交通工程项目虚拟动态优化管理技术的研究

交通工程项目虚拟动态优化管理技术的研究

李钢

广东安达交通工程有限公司510450

摘要：将BPNN人工神经网络法、FIS模糊推理系统、GM(1，1)灰色预测模型等非线性预测技术，以及虚拟现实技术和动态优化管理技术综合应用于交通工程施工管理各目标的管控中，构建交通工程项目施工虚拟动态优化管理系统，对其施工过程进行优化管理，对于提高交通工程项目的施工管理水平，实现交通工程施工管理的信息化管理和可视化管理，保证项目各计划目标的实现，具有重要的理论研究和实践应用价值。直观展示虚拟动态优化管理技术的应用过程和效果。

关键词：交通工程；虚拟动态优化；非线性预测

当前我国交通工程项目的施工管理工作中主要存在以下3个方面的问题。第一，交通工程施工管理工作中信息化技术应用程度相对不高，在施工现场应用智能化施工管理软件的较少，没有达到普及的程度。第二，交通工程项目施工管理工作中存在着凭主观经验和定性分析进行管理的现象，而且其中不乏事后管理。第三，由于交通工程项目管理中工期、成本、质量、安全和环保5者之间的制约关系，在实际的施工管理中会出现比较偏重成本和工期管理，而对质量、安全和环保的管理较弱的情况。因此，应按照科学的管理规律，采用先进的管理技术，加强交通工程项目施工管理，提高交通工程管理的效率。将虚拟动态优化管理技术运用到交通工程项目的施工管理中，可以及时发现施工过程中存在的问题，并进行解决或预防控制，以避免问题的恶化，从而实现交通工程项目整个施工过程的动态高效管理，提高交通工程项目的经济效益和社会价值。

1交通工程项目虚拟动态优化管理技术

交通工程项目虚拟动态优化管理技术是非线性预测技术、虚拟现实技术和动态优化管理理论相结合的一种技术，是在交通工程项目开始施工之前运用工程分解法(WorkBreakdownStructure，WBS)将工程项目分解，运用人工神经网络法(Back-PropagationNeuralNetwork，BPNN)、模糊推理系统(FuzzyInferenceSystem，FIS)、灰色预测模型GM(1，1)等非线性预测技术确定各工序消耗的标准工时和造价，然后运用网络计划技术(ProjectEvaluat

io‘nandReviewTechnique，PERT)确定交通工程项目的关键线路和控制工期的关键工序，运用显著性理论(Cost-Significant，CS)确定成本控制的显著性工序，结合虚拟现实技术(VirtualReality，VR)，建立虚拟动态优化管理系统，并将其应用于交通工程项目施工过程中，实施对施工过程的三维直观立体的动态管理。运用虚拟动态优化管理系统，将赢得值法(EarnedValueManage

ment，EVM)和计划-实施-检查-行动(PlanDoCheckAction，PDCA)循环原理等动态优化管理理论运用到交通工程项目工期成本控制中，实时收集数据，及时对数据进行分析，对工程进行可视化的实时监控，及时发现交通工程施工过程中存在的问题，针对发现的问题制定相应的措施，及时进行决策，能够不断提升施工管理的效率。

1.1虚拟动态优化管理技术的数据收集

（1）标准工时和成本目标的确定。在工程项目施工之前，结合设计图纸、设计文件等资料，运用WBS将工程项目分解，在分解得到工序后，进行标准工时和成本目标的确定。如果工序有标准的消耗定额，以定额消耗为准确定工时和成本。如果工序没有标准的消耗定额，当拥有大量历史数据时可以选择应用BP神经网络技术；当只有少量历史数据时可以选择应用灰色预测系统GM(1，1)；当严重缺乏历史数据或者根本没有历史数据时，则可以根据施工现场的技术人员、管理人员和劳务人员的丰富经验再结合专家的建议，运用模糊判断技术FIS确定工序的标准工时和造价。

（2）关键工序的确定。交通工程项目工期控制的重点是关键工序，运用PERT确定交通工程项目的关键线路，关键线路上的工序即为关键工序，是工期控制的重点。

（3）显著性工序和“双控”工序的确定。交通工程项目成本控制的重点是显著性工序，而既属于关键工序又属于显著性工序的则是交通工程项目的“双控”工序。运用均值理论和显著性成本理论确定成本控制的显著性工序。均值理论计算步骤为：假设交通工程项目总成本为P，工序个数为N，平均成本为P/N，成本大于平均成本的工序称为显著性成本项目CSIs，小于平均成本的工序称为非显著性成本项目Non-CSIs。如果CSIs数量不能保证在总工序数的30%以内、并且费用占总成本的70%以上，需要对剩余的Non-CSIs进行第二次平均，直至找出的CSIs满足要求为止。比较显著性工序和关键工序，将既是关键工序又是显著性工序的工序确定为“双控”工序。

（4）确定工程项目“五控”目标。“五控”目标(工期目标、成本目标、质量目标、安全目标、环保目标)是交通工程项目整体目标的集中体现，其管控过程及实现结果对整个工程项目影响重大。在交通工程项目各工序的标准工时和成本目标确定之后，再确定“五控”总体目标。①工期目标的确定：根据得出的各工序标准工时和关键线路，将关键线路上各工序的标准工时累加即为工程工期目标。②成本目标的确定：根据得出的显著性工序，从而确定工程的成本控制重点，进一步确定工程的成本管控目标。③质量、安全和环保目标的确定：由于工程的质量、安全和环保目标属于不易量化的目标，一般从定性的角度制定质量、安全和环保目标，如制定完善的工程质量、安全和环保管理制度，建立质量、安全和环保保证体系，在工程施工工序的施工技术工艺上严格把关，以实现工程质量创优及安全、环保的目标。

1.2虚拟动态优化管理系统的建立及应用

（1）虚拟动态优化管理系统主要采用3Dmax系统构建工程的3D模型，采用虚拟现实技术支撑平台演示的可视化效果，采用Access数据库存储数据。系统搭建完成后，录入关键工序、显著性工序、“双控”工序的控制信息和工程项目“五控”目标；然后确定控制对象和控制周期，并及时收集施工过程中的实时数据。

（2）运用EVM对工期、成本进行管理。EVM作为一项先进的项目管理技术，最初是美国国防部于1967年首次确立的。到目前为止国际上先进的工程公司已普遍采用EVM进行工程项目费用、进度综合分析控制。EVM基本参数有3项，即已完成工作预算费用、计划工作预算费用、已完成工作实际费用。可以通过EVM的3个基本参数，确定EVM的4个评价指标，即进度偏差、费用偏差、进度绩效指数、费用绩效指数，进而利用这4个评价指标定量地判断工期、成本的执行效果。4个评价指标的计算公式如下。

SV=BWCP－BCWS⑴

式中：SV为进度偏差；BWCP为已完成工作预算费用；BCWS为计划工作预算费用。

CV=BWCP－ACWP⑵

式中：CV为费用偏差；ACWP为已完成工作实际费用。

SPI=BWCP/BCWS⑶

式中：SPI为进度绩效指数。

CPI=BWCP/ACWP⑷

式中：CPI为费用绩效指数。

在施工过程中，当进度偏差为负值时，表示进度延误，即实际进度落后于计划进度；当进度偏差为正值时，表示进度提前，即实际进度快于计划进度。当费用偏差为负值时，即表示项目运行超出预算费用；当费用偏差为正值时，表示项目运行节支，实际费用没有超出预算费用。当进度绩效指数SPI<1时，表示进度延误，即实际进度比计划进度拖后；当进度绩效指数SPI>1时，表示进度提前，即实际进度比计划进度快。当费用绩效指数CPI<1时，表示超支，即实际费用高于预算费用；当费用绩效指数CPI>1时，表示节支，即实际费用低于预算费用。

（3）根据交通工程项目的施工特点及工期目标，确定循环控制周期，对施工过程进行循环控制，并运用虚拟动态优化管理系统，将每个循环控制周期已完成工程进度、“五控”目标情况直观动态地呈现在虚拟图上。在完成每个循环周期以后，依据实时收集来的EVM赢得值分析结果数据，剖析交通工程项目“五控”目标的完成情况，由现场管理人员给出存在的问题及原因，以及应对措施，为下一个循环周期的工程预防措施提供依据。在交通工程项目整个施工过程中不断地进行PDCA循环优化，使施工管理始终处于工期、成本优化状态，以实现交通工程项目的“五控”目标。

2案例分析

某工程施工范围大、施工条件复杂多变、系统性强，与相关专业接口协调多，设备进场运输难度大，确保安全生产的难度大。对该工程施工过程进行虚拟动态优化管理，以实现对工程“五控”目标的虚拟动态优化管理，从而有效提高该工程施工管理的管理水平。

3结论

将虚拟动态优化管理技术应用于交通工程项目的施工管理过程中，可以将施工现场的实际情况实时、直观、立体地呈现在管理者面前，很大程度地提高交通工程的施工管理水平和管理效果。通过将虚拟现实技术应用在交通工程建设中，直观具体地掌控工程的“五控”目标，及时发现问题、解决问题，并相应进行预控，从而做到科学高效地指导交通工程的施工管理。伴随着科学技术和施工管理技术的发展，可视化管理和信息化管理将成为交通工程项目施工管理的发展趋势。

参考文献

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