何柏科（重慶高速公路集團(tuán)有限公司，重慶401147）

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基于價(jià)值工程的高速公路建設(shè)投資控制模型研究

何柏科
（重慶高速公路集團(tuán)有限公司，重慶401147）

摘要：高速公路投資控制是高速公路建設(shè)管理的重要組成部分，該文通過建立價(jià)值工程的投資控制模型并對其進(jìn)行分析研究，從而對價(jià)值工程投資控制模型加以改進(jìn)，在高速公路建設(shè)投資控制中具有較高的實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：高速公路；投資控制模型；價(jià)值工程

1　價(jià)值工程投資控制模型分析

1.1基于價(jià)值工程的LCC投資控制模型

1.1.1價(jià)值工程原理

價(jià)值工程主要是根據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的思路，在保證項(xiàng)目功能的基礎(chǔ)上，提升項(xiàng)目的內(nèi)在價(jià)值，并有效地對項(xiàng)目成本實(shí)施控制，使之與項(xiàng)目功能相協(xié)調(diào)［1］。價(jià)值工程中的價(jià)值（或價(jià)值系數(shù)）V表示項(xiàng)目所得與投入的比例，也就是功能 （或效用）F與成本（或費(fèi)用）C的比值，其基本表達(dá)式為：

1.1.2全壽命周期成本模型

壽命周期（Life－Cycle），也叫生命周期，是包括項(xiàng)目最初的構(gòu)思直接到拆除或改造在內(nèi)的全過程。對于不同的主體，壽命周期有不同的意義。全壽命周期成本（Life Cycle Cost）是指構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)營維護(hù)等這一時(shí)期里所發(fā)生全部費(fèi)用的總和。確定LCC的實(shí)施步驟如下：

圖1　全壽命周期各階段成本（投資）分布

建設(shè)項(xiàng)目的全壽命周期是指包括建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)想構(gòu)思階段、決策立項(xiàng)階段、具體實(shí)施階段以及運(yùn)營維護(hù)與拆除改造階段等在內(nèi)的所有過程。一般建設(shè)工程項(xiàng)目階段可分為：前期階段、實(shí)施階段、運(yùn)營維修及報(bào)廢階段，各個(gè)階段的成本分布（或投資分布）如圖1所示。

現(xiàn)將建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)的成本結(jié)構(gòu)分為初始投資、未來重復(fù)性消耗、未來一次性消耗成本和殘值，這樣可以得到成本模型（或投資模型）為：

式中，I0為初始投資，包括決策成本、設(shè)計(jì)研發(fā)成本、建造成本等；O為未來一次性消耗成本，如拆除成本等；M為未來重復(fù)發(fā)生的成本，如維護(hù)運(yùn)營成本等；S為建設(shè)項(xiàng)目的殘值；Pt為折現(xiàn)因子；T為壽命周期；t為時(shí)間變量。若i為利率，則其中折現(xiàn)因子Pt的表達(dá)式為：

Pt=（1+i）-t

在構(gòu)建完全壽命周期成本模型后，我們就可以對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行成本核算和控制，也可以通過深入分析，用于投資決策。LCC投資模型可用于建設(shè)項(xiàng)目的方案評價(jià)，通過比較LCC，選擇合適的建設(shè)方案，以達(dá)到投資控制的效果。

1.1.3基于價(jià)值工程的LCC模型分析

強(qiáng)青軍將價(jià)值工程原理引入了LCC模型中，對全壽命周期投資進(jìn)行了優(yōu)化控制。建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期成本大小與其功能水平密切相關(guān)。從圖2中可以看出，在某一特定的界限內(nèi)，建設(shè)成本I0與功能呈正相關(guān)關(guān)系，而運(yùn)行維護(hù)成本M與功能呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖2　全壽命周期內(nèi)功能—成本關(guān)系圖

通過上式可知，當(dāng)C0、C1與功能x的函數(shù)關(guān)系得知時(shí)，就能求出使得LCC最小的功能x，即獲得最佳投資效益時(shí)的功能。

1.2現(xiàn)有投資控制模型的局限性

當(dāng)前有關(guān)公路建設(shè)項(xiàng)目投資控制的方法研究主要有兩方面的體現(xiàn)：一是集中于對公路建設(shè)項(xiàng)目中某一階段的投資控制研究；二是投資控制的方法是屬于一種被動(dòng)地反饋性的投資控制方法，只適用于當(dāng)建設(shè)項(xiàng)目投資失控而采取的補(bǔ)救措施的情況。研究結(jié)果也具有明顯的階段性特征，而沒有形成全過程的投資控制體系。投資控制的研究大部分傾向于概念性、定性分析，在投資控制定量分析方面一直還沒有太多涉及。前述中的三種投資控制模型雖然都能采用定量的分析方法對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行投資控制，但還是存在著一定的局限性。

第一類模型中，引入彈性模量后理論上能分析出影響建設(shè)項(xiàng)目投資控制的關(guān)鍵因素，但由于建設(shè)項(xiàng)目存在動(dòng)態(tài)性，很難保持在其他影響因素不變的情況下來進(jìn)行單因素分析，因此，對于投資I與影響因素Xi的函數(shù)關(guān)系是難以表達(dá)的。

第二類模型，構(gòu)建的是基于價(jià)值工程的LCC投資控制模型，在模型里雖然考慮了資金的時(shí)間價(jià)值，但該模型主要是用來研究項(xiàng)目建設(shè)期與運(yùn)營維護(hù)期之間的成本關(guān)系，即當(dāng)總建設(shè)成本為多少時(shí)，全壽命周期成本最小。而對非政府投資的項(xiàng)目來說，建設(shè)單位關(guān)注得更多的是建設(shè)全過程中總共消耗多少成本，其并不在意后期的運(yùn)行與維護(hù)成本；同時(shí)在運(yùn)用價(jià)值工程時(shí)，有關(guān)功能系數(shù)也大多是通過人為評分的方法來確定的，帶有很大的隨機(jī)性。因此，缺乏一定科學(xué)性和嚴(yán)密性。

在第三類模型中，其投資控制模型不僅集成建立了建設(shè)項(xiàng)目全過程各階段的投資控制模型，而且還能通過建立的模型來確定建設(shè)項(xiàng)目的總投資。但是，其中的追加投資，即影響因素費(fèi)用，是一個(gè)隨機(jī)因素，包含的影響因子很多，因此很難通過數(shù)學(xué)的方法來對其進(jìn)行較為精確的估算。

2　改進(jìn)的價(jià)值工程投資控制模型的建立

2.1價(jià)值工程原理

價(jià)值工程（Value Engineering）是一種通過分析研究對象費(fèi)用與功能之間的關(guān)系，來提高其價(jià)值的現(xiàn)代管理分析技術(shù)。其核心思想是利用分析研究對象全壽命周期的費(fèi)用與功能之間的比例關(guān)系，并力圖通過采用各種科學(xué)有效的方法和措施來保證項(xiàng)目（或產(chǎn)品）在滿足項(xiàng)目業(yè)主（或消費(fèi)者）要求的前提下，最大程度地降低項(xiàng)目（或產(chǎn)品）在其全壽命周期內(nèi)的投資，以此來增加項(xiàng)目（或產(chǎn)品）的價(jià)值。

價(jià)值工程的原理是一個(gè)涉及多學(xué)科、多因素的復(fù)合型原理，看上去是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但是，簡單地來說，價(jià)值工程的原理其實(shí)就是一個(gè)提出問題、分析問題、解決問題的過程。

2.2改進(jìn)的價(jià)值工程原理

改進(jìn)的價(jià)值工程依然是利用建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的總投資費(fèi)用與功能之間的比值，即V=F/C，來衡量建設(shè)項(xiàng)目的價(jià)值［2］。只是在這衡量的過程中充分利用了二元對比關(guān)系和熵基本原理，使得最終結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.2.1二元關(guān)系比較法基本原理

設(shè)系統(tǒng)的決策集是由一系列的決策組成，即D=｛d1，d2，…，dn｝，di表示系統(tǒng)決策集中的第i種決策，i=1，2，…，n，n為決策集的個(gè)數(shù)。

二元關(guān)系比較法主要研究決策集D中關(guān)于目標(biāo)e的二元對比重要性的排序。若dk較d1重要，則ek1=1，e1k=0；若d1較dk重要，則ek1=0，e1k=1；若d1與dk同等重要，則ek1=e1k=0.5；k=1，2，…n；l=1，2，…n。這是由上述二元關(guān)系比較所形成的二元關(guān)系對比矩陣為：

在上式中，el僅在0，0.5，1三個(gè)數(shù)字中取值，因此有ek1+e1k= 1；當(dāng)k=1時(shí)，有ek1=e1k=0.5；其中（i=1，2，…，n；j=1，2，…，n）。

公式（3）表示了決策集D中內(nèi)各個(gè)決策di對目標(biāo)e所對應(yīng)的相對重要性。對公式中的每行向量中的各個(gè)分量分別計(jì)算其代數(shù)和，則有，（i=1，2，…n；j=1，2，…，n）；然后對所形成的二元關(guān)系對比矩陣E中得到的ei進(jìn)行歸一化處理；

2.2.2熵基本原理

熵基本原理是當(dāng)運(yùn)行的系統(tǒng)處于多種不同的狀態(tài)時(shí)，設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)其中每種狀態(tài)的概率為Pi（i=1，2，…，n），則系統(tǒng)的熵就為），其中式中的Pi滿足0≤Pi≤1，且。當(dāng)所有的Pi都相等時(shí)，即在系統(tǒng)出現(xiàn)每種狀態(tài)的概率都一樣的情況下，H達(dá)到最大值，即有Hmax=1nn。這一性質(zhì)就是熵的極值性。

2.2.3改進(jìn)的價(jià)值工程基本原理

（1）構(gòu)造功能評價(jià)矩陣

假設(shè)有m個(gè)評價(jià)方案，n個(gè)功能評價(jià)指標(biāo)。然后通過多位專家對各個(gè)評價(jià)方案的各個(gè)功能指標(biāo)進(jìn)行打分，得到原始矩陣，接著對這一原始矩陣進(jìn)行歸一化處理，最后得到評價(jià)矩陣R；

在（m，n）評價(jià)問題中，我們定義第j個(gè)功能評價(jià)指標(biāo)的熵為，其中，式中的常數(shù)k=（1n m）-1。

（2）確定各個(gè)功能評價(jià)指標(biāo)的綜合熵權(quán)

根據(jù)二元關(guān)系比較法的原理，利用公式（4）計(jì)算出各個(gè)功能的權(quán)重wi，然后應(yīng)用求出關(guān)于功能指標(biāo)j的綜合權(quán)數(shù)，其中，式中dj=1-Ej。

（3）計(jì)算功能評價(jià)指數(shù)

把功能評價(jià)對象映射到距離空間，則可以得到方案功能距離Lp，其計(jì)算公式為在進(jìn)行方案功能優(yōu)序評價(jià)中，若只是注重偏差的總和，則可以取P=1，這樣上式就變?yōu)?，然后根?jù)公式進(jìn)行計(jì)算，得到的距離最小的方案就是最接近理想的方案，亦即越大，則方案功能越高。所以，各個(gè)方案的功能大小就可以排序，最后再對每個(gè)方案的功能評分進(jìn)行歸一化處理，得到最終的功能指數(shù)。

（4）計(jì)算最終的價(jià)值系數(shù)

利用前述的計(jì)算過程得出的功能指數(shù)F，再結(jié)合項(xiàng)目的總投資（費(fèi)用指數(shù)）C，最后利用公式V=F/C，計(jì)算出最終的價(jià)值系數(shù)V。

3　價(jià)值工程投資控制模型的應(yīng)用

重慶沿江高速公路主城至涪陵段項(xiàng)目，設(shè)計(jì)單位在該項(xiàng)目方案階段時(shí)，在紙上初步研究達(dá)320余km。這里以繞城東立交起點(diǎn)位置（K線、C線）為例，并應(yīng)用價(jià)值工程投資控制模型［3］對比較價(jià)值較為明顯的路線進(jìn)行同等深度比較。

K線：過接龍寺大橋后，沿石梯子?xùn)|側(cè)溝槽前進(jìn)，穿小石峽口、石堡后，止于佛兒巖隧道前。

C線：過接龍寺大橋后，向南偏向徐家灣位置的溝槽前進(jìn)，過桐子灣后偏向石堡，接上K線。

3.1路線基本情況介紹（如表1）

表1　K線和C線主要工程數(shù)量比較表

3.2建立二元關(guān)系對比矩陣

通過咨詢并綜合高速公路建設(shè)方面專家的意見，并利用二元關(guān)系對比法，建立了需要的二元關(guān)系對比矩陣：

3.3計(jì)算各項(xiàng)功能權(quán)重系數(shù)Wi

表2　各項(xiàng)功能權(quán)重系數(shù)表

3.4各設(shè)計(jì)方案功能評分（如表3）

表3　專家對設(shè)計(jì)方案功能評價(jià)綜合表

3.5采用熵基本原理來確定各功能指標(biāo)的熵權(quán)

（2）利用得到的評價(jià)矩陣R，建立各設(shè)計(jì)方案功能評價(jià)相對得分，如表4。

表4　設(shè)計(jì)方案功能相對評分表

3.6計(jì)算各設(shè)計(jì)方案最終的價(jià)值系數(shù)

表5　設(shè)計(jì)方案功能指標(biāo)的熵權(quán)值λj

表6　各設(shè)計(jì)方案的價(jià)值系數(shù)計(jì)算表

從上述分析的最后結(jié)果來看，在K線與C線（繞城東立交起點(diǎn)位置）相比較，C線是明顯優(yōu)于K線的，因此選C線為推薦線。

4　結(jié)論

通過分析高速公路當(dāng)前投資控制常見的方法，以及這幾種方法在使用時(shí)的局限性，然后再通過結(jié)合高速公路建設(shè)項(xiàng)目投資控制的特性，研究了其模式下高速公路建設(shè)投資控制建立模型的建立、改進(jìn)，最后根據(jù)分析研究出的原則建立了高速公路建設(shè)價(jià)值投資控制模型。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

中圖分類號(hào)：［TU997］

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9107（2016）07-0026-04

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2016.07.026

收稿日期：2016-04-11

作者簡介：何柏科（1982-），男，四川德陽人，本科，工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理工作。

Study on Value Engineering-based Investment Control Model for Highway Construction

Abstract：Highway investment control model is an important part of highway construction and management.By establishing value engineering-based investment control model and conducting analysis and study on it，the model is improved and of highly value for investment control of highway construction.

Keywords：highway；investment control model；value engineering