交通工程項(xiàng)目虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)的研究及應(yīng)用

杜沛沛，段曉晨，張小平，項(xiàng) 旭

（1.石家莊鐵道大學(xué)?經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北?石家莊?050043；2.河北地質(zhì)大學(xué)，河北?石家莊?050031）

交通工程項(xiàng)目虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)的研究及應(yīng)用

杜沛沛1，段曉晨1，張小平2，項(xiàng) 旭1

（1.石家莊鐵道大學(xué)?經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北?石家莊?050043；2.河北地質(zhì)大學(xué)，河北?石家莊?050031）

將?BPNN?人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、FIS模糊推理系統(tǒng)、GM?(1，1)?灰色預(yù)測模型等非線性預(yù)測技術(shù)，以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)綜合應(yīng)用于交通工程施工管理各目標(biāo)的管控中，構(gòu)建交通工程項(xiàng)目施工虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，對(duì)其施工過程進(jìn)行優(yōu)化管理，對(duì)于提高交通工程項(xiàng)目的施工管理水平，實(shí)現(xiàn)交通工程施工管理的信息化管理和可視化管理，保證項(xiàng)目各計(jì)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有重要的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。以天津津?yàn)I輕軌交通工程中山門西段供電系統(tǒng)工程的施工管理為例，直觀展示虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)的應(yīng)用過程和效果。

交通工程；虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化；非線性預(yù)測

當(dāng)前我國交通工程項(xiàng)目的施工管理工作中主要存在以下 3 個(gè)方面的問題。第一，交通工程施工管理工作中信息化技術(shù)應(yīng)用程度相對(duì)不高，在施工現(xiàn)場應(yīng)用智能化施工管理軟件的較少，沒有達(dá)到普及的程度。第二，交通工程項(xiàng)目施工管理工作中存在著憑主觀經(jīng)驗(yàn)和定性分析進(jìn)行管理的現(xiàn)象，而且其中不乏事后管理。第三，由于交通工程項(xiàng)目管理中工期、成本、質(zhì)量、安全和環(huán)保 5 者之間的制約關(guān)系，在實(shí)際的施工管理中會(huì)出現(xiàn)比較偏重成本和工期管理，而對(duì)質(zhì)量、安全和環(huán)保的管理較弱的情況。因此，應(yīng)按照科學(xué)的管理規(guī)律，采用先進(jìn)的管理技術(shù)，加強(qiáng)交通工程項(xiàng)目施工管理，提高交通工程管理的效率。將虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)運(yùn)用到交通工程項(xiàng)目的施工管理中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，并進(jìn)行解決或預(yù)防控制，以避免問題的惡化，從而實(shí)現(xiàn)交通工程項(xiàng)目整個(gè)施工過程的動(dòng)態(tài)高效管理，提高交通工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

1交通工程項(xiàng)目虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)

交通工程項(xiàng)目虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)是非線性預(yù)測技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理理論相結(jié)合的一種技術(shù)，是在交通工程項(xiàng)目開始施工之前運(yùn)用工程分解法 (Work Breakdown Structure，WBS)將工程項(xiàng)目分解，運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 (Back-Propagation Neural Network，BPNN)、模糊推理系統(tǒng) (Fuzzy Inference System，F(xiàn)IS)、灰色預(yù)測模型 GM (1，1) 等非線性預(yù)測技術(shù)確定各工序消耗的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和造價(jià)，然后運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù) (Project Evaluation and Review Technique，PERT) 確定交通工程項(xiàng)目的關(guān)鍵線路和控制工期的關(guān)鍵工序，運(yùn)用顯著性理論 (Cost-Significant，CS) 確定成本控制的顯著性工序，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (Virtual Reality，VR)，建立虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于交通工程項(xiàng)目施工過程中，實(shí)施對(duì)施工過程的三維直觀立體的動(dòng)態(tài)管理[1]。運(yùn)用虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，將贏得值法 (Earned Value Management，EVM)和計(jì)劃-實(shí)施-檢查-行動(dòng) (Plan Do Check Action，PDCA) 循環(huán)原理等動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理理論運(yùn)用到交通工程項(xiàng)目工期成本控制中，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)工程進(jìn)行可視化的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通工程施工過程中存在的問題，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題制定相應(yīng)的措施，及時(shí)進(jìn)行決策，能夠不斷提升施工管理的效率。

1.1虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)的數(shù)據(jù)收集

（1）標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和成本目標(biāo)的確定。在工程項(xiàng)目施工之前，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)文件等資料，運(yùn)用WBS 將工程項(xiàng)目分解，在分解得到工序后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和成本目標(biāo)的確定。如果工序有標(biāo)準(zhǔn)的消耗定額，以定額消耗為準(zhǔn)確定工時(shí)和成本。如果工序沒有標(biāo)準(zhǔn)的消耗定額，當(dāng)擁有大量歷史數(shù)據(jù)時(shí)可以選擇應(yīng)用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]；當(dāng)只有少量歷史數(shù)據(jù)時(shí)可以選擇應(yīng)用灰色預(yù)測系統(tǒng) GM (1，1)[3]；當(dāng)嚴(yán)重缺乏歷史數(shù)據(jù)或者根本沒有歷史數(shù)據(jù)時(shí)，則可以根據(jù)施工現(xiàn)場的技術(shù)人員、管理人員和勞務(wù)人員的豐富經(jīng)驗(yàn)再結(jié)合專家的建議，運(yùn)用模糊判斷技術(shù) FIS 確定工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和造價(jià)[4]。

（2）關(guān)鍵工序的確定。交通工程項(xiàng)目工期控制的重點(diǎn)是關(guān)鍵工序，運(yùn)用 PERT 確定交通工程項(xiàng)目的關(guān)鍵線路[5]，關(guān)鍵線路上的工序即為關(guān)鍵工序，是工期控制的重點(diǎn)。

（3）顯著性工序和“雙控”工序的確定。交通工程項(xiàng)目成本控制的重點(diǎn)是顯著性工序，而既屬于關(guān)鍵工序又屬于顯著性工序的則是交通工程項(xiàng)目的“雙控”工序。運(yùn)用均值理論和顯著性成本理論確定成本控制的顯著性工序[6]。均值理論計(jì)算步驟為：假設(shè)交通工程項(xiàng)目總成本為 P，工序個(gè)數(shù)為 N，平均成本為 P/N，成本大于平均成本的工序稱為顯著性成本項(xiàng)目 CSIs，小于平均成本的工序稱為非顯著性成本項(xiàng)目 Non-CSIs。如果CSIs數(shù)量不能保證在總工序數(shù)的 30% 以內(nèi)、并且費(fèi)用占總成本的 70% 以上，需要對(duì)剩余的 Non-CSIs 進(jìn)行第二次平均，直至找出的 CSIs 滿足要求為止。比較顯著性工序和關(guān)鍵工序，將既是關(guān)鍵工序又是顯著性工序的工序確定為“雙控”工序。

（4）確定工程項(xiàng)目“五控”目標(biāo)?！拔蹇亍蹦繕?biāo) (工期目標(biāo)、成本目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)、安全目標(biāo)、環(huán)保目標(biāo)) 是交通工程項(xiàng)目整體目標(biāo)的集中體現(xiàn)，其管控過程及實(shí)現(xiàn)結(jié)果對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目影響重大。在交通工程項(xiàng)目各工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和成本目標(biāo)確定之后，再確定“五控”總體目標(biāo)。①工期目標(biāo)的確定：根據(jù)得出的各工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和關(guān)鍵線路，將關(guān)鍵線路上各工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)累加即為工程工期目標(biāo)。②成本目標(biāo)的確定：根據(jù)得出的顯著性工序，從而確定工程的成本控制重點(diǎn)，進(jìn)一步確定工程的成本管控目標(biāo)。③質(zhì)量、安全和環(huán)保目標(biāo)的確定：由于工程的質(zhì)量、安全和環(huán)保目標(biāo)屬于不易量化的目標(biāo)，一般從定性的角度制定質(zhì)量、安全和環(huán)保目標(biāo)，如制定完善的工程質(zhì)量、安全和環(huán)保管理制度，建立質(zhì)量、安全和環(huán)保保證體系，在工程施工工序的施工技術(shù)工藝上嚴(yán)格把關(guān)，以實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)及安全、環(huán)保的目標(biāo)。

1.2虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立及應(yīng)用

（1）虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)主要采用 3Dmax系統(tǒng)構(gòu)建工程的 3D 模型，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支撐平臺(tái)演示的可視化效果，采用 Access 數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)[7]。系統(tǒng)搭建完成后，錄入關(guān)鍵工序、顯著性工序、“雙控”工序的控制信息和工程項(xiàng)目“五控”目標(biāo)；然后確定控制對(duì)象和控制周期，并及時(shí)收集施工過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（2）運(yùn)用 EVM 對(duì)工期、成本進(jìn)行管理。EVM作為一項(xiàng)先進(jìn)的項(xiàng)目管理技術(shù)，最初是美國國防部于 1967 年首次確立的。到目前為止國際上先進(jìn)的工程公司已普遍采用 EVM 進(jìn)行工程項(xiàng)目費(fèi)用、進(jìn)度綜合分析控制。EVM 基本參數(shù)有 3 項(xiàng)，即已完成工作預(yù)算費(fèi)用、計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用、已完成工作實(shí)際費(fèi)用?？梢酝ㄟ^ EVM 的 3 個(gè)基本參數(shù)，確定EVM 的 4 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，即進(jìn)度偏差、費(fèi)用偏差、進(jìn)度績效指數(shù)、費(fèi)用績效指數(shù)，進(jìn)而利用這 4 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)定量地判斷工期、成本的執(zhí)行效果。4 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算公式如下。

式中：SV 為進(jìn)度偏差；BWCP 為已完成工作預(yù)算費(fèi)用；BCWS 為計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用。

式中：CV 為費(fèi)用偏差；ACWP 為已完成工作實(shí)際費(fèi)用。

式中：SPI 為進(jìn)度績效指數(shù)。

式中：CPI 為費(fèi)用績效指數(shù)。

在施工過程中，當(dāng)進(jìn)度偏差為負(fù)值時(shí)，表示進(jìn)度延誤，即實(shí)際進(jìn)度落后于計(jì)劃進(jìn)度；當(dāng)進(jìn)度偏差為正值時(shí)，表示進(jìn)度提前，即實(shí)際進(jìn)度快于計(jì)劃進(jìn)度。當(dāng)費(fèi)用偏差為負(fù)值時(shí)，即表示項(xiàng)目運(yùn)行超出預(yù)算費(fèi)用；當(dāng)費(fèi)用偏差為正值時(shí)，表示項(xiàng)目運(yùn)行節(jié)支，實(shí)際費(fèi)用沒有超出預(yù)算費(fèi)用。當(dāng)進(jìn)度績效指數(shù)SPI ＜ 1時(shí)，表示進(jìn)度延誤，即實(shí)際進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度拖后；當(dāng)進(jìn)度績效指數(shù) SPI ＞ 1 時(shí)，表示進(jìn)度提前，即實(shí)際進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度快。當(dāng)費(fèi)用績效指數(shù) CPI ＜ 1時(shí)，表示超支，即實(shí)際費(fèi)用高于預(yù)算費(fèi)用；當(dāng)費(fèi)用績效指數(shù) CPI ＞ 1 時(shí)，表示節(jié)支，即實(shí)際費(fèi)用低于預(yù)算費(fèi)用。

（3）根據(jù)交通工程項(xiàng)目的施工特點(diǎn)及工期目標(biāo)，確定循環(huán)控制周期，對(duì)施工過程進(jìn)行循環(huán)控制，并運(yùn)用虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，將每個(gè)循環(huán)控制周期已完成工程進(jìn)度、“五控”目標(biāo)情況直觀動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)在虛擬圖上。在完成每個(gè)循環(huán)周期以后，依據(jù)實(shí)時(shí)收集來的 EVM 贏得值分析結(jié)果數(shù)據(jù)，剖析交通工程項(xiàng)目“五控”目標(biāo)的完成情況，由現(xiàn)場管理人員給出存在的問題及原因，以及應(yīng)對(duì)措施，為下一個(gè)循環(huán)周期的工程預(yù)防措施提供依據(jù)。在交通工程項(xiàng)目整個(gè)施工過程中不斷地進(jìn)行 PDCA 循環(huán)優(yōu)化，使施工管理始終處于工期、成本優(yōu)化狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)交通工程項(xiàng)目的“五控”目標(biāo)。

2案例分析

天津市區(qū)至海濱新區(qū)快速軌道交通工程中山門西段供電系統(tǒng)工程是津?yàn)I線一期工程的西延伸。該工程施工范圍大、施工條件復(fù)雜多變、系統(tǒng)性強(qiáng)，與相關(guān)專業(yè)接口協(xié)調(diào)多，設(shè)備進(jìn)場運(yùn)輸難度大，確保安全生產(chǎn)的難度大。對(duì)該工程施工過程進(jìn)行虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)中山門西段供電系統(tǒng)工程“五控”目標(biāo)的虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理，從而有效提高該工程施工管理的管理水平。

2.1虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集

（1）標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和成本目標(biāo)的確定。在天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程的決策階段，運(yùn)用WBS 將天津津?yàn)I輕軌西段供電系統(tǒng)工程分解為 5 個(gè)部分，63 個(gè)具體施工工序。由于該施工企業(yè)沒有自己的施工定額，通過查找類似交通工程項(xiàng)目的大量歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)估算該工程項(xiàng)目各工序、各工作和各工種的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)消耗和成本目標(biāo)值。以津?yàn)I輕軌西段接觸網(wǎng)施工中隧道打孔安裝錨栓每百米的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)消耗估算為例，說明該方法的具體預(yù)測步驟。①選取 8 個(gè)對(duì)隧道打孔安裝錨栓的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)消耗有較大影響的工程特征因素，分別是地鐵長度、箱體砼類型、鉆桿直徑、鉆孔深度、工時(shí)利用率、錨栓規(guī)格、錨栓加固和錨栓破壞力。根據(jù)搜集的大量歷史數(shù)據(jù)，選擇出 16 個(gè)典型的交通工程項(xiàng)目為訓(xùn)練樣本，第 17 組和第 18 組的數(shù)據(jù)作為檢驗(yàn)樣本，利用三層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)接觸網(wǎng)施工中隧道打孔安裝錨栓每百米的工時(shí)消耗進(jìn)行估算。②利用三層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將 Sigmoid 函數(shù)作為節(jié)點(diǎn)輸出函數(shù)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)消耗估算模型并利用該模型進(jìn)行預(yù)測和分析，然后將預(yù)測出來的數(shù)值和實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較。③預(yù)測津?yàn)I輕軌西段接觸網(wǎng)施工中隧道打孔安裝錨栓每百米的工時(shí)消耗，輸入工程特征因素量化后的數(shù)據(jù)，由于該 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測的結(jié)果不具有惟一性，將其運(yùn)行 20 次，計(jì)算出均值為最終的預(yù)測結(jié)果。預(yù)測該工程工時(shí)消耗為 2.24 d。

（2）關(guān)鍵工序的確定。通過對(duì)天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程的分解，劃分施工工序，在對(duì)工序消耗預(yù)測的基礎(chǔ)上，利用 PERT 畫出雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖，在雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖上用雙代號(hào)形式表示各個(gè)工序，計(jì)算各工序的時(shí)間參數(shù)：工序的最早開始時(shí)間、最遲開始時(shí)間、最早結(jié)束時(shí)間、最遲結(jié)束時(shí)間、自由時(shí)差和總時(shí)差等，利用這些時(shí)間參數(shù)找出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖的關(guān)鍵線路，并確定總工期。通過計(jì)算得到關(guān)鍵線路為：施工測量、隧道打孔安裝錨栓、懸吊底座安裝、懸吊槽鋼及絕緣子安裝、匯流排安裝、下接觸線架設(shè)、鋼性懸掛調(diào)整、地線底座安裝、下地線架設(shè)及調(diào)整、冷滑檢測及驗(yàn)收、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)驗(yàn)收、送電空載試驗(yàn)，總工期為 4 個(gè)月。

（3）顯著性工序和“雙控”工序的確定。分析中山門西段供電系統(tǒng)工程施工的實(shí)際情況，根據(jù)WBS 工程分解法分解的施工工序，利用“均值理論”確定中山門西段供電系統(tǒng)工程的 CSIs 和 Non-CSIs。計(jì)算得出成本控制的顯著性工序共 16 個(gè)。將成本控制的顯著性工序和工期控制的關(guān)鍵工序進(jìn)行比較，可以得到隧道內(nèi)打孔并安裝錨栓、懸吊槽鋼及絕緣子安裝、匯流排安裝、下地線架設(shè)及調(diào)整4 道既是顯著性工序、也是關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵性工序的“雙控”工序。

（4）確定工程項(xiàng)目“五控”目標(biāo)。在天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程項(xiàng)目各工序的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和成本的目標(biāo)確定之后，再確定其“五控”目標(biāo)。①工期目標(biāo)：4 個(gè)月。②成本目標(biāo)：通過對(duì)中山門西段供電系統(tǒng)工程 63 道工序進(jìn)行計(jì)算，得出16 道顯著性工序，該 16 道工序占總工程的 31%；其成本目標(biāo)為 2 889.48 萬元，占總成本目標(biāo)的 72.1%，滿足 CS 理論的要求。在進(jìn)行成本控制時(shí)，重點(diǎn)控制 16 道顯著性工序，不斷降低和優(yōu)化成本，力爭達(dá)到成本目標(biāo)。③質(zhì)量目標(biāo)：保證工程交工驗(yàn)收時(shí)是合格工程，工程竣工驗(yàn)收時(shí)是優(yōu)良工程。④安全目標(biāo)：堅(jiān)持“安全第一預(yù)防為主”的方針，確保施工安全，零重大責(zé)任事故、零職工因工重傷和零死亡事故。⑤環(huán)保目標(biāo)：積極保護(hù)所處的自然環(huán)境，最大限度地減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，采取一系列的環(huán)境保護(hù)管理手段，防止水土流失，杜絕環(huán)境污染，做到文明施工，施工環(huán)保目標(biāo)達(dá)到優(yōu)良。

2.2虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立及應(yīng)用

2.2.1虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立

利用虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)及工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)的虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，其可視化軟件界面如圖1所示，工程虛擬呈現(xiàn)如圖2所示。

2.2.2虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）確定控制對(duì)象和控制周期。天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程項(xiàng)目控制的對(duì)象為隧道內(nèi)打孔并安裝錨栓、懸吊槽鋼及絕緣子安裝、匯流排安裝、下地線架設(shè)及調(diào)整4道 “雙控”工序，將控制周期定為 1 個(gè)月。

（2）運(yùn)用 EVM 對(duì)工期、成本進(jìn)行控制。以2008年4月1日—30日隧道內(nèi)打孔安裝和電力電纜敷設(shè)的施工管理為例，收集實(shí)際施工過程中的數(shù)據(jù)，如表1所示。利用贏得值法對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表2所示。

圖1　天津津?yàn)I輕軌西段供電系統(tǒng)工程可視化軟件界面

圖2　天津津?yàn)I輕軌西段供電系統(tǒng)工程虛擬呈現(xiàn)示意圖

表1　2008 年 4 月 1日—30 日隧道內(nèi)打孔安裝和電力電纜敷設(shè)的施工管理數(shù)據(jù)

表2　2008 年 4 月 1 日—30 日隧道內(nèi)打孔安裝和電力電纜敷設(shè)的贏得值分析

從表2可得出隧道內(nèi)打孔安裝工程的施工進(jìn)度拖后，而且成本超支；電力電纜敷設(shè)項(xiàng)目成本超支，進(jìn)度提前。

（3）分析偏差原因并制訂相應(yīng)的糾偏措施。進(jìn)行偏差分析的目的是找到造成偏差的原因，并據(jù)此采取相應(yīng)的措施，從而避免同樣的問題再次發(fā)生。在 2008 年 4 月 1 日—30 日控制周期內(nèi)，隧道內(nèi)打孔安裝工程的施工進(jìn)度拖后，而且成本超支，其原因是在設(shè)計(jì)階段圖紙供應(yīng)不及時(shí)，預(yù)留孔洞的尺寸有錯(cuò)誤，不同工種的施工隊(duì)伍工作時(shí)不協(xié)調(diào)；電力電纜敷設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度提前是為后面的工作爭取寬松時(shí)間，由此多了夜間施工費(fèi)用，隨之該項(xiàng)目的施工成本增加。對(duì)影響工期和成本偏差的因素，采取以下糾偏措施進(jìn)行控制：①加強(qiáng)施工企業(yè)的內(nèi)部管理工作，盡量做到事前預(yù)控，多和參建單位進(jìn)行溝通。②在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要求建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位提前溝通做到按時(shí)交圖紙，同時(shí)對(duì)施工的順序、施工環(huán)節(jié)進(jìn)行必要的說明。③協(xié)調(diào)好不同工種的施工隊(duì)伍。

（4）實(shí)施 PDCA 循環(huán)控制。在下一個(gè)循環(huán)周期中實(shí)施以上糾偏措施，并進(jìn)行 PDCA 循環(huán)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程的動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)工期、成本、質(zhì)量、安全、環(huán)保目標(biāo)。

（5）展示各工序施工情況。在天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程施工管理過程中，將每個(gè)PDCA 循環(huán)中的各個(gè)工序的施工班組、工作描述、計(jì)劃目標(biāo)、實(shí)際完成、狀態(tài)、責(zé)任人、存在問題、未來工作預(yù)警和原因分析及擬采取的措施實(shí)時(shí)輸入到計(jì)算機(jī)中，便于現(xiàn)場管理人員通過虛擬圖中的“五控”一張表(即施工管理的“五控”目標(biāo)、施工班組、工作描述、完成狀態(tài)、責(zé)任人、存在問題、工作預(yù)警、原因分析及擬采取的措施等) 對(duì)施工過程實(shí)施監(jiān)督控制和決策。通過虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理系統(tǒng)，管理者想關(guān)注哪道工序的實(shí)時(shí)信息，只要用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該工序的虛擬動(dòng)態(tài)圖，即可出現(xiàn)此工序的“五控”一張表中的詳細(xì)相關(guān)信息。

（6）建立交通工程施工管理問題及問題預(yù)控措施數(shù)據(jù)庫。天津津?yàn)I輕軌中山門西段供電系統(tǒng)工程的施工管理人員應(yīng)在工程開工之前收集以往類似的工程施工過程中總結(jié)的問題庫，整理歸納產(chǎn)生問題的原因、解決對(duì)策及預(yù)防措施，并對(duì)這些施工問題、原因和對(duì)策進(jìn)行統(tǒng)一的編碼和錄入，從而建立交通工程施工管理問題及問題預(yù)控措施的數(shù)據(jù)庫[8]。其中，“五控”管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括成本數(shù)據(jù)庫、工期數(shù)據(jù)庫、質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、安全數(shù)據(jù)庫和環(huán)保數(shù)據(jù)庫[9]，此外還包含公共數(shù)據(jù)庫及應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫等，這些數(shù)據(jù)庫為施工動(dòng)態(tài)決策提供支持。

3結(jié)束語

將虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)應(yīng)用于交通工程項(xiàng)目的施工管理過程中，可以將施工現(xiàn)場的實(shí)際情況實(shí)時(shí)、直觀、立體地呈現(xiàn)在管理者面前，很大程度地提高交通工程的施工管理水平和管理效果。通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在交通工程建設(shè)中，直觀具體地掌控工程的“五控”目標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并相應(yīng)進(jìn)行預(yù)控，從而做到科學(xué)高效地指導(dǎo)交通工程的施工管理。伴隨著科學(xué)技術(shù)和施工管理技術(shù)的發(fā)展，可視化管理和信息化管理將成為交通工程項(xiàng)目施工管理的發(fā)展趨勢。

[1] 黃海編. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M]. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2014.

[2] 溫國鋒. 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤炭建設(shè)項(xiàng)目投資估算系統(tǒng)的研究[J]. 中國煤炭，2002，28(7)：12-14.

WEN Guo-feng. A Research on Coal Sector Construction Project Investment Estimation System[J]. China Coal，2002，28(7)：12-14.

[3] 鄧聚龍. 灰色系統(tǒng)理論教程[M]. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1991.

[4] 劉合香. 模糊數(shù)學(xué)理論及其應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2012.

[5] 吳傳始. 用關(guān)鍵路線法確定工程建設(shè)工期[J]. 龍巖師專學(xué)報(bào)，1994，12(3)：121-125.

[6] 段曉晨，張小平，張建龍. 基于 CSIs，F(xiàn)IS，WLC，F(xiàn)C 綜合造價(jià)預(yù)測方法的探討[J]. 鐵道學(xué)報(bào)，2008，30(3)：104-107.

DUAN Xiao-chen，ZHANG Xiao-ping，ZHANG Jian-long. Study on Comprehensive Cost Estimation Method based on CSIs，F(xiàn)IS，WLS and FC[J]. Journal of the China Railway Society，2008，30(3)：104-107.

[7] 段曉晨，孟曉靜，張小平，等. 交通工程項(xiàng)目“五控”目標(biāo)管理技術(shù)的研究及應(yīng)用[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2016，38(4)：78-82.

DUAN Xiao-chen，MENG Xiao-jing，ZHANG Xiao-ping，et al. Study and Application of“Five Controls”O(jiān)bjective Management Technology in Traffic Engineering Project[J]. Railway Transport and Economy，2016，38(4)：78-82.

[8] 段曉晨，張新寧，孔衛(wèi)超，等. 地鐵工程建設(shè)工期成本虛擬動(dòng)態(tài)優(yōu)化管理技術(shù)研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào)，2015，37(5)：101-106.

DUAN Xiao-chen，ZHANG Xin-ning，KONG Wei-chao，et al. Study of Virtual Dynamic Optimization Management Technology on Construction Time and Cost of Subway Project[J]. Journal of the China Railway Society，2015，37(5)：101-106.

[9] 郭玉華. 強(qiáng)化安全風(fēng)險(xiǎn)管理深化貨運(yùn)組織改革全面提升貨運(yùn)安全經(jīng)營管理和服務(wù)能力[J]. 鐵道貨運(yùn)，2014，32(8)：1-9.

GUO Yu-hua. Strengthening Safety Risk Management，Deepening the Reform of Freight Transport Organization and Fully Increasing Safety Operation Management and Service Capacity of Freight Transportation[J]. Railway Freight Transport，2014，32(8)：1-9.

責(zé)任編輯：王 靜

Study and Application of Virtual Dynamic Optimization Management Technology in Traffic Construction Project

DU Pei-pei1, DUAN Xiao-chen1, ZHANG Xiao-ping2, XIANG Xu1

(1.Economics and Management School, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China; 2.Hebei GEO University, Shijiazhuang 050031, Hebei, China)

Through applying BPNN artificial neural network method, fuzzy inference system, GM(1,1) gray forecast model and other non-linear predictive technologies, and virtual reality technology, and dynamic optimization management technology into target control of traffic construction project, this paper constructs virtual reality dynamic optimization management system for transport construction project, and optimizes construction process, which is significant value for theoretical research and practical application of elevating construction management level of transport project, realizing information management and visualization management of transport construction project, and ensuring goal achievement of the project. The paper takes construction management of power supply system for west section of Zhongshanmen of Tianjin light railway transit project as an example, reveals application process and result of virtual dynamic optimization management technology.

Traffic Construction Project; Virtual Dynamic Optimization; Non-Linear Prediction

1003-1421(2016)09-0066-06

C931.2；U12

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2016.09.13

2016-04-22

河北省高層次人才資助項(xiàng)目(2013429102)；河北省交通廳2011年科技開發(fā)項(xiàng)目(20110039)