大型EPC項目管理計算機模擬技術(shù)應(yīng)用及模擬精度分析

唐殿峰

紅旗渠建設(shè)集團有限公司，中國·遼寧 沈陽 117000

大型EPC項目管理越來越被業(yè)界采用，中國也正在倡導(dǎo)采用EPC模式建設(shè)項目。但EPC項目涉及的管理層面問題眾多，而且項目初期由于管理信息量不足無法定量描述管理決策指標(biāo)。模擬技術(shù)的應(yīng)用和建立是基于PERT技術(shù)的大型EPC項目質(zhì)量、工期、費用決策分析控制的計算機模擬技術(shù)及模擬精度進(jìn)行分析，開拓計算機模擬技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，把計算機信息技術(shù)與項目管理決策有機結(jié)合并應(yīng)用，為大型項目建設(shè)管理提高決策水平提供了科學(xué)手段和方法。

項目管理；模擬技術(shù)；模擬精度；分析

1 引言

大型EPC項目因涉及的設(shè)計、采購、建設(shè)受各種隨機客觀因素的影響采用網(wǎng)絡(luò)評審計劃進(jìn)行管理作為直觀。把建設(shè)管理與計算機信息技術(shù)相結(jié)合是建設(shè)領(lǐng)域工程管理中的一個實際而又迫切需要解決的課題。模擬就是以真實過程或系統(tǒng)為對象對其運行過程進(jìn)行計算機仿真從而解決工程項目無法進(jìn)行全過程試驗的問題，它的方法介于對實際系統(tǒng)實驗方法與數(shù)學(xué)模型方法之間的一種方法。正是工程項目本身的單件性一次性的特點，導(dǎo)致項目本身無法進(jìn)行試驗，也為項目管理模擬技術(shù)創(chuàng)造了應(yīng)用條件。恰恰模擬得到的不是一個靜態(tài)的最終解而是系統(tǒng)的整個動態(tài)過程，對于分析決策方案的可行性提供了科學(xué)手段[1]。當(dāng)這樣的模擬達(dá)到一定的次數(shù)就會得到?jīng)Q策所需要的項目工期、費用、質(zhì)量樣本數(shù)據(jù)，然后利用計算機進(jìn)行科學(xué)分析，得到?jīng)Q策數(shù)據(jù)。

2 工程簡介

某大型EPC項目為國家長江泄洪區(qū)易地整體搬遷EPC項目，規(guī)劃面積9.33萬km2。分為緩建區(qū)、CBD商務(wù)區(qū)、商業(yè)居住區(qū)、公共配套區(qū)、區(qū)域公共綠地公園等規(guī)劃區(qū)。項目按FEPC模式運作，由總承包企業(yè)進(jìn)行融資、設(shè)計、采購、施工建造全過程全階段承建的交鑰匙工程。首期一期還建房項目建筑面積28萬m2，地下一層整體車庫兼人防工程。地上15棟高層，層數(shù)為28層-34層。首期房開項目為15萬m2，分為一類居住區(qū)和三類居住區(qū)。首期公共配套設(shè)施工程建筑面積為4萬m2。首期市政道路及景觀工程占地面積為5萬m2。首期還建房必須要達(dá)到36個月向整體搬遷戶交房入住。房開項目要在31個月交付入住，公共配套設(shè)施要在18個月投入教學(xué)使用。首期市政道路管網(wǎng)及公園要在19個月交付使用。項目管理包括項目立項、需求建議、概念規(guī)劃設(shè)計、詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計、項目施工圖設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)施配套設(shè)計、道路景觀設(shè)計、工程采購、施工建造、竣工交付備案、向終端業(yè)主交付使用全過程。因此管理廣度、深度、細(xì)度都很高。因此，迫切需要用全新的管理方法進(jìn)行控制和優(yōu)化。

3 模擬系統(tǒng)的應(yīng)用與數(shù)據(jù)輸出

采用文獻(xiàn)的模擬系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)成模擬系統(tǒng)工具，在普通PC 機上都可以運行。大型EPC項目管理首選要編制全面實施計劃，計劃采用PERT網(wǎng)絡(luò)計劃。然后估計各工序任務(wù)的邏輯關(guān)系是否滿足基本建設(shè)程序及規(guī)劃報建程序，如不符合，將重新調(diào)整工序任務(wù)的邏輯關(guān)系指導(dǎo)符合管理精細(xì)化程度。然后，按照模擬系統(tǒng)的屬性設(shè)置要求，估計工序任務(wù)的參數(shù)。系統(tǒng)會檢查PERT網(wǎng)絡(luò)計劃的邏輯關(guān)系是否正確，并提出糾錯工作任務(wù)。

PERT 工期的模擬是基于PERT計劃，利用偏倚系數(shù)（Coefficient of Schewness）可以簡化分布形態(tài)的描述，即偏左、偏右、對稱。這樣可以利用計算出數(shù)學(xué)期望及方差無偏估計的3個通解。這樣就可以簡化數(shù)學(xué)模型的建立。模擬過程中調(diào)用的隨機數(shù)采用計算機系統(tǒng)中的種子數(shù)即可。

根據(jù)用戶建立項目工期-費用-質(zhì)量模擬的動態(tài)特性主要體現(xiàn)在工序作業(yè)時間模擬的隨機抽樣值不同，會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)計劃的關(guān)鍵線路發(fā)生變化及工序質(zhì)量滿意度指標(biāo)的變化。工序關(guān)鍵度指標(biāo)是指工序在模擬運行次數(shù)中出現(xiàn)的頻率，頻率越大，則說明該工序關(guān)鍵程度越大。這樣就可以把有限的資源優(yōu)先投入到該項目工作中去，反之則相反。工序質(zhì)量滿意度是指工序在模擬中的作業(yè)時間的工作質(zhì)量滿意程度，用來評估是否因采取趕工而帶來質(zhì)量降低，它充分反映了工程項目在實施過程中具有的動態(tài)特性。為工程項目的分級管理及優(yōu)化控制提供了依據(jù)。

PERT計劃模擬技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入與輸出，主要是要輸入姓名開始時間，中途必要的技術(shù)性間歇時間的開始及復(fù)工時間節(jié)點，對工序時間的偏倚估計參數(shù)。需要滿足置信水平0.90、0.95、0.99條件下的模擬次數(shù)等。本工程決策需要的精度為在置信水平為0.95 即可滿足精度需要，故模擬次數(shù)采用500次。

模擬后系統(tǒng)會輸出各工序的作業(yè)時間，費用、質(zhì)量滿意度、ES EF LS LF TF FF 工序關(guān)鍵度。PERT計劃的工期頻數(shù)直方圖、費用頻數(shù)直方圖、質(zhì)量滿意頻數(shù)直方圖。各工序關(guān)鍵度指標(biāo)。模擬系統(tǒng)可以的決策性質(zhì)，可以單獨進(jìn)行工期、質(zhì)量、費用的模擬，也可以進(jìn)行多項決策指標(biāo)的模擬[2]。利用系統(tǒng)模擬結(jié)果見表1。

某大型EPC項目的還建房設(shè)計、建設(shè)報建、采購、施工建設(shè)等交鑰匙工程，通過模擬系統(tǒng)，并根據(jù)置信水平0.95的邊界條件下，各主要里程碑階段輸出結(jié)果如表1所示。其中，費用單位為萬元，工期單位為天。

表1 模擬結(jié)果輸出表

4 模擬精度分析

根據(jù)系統(tǒng)模擬結(jié)果，EPC項目的還建房設(shè)計工期，模擬350次，模擬平均值為183天，方差為5.78天，取β=0.99，U=2.58，則平均值T的絕對誤差如圖1所示。

圖1 數(shù)值

因此，取模擬次數(shù)為240次，工期均值99%的概率處于區(qū)間[181，184]內(nèi)，因此模擬次數(shù)選擇500次的模擬結(jié)果具有足夠的精度。

根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計學(xué)，關(guān)于常用β-U值如表2所示。

表2 常用β-U值應(yīng)用表

從房建施工到竣工交付工期的模擬，同樣模擬350次，得到平均值T=720天，St=9天，取=0.95，U=2.58，則工期平均值的絕對誤差為3天。根據(jù)模擬精度分析，當(dāng)模擬次數(shù)為500次，費用均值以0.99的概率處于[716，725]內(nèi)，因此模擬次數(shù)選擇500次的模擬結(jié)構(gòu)具有足夠的精度[3]。

工序關(guān)鍵度精度分析。當(dāng)選擇模擬次數(shù)為350次時，還建房主體結(jié)構(gòu)封頂工序任務(wù)的關(guān)鍵度為1.0，則P=1.0 NN=350，在=0.95時如圖2所示：

圖2 模擬數(shù)值

說明該工序任務(wù)成為關(guān)鍵路線的置信程度為100%。因此，選擇模擬次數(shù)500時具有足夠的模擬精度。

工序（工作）任務(wù)質(zhì)量任務(wù)滿意度精度分析。還建房主體結(jié)構(gòu)封頂?shù)墓ば蛸|(zhì)量滿意度為88.9，方差為0.76.則以β=0.99，350次模擬的置信區(qū)間為[87，90]，這說明過度搶工會給工程質(zhì)量帶來隱患。

5 結(jié)語

大型EPC項目的管理采用計算機模擬技術(shù)是一個新課題，對項目管理的科學(xué)決策提供了依據(jù)。并可根據(jù)資源有限的前提下，通過工作任務(wù)關(guān)鍵度的指標(biāo)來有限使用資源。同時，當(dāng)確定了工作任務(wù)完成時間目標(biāo)，就可根據(jù)計算機模擬的工作任務(wù)完成的質(zhì)量滿意度指標(biāo)來評判工期指標(biāo)是否合理。以確保工期、費用、質(zhì)量、工作任務(wù)關(guān)鍵度等指標(biāo)綜合分析與決策。通過應(yīng)用實踐證明，該技術(shù)可以在任何項目管理決策中都可應(yīng)用，而且可根據(jù)決策的需求不同而獨立進(jìn)行工期、費用、質(zhì)量滿意度指標(biāo)的模擬應(yīng)用。