究[J]. 科技創新導報， 2018（19）： 174-175.

[4]孫士成. 基于BIM的公路工程全生命周期平臺框架及關鍵技術研究[J]. 中國港灣建設， 2022（10）： 80-84.

[5]蒯鵬程， 趙二峰， 杰德爾別克·馬迪尼葉提， 等. 基于BIM的水利水電工程全生命周期管理研究[J]. 水電能源科學， 2018（12）： 133-136.