基于線性規劃方法的特高壓交流GIS設備安裝工程人力成本管理研究

摘要：針對特高壓交流氣體絕緣變電站（GIS）設備安裝工程成本管理特點，運用工程成本管理和線性規劃方法對特高壓交流GIS設備安裝工程成本管理進行優化研究，探索實現人力資源優化、降低工程成本的路徑。研究表明，將線性規劃方法與工程成本管理有機結合，能夠有效解決工程成本管理難題，實現工程管理預期目標。

關鍵詞：成本管理；線性規劃；目標函數；特高壓交流GIS設備

0 引言

我國電力系統隨著經濟發展而不斷升級革新，特別是經濟發達城市和其他人口稠密地區對電能的剛性需求增強，使得我國電力供應面臨著建設革新與城區土地資源日趨緊缺的矛盾^[1]。氣體絕緣變電站（GIS）總體占地面積小、效率高，較為符合我國現階段城市和工業生產與發展要求^[2]。特高壓交流GIS設備安裝工程質量要求高、時間任務緊、資金投入大，特別是對成本的控制要求越來越高，如何綜合運用工程管理和運籌學的方法，通過相對縝密的運算實現成本最節約、工程效益最大化，是其追求的目標。

1 特高壓交流GIS設備安裝工程管理現狀

特高壓交流GIS設備安裝工程按照通用的施工模式，通過施工組織分層設置，權責分開，提升項目運行效率；通過安裝流程模塊化運行，資源需求協同清晰；通過擬制資源需求總體清單，提升質量控制措施^[3]。工程管理現狀具體如下。

1.1 安裝人員配置和施工組織機構

為保證特高壓交流GIS設備安裝工作安全、有序，項目部成立了專門的工程小組。特高壓交流GIS設備安裝人員配置表見表1。特高壓交流GIS設備安裝工程施工組織根據任務特點和操作要求共分為4層，分別為項目經理層、項目總工/廠家技術負責人層、分組組長層、一線操作執行層。通過合理設置施工組織機構，確保施工按照進度要求指揮調度和操作^[4]。特別是一線操作執行層，依據操作工種進行合理區分，以提升施工組織效率。

1.2 施工流程及工序說明

特高壓交流GIS設備安裝流程如下：

（1）施工準備。包括土建基礎驗收、室內基礎軸線定位、設備卸貨及倒運、設備開箱、設備檢查及資料清單。

（2）斷路器互感器安裝。包括斷路器內裝電流互感器試驗、回路導電電阻測試、斷路器單元安裝、電流互感器單元安裝（單串安裝）、隔接組合單元安裝、串內母線單元安裝、電流互感器的變比和極性試驗、二次繞組絕緣電阻試驗、二次繞組耐壓試驗^[5]。

（3）匯控柜整體安裝。包括匯控柜安裝、電纜敷設、二次接線，特高壓交流GIS設備抽真空、檢漏、注SF₆氣體、微水檢測。

（4）進出母線安裝。包括進出母線單元戶內部分安裝、主母線單元安裝、進出母線單元戶外部分安裝、出線套管安裝^[6]。

（5）特高壓交流GIS設備安裝。包括斷路器傳動試驗，隔離開關、接地開關的開關試驗，特高壓交流GIS設備本體接地銅排等附件安裝，特高壓交流GIS設備接地制作^[7]。

（6）整體交流耐壓試驗。包括耐壓試驗設備準備、耐壓試驗組織、試驗結論導出。

2 特高壓交流GIS設備安裝工程人力成本管理優化設計

在分析特高壓交流GIS設備安裝工程人員配置、施工組織機構、施工流程及工序的基礎上，通過人力資源計劃和費率計算，在同時滿足工人數量儲備要求和不同工種工時費標準的前提下，構造目標函數和約束條件方程并求解，計算得出優化后的人工崗位配置，以降低人力成本支出。

2.1 人力資源計劃和費率計算

（1）調取各工序的月人工預算（表2）。

（2）特高壓交流GIS設備安裝工程人力資源計劃和費率計算（表3）。人力資源費率按小時計算，通常情況下，每小時費率通過月成本計算得出。目前，我國通用的每月工作時間為21.5d，因此，每小時費率為月成本/21.5/8（元）。

2.2 線性規化建模與求解

運用線性規劃的方法建模，對同一時間段內的匯控柜、進出母線和特高壓交流GIS設備安裝流程進行優化分析，科學調配人力資源，使費用支出最少。

（1）引入決策變量（需要決策的量）。定義為x_ij，表示序號為i的工序中第j個子工序安排的人工數量。

（2）目標函數（需要優化的量）。根據表3，目標函數定義為z，即單個工時支出的人力成本，公式如下

（3）約束條件（為實現優化目標需要受到的限制）。用決策變量等式或不等式表示。根據表3，由于1.1、3.1、3.3為關鍵路徑，且1.1、3.1與其他工序為并行關系，為確保關鍵路徑要求，1.1與3.1的人工費用之和應不小于其他路徑人工費用之和。約束條件公式如下

對該線性規劃問題進行求解。特高壓交流GIS設備安裝工程規劃求解表見表4，設置規劃求解參數如圖1所示，特高壓交流GIS設備安裝工程規劃求解結果見表5。

由表5可知，當決策變量x_ij分別取16、8、8、8、8、13、12、5時，可以使目標函數z值最小，即單個工時人工支出費用最少。

2.3 模型分析與結論

根據上述計算，擬制訂人力成本優化方案如下：

（1）在GIS設備抽真空、檢漏、注SF₆氣體、微水檢測工序中，安排16人，分為3個作業組，其中試驗組7人，二次組5人，檢測組4人。

（2）在進出母線單元戶內部分、主母線單元部分、進出母線單元戶外部分、出線套管安裝中，分別安排8人；在斷路器傳動試驗及隔離開關、接地開關試驗中，安排13人；在GIS設備本體接地銅排等附件安裝中，安排12人；在GIS設備接地制作中，安排5人。工程總人工數為78人，備組人員安排14人。此時，單位人工最低成本為4085元，公式如下

特高壓交流GIS設備安裝工程人力資源優化方案見表6。

特高壓交流GIS設備安裝工程人力資源優化對比表見表7。

由表7可知，通過人力資源優化配置，將需求人數和備組人數科學地配置到相應的工序中，可實現該階段人力成本最低支出。

3 結語

隨著人工智能、物聯網和大數據等技術的快速發展，數字化和智能化已成為工程管理的重要趨勢^[8]。本研究僅是一次嘗試和探討，從長遠來看，工程管理將逐漸融合各交叉學科優勢，形成更豐富的應用場景。在本研究的特高壓交流GIS設備安裝案例中，可依照人力成本優化設置方法，進一步將數學模型應用到材料費、機械費和分包費的優化中，同時，可以將關鍵路徑、掙得值和運籌學等方法綜合運用到其他工程領域，以提升綜合優化效益^[9]。

參考文獻

[1]弗雷德里克·S.希利爾，杰拉爾德·J.利伯曼.運籌學導論[M].9版.胡運權等，譯.北京：清華大學出版社，2010.

[2]鄭肇葆.數學規劃在測繪運籌學中應用[M].北京：測繪出版社，1993.

[3]韓港，李文銳.大數據背景下工程項目管理創新研究[J]. 經濟問題，2021（1）：81-86.

[4]白思俊.現代項目管理概論[M].北京：電子工業出版社，2013.

[5]詹朝曦.城市快速路項目建設工期合理性研究[D].廈門：華僑大學，2019.

[6]周堃，韓號，夏澤舉.計及綜合因素的改進電氣幾何模型對特高壓輸電線路繞擊耐雷性能評估[J].電瓷避雷器，2018，286（6）：75-79，86.

[7]王平，賈立莉，李守學，等.110kV全戶內智能變電站接地網優化設計[J].中國電力，2018，51（3）：42-48.

[8]楊臻.500kV戶內變電站防雷計算及避雷器設計[J].高電壓技術，2019，45（S2）：420-423.

[9]戴志輝，謝軍，陳曦，等.基于動態貝葉斯網絡的智能變電站監控系統可靠性分析[J].電力系統保護與控制，2018，46（23）：68-76.

收稿日期：2023-08-07

作者簡介：

孫小強（1983—），男，研究方向：工程管理、信息通信。

唐立文（1976—），男，研究方向：工程管理、軍事訓練。

呂明海（1977—），男，研究方向：工程管理、信息通信。