程詠春，賈　　蕾，黃佩祺　

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京　100027，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

基于ISM-BN的工程項(xiàng)目人工成本超支預(yù)測(cè)研究

程詠春，賈蕾，黃佩祺

（中交路橋建設(shè)有限公司，北京100027，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

摘要：目標(biāo)工程建設(shè)中存在部分企業(yè)成本意識(shí)單薄，忽略成本管理，成本超支情況普遍存在。為了深入研究工程成本控制手段，改進(jìn)目前工程成本控制中普遍存在偏重預(yù)先控制、過(guò)度依賴專家經(jīng)驗(yàn)的情況，深入研究了基于ISM-BN組合模型的工程成本中人工成本超支預(yù)測(cè)，即通過(guò)對(duì)人工成本關(guān)鍵影響因素的識(shí)別和對(duì)他們之間邏輯關(guān)系的梳理，形成解釋結(jié)構(gòu)模型，并使用BN在事前對(duì)人工成本概率進(jìn)行推測(cè)，并以GWZX項(xiàng)目為例對(duì)人工成本超支預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，論證了模型的科學(xué)性、合理性，為工程施工成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)，減少成本超支現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)解釋模型；貝葉斯理論；人工成本；成本管理

工程項(xiàng)目成本管理對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行控制，防止項(xiàng)目實(shí)際費(fèi)用超出項(xiàng)目預(yù)算而進(jìn)行的項(xiàng)目估算及控制，然而建筑行業(yè)在全球而言，是體量龐大的產(chǎn)業(yè)，一般可以占到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的6%～10%左右，總體而言工程建設(shè)成本超支現(xiàn)象普遍存在，社會(huì)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)成本控制及預(yù)測(cè)研究十分有意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)項(xiàng)目成本管理有了大量的研究，最早成本管理出現(xiàn)在美國(guó)航空局和空軍，提出以根據(jù)工作分解的方式結(jié)合掙值法（WBS-EVM）進(jìn)行項(xiàng)目成本控制［1］，這種成本管理是以計(jì)劃為基礎(chǔ)的管理，缺乏對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程事先預(yù)測(cè)，而可能無(wú)法反映事態(tài)變化而控制成本因素；之后有許多學(xué)者提出事先預(yù)測(cè)成本方法進(jìn)行成本控制，如陸紅梅等［2］通過(guò)將模糊模式識(shí)別對(duì)項(xiàng)目成本影響因素進(jìn)行識(shí)別，運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行預(yù)測(cè)，用實(shí)例驗(yàn)證了模型的可行性；馬朝暉［3］則是針對(duì)項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，通過(guò)分析項(xiàng)目成本預(yù)測(cè)與控制的依據(jù)，研究出成本預(yù)測(cè)與控制的方法，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行修正；趙茂利等［4］提出施工企業(yè)投標(biāo)報(bào)價(jià)中根據(jù)工程量的計(jì)價(jià)規(guī)范對(duì)工程成本進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)測(cè)分析，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目利潤(rùn)目標(biāo)。上述學(xué)者在研究工程成本控制過(guò)程中注重分析成本影響因素，但卻缺乏對(duì)成本影響因素之間的邏輯關(guān)系，預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性不強(qiáng)。缺乏通過(guò)深入研究成本因素之間的邏輯關(guān)系而預(yù)測(cè)成本。本文選擇人工成本作為項(xiàng)目成本預(yù)測(cè)研究的對(duì)象，采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）對(duì)識(shí)別的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行邏輯分析形成層級(jí)解釋結(jié)構(gòu)，并結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法（BN）研究在事前對(duì)人工成本概率進(jìn)行推測(cè)的方法。

1　ISM-BN評(píng)估模型及其構(gòu)建

ISM-BN是解釋結(jié)構(gòu)模型［5］（Interactive Structure Modeling）和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析法［6］（Bayesian Analysis）的組合工程施工人工成本預(yù)測(cè)方法，主要是針對(duì)人工成本的影響因素進(jìn)行分析，挖掘因素之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)發(fā)生的條件概率對(duì)人工成本進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。對(duì)于工程施工人工成本動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)研究思路主要由ISM成本影響邏輯分析和BN預(yù)測(cè)分析模型設(shè)計(jì)兩個(gè)部分組成，具體如圖1所示。

圖1　人工成本ISM-BN預(yù)測(cè)建模過(guò)程　

（1）ISM成本影響邏輯分析。通過(guò)閱讀大量的成本管理參考文獻(xiàn)，對(duì)成本影響因素進(jìn)行整理，再通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷法對(duì)人工成本關(guān)鍵影響因素進(jìn)行界定，經(jīng)ISM模型進(jìn)行整理、分析影響因素之間的邏輯關(guān)系，梳理形成解釋結(jié)構(gòu)模型。

（2）BN預(yù)測(cè)分析模型設(shè)計(jì)。在基于人工成本影響因子確定后，根據(jù)其樣本數(shù)據(jù)或?qū)＜掖蚍謥?lái)分析判斷不同影響因子的組合對(duì)人工成本影響的大小，以此對(duì)人工成本超支情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于工程領(lǐng)域各樣本數(shù)據(jù)難以獲得，故在實(shí)際操作中以專家經(jīng)驗(yàn)為主基于部分樣本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行打分。

2　基于ISM模型影響因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1ISM基本原理及其步驟

對(duì)于施工成本中人工成本的預(yù)測(cè)研究，由于人工成本影響因素眾多，且各影響因素之間關(guān)系較為復(fù)雜，為了梳理人工成本之間復(fù)雜影響因素之間的因果關(guān)系，將人工成本看作為由多重因素共同作用而形成的復(fù)雜系統(tǒng)過(guò)程。為理清這類復(fù)雜系統(tǒng)影響過(guò)程，本文采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）方法，它是一種常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建方法，主要用于確定復(fù)雜繁多的影響因素之間的邏輯關(guān)系，即對(duì)影響因素進(jìn)行分層并用階層結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行表示，可以直觀了解影響因素之間的相互影響關(guān)系。

在對(duì)工程施工人工成本的影響因素進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)之間有一定聯(lián)系，且關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，為了更好地了解指標(biāo)之間的聯(lián)系，本文采用ISM模型對(duì)指標(biāo)之間關(guān)系進(jìn)行梳理，具體實(shí)施步驟如下：

（1）確定影響因素。記為：

（2）確定影響關(guān)系。對(duì)于人工成本影響因素中任意2個(gè)因素ri和rj之間的影響關(guān)系表示為：

（3）生成鄰接矩陣。將所有影響因素之間的關(guān)系aij（i，j=1，2，…，n）構(gòu)成鄰接矩陣A=（aij）n×n。

（4）生成可達(dá)矩陣。

式中：I為單位矩陣；M為可達(dá)矩陣，且滿足布爾代數(shù)運(yùn)算法則。

（5）階層劃分。即將不同的因素劃分成不同的層次。受因素ri影響的因素集合定義為可達(dá)集P（ri），影響因素ri的因素集合定義為先行集Q（ri）。若，則 ri為最高級(jí)因素，即滿足該條件的因素為同一階層L1。以此類推，得到不同的階層L2，L3，…。

（6）生成層次結(jié)構(gòu)圖。即以有向圖的形式來(lái)表示系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。

2.2人工成本主要影響因素

在建設(shè)項(xiàng)目中，建設(shè)成本的劃分有很多種類和方式，按最新建筑安裝工程費(fèi)用構(gòu)成來(lái)看，具體分為直接工程費(fèi)和間接費(fèi)，其中人工費(fèi)是屬于直接工程費(fèi)中的直接費(fèi)。

影響施工項(xiàng)目成本的因素非常多，而且這些因素之間具有十分復(fù)雜的關(guān)系，為了理清影響項(xiàng)目成本的各項(xiàng)要素，本文將分別按照項(xiàng)目成本的6個(gè)分項(xiàng)研究其影響因素。

本文在參閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上提出了42個(gè)初步的施工成本影響因素［7～11］，并采用專家調(diào)查與專題會(huì)議相結(jié)合的方式對(duì)這些影響因素進(jìn)行了3輪調(diào)查后，又補(bǔ)充了8個(gè)因素，最后獲得了50個(gè)影響因素，如表1所示。

針對(duì)表2的成本影響因素，采用專家調(diào)查法及數(shù)據(jù)分析工作對(duì)影響人工成本關(guān)鍵因素進(jìn)行界定，調(diào)查對(duì)象選取南京、北京等項(xiàng)目建設(shè)公司、政府職能部門等10家單位，采用E-mail及書面問(wèn)卷相結(jié)合的方法獲取樣本，共發(fā)放問(wèn)卷503份問(wèn)卷，回收有效問(wèn)卷427份，問(wèn)卷回收率為84.9%。對(duì)有效問(wèn)卷運(yùn)用軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和配對(duì)樣本檢驗(yàn)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表1　　施工項(xiàng)目成本影響因素　

表2　　人工成本科目影響因素調(diào)查表　

本文以 60%以上認(rèn)可度作為人工成本預(yù)測(cè)的關(guān)鍵因素的選取標(biāo)準(zhǔn)，具體為：施工組織水平F1、計(jì)劃工期的科學(xué)性F2、施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)F4、施工管理人員的素質(zhì)F5、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安全性F7、施工工藝復(fù)雜程度F8、工人的技能F9、施工質(zhì)量等級(jí)F12、施工進(jìn)度的進(jìn)展?fàn)顩rF14、當(dāng)?shù)刈匀粭l件F18、人、材、機(jī)資源的可得性F26、國(guó)家法律法規(guī)變化F31、對(duì)地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)F34、國(guó)家投資政策變化F38、通貨膨脹F39、施工條件惡化F42、多個(gè)項(xiàng)目對(duì)人機(jī)料的爭(zhēng)奪F43、人工工資水平上升F48、人工單價(jià)變化F49和人工消耗量變化F50等20個(gè)關(guān)鍵影響因素，本文通過(guò)下文對(duì)各關(guān)鍵因素之間的邏輯結(jié)果進(jìn)行梳理，分析內(nèi)在聯(lián)系，并以此為依據(jù)預(yù)測(cè)人工成本費(fèi)用。

2.3人工成本影響因素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

參考 ISM模型具體實(shí)施步驟對(duì)人工成本影響因素進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析：

（1）確定研究對(duì)象。本文的研究對(duì)象為人工成本的關(guān)鍵影響因素，即上述施工組織水平F1、計(jì)劃工期的科學(xué)性F2、施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)F4、施工管理人員的素質(zhì)F5、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境安全性F7、施工工藝復(fù)雜程度F8、工人的技能F9、施工質(zhì)量等級(jí)F12、施工進(jìn)度的進(jìn)展?fàn)顩rF14、當(dāng)?shù)刈匀粭l件F18、人、材、機(jī)資源的可得性F26、國(guó)家法律法規(guī)變化F31、對(duì)地質(zhì)條件把握不準(zhǔn)F34、國(guó)家投資政策變化F38、通貨膨脹F39、施工條件惡化F42、多個(gè)項(xiàng)目對(duì)人機(jī)料的爭(zhēng)奪F43、人工工資水平上升F48、人工單價(jià)變化F49和人工消耗量變化F50等20個(gè)關(guān)鍵影響因素作為本文研究對(duì)象。

（2）確定影響關(guān)系。根據(jù)20個(gè)關(guān)鍵影響因素，采用專家調(diào)查法的形式對(duì)兩兩因素進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，具體賦分規(guī)則見(jiàn)式（1）。

（3）生成鄰接矩陣。根據(jù)專家賦分結(jié)果建立鄰接矩陣A=（aij）n×n，具體如下：

（4）生成可達(dá)矩陣?？蛇_(dá)矩陣式是通過(guò)矩陣的形式來(lái)描述有向鏈接圖中各個(gè)節(jié)點(diǎn)間經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度可以達(dá)到的程度。具體計(jì)算方法是將鄰接矩陣按式（2）和式（3）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出可達(dá)矩陣R，具體如下：

（5）影響階段劃分。根據(jù)可達(dá)矩陣R，可以分析得出可達(dá)集、先行集和共同集，具體求得結(jié)果如表3所示。

表3　　人工成本影響要素層次分析表　

（6）生成層次結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)人工成本影響層次分析表各個(gè)關(guān)鍵影響因素之間的影響關(guān)系進(jìn)行關(guān)系梳理，采用三角化分塊處理，使形成不同層級(jí)的邏輯關(guān)系，且同層次的邏輯關(guān)系不存在影響關(guān)系，相鄰層級(jí)采用有向圖進(jìn)行聯(lián)系，形成層級(jí)結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，該圖清晰地反映出各個(gè)要素之間存在的相互影響關(guān)系。

圖2　　人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型　

3　基于BN的成本預(yù)測(cè)模型分析方法

BN成本預(yù)測(cè)方法是基于人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型將人工成本分解為各影響因素之間一個(gè)動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的過(guò)程后，通過(guò)正向推理方法，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析這些具有邏輯關(guān)系的人工成本影響因子推理其風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的概率，為工程施工人工成本超支預(yù)防提供科學(xué)、合理、及時(shí)的決策依據(jù)。

事前人工成本概率推測(cè)是基于貝葉斯理論的條件概率進(jìn)行計(jì)算聯(lián)合概率分布，具體為在已知成本因素Xi（i=1，2，…，n）發(fā)生的概率的前提下（基于部分樣本數(shù)據(jù)專家直接給出），預(yù)測(cè)人工成本超出預(yù)算的發(fā)生概率P（T=1），其計(jì)算公式為：

P（T=1）的大小表示人工成本超出預(yù)算發(fā)生可能性的大小，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，將事件評(píng)估等級(jí)分為5個(gè)級(jí)別，具體如表4所示。

表4　　事件發(fā)生概率量化等級(jí)　

根據(jù)評(píng)估出人工成本超預(yù)算的等級(jí)，便于工程施工前及早采取相關(guān)措施進(jìn)行有針對(duì)地預(yù)防，使事前防患于未然。

4　實(shí)證分析

4.1案例簡(jiǎn)介

案例項(xiàng)目位于南京市江寧區(qū)湯山，項(xiàng)目是醫(yī)療綜合體項(xiàng)目，由三棟主體建筑構(gòu)成，項(xiàng)目總用地面積113100m2，總建筑面積121068m2，建設(shè)期擬定為40個(gè)月，項(xiàng)目總投資為59691.4萬(wàn)元，按企業(yè)定額測(cè)算出來(lái)的目標(biāo)成本為57587.1萬(wàn)元。

在成本規(guī)劃階段，人工費(fèi)占全部投資的11.94%，具體為6875.89萬(wàn)元，比重較大，在項(xiàng)目建設(shè)高峰階段，現(xiàn)場(chǎng)共需勞務(wù)工1688人，管理員305人，整個(gè)項(xiàng)目需要4480000工時(shí)。

在整個(gè)項(xiàng)目中，由于項(xiàng)目投資額緊張，需要對(duì)人工成本進(jìn)行控制，因此在項(xiàng)目建設(shè)前應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的人工成本預(yù)測(cè)方法對(duì)成本進(jìn)行監(jiān)控，防止人工成本超預(yù)算。通過(guò)對(duì)人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行深入分析，咨詢參與本項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理、監(jiān)理工程師、施工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等相關(guān)人員，統(tǒng)計(jì)人工成本影響因子的先驗(yàn)概率，如表5所示。

4.2人工成本超預(yù)算概率推測(cè)

表5　　影響因子先驗(yàn)概率統(tǒng)計(jì)表　

人工成本是由各關(guān)鍵影響因素相互作用決定的結(jié)果，本文按3節(jié)對(duì)人工成本超預(yù)算概率進(jìn)行推測(cè)，以發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題，并及時(shí)解決。

根據(jù)式（4）、表5的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及圖2人工成本影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型表述的因素之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，可以得到該項(xiàng)目人工成本超支概率，具體如表6所示。

表6　　項(xiàng)目人工成本超預(yù)算發(fā)生概率　

在某個(gè)人工成本關(guān)鍵影響因子確定狀態(tài)下通過(guò)模型預(yù)測(cè)出風(fēng)險(xiǎn)事件T發(fā)生的概率，在實(shí)際施工過(guò)程中這種情況經(jīng)常存在，如表中給定概率計(jì)算，當(dāng)工人的技能不符合要求的情況下即（P（F9=1）=1），可以推算出人工成本T超預(yù)算發(fā)生概率為22.67%；進(jìn)而又當(dāng)人工可得性差的情況下即（P（F9=1）=1，且P（F26=1）=1）可以推算出人工成本T超預(yù)算發(fā)生概率為51.27%，此時(shí)施工過(guò)程中就要編制相關(guān)措施來(lái)控制成本的支出。

5　結(jié)語(yǔ)

在基于目前項(xiàng)目成本管理存在費(fèi)用普遍超支的情況下，對(duì)項(xiàng)目成本管理手段進(jìn)行深入分析和研究，本文主要以成本管理中人工成本作為研究切入點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目人工成本超支進(jìn)行預(yù)測(cè)，為工程成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)。本文基于ISM-BN組合模型進(jìn)行了工程成本中人工成本超支預(yù)測(cè)研究，通過(guò)對(duì)人工成本關(guān)鍵影響因素的識(shí)別并對(duì)影響因素之間邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理形成解釋結(jié)構(gòu)模型，使用BN在事前對(duì)人工成本概率推測(cè)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以實(shí)際項(xiàng)目為例對(duì)人工成本超支預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，論證了模型的科學(xué)性、合理性，為工程施工成本控制提供指導(dǎo)依據(jù)。

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程詠春（1976-），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：成本管理；

賈蕾（1977-），女，中級(jí)會(huì)計(jì)師，研究方向：內(nèi)控管理；

黃佩祺（1991-），女，學(xué)士，研究方向：成本管理。

中圖分類號(hào)：TU723.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-8859（2016）03-133-05

DOI：10.13991/j.cnki.jem.2016.03.023

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2016-03-24.

Labor Costs Overruns Forecast Based ISM-BN Projects

CHENG Yong-chun，JIA Lei，HUANG Pei-qi
（Road&Bridge International CO.，LTD.，Beijing100027，China，E-mail：hetianxiang1991@icloud.com）

Abstract：Due to lack of cost-conscious and low level of cost management，cost overruns happen frequently.To improve cost control，the paper analyzes labor cost overrun based ISM-BN by identifying key factors and logical relationships.Artificial BN is used to predict cost trend.The labor cost overruns prediction model is validated by a real project.The model can provide guidance to reduce cost overruns phenomenon.

Keywords：interactive structure modeling；bayesian analysis；labor cost；cost management