鄭生欽， 王德芳， 錢祝山

(山東建筑大學 管理工程學院， 山東 濟南 250101)

隨著我國城市化進程進一步加快，建筑產業(yè)發(fā)展迅速，在城市空間體系內，針對城市發(fā)展和基礎設施建設，越來越多的建設項目開始啟動。建設項目具有資源密集性，基于投資多、工程量大、工期長、技術復雜、參與方眾多等特點，項目建設過程需要人力、物力、財力、時間和信息等多種資源。而目前，許多項目在建設過程中出現(xiàn)資源浪費嚴重、分配不合理、組織混亂、質量差等現(xiàn)象[1]，導致建設項目工期與成本增加、質量下降，甚至出現(xiàn)爛尾現(xiàn)象。因此，建設項目資源管理工作尤為重要，它是管理者在考慮項目成本、進度和質量要求的前提下，利用組織、計劃、指揮、協(xié)調和控制職能實現(xiàn)各項資源的合理分配，以確保項目建設順利實現(xiàn)的工作。建設項目資源管理工作具有復雜性、系統(tǒng)性和動態(tài)性的特點，是項目從投入到產出全過程需要關注的重點工作。

針對建設項目資源管理的研究，國外開始較早并取得一定的研究成果，其中以歐、美國家為代表的項目管理協(xié)會共同指出項目建設所涉及的資源范圍，包括主要種類、規(guī)格和質量要求。20世紀50年代后期，美國形成的關鍵線路法(Critical Path Method，CPM)和計劃評審技術(PERT，Program，Project Evaluation and Review Technique)被廣泛應用于包括資源管理在內的建設項目管理，并一直沿用至今[2]。隨后，Park[3]通過研究資源管理水平與項目績效之間的關系指出資源應用過度導致造價成本超支問題。Nazareth等[4]基于數(shù)學規(guī)劃方法提出多項目資源調度的優(yōu)先級評價體系。Harris[5]針對單資源均衡問題提出目標函數(shù)法，并重點研究人力資源的調配問題。Brucker[6]等提出用多資源權重優(yōu)選法進行資源管理。Rodrigues[7]將資源投入間隔時間考慮在內配置資源，即考慮項目實施進度。Lee等[8]基于模擬項目作業(yè)工期和調度方案來進行資源管理。國內學者根據(jù)我國建筑產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，針對建設項目資源管理提出不同見解。常金貴[9]指出資源管理應全面考慮項目施工過程中的相關限定因素，包括：作業(yè)屬性、進度要求、投資限額等。王宇靜等[10]通過對大型項目建設計劃模型的研究，探討非關鍵路線上建設活動的組織和優(yōu)化，以此達到對資源合理調配的目的。羅福周等[11]考慮建筑材料采購、庫存和運輸?shù)膯栴}來優(yōu)化資源管理工作。馮勇等[12]運用模糊綜合相似優(yōu)選法研究了多種資源進入施工網絡時的最佳時間的問題，提出資源投入與施工進度的相關關系?，F(xiàn)階段，國內外專家學者針對建設項目資源管理系統(tǒng)的研究較少，大多數(shù)研究多考慮單因素，如進度、質量、投資等對資源管理的影響；同時，在眾多工程項目建設實踐過程中，資源管理工作的實現(xiàn)形式參差不齊、側重點不一，并未形成切實可行的建設項目資源管理體系。

系統(tǒng)動力學(System Dynamics，SD)模型是在20世紀50年代由美國麻省理工學院Forrester教授提出用于分析企業(yè)生產和庫存管理等問題的系統(tǒng)方法，這是SD模型用于資源管理的探索性實踐，后被廣泛應用于社會科學、經濟發(fā)展、企業(yè)規(guī)劃、系統(tǒng)管理等多個研究領域。SD模型能夠從系統(tǒng)角度處理復雜非線性、多因素、多相關關系，并直觀反映系統(tǒng)內部結構及變化趨勢。

基于建設項目資源管理體系內各因素之間復雜的關系，文章運用SD模型深入探討建設項目資源管理系統(tǒng)，在考慮項目進度、質量和投資成本的基礎上，著重分析人力、物力、財力資源的管理機制，并通過仿真模擬，揭示建設項目各項資源的需求變化趨勢，以實現(xiàn)對資源的動態(tài)管理。為了方便研究，在對模型構建和分析時，將物力和財力資源稱為物資，與人力資源并行。

1 建設項目資源管理機理分析

1.1 建設項目資源管理系統(tǒng)邊界

在SD模型的范疇里，系統(tǒng)界限是指該系統(tǒng)研究的范圍，即系統(tǒng)研究主要囊括的研究內容。文章根據(jù)國內外學者對建設項目資源管理的研究成果及實際操作經驗，確定建設項目資源管理系統(tǒng)的主要內容應包括：物資資源、人力資源、工程進度、投資成本、工程質量和工程變更。其中，物資與人力資源，是建設項目資源的主體；工程進度、投資成本和工程質量是建設項目資源管理實現(xiàn)的條件；工程變更通過影響工程進度、投資成本等間接影響建設項目資源管理。

(1)物資資源

物資資源是工程項目建設過程所需要的基礎資源，主要包括建筑材料和建筑設施設備。在考慮工程進度與投資成本的前提下，物資資源涉及的主要因素包括物資需求、物資瓶頸、物資采購、物資消耗、資源閑置與浪費等方面。物資需求是第一要素也是必然要素，參考施工方案與設計圖紙明確所需物資的種類、數(shù)量、性能、規(guī)格、消耗時間等內容；物資瓶頸是在確定物資需求的前提下，查看現(xiàn)有物資能否滿足需求的程度，通過對比發(fā)現(xiàn)差額瓶頸并匯總整理；物資瓶頸的確定促使建設項目相關參與方進行物資采購；同時，在物資需求確定的情況下，物資消耗數(shù)量、種類和時間也相應確定，物資余量則構成了資源的浪費與閑置。

(2)人力資源

人力資源是工程項目建設過程所需要的主體資源，項目全壽命周期內的所有建設活動離不開人力資源的分配、作業(yè)和管理。在考慮工程進度和投資成本的前提下，人力資源涉及的主要因素包括人員分配、人員工作效率、投入產出效率、工作強度、疲勞、返工率和返工等方面。人員分配是組織管理的主要工作，應按照不同的專業(yè)屬性、工作內容、進度要求等合理分配人力資源，在此基礎上重點考察人員工作效率，以確保較高的人力資源投入產出效率；同時，工程進度和質量要求增大了人力資源的工作強度，長時間累積使得員工疲勞感增大，工程返工情況出現(xiàn)，并進一步降低投入產出效率。因此，建設項目返工率的高低決定了人力資源投入產出率對投資成本的正、負相關情況。

(3)工程進度

工程進度是建設項目實現(xiàn)過程的直接體現(xiàn)，既反映項目建設計劃，也表示項目完成的結果，是項目建設過程中不可或缺的評價指標。一般，工程進度按照項目建設要求提前擬定計劃，確定物資需求、采購計劃、人員分配、組織計劃等工作內容，進度壓力與質量壓力的產生促使各項工作內容完成度提高；同時，因不確定因素造成的工程變更會直接導致工程進度發(fā)生變化。

(4)投資成本

投資成本是工程項目實現(xiàn)的根本，能夠保證項目所需的各項資源需求和建設活動的順利進行。項目范圍和項目目標是投資成本擬定的前提，投資控制是項目管理的重要組成部分，由此產生的投資控制壓力進一步促使施工計劃、施工技術和進度壓力的強化，以對人力、物資等資源進行合理調配；同時，因不確定因素造成的工程變更會直接影響投資成本的額度。

(5)工程質量

工程質量是評價項目完成是否合格的重要內容，必須符合國家規(guī)定和相關質量標準。一般來說，建設項目目標確定了工程質量的基本要求，相應的質量壓力深化了施工技術和工作強度的要求，并進一步對人力、物資等資源進行合理調配，保證工程質量合格。

(6)工程變更

由于建設項目具有工程量大、工期長、投資多、操作復雜、參與方眾多等特點，在其建設過程中，因市場環(huán)境、政治環(huán)境、自然環(huán)境等因素帶來的工程變更是無法避免的。因此，建設項目資源管理工作必須考慮工程變更對工程進度和投資成本造成的影響。

1.2 建設項目資源管理系統(tǒng)因果關系分析

SD模型中的因果關系反映了系統(tǒng)中各變量因素之間的影響關系，主要用于定性分析，不考慮具體數(shù)量和時間的變化。系統(tǒng)中的變量關系，只存在正關系和負關系，表示兩個變量因素之間的促進或者削弱?；趯ㄔO項目資源管理系統(tǒng)邊界的分析，文章將各因素的因果關系繪制如圖1所示。

圖1 建設項目資源管理運作系統(tǒng)因果關系

2 建設項目資源管理系統(tǒng)模型構建

2.1 SD模型建立

由于建設項目從立項到交付使用的過程具有工程量大、工期長、耗資大、操作復雜及不可控因素多等特點，文章構建的建設項目資源管理模型與實際項目操作有所偏差。為了更方便地研究模型的本質結構，文章做出如下假設：(1)假設工作人員的生產力在項目建設周期內基本保持不變；(2)假設項目可以通過增加資源投入促使工程進度回到計劃狀態(tài)，排除實際項目中部分工作的返工行為；(3)假設建設項目施工過程中外部環(huán)境相對穩(wěn)定，如建筑企業(yè)的組織結構、施工技術等外部因素在施工過程中不會有重大改變等。在此基礎上，文章根據(jù)建設項目資源管理系統(tǒng)因果關系圖，在Vensim PLE平臺上構建了建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型，如圖2所示。

2.2 模型變量及方程說明

文章構建的建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型共包括49個變量，其中狀態(tài)變量5個，輔助變量和常量44個。由于變量眾多，常量在模擬時會隨時調動，根據(jù)研究目的，文章獲取速率、消耗速率、工作強度性建設進度、物資性建設進度、資源性建設進度、工程項目建設進度、工程進度率、工程建設項目投資、計劃員工人數(shù)、返工等變量，列出計算方程，如下所示：

獲取速率= IF THEN ELSE(剩余時間<目標裕度，0，(目標保有量-物資庫存)/獲取延遲)；

消耗速率=IF THEN ELSE(物資性建設進度<工作強度性建設進度，單位工作消耗量*消耗速率控制*(物資性建設進度/建設進度目標)，單位工作消耗量*消耗速率控制*(工作強度性建設進度/建設進度目標))；

圖2 建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型

工作強度性建設進度=人工日平均生產力*現(xiàn)有員工人數(shù)/當前工作強度；

物資性建設進度=(物資庫存/單位工作消耗量)*人工日平均生產力*現(xiàn)有員工人數(shù)/單位控制/進度目標；

資源性建設進度=IF THEN ELSE(物資性建設進度>工作強度性建設進度，工作強度性建設進度, 物資性建設進度)；

工程建設項目進度=(資源性建設進度/建設進度目標)*(1-業(yè)主變更-監(jiān)理變更-設計變更)*進度目標；

工程進度率=工程項目建設進度/進度目標；

工程建設項目投資=INTEG((工程項目建設進度*建設進度目標*當前強度單位投資)*(1+業(yè)主變更+政策變更+環(huán)境變更)/投入產出率/投資控制)，初始值為0；

計劃員工人數(shù)=(施工計劃/施工技術)/單位天數(shù)；

返工=INTEG (當前工作強度*返工率*工程進度率*總投資目標/投入產出率/單位天數(shù))，初始值為0。

3 案例仿真模擬

3.1 指標參數(shù)說明

基于建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型的理論分析，文章以濟南市某住宅樓建設項目為例，將項目各項資源數(shù)據(jù)經優(yōu)化后導入SD模型進行仿真模擬，并通過仿真結果與實際數(shù)據(jù)對比，找出差異并分析原因，進一步對建設項目資源SD模型進行優(yōu)化。

該住宅樓項目規(guī)劃建設總面積為210000 m2，建設內容包括3棟30層高層住宅和3棟6層小高層住宅，計劃工期420 d，建筑和結構施工標準均按照相關技術規(guī)范完成。該項目建設所需資源包括人工、材料、機械和其他非物質性資源，根據(jù)文章研究模型情況，把材料和機械視為物質資源，人工視為人力資源，所需資金視為工程投資，其他資源暫不展開說明，并將工程變更相關信息引入到模型中。此外，為了確保模型內部結構的合理性和案例模擬仿真的準確性，需要設定相關變量的初始值，包括狀態(tài)變量的初始值，輔助變量的系數(shù)和常量等。項目代入建設項目資源管理SD模型的相關數(shù)據(jù)指標及其他參數(shù)的初始值如表1所示。

3.2 動態(tài)仿真模擬

基于建設項目資源管理SD模型的設定以及各變量公式和數(shù)值的代入，文章通過Vensim PLE平臺對該住宅樓項目實例進行模擬仿真，并且在其他條件不變的情況下，分別對由采購時間、單位完成率、投資控制率和員工工作效率的單一變化對工程建設項目投資、工程建設項目進度、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)的影響作用進行分析。

(1)采購時間變化分析

表1 建設項目資源管理SD模型案例指標數(shù)據(jù)

在其他條件不變的情況下，依次進行該項目建筑材料平均采購時間為22，18，20 d的仿真模擬，即仿真1，2，3，并分析工程建設項目進度、工程建設項目投資、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)的變化，結果顯示如圖3所示。可以看出，當采購時間由長到短變化時，工程建設項目進度、工程建設項目投資和物資庫存依次遞減；采購時間越長，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大，如圖3a～3c所示；而建設所需要的現(xiàn)有員工人數(shù)不受采購時間的影響。

圖3 采購時間的變化對模型變量的影響

(2)單位完成率變化分析

在其他條件不變的情況下，依次進行該項目單位完成率為0.75，0.85，0.80的仿真模擬，即仿真1，2，3，并分析工程建設項目進度、工程建設項目投資、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)的變化，結果顯示如圖4所示?？梢钥闯?，當單位完成率由小到大變化時，工程建設項目進度、工程建設項目投資和物資庫存依次遞減；單位完成率越小，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大，如圖4a～4c所示；而建設所需要的現(xiàn)有員工人數(shù)不受單位完成率的影響。

圖4 單位控制的變化對模型變量的影響

(3)投資控制率變化分析

在其他條件不變的情況下，依次進行該項目投資控制率為0.80，0.90，0.85的仿真模擬，即仿真1，2，3，并分析工程建設項目進度、工程建設項目投資、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)的變化，結果顯示如圖5所示。可以看出，當投資控制率由小到大變化時，工程建設項目進度、工程建設項目投資和物資庫存依次遞減；投資控制率越小，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大，如圖5a～5c所示；而建設所需要的現(xiàn)有員工人數(shù)不受投資控制率的影響。

圖5 投資控制率的變化對模型變量的影響

(4)員工工作效率變化分析

在其他條件不變的情況下，依次進行該項目員工工作效率為0.80，0.85，0.90的仿真模擬，即仿真1，2，3，并分析工程建設項目進度、工程建設項目投資、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)的變化，結果顯示如圖6所示?？梢钥闯觯攩T工工作效率由小到大變化時，工程建設項目進度、工程建設項目投資、物資庫存和現(xiàn)有員工人數(shù)依次遞減；員工工作效率越大，項目建設工期越短，投資金額越小，物資庫存消耗越小，現(xiàn)有員工人數(shù)越少，如圖6a～6d所示。

圖6 員工工作效率的變化對模型變量的影響

4 建議與結論

4.1 建 議

通過模擬仿真可知，文章建立的建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型能夠較客觀地反映工程項目所需資金、材料、人力等資源的分配機制，并且建設項目工期、投資、物資庫存和人工數(shù)量會隨著相關指標的變化而變化。該研究結果對建設項目資源管理的過程控制和系統(tǒng)應用具有一定指導作用，據(jù)此文章提出如下建議。

(1)在實際工程項目建設過程中，應著重從采購時間、單位完成率、投資控制率和員工工作效率四方面提出相應對策以加強資源管理的過程控制，以促進建設項目工期、投資、物資庫存和員工數(shù)量的有效管理。

首先，針對采購時間，應加強對建筑材料采購過程的協(xié)調管控，提高采購參與各方的工作效率，合理控制采購時間，避免因材料不到位所引起的拖延施工現(xiàn)象，有效縮短建設項目工期和投資成本。其次，針對單位完成率，應提高施工的準確性與合理性以提高單位完成率，具體措施包括：保證施工圖紙和作業(yè)流程的合理性，保證建筑材料和施工人員準確到位；加強項目管理，確保建材、機械、人力和資金的合理配置；加強項目監(jiān)管，提高作業(yè)內容的合格率。再次，針對投資控制率，應從投資比例與時間節(jié)點把控、資金審核、賬目清算、員工協(xié)調等方面加強投資成本管理，提高投資控制率。最后，針對員工工作效率，應從組織管理、員工招聘、技能培訓、獎罰機制、協(xié)同作業(yè)等方面合理提高員工工作效率。

(2)將建設項目資源管理系統(tǒng)SD模型應用于實際建設項目，通過數(shù)據(jù)代入、計算與模擬提前預測項目資源的使用情況，并不斷進行調整和完善，有效實現(xiàn)SD模型的系統(tǒng)應用過程。

首先，在建設項目施工之前，將相關資源數(shù)據(jù)代入到資源管理系統(tǒng)SD模型，提前預測項目工期、投資、物資庫存及員工數(shù)量的變化，并據(jù)此及時調整和改進項目的資源配置情況；其次，在建設項目施工階段，準確評估環(huán)境變化、工程變更及突發(fā)事件對項目施工的影響程度，并及時調整SD模型內的相關數(shù)據(jù)，模擬變化趨勢并提出項目施工改進措施；最后，在項目建設完成后，核算實際項目資源數(shù)據(jù)與SD模型預測數(shù)據(jù)的偏差，找出原因并修正完善SD模型，促進建設項目資源管理SD模型在實際工程項目中更加有效的應用。

4.2 結 論

建設項目資源管理現(xiàn)已成為建筑行業(yè)的一項必不可少的工作內容，文章構建了以物資資源、人力資源、工程進度、投資成本、工程質量、工程變更為主要內容的建設項目資源管理SD模型，并代入濟南市某住宅樓項目資源數(shù)據(jù)進行仿真模擬。

仿真分析結果顯示：采購時間越長，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大，現(xiàn)有員工人數(shù)不受采購時間的影響；單位完成率越小，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大；投資控制率越小，項目建設工期越長，投資金額越大，物資庫存消耗越大；員工工作效率越大，項目建設工期越短，投資金額越小，物資庫存消耗越小，現(xiàn)有員工人數(shù)越少。文章根據(jù)仿真結果，提出了針對建設項目資源管理的相關建議，具有一定的理論和實際意義。