王 鑫

(遼寧省撫順市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 撫順 113006)

0 引 言

造價(jià)估算在水利工程成本管理與控制中發(fā)揮著巨大作用，應(yīng)作為水利項(xiàng)目各參建單位重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。工程造價(jià)的合理估算為實(shí)現(xiàn)水利項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)、成本目標(biāo)和整體效益的重要保障，可為工程項(xiàng)目造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制和成本管理提供科學(xué)的依據(jù)。結(jié)合以往工程實(shí)踐，現(xiàn)階段水利項(xiàng)目還普遍存在著超概算預(yù)算、超預(yù)算決算和超估算概算的“三超”問(wèn)題，有些項(xiàng)目甚至存在責(zé)任人不明確的情況，這在一定程度上增大了建設(shè)出現(xiàn)“三超”的概率。對(duì)于不同的參建主體“三超”問(wèn)題可能引起的后果存在一定差異，如水利項(xiàng)目投入資金的大幅度增加可能會(huì)導(dǎo)致建設(shè)單位項(xiàng)目預(yù)算的嚴(yán)重超標(biāo)，工程項(xiàng)目實(shí)際消耗的資金明顯大于投資預(yù)算，最終的投資額也會(huì)有所增大；由于項(xiàng)目資金不能按時(shí)到位且無(wú)法承擔(dān)工程預(yù)算外的費(fèi)用，施工單位將大大降低項(xiàng)目進(jìn)度甚至完全陷入停滯的狀態(tài)；為解決項(xiàng)目預(yù)算超標(biāo)問(wèn)題以及維護(hù)自身利益，部分施工單位及建設(shè)單位甚至?xí)扇〗档凸こ藤|(zhì)量的方法，從而導(dǎo)致水利工程存在安全隱患或無(wú)法達(dá)到預(yù)期功能目標(biāo)[1,.2]。

水利工程的概預(yù)算編制直接影響著項(xiàng)目的施工工期、投資成本和工程質(zhì)量，其編制精度不僅與設(shè)計(jì)變更、自然災(zāi)害等因素有關(guān)，而且受政策變化和市場(chǎng)波動(dòng)等因素影響。為提升水利工程的施工效率及保證建設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制和快速發(fā)展的水利行業(yè)對(duì)概預(yù)算編制提出了更高的要求，從工程造價(jià)管理的角度可認(rèn)為導(dǎo)致造價(jià)估算失真的原因有長(zhǎng)期采用非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、造價(jià)估算針對(duì)性低、項(xiàng)目資金到位不及時(shí)和估算方法落后等。因項(xiàng)目初期的數(shù)據(jù)信息難以獲取且地質(zhì)資料相對(duì)較少，當(dāng)前選用工程量計(jì)價(jià)清單或定額方式估算的工程概算準(zhǔn)確性通常較低。鑒于此，通過(guò)對(duì)鳥(niǎo)群覓食算法基本理論的分析建立了一套科學(xué)高效、適用性強(qiáng)的工程造價(jià)動(dòng)態(tài)估算模型，以期為提升造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)控制水平和形成科學(xué)有效的成本管理模式提供一定的參考[3,4]。

1 工程造價(jià)動(dòng)態(tài)估算模型

1.1 比較層項(xiàng)目

1.2 候選項(xiàng)目

根據(jù)水利工程項(xiàng)目實(shí)際情況選取具有一致性的造價(jià)估算參考項(xiàng)目，也即分部分項(xiàng)工程的候選項(xiàng)目。在工程造價(jià)動(dòng)態(tài)估算中運(yùn)用鳥(niǎo)群覓食算法的理論依據(jù)是利用具有一致性的分布分項(xiàng)工程，通過(guò)參考模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度以及調(diào)整、估算工程項(xiàng)目造價(jià)一致性，尋找待建水利工程與目標(biāo)項(xiàng)目存在最高相似度的分項(xiàng)工程作為候選項(xiàng)目。

1.3 最優(yōu)方案

通常情況下，水利工程造價(jià)估算的候選項(xiàng)目數(shù)量較多，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不可能也沒(méi)必要考慮所有的候選項(xiàng)目，這就要求對(duì)其優(yōu)化處理。將優(yōu)化過(guò)程大致分為兩步完成，若用戶(hù)所設(shè)置的邊界條件與候選工程特征基本保持一直，則將候選項(xiàng)目作為初始種群個(gè)體，然后對(duì)工程項(xiàng)目利用優(yōu)化算法分析，進(jìn)一步給出最佳的方案[8]。

1.4 估算指標(biāo)體系

針對(duì)不同的建設(shè)項(xiàng)目其工程造價(jià)估算涉及指標(biāo)不同，如擋水工程項(xiàng)目的造價(jià)預(yù)測(cè)輸出應(yīng)考慮不同因素對(duì)估算結(jié)果的影響程度，同時(shí)包括整體項(xiàng)目的最終概算[9]。因此，構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)包括壩頂寬度、壩址巖石及流域面積等特征因素，通過(guò)檢驗(yàn)粒子的相似度確保估算結(jié)果的準(zhǔn)確性。詳細(xì)的建模流程如下：

步驟一：引入集合W={w1，w2，…,wn}為水利項(xiàng)目的特征向量，設(shè)定{l1,l2,…,ln}為參評(píng)指標(biāo)z的隸屬度，則水利項(xiàng)目造價(jià)估算的模數(shù)特征向量W如下：

(1)

步驟二：假定U={u1,u2,…,un}為水利工程造價(jià)估算的模糊子集，采用下述供水作為模糊數(shù)學(xué)模型，即：

(2)

步驟三：水利項(xiàng)目的總體造價(jià)估算受模型中不同參數(shù)的影響程度不同，結(jié)合粗糙集中的屬性重要度和不同計(jì)算參數(shù)之間的差異性，采用合適的方法適當(dāng)調(diào)整不同指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)值的加權(quán)處理構(gòu)造最終的有效模型，模型表達(dá)式為：

(3)

出于想要為偶像樹(shù)立起更好社會(huì)形象，粉絲常常以偶像的名義參與各種慈善活動(dòng)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+公益”的出現(xiàn)，粉絲輕易就能完成簽訂合同、辦理轉(zhuǎn)賬、監(jiān)督資金流向的全過(guò)程。“免費(fèi)午餐”就是其中之一。

2 水利工程造價(jià)估算

2.1 建模流程

采用鳥(niǎo)群覓食算法和試算式法實(shí)現(xiàn)水利工程造價(jià)的動(dòng)態(tài)估算及變動(dòng)性?xún)r(jià)格量化模型的測(cè)算，即對(duì)工程造價(jià)映射函數(shù)利用試算式法進(jìn)行數(shù)值模擬。若模擬結(jié)果受慣性系數(shù)賦值的影響呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)，則假設(shè)條件下變動(dòng)性項(xiàng)目存在最大點(diǎn)，各參評(píng)因子的權(quán)值較大，在該條件下所有最大點(diǎn)出現(xiàn)遠(yuǎn)離試算式最小值的情況，由此可實(shí)現(xiàn)部分大值的快速尋找及大動(dòng)點(diǎn)估算效率的提升。采用下述優(yōu)化算法作為極值約束條件，其表達(dá)式為：

(4)

(5)

式中：X(gt)為粒子群聚函數(shù)；m11為第j維粒子與第t個(gè)粒子的速度平均值；|t|為當(dāng)前運(yùn)算條件下的粒子距總數(shù)。

采用下述公式確定迭代運(yùn)算中粒子的信息熵，計(jì)算式為：

(6)

(7)

采用慣性函數(shù)迭代運(yùn)算任意粒子時(shí)，可能出現(xiàn)如下兩種結(jié)果，其表達(dá)式為：

(8)

式中：dmax、vend、vstart各參數(shù)值分別為1000、0.05、0.95。在實(shí)際運(yùn)算過(guò)程中若存在聚類(lèi)度較低的現(xiàn)象，為提高自適應(yīng)收斂速度應(yīng)適當(dāng)調(diào)低粒子系數(shù)，其調(diào)整公式為：

(9)

式中：p、gmax(d)、gmea(d)為粒子群的聚類(lèi)度、最大粒子距和平均粒子距。在求解粒子權(quán)重過(guò)程中應(yīng)結(jié)合模型運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)一步調(diào)整慣性系數(shù)，其調(diào)整方法為：

(10)

式中：θ、φ分別代表調(diào)整系數(shù)。為進(jìn)一步提升造價(jià)估算的精準(zhǔn)度對(duì)水利工程造價(jià)利用鳥(niǎo)群覓食算法估算前需要輸入適用于工程項(xiàng)目的參數(shù)，詳細(xì)流程如下：

步驟一：初始化粒子群。通過(guò)初始化處理設(shè)定水利工程造價(jià)估算范圍和粒子約束條件，構(gòu)造水利工程項(xiàng)目與候選方案之間的映射關(guān)系，并在約定范圍內(nèi)完成目標(biāo)參數(shù)的多次迭代運(yùn)算。

步驟二：確定粒子系數(shù)。運(yùn)用Matlab軟件自帶的權(quán)重映射函數(shù)完成粒子的賦值處理，由此保證工程造價(jià)估算的穩(wěn)定性和高效性。

步驟三：權(quán)系數(shù)的修正。為確保估算結(jié)果的精準(zhǔn)度和可靠性，進(jìn)一步調(diào)整粒子距聚集程度和核算粒子信息熵，即完成粒子權(quán)系數(shù)的修正。

步驟四：適應(yīng)度、粒子即粒子群極值的更新。采用文中所述相關(guān)公式完成粒子適應(yīng)度值的求解，通過(guò)對(duì)粒子及粒子群極值的更新處理輸出最終的造價(jià)估算值。

2.2 模型評(píng)價(jià)

人工工資、設(shè)備費(fèi)、安裝費(fèi)、工程費(fèi)、預(yù)備費(fèi)、水電風(fēng)價(jià)格、材料補(bǔ)差、管理支出、貸款以及稅金等為水利工程項(xiàng)目的投資成本基本構(gòu)成，且不同參數(shù)間保持獨(dú)立、互不干擾，綜合考慮各項(xiàng)費(fèi)用構(gòu)成方可更加系統(tǒng)、準(zhǔn)確的估算工程成本。以上任意一參數(shù)的改變均可對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生影響，且不同參數(shù)對(duì)工程造價(jià)的影響程度不同，若統(tǒng)一對(duì)待、未考慮不同指標(biāo)間的差異必會(huì)導(dǎo)致造價(jià)估算偏離實(shí)際情況。為保證造價(jià)估算結(jié)果的準(zhǔn)確性及提高模型運(yùn)算效率，根據(jù)水利工程投資構(gòu)成選取具有代表性的參數(shù)。然后將擬建水利項(xiàng)目及試算式值輸入Matlab軟件，結(jié)合擬建工程基本資料和試算式約束條件允許區(qū)間，迭代運(yùn)算粒子的坐標(biāo)向量，并以映射維度反映參數(shù)變化的快慢。

根據(jù)水利項(xiàng)目實(shí)際數(shù)據(jù)和建設(shè)情況，采用Matlab軟件仿真模擬水利工程造價(jià)影響因子，從而構(gòu)造工程造價(jià)估算指標(biāo)體系和特征向量集合。設(shè)定指標(biāo)權(quán)重取值范圍0.3-0.9，解空間為8維度、粒子群迭代次數(shù)為500、粒子數(shù)為100，運(yùn)算30次后動(dòng)態(tài)估算各參數(shù)多樣化變化程度，輸出結(jié)果如圖1。

圖1 粒子群模型迭代次數(shù)

從圖1可以看出，前20次運(yùn)算過(guò)程中的曲線(xiàn)增大幅度較大，運(yùn)算曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)100次迭代開(kāi)始趨于收斂與穩(wěn)定，在該條件下模型的適應(yīng)度達(dá)到最優(yōu)。為進(jìn)一步驗(yàn)證該模型動(dòng)態(tài)化估算工程造價(jià)的精準(zhǔn)度和可行性，對(duì)比分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳模型和該模型結(jié)果如圖2。

圖2 水利工程造價(jià)估算誤差對(duì)比

從圖2變化趨勢(shì)可知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠更加全面、系統(tǒng)的反映不同要素對(duì)造價(jià)估算的作用程度，但是該方法的運(yùn)算過(guò)程復(fù)雜且具有較大的誤差；遺傳算法的結(jié)果輸出較為穩(wěn)定且在不同測(cè)區(qū)內(nèi)的穩(wěn)定性較好，但是該方法的全局收斂能力和運(yùn)算速度較慢；相對(duì)于其它兩種方法，鳥(niǎo)群覓食算法的具有較強(qiáng)的全局搜索能力且最終輸出結(jié)果的誤差較低[10]。

結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究資料，從如下2個(gè)方面提出了增強(qiáng)工程投資風(fēng)險(xiǎn)防控措施：①材料設(shè)備價(jià)格變化及人工工資等因素對(duì)水利工程造價(jià)受影響較為顯著，其中市場(chǎng)供需關(guān)系的變化是驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化的內(nèi)在動(dòng)力，一般條件下隨著工程的建設(shè)人工工資、材料設(shè)備價(jià)格會(huì)有所增大，由此使得工程成本的增加。所以，為保證工程后期的順利實(shí)施應(yīng)提前做好設(shè)備及材料的采購(gòu)，盡可能的雇傭同批員工以減少人員變更概率②對(duì)由于地震、暴雨等突發(fā)災(zāi)害導(dǎo)致的情況突變，應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案和減少損失的防護(hù)措施，對(duì)由于現(xiàn)場(chǎng)條件勘察不足引起的場(chǎng)地條件的突變，對(duì)于水利工程項(xiàng)目應(yīng)提前做好施工準(zhǔn)備相關(guān)工作[11-13]。

3 結(jié) 論

結(jié)合鳥(niǎo)群覓食算法構(gòu)建了科學(xué)高效、適用性強(qiáng)的工程造價(jià)動(dòng)態(tài)估算模型，通過(guò)引入約束條件函數(shù)動(dòng)態(tài)反映鳥(niǎo)群覓食算法與待選方案的關(guān)系，為進(jìn)一步提升工程概算的精確性對(duì)比分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法估算結(jié)果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針對(duì)水利工程造價(jià)的動(dòng)態(tài)化預(yù)測(cè)鳥(niǎo)群覓食算法的模型具有較高的精準(zhǔn)度與可靠性，可為工程造價(jià)管理和造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)防控提供一定參考依據(jù)。