田宇暉

在建筑工程領(lǐng)域，施工階段的造價(jià)預(yù)測是項(xiàng)目管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確預(yù)測施工階段造價(jià)不僅有助于企業(yè)合理分配資源、優(yōu)化成本控制，還能為項(xiàng)目決策提供有力支持。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在建筑工程造價(jià)預(yù)測方法上進(jìn)行了大量研究，提出了多種預(yù)測模型和方法，不僅豐富了造價(jià)預(yù)測的理論體系[1]，還為實(shí)際工程應(yīng)用提供了有力支持。然而，由于建筑工程的復(fù)雜性和多樣性，造價(jià)預(yù)測仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，不同項(xiàng)目之間的造價(jià)影響因素差異較大，如何構(gòu)建普適性強(qiáng)的預(yù)測模型是一個(gè)亟待解決的問題。因此，本文旨在研究基于時(shí)間序列的建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測方法。

1 時(shí)間序列分析

時(shí)間序列分析是一種通過研究數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的規(guī)律來預(yù)測未來趨勢的統(tǒng)計(jì)方法。在建筑工程造價(jià)預(yù)測中，時(shí)間序列分析能捕捉歷史造價(jià)數(shù)據(jù)中的隱含信息，發(fā)現(xiàn)造價(jià)變化的內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)而對(duì)未來的造價(jià)趨勢進(jìn)行預(yù)測。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它充分利用了已有的造價(jià)數(shù)據(jù)，無須過多外部信息就可實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的預(yù)測。通過對(duì)歷史造價(jià)數(shù)據(jù)的深入分析，挖掘造價(jià)變化的內(nèi)在規(guī)律，構(gòu)建更為準(zhǔn)確的預(yù)測模型。這不僅有助于提升建筑工程造價(jià)預(yù)測的效率和精度，而且能為企業(yè)的項(xiàng)目管理和決策提供有力支持。

科技的進(jìn)步使建筑工程項(xiàng)目不斷增加，規(guī)模也不斷擴(kuò)大。在整個(gè)建造過程中，造價(jià)管理是重要的基礎(chǔ)工作。做好工程造價(jià)工作，不僅能確保工程順利實(shí)施，而且能全面提升工程質(zhì)量和管理效率，并有效地控制工程成本。在實(shí)際工作中，時(shí)間序列是在工程造價(jià)預(yù)算和工程量清單計(jì)價(jià)基礎(chǔ)上制訂的，為了明確時(shí)間序列的具體情況，還需進(jìn)行更深入的研究。

2 采集建筑工程特征信息

工程造價(jià)預(yù)測是整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)工作，貫穿于整個(gè)工程，主要包括設(shè)計(jì)方案概算、可行性估算、施工圖預(yù)算、招標(biāo)報(bào)價(jià)、投標(biāo)報(bào)價(jià)、竣工決算等方面。工程造價(jià)預(yù)測不僅與建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)，還與建筑規(guī)模和功能息息相關(guān)，同時(shí)受到建筑環(huán)境和地點(diǎn)等因素的影響，工程造價(jià)預(yù)測難度較大。當(dāng)前比較常見的預(yù)測方式都是基于工程量清單計(jì)價(jià)的，工作量非常大，且較為復(fù)雜，但是能準(zhǔn)確計(jì)算出具體情況。隨著科技的不斷進(jìn)步，基于時(shí)間序列和預(yù)測功能進(jìn)行時(shí)間分析，可以為造價(jià)預(yù)測提供一條新路徑。建筑工程的特征繁多且復(fù)雜，涵蓋從建筑物的整體結(jié)構(gòu)到各個(gè)樓層的細(xì)節(jié)特點(diǎn)，因此在收集這些特征時(shí)，不僅要關(guān)注建筑物的整體高度和樓層數(shù)量，還要深入了解其地基深度、各樓層面積和地下室的類型等。此外，建筑物的材料選擇（如鋼結(jié)構(gòu)、磚、鋼筋混凝土等）對(duì)工程造價(jià)也有顯著影響[2]。

除了建筑物的物理特性，還應(yīng)該綜合考慮業(yè)主方與設(shè)計(jì)方的內(nèi)在特征，例如，建筑施工工藝與材料的選擇、施工地質(zhì)環(huán)境條件等。這些因素同樣對(duì)工程造價(jià)預(yù)測具有重要影響。建筑選址、建筑內(nèi)外景、建筑裝飾功能與暖通排水功能等方面，也要統(tǒng)籌兼顧。

建筑工程的特征信息收集是一個(gè)綜合性過程，需綜合考慮建筑物的各個(gè)方面及與之相關(guān)的各種因素。這些特征不僅影響工程造價(jià)的預(yù)測，且直接關(guān)系到建筑工程的質(zhì)量和安全。因此，在進(jìn)行工程造價(jià)預(yù)測時(shí)，應(yīng)全面、準(zhǔn)確地收集和分析這些特征信息，確保預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 設(shè)置建筑工程施工階段造價(jià)影響因素集

在獲取各類建筑工程特征信息的基礎(chǔ)上，搭建分類特征框架，具體情況有以下幾種：第1，竹膠合板。應(yīng)用竹膠合板能適當(dāng)縮短工期。第2，木質(zhì)模板。木質(zhì)模板的使用較為方便。第3，鋼材模板。能夠重復(fù)使用，可在一定程度上降低成本。第4，木膠板。木膠板的黏合度較高，有較好的實(shí)際使用效果。在應(yīng)用過程中，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇適合的材料，以全面提升施工效率和施工質(zhì)量。

在對(duì)建筑工程施工階段資料進(jìn)行分級(jí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮到建筑工程造價(jià)的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)特征，明確對(duì)初始造價(jià)階段產(chǎn)生影響的因素x（x∈R，R代表項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)的造價(jià)系數(shù)，n代表項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)的項(xiàng)目數(shù)量）。把所有影響因素x依次對(duì)應(yīng)z（工程造價(jià)結(jié)果）[3]，獲得的影響因素集合（Q）如下：

式（1）中：d代表樣本的具體數(shù)量。

假設(shè)第i個(gè)造價(jià)影響因素所對(duì)應(yīng)的造價(jià)為zi（zi∈R），在同一時(shí)刻時(shí)，i取值符合[0,d]范圍。同時(shí)，因?yàn)樵谟?jì)算造價(jià)時(shí)要考慮內(nèi)部因素，所以用m（m∈R）來表示內(nèi)部因素，內(nèi)部因素?cái)?shù)據(jù)集M可以被構(gòu)造為：

根據(jù)公式（1）和公式（2）可獲得項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)對(duì)最終造價(jià)產(chǎn)生影響的因素集合T：

根據(jù)上述過程，本文可以設(shè)定一個(gè)建筑工程關(guān)于造價(jià)影響因素的集合，該集合可以成為造價(jià)預(yù)測模型中的目標(biāo)函數(shù)，以此建立項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)造價(jià)預(yù)測模型。

4 基于時(shí)間序列建立建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測模型

為了更好地分析項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)造價(jià)預(yù)測模型，本文采用3 種類型的模型對(duì)其預(yù)測效應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)合工程特性，針對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行建模，具體檢驗(yàn)?zāi)Ｐ图捌渥R(shí)別準(zhǔn)則如表1 所示。

表1 模型類別與識(shí)別準(zhǔn)則

根據(jù)表1 中的3 類模型原理[4]，構(gòu)建項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)造價(jià)預(yù)測模型：

式（4）中：Ωp1為均方誤差；Ωpn為均方根誤差；pn為高階模型參數(shù)；p1為低階模型參數(shù)；N為樣本總量。

在完成建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測模型的構(gòu)建后，為了確保其準(zhǔn)確性和可靠性，通過表1 中的3 類模型展開檢驗(yàn)，目的是確定所建立的模型是否滿足平穩(wěn)時(shí)間序列的特征要求。

1）平穩(wěn)性檢驗(yàn)。平穩(wěn)性檢驗(yàn)是評(píng)估時(shí)間序列數(shù)據(jù)是否隨時(shí)間保持恒定特性的過程。如果時(shí)間序列在時(shí)序圖上表現(xiàn)出顯著的增加或減少態(tài)勢，可以證明該序列是非均勻的。針對(duì)沒有明顯變化的時(shí)序圖形，還需要通過自相關(guān)系數(shù)分析檢驗(yàn)作出進(jìn)一步判斷。若自相關(guān)系數(shù)分圖中存在三角形對(duì)稱性，由于滯后階數(shù)的增大，自相關(guān)系數(shù)先增加后減少，通常意味著時(shí)間序列是非平穩(wěn)的。相反，若自相關(guān)系數(shù)隨滯后階數(shù)的增大而減小，趨于0，則表示該時(shí)間序列為穩(wěn)態(tài)[5]。對(duì)于非平穩(wěn)的時(shí)間序列，要對(duì)其進(jìn)行處理，使其趨于穩(wěn)定，之后才能進(jìn)行下一步的研究。

2）純隨機(jī)性檢驗(yàn)。純隨機(jī)性檢驗(yàn)由LB統(tǒng)計(jì)量來判斷，LB統(tǒng)計(jì)量由式（5）計(jì)算得出：

式（5）中：t為時(shí)間序列觀測期數(shù)；u為指定延遲期數(shù)。

當(dāng)LB統(tǒng)計(jì)量的值超過延遲期數(shù)u時(shí)，該序列被視為非白噪聲序列，意味著該序列具有某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，適宜進(jìn)行進(jìn)一步的分析；相反，如果LB統(tǒng)計(jì)量的值未超過u，則該序列被判定為純隨機(jī)序列，這樣的序列由于不具備統(tǒng)計(jì)規(guī)律，不再進(jìn)行進(jìn)一步分析。

綜上所述，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臅r(shí)間序列特性檢驗(yàn)，成功構(gòu)建了基于時(shí)間序列的建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測模型，并對(duì)其進(jìn)行了有效驗(yàn)證。這為后續(xù)的研究工作提供了有力支持，有助于更深入地理解建筑工程造價(jià)的變化規(guī)律，為實(shí)際工程應(yīng)用提供有益指導(dǎo)。

5 建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測實(shí)踐

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)建筑工程施工階段的造價(jià)進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且能對(duì)施工過程中可能發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用作出預(yù)測。鑒于施工項(xiàng)目建設(shè)總造價(jià)的計(jì)算涉及因素較多，且有些因素帶有模糊性，很難對(duì)其進(jìn)行直接定量[6]，本文專門建立了施工階段造價(jià)性能指標(biāo)，用C表示。該指標(biāo)能通過公式（6）計(jì)算得出：

式（6）中：B為進(jìn)度績效指數(shù)；A為工程在施工階段的總投入費(fèi)用。在上述過程中，要密切關(guān)注參數(shù)C的變化情況，以預(yù)測建筑工程施工階段的造價(jià)變動(dòng)趨勢。C作為造價(jià)預(yù)測模型中的一個(gè)關(guān)鍵變量，其動(dòng)態(tài)變化能反映施工階段造價(jià)的波動(dòng)特征。施工環(huán)節(jié)造價(jià)變化趨勢的預(yù)測結(jié)果計(jì)算如下：

式（7）中：數(shù)E為施工環(huán)節(jié)造價(jià)變化趨勢的預(yù)測結(jié)果；數(shù)L為施工環(huán)節(jié)；數(shù)e為顯著性參數(shù)；數(shù)j為分項(xiàng)工程個(gè)數(shù)。

對(duì)E值展開深入分析，能發(fā)現(xiàn)建筑工程在施工環(huán)節(jié)可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)及異常。為了實(shí)現(xiàn)以時(shí)間序列為依托的施工環(huán)節(jié)造價(jià)預(yù)測目標(biāo)，根據(jù)新建項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)的工程量，借助MATLAB軟件輔助編制建筑工程施工的工程量清單。這一過程不僅降低了造價(jià)核算的復(fù)雜性，還提高了核算的準(zhǔn)確性。該方法可以對(duì)施工階段的造價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測，為項(xiàng)目管理提供有力的決策支持。

通過分析E值的變化，結(jié)合工程量清單的編制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工程施工階段造價(jià)的有效預(yù)測和核算，不僅提高了項(xiàng)目管理的效率，而且降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，確保項(xiàng)目的成功實(shí)施。

6 試驗(yàn)

6.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

為實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)測方法的運(yùn)用，為建筑項(xiàng)目的建設(shè)單位和業(yè)主提供度量工具和檢查工具，為實(shí)例參數(shù)提供度量基準(zhǔn)，本文以海南省三亞市海棠灣工程為例，建筑工程施工階段主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示。

表2 建筑工程主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

為了全面評(píng)估基于時(shí)間序列的建筑工程施工階段造價(jià)預(yù)測方法的性能，引入了另外兩種對(duì)比方法：基于SVR算法的高速鐵路施工全過程造價(jià)預(yù)測方法（以下稱方法1）以及基于LSSVM 的道路工程施工階段造價(jià)預(yù)測方法（以下稱方法2）。在完成對(duì)所有應(yīng)用環(huán)境的搭建和配置后，利用這3種方法分別對(duì)海南省三亞市海棠灣工程施工階段的造價(jià)進(jìn)行了預(yù)測。為了直觀地展示各種方法的預(yù)測結(jié)果和性能差異，記錄了預(yù)測數(shù)據(jù)并繪制了對(duì)比圖，如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)測試結(jié)果圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

6.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

由圖1 可以看出，該建筑工程施工階段的實(shí)際造價(jià)與本文方法所預(yù)測的成本之間的平均誤差是3.40%，相對(duì)誤差是0.032；實(shí)際造價(jià)與方法1 預(yù)測的成本之間的平均誤差是4.10%，相對(duì)誤差是0.098；實(shí)際造價(jià)與方法2預(yù)測的成本之間的平均誤差是6.30%，相對(duì)誤差是0.108。結(jié)果表明，本文所提出的預(yù)測方法具有良好的預(yù)測準(zhǔn)確性，且預(yù)測誤差比其他方法都要小。綜上所述，本文的研究成果可以較好地完成造價(jià)預(yù)測，對(duì)建筑項(xiàng)目的施工具有重要的指導(dǎo)作用。

7 結(jié)語

基于時(shí)間序列提升建筑工程造價(jià)預(yù)測準(zhǔn)確性，是當(dāng)下建筑工程項(xiàng)目和工程造價(jià)控制的主要發(fā)展趨向。信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，優(yōu)化了現(xiàn)有工程造價(jià)控制，并在原有措施基礎(chǔ)上，不斷強(qiáng)化時(shí)間序列理念，從項(xiàng)目的組織、機(jī)構(gòu)、使用技術(shù)、管理等方面，全面提升了工程造價(jià)預(yù)測水平。本研究基于時(shí)間序列分析，對(duì)建筑工程施工階段的造價(jià)預(yù)測進(jìn)行了深入研究。通過挖掘歷史數(shù)據(jù)中的隱含信息，構(gòu)建了精準(zhǔn)的預(yù)測模型，為工程實(shí)踐提供了有力的決策支持。盡管本文的研究取得了一定的成果，但造價(jià)預(yù)測仍面臨諸多復(fù)雜挑戰(zhàn)。未來，將繼續(xù)探索更為先進(jìn)的預(yù)測方法和技術(shù)，以提高預(yù)測精度和普適性，為建筑工程領(lǐng)域的成本管理和優(yōu)化做出更大的貢獻(xiàn)。