（水工结构工程专业论文）模糊方法在建设监理中的应用.pdf

模糊方法在建设监理中的应用摘要自1 9 8 8 年以来，建设监理作为一项基本的建设管理制度体制改革措施在我国推行，实践证明这项制度有力的推动我国建设事业的发展。建设监理工作中有大量的模糊现象和不确定性问题，需要工程师凭借主观意愿和个人工作经验做出判断和决策，很难给出科学的定量分析。模糊数学的迅速发展给解决这类问题带来了新思路，它同系统工程、运筹学等理论相结合是对大量熟知方法的扩展。本文引入模糊数学中的基本方法，包括模糊聚类，模糊识别，模糊网络和模糊综合评判，对在建设监理投资控制，进度控制和质量控制中出现的模糊不确定问题建立数学模型并加以分析和研究，最终给出定量化的结果。通过模糊数学方法在工程中的应用，试图提高工程管理水平，促进建设监理事业发展。关键词：建设监理模糊聚类模糊识别模糊关键路线法模糊综合评判法t h ea p p l i a n c eo ff u z z ym a t h e m a t i c si nc o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o na b s t r a c ts i n c el9 8 8 ，c o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o n ( c s ) h a sb e e ni m p l e m e n t e di nc h i n aa saf u n d a m e n t a lr e f o r mi nc o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m c o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o np o w e r f u l l yp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fc o n s t r u c t i o ni nc h i n as i n c ei ti sp r a c t i c e d t h e r ea r el o t so ff u z z yp r o b l e m sa n di n d e f i n i t ed h e n o m e n ai n 【1 1 ec o u r s eo fc o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n t e n g i n e e r su s u a l l ym a k ed e c i s i o n sd e p e n do nt h e i rp e r s o n a le x p e r i e n c ea n do p i n i o n s s o m e t i m ei td o e sn o tl e a dt oas c i e n t i f i cr e s u hw i t ht h ef a s tg r o w i n gd e v e l o p m e n to ff u z z ym a t h e m a t i c s ，m a n yf l e wm e t h o d sa p p e a rb yt h ec o m b i n a t i o no ff u z z ym a t h e m a t i t sa n do t h e rt h e o r ys u c ha ss y s t e me n g i n e e r i n g o p e r a t i o n sr e s e a r c he t c t h i sa r t i c l ew i l lu s es e v e r a lf u n d a m e n t a lm e t h o d si nf u z z ym a t h e m a t i c s ，i n c l u d i n gf u z z yc l u s t e r i n g ，f u z z yr e c o g n i t i o n ，f u z z yc r i t i c a lp a t hm e t h o da n df u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n 、t os o l v et h ef u z z ya n di n d e f i n i t ep r o b l e m si nt h ec o u r s eo fi n v e s t m e n tc o n t r 0 1 p r o g r e s sc o n t r o ia n dq u a l i t yc o n t r 0 1i nc o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o n m a t h e m a t i c a lm o d e l sw i l lb es e tu da n da n a l y z e d ，aq u a n t i t a t i v ec o n c l u s i o nw i l lb eg i v e na tl a s t t h el e v e lo fc i v i lm a n a g e m e n ti sw i s h e dt ob ep r o v e db yt h i sw a yi no r d e rt os u p p o r tt h ed e v e l o p m e n to fc o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o ni nc h i n a k e yw o r d s ：c o n s t r u c t i o ns u p e r v i s i o n ，f u z z yc l u s t e r i n g ，f u z z yr e c o g n i t i o n ，f u z z yc r i t i c a lp a t hm e t h o d ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金魍王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：高日一签字日期：u 一年年j 月砰日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金胆王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金魍王些盔生可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：葛酮签字日期：” 年) 月。譬日学位论文作者毕业后去向工作单位：通讯地址：导师签名签字日钗夕讥彤年；月庐角电话邮编致谢本人在两年半的硕士研究生学习过程中，自始至终得到了我的导师叶少有副教授的悉心指导，由衷感谢导师在学业指导及各方面所给予我的关心以及从言传身教中学到的为人品质和道德情操，老师广博的学识、严谨的治学作风、诲人不倦的教育情怀和对事业的忠诚，必将使我终身受益，并激励我勇往直前。值此论文完成之际，请导师接受我最衷心的感谢和最诚挚的敬意。感谢土建学院的全体老师，他们的教学为本文的研究提供了理论基础。特别感谢管理学院江兵老师对本人的学习上的大力支持。感谢父母和所有同学对我二十多年的学生生活在物质和精神上的支持。高鹏2 0 0 4 年3 月第一章绪论1 1 引言1 1 i 工程建设j l 矗理的由来建设监理作为工程建设的一种咨询模式，可以追溯到产业革命以前。建筑师又称为营造师，受雇于业主从事建筑设计、采购材料、雇用工匠、组织完成工程施工管理等。1 6 至1 8 世纪中期欧洲兴起华丽的花园型建筑热潮，在建筑队伍中开始形成分工，一部分建筑师联合起来进行设计；另一部分建筑师则负责组织监督旌工，这样随着生产力水平的提高，建设领域内专业化分工逐步形成，现代工程建设社会化生产日趋完善。设计和旌工的分离是业主对建设监理需求的起因，最初的建设监理的思想主要是对施工加以监督，施工监督的重点则在于质量监督“1 。在2 0 世纪5 0 年代，建设监理作为一种独特的工程建设管理制度在国外广为盛行，最终成为国际工程建设项目管理的惯例。建设监理在国外的叫法不一，如美国、德国、法国等推行的项目管理方法，是由工程建设咨询机构向业主、设计和施工单位提供对建设项目的协调、费用、进度和质量控制，以及合同和信息管理等的服务。英联邦国家重视监理工作比较早，起初他们称从事q s ( q u a n t i t ys u r v e y i n g ) 工作的人为测量师，其任务最早是为业主从事工程验方、土方测量等有关投资与成本的估算提供服务，随后发展到合同管理、信息管理，以及对工程进度、质量和成本控制的服务内容。美国。原联邦德国、法国等欧美国家，自2 0 世纪5 0 年代末6 0 年代初开始，由于科学技术的发展，工业和国防建设领域，需要建设很多大型、巨型工程，如航天工程、水利工程、核电站、大型钢铁企业、石油化工企业和新型城市开发等。这些工程技术复杂、规模大，对项目建设的组织与管理提出更高的要求。对于这些大型工程，投资者和建设者都难以承担由于项目组织和管理的失误而造成的损失，竞争激烈的社会环境，迫使人们重视管理。建筑工程项目管理学和专门从事项目管理的咨询公司、事务所也就在这样的社会条件下逐步形成和组建的。项目管理的服务也被称为p m ( p r o j e c tm a n a g e m e n t ) 服务，起初它只涉及项目实施阶段的工作。到1 9 6 8 年以后，美国新纽约州立大学t h o m s e n 等人研究关于设计与施工加速和改进控制时，提出了一份报告“f a s t t r a c kc o n s t r u c t i o nm a n a g e m e n t ”( 简称c m ”1 ) ，即快速施工管理方法，探讨了工程建设项目设计施工一体化问题，以达到改进工程建设设计和施工管理控制的目的，为业主提供多方面的全方位服务，包括进度、成本、质量控制、合同与信息管理、决策效果跟踪、投资优化和财务分析等。c m 己逐渐成为美国、加拿大等国家或地区的工程建设项目管理模式。1 1 2 建设监理的基本概念建设监理一般可以理解为是对工程建设项目实施监督与管理。它是由业主或业主委托社会化，专业化的工程咨询机构，根据国家批准的工程项目建设文件、有关法律法规和工程监理合同，对工程建设项目所实施的项目监督与管理o3 。在工程咨询业的发展过程中，各国对建设监理的理解不尽相同，人们从方法、模式、行为和制度来理解，建设监理有着丰富的内涵。1 建设监理是工程项目管理的一种方法。监理的英文单词( s u p e r v i s i o n ) 含义可理解为监督、管理、引导等行为；从汉语的词汇构成划分为“监”和“理”两方面，“监”是指监督、监察、监视、等行为特征，“理”则为条理、准则、标准等行为依据。“监理”在汉语语义方面可以理解为以某种条理或准则为依据，对某项行为进行监督、控制、协调、评价等过程的总称。所以建设监理可以定义为：以建设法规和建设标准规范为依据，对工程建设项目实行监督、控制、协调、评价，它是现代工程建设项目管理的方法体系。2 建设监理是一种工程咨询行为。由于建设监理具有有偿服务的性质，可以理解为是工程咨询行业的一种咨询行为，从而使建设监理具有行业特征，建设监理机构是经济法人。因此从工程咨询行为的角度，建设监理可以理解为是一种提供工程咨询有偿服务的行业。3 建设监理是工程建设项目管理模式。从业主角度看，建设监理可以理解为是业主从事工程建设项目管理的模式。即是说，业主通过委托授权工程咨询机构( 或建设监理机构) 从事工程建设项目管理。这是国外对建设监理较为普遍的认识。4 建设监理是基本建设的一项制度。由于建设监理具有政府职能介入的特征，如政府监理，以及为了实施建设监理正规化必须颁布各种法规、标准和规程等，对建设过程能够产生强制性的约束行为。因此从基本建设程序角度看，建设监理可以理解为基本建设程序中的一种建设管理制度，称为建设监理制度。1 1 3 我国监理制度的发展随着我国经济体制改革的发展，基本建设体制改革也正在逐步的深化。我国建设监理制度的出现是在2 0 世纪8 0 年代中后期，最早应用这一制度的是利用世界银行贷款的鲁布革水电站引水工程。按照贷款的要求，该工程在“鲁布革工程管理局”内划分了个专门具有建设监理职能的“工程师机构”。该工程师机构由工程师代表、驻地工程师和若干名检察员组成，按国际合同管理方式代表业主对该合同工程进行现场综合监督管理。其后，结合我国的具体国情，许多利用外资建设的工程项目都按照建设监理这一国际惯例组织建设。，并参照国外工程建设管理的惯例，建设项目实行项目法人制度和工程建设项目推行招2投标承发包制。之后，建设部在世界银行组织的倡议下，正式提出我国实行建设监理制度，并于1 9 8 8 年首先在北京、上海等大城市实行试点，逐步扩大试点范围，在总结经验和制定相应的法规基础上，于1 9 9 6 年在全国正式全面推行建设监理制度，使其在我国正式建立并成为建设项目管理的一种基本管理模式。从1 9 8 8 年开始试点，到“八五”期末的短短几年中，建设监理制度在我国发展迅猛异常。全国已有2 9 个省、自治区和直辖市，3 9 个部委、总公司，有近8 0 以上的地级市以上城市等都开展了建设监理制；累计实现建设监理的工程规模近5 0 0 0 亿元，约占总投资规模的2 0 。在这一时期，特别是国家一批重点工程，如长江三峡水利枢纽工程、京九铁路建设等都全面推行了建设监理制。到目前为止，建设监理制已在我国建设领域全面铺丌。目前，我国各级政府的建设主管部门都设置建设监理制度的相关管理机构。建设部设立了专门机构，负责组织和宏观管理全国建设监理制度的推行、培训l 、制度建设、监督及宏观调控；各省、自治区、直辖市建委或建设厅也设置了建设监理管理机构，负责本地区建设监理制的推行、监督、审查，调控本地区建设监理制的实施；邮电部、铁道部、交通部、三峡移民局等国务院有关部、委、局也设置了相应的建设监理机构，配有专职、兼职人员，从事各部、委、局建设监理制度实施的宏观组织、规划、管理、指导和调控。l _ 2 研究背景和现况我国建设监理制度在实施不长的时间内发展迅速，但目前监理企业技术创新能力还比较低，和发达国家相比在监理思想，理论方法，经营机制上有很大差别，促进行业技术革新的任务任重而道远：监理队伍总体素质不高，缺乏有全面的工程技术知识和管理知识的工程师，难以应用先进手段进行全方位深层次的g 瞽和管理，未能充分发挥监理的第三方作用“1 。推进我国建设监理制度的健康发展，各类认识、管理和技术等方面问题就有待于解决，要使之成为具有适应我国经济体制和建设体制改革的成功模式，就必须寻求和探索科学有效的监理理论和技术，培养高水平的监理人员。目前对监理技术的研究主要集中在以下几个方面。1 信息技术的应用信息论是源于通信理论，它是研究信息传输和信息处理系统一般规律的一门学科。1 。获取信息，利用信息是管理工作的基础，高水平的管理工作必须提供大量的专业知识和信息。项目管理信息系统( p m i s ) 成为当今计算机辅助研究的热门“1 ，互联网的发展使得基于w e b 技术信息沟通得以实现”。”1 。这都为技术工艺的选择，合同图纸文件的管理“”“”及决策信息的交流带来了方便。2 智能技术的应用智能论主要是指研究用计算机代替人来完成原本必须由人完成的工作的科学理论m 3 。现代工程的规模决定了人们在决策和管理中越来越需要借助电脑的存储和计算功能，在大型项目中也需要使用遥感技术用机器对现场实行监控e 1 3 。计算机软件在工程管理中的应用日益广泛，除了传统的办公自动化软件( o f f i c e ) 、项目管理软件( p r o j e c t 和只等) “”。”，还有上海建筑科学研究院开发的监理信息管理软件，哈工大管理学院开发的监理之星软件1 等。3 优化技术的应用优化是管理工作的重要手段，工程建设管理过程中存在众多的系统优化问题，如建筑地址选取，设计优化，进度优化，资金和资源优化等。除了传统的运筹学中的线性和非线性规划、动态规划、网络计划和决策理论外”0 1 ，价值工程。“、神经网络0 2 “2 “、模糊系统优化等其他数学方法也用来建立模型进行工程中的优化“”“。4 模糊方法的应用模糊论是指以模糊数学为基础而建立的对系统进行优化研究的方法之一，工程建设管理工作过程中包含了大量的模糊和不确定因素，尤其需要科学的理论工作来进行指导和提高。模糊论就在于将这种藏在人脑当中的模糊概念加以量化，对所讨论问题建立数学模型，定性判断和定量分析结合，在工程项目管理中对具体事件进行判断和决策。1 3 研究的对象和目的工程建设监理的中心工作可以概括为“三控、两管、一协调”，“三控”指的是工程项目管理中的“投资控制、进度控制、质量控制( c o s tc o n t r o l ，t i m ec o n t r o l ，q u a l i t yc o n t r 0 1 ) ”；“两管”指的是“合同管理和信息管理( c o n t r a c ta d m i n s t r a t i o n ，i n f o r m a t i o na d m i n s i s t r a t i o n ) ”：“协调”即是“组织协调( c o r r e s p o n d ) ”。“三控”是建设监理工作的核心内容，是一个有机而不可分割的整体。本文将以这三个控制中出现的部分模糊和不确定问题为对象，比如：在工程投资控制中的项目立项投资估算问题，在施工进度控制中网络计划问题，在质量控制中的建筑物最终质量评定问题；结合模糊数学的相关方法，其中包括：模糊聚类和模糊识别，模糊网络，模糊综合评判法等，建立数学模型并加以讨论和研究，改变以往单凭工程师个人习惯和经验的做法，避免造成监理工作判断和决策失误。控制论的创始人维纳在谈到人胜过最完善的机器时就曾经说过：“人具有运用模糊概念的能力”。本文的目的就在于将这种在人脑当中的模糊概念加以量化，对所讨论问题建立数学模型，将数学方法与人的经验知识结合起来，定性判断和定量分析综合集成，使用上述模糊数学方法在工程项目管理中对具体事件进行判断，决策和控制。试图提出一些更加合理有效和客观的监理控制方法，提高现有监理工程师业务水平，促进我国监理事业不断向前发展。4第二章模糊数学引论2 1 引言模糊数学是一门新兴的学科，它是由美国加利福尼亚大学著名控制专家查德( l a z a d e n ) 于1 9 6 5 年创立的，他在模糊集合论一文中第一次提出了运用模糊数学方法描述模糊系统的概念，在经典数学和充满模糊不确定事物的现实世界间架起了一座桥梁。模糊数学自创立之际就具有强大的生命力和渗透力，被广泛应用于理、工、农、医和社会科学各个领域【2 。而建设监理这项工作也是具有模糊和不确定的特点，尤其需要工程师根据人脑中已有的经验知识对模糊不确定现象进行识别和判定。模糊理论的内核就是根据人脑的这一行为特征，将模糊数学与运筹学、系统工程、决策理论等理论相结合，试图提供出一些更强有力的处理手段和方法。由于各地对模糊数学定义的表示方法不一，本章将简要介绍模糊数学基本概念和表示法，以便于后续内容的研究。2 2 模糊集合概念和表示法模糊性是指边界不清楚，即在质上没有确切的含义，在量上没有明确的界限。这种边界不清的模糊概念，不是由于人的主观认识达不到客观实际所造成的，而是事物的一种客观属性，是事物的差异之间存在着中间过渡过程的结果。例如：对于高楼大厦的判断，9 ，1 0 层的商住楼是否属于高楼大厦呢? 通常人们不会像建筑规范( 我国在民用建筑设计通则中规定：1 0 层以上的住宅建筑，建筑总高度超过2 4 m 的公共建筑为高层建筑t 2 6 1 ) 那样给出明确的答复，而只会说“比较高的了”或者有个“小高层”的概念。模糊集合论提出隶属函数的概念，对应每个集合给出相应的隶属函数，使“是”与“不是”有个渐变的过程。定义2 1 ：设给定论域u ，un o ，1 】闭区间的任一映射都确定u 的一个模糊子集a 。心：u 一【0 ，1 u u a ( u ) ，脚称之为a 的隶属函数( 亦称隶属度) ，m 0 ) 叫做u 对a 的隶属度。模糊子集用a 表示，4 下面的波浪线是模糊子集与普通集合的区别标志。a 由其隶属函数所刻划。特别当。的值域取 0 ，1 闭区间的两个端点，亦即 0 ，1 ) 两个值时，隶属函数退化为普通函数，模糊集合也变回普通集合。模糊集合的表示有几种方法：1 向量法：设坼u ，鸬e o ，1 ，( i = l ，2 ，n ) 则a = ( 一l ，2 ，p 3 )( 2 - 1 )例如对某闹市区三幢建筑物外形美观程度打分，按百分制给分，所得结果再除以1 0 0 ，实际上就是给定了一个从u 到 0 ，1 闭区间的映射，设有三幢建筑物k ，如 美观程度得分分别为( 7 5 ，8 7 ，9 6 ) 则用向量法为；_ ；( 0 7 5 ，0 8 7 ，0 9 6 ) 。2 查德记号法：3墨= “孙u 2 地x 3 ) 2 “即( 2 2 )，- i如果有砖= 0 时，可略去不记，上例可记作：a = 0 7 5 x l + o ，8 7 x 2 + o 9 6 x 33 隶属函数表示法：如果能给出隶属函数的数学表达式，那么也就能表示出一个模糊子集。对于如前所述的“高楼大厦”概念可以给出隶属函数如下表示该集合：( 工)，、l0 1x c卢( x ) = !“ 1 + 【口扛一c ) r。”其中a 0 ，b ( o 。如图2 14 积分号表示法粤= f 掣。g ) x这种表示法不是普通的积分求和运算相对应关系的总描述。o图2 - t“高楼大厦”的隶属函数( 2 4 )而只是表示u 中的元素与隶属度的2 3 模糊集合的运算模糊集合是普通集合的拓展，它们的运算有相似的地方，模糊集之间的运算实际上就是逐点对隶属度做出的相应的运算。如果对于u 上的所有元素 ，都有空集卢g ，) = 0 ，则称爿为空模糊集，记为，如果a 。沁) = l ，则称彳为全模糊集。如果对于u 上的所有元素而，都有缸。0 ) 前国；则称包含于b ，或者说爿是b 的子集，记作a b1a如果对于u 上的所有元素一，都有p 。g ) = i t b g ) ，则称爿与b 集合相等，记作a = b 。如果a ，b 是两个模糊子集，且对任意x 有。b ) + 。b ) ：1 ，则称a ，b 互为余集，并记作j ：b 。两个模糊集合拿与拿的并集g 记作g = g u 拿，且f 。g ) = m “卜。o ) ，也可记作。0 ) = i 。g ) v u 。g ) l ，意味取两者e e 2 _ 最大者。两个模糊集合a 与口的交集c 记作c = a , q b ，且段：= m i n f 声( x 1 9 8 i ，一一一一l一j也可记作。g ) = l 。0 ) n 。g ) l ，意味取两者中之最小者。一l一j模糊集合有着与普通集合相类似的运算性质：1 幂等律：4 n a = a ，一u a = 爿：2 交换律：a n b = 雪n a ，4 u 曰= b u a ；3 结合律：爿n ( b n c ) = ( 爿n b ) n c ，一u ( b u c ) = ( 4 u b ) u c ：4 分配律：a n ( b u c ) = ( “u b ) n ( a u c ) ，一一4 u ( b n c ) = ( 4 n b ) u ( a n c ) ；一一5 摩根定律：爿u b ：a n b ，a n b ：劢：一6 双重否定律：a = 一：2 4 丑水平截集模糊集合是普通集合的拓展，它和普通集合是可以相互转换的，这就要借助于水平截集。水平截集的概念就是，由给定论域u 上的模糊集合a ，对任意实数丑【o ，1 】，五被称为阅值，或者叫做置信水平，那些由i , t 。g ) 的元素组成的一个普通集合，记作为a ，。 可表示为a z = 缸k 。 ，e u ，也可用图2 2 表示，f ( x )1c 2 ( x )0c a ( x )c _ ( x )图2 - 2a 水平截集示意其中a 。的特征函数为c 山( z ) 。丘水平截集的三个性质：1 b v 皇j 的丑水平截集以v 毋= ( 粤v 曼 ，；2 ( ，拿) 的旯水平截集以n 吼= ( 少拿) ，；3 如ae 【o ，1 ，【0 ，1 】且旯 y z 。如有论域的模糊集“美观”m ，则有：m 一。( 0 8 4 x ，0 7 8 y ，0 7 6 z ) 。如果被统计比较的建筑物数量达到一定程度时就可以构造出或选择一定的隶属函数来。实际问题中处理模糊概念时，选择适当的隶属函数是很重要的。如果选取不当，则会远离实际情况a 这里摘录常见的隶属函数1 ，主要有以下五种类型：( 2 - 6 )( 2 ) 降半格西型砧，而事翟a 0 ，b o( 2 - 7 )( 3 ) 升半格西型( 工)10图2 - 3 仿正态型隶属函数o图2 - 4 降半格西型隶属函数图2 - 5 升半格两型隶属函数了趔器正防南。( 4 ) f 型( 力胁，；+ e ”；懋。0j、1其中z o ，v 0( 2 9 )当一_ x = 0 ，x = 五p 时隶属度为1 。( 5 )b ) ：梯形od c0( x10图2 - 6f 型隶属函数图2 - 6 梯型隶属函数以上简单叙述了模糊数学的基本概念和表示法，模糊数学方法发展到今天主要包括模糊聚类，模糊识别，模糊网络，模糊综合评判等主要内容，模糊数学方法同与工程技术和管理理论相结合，是对大量熟知方法的拓广，在工程方面的应用前景是非常广阔的。模糊数学与工程实践内容相结合，处理这方面的模糊问题，必将会产生与该工程系统论相适应的模糊论方法学 2 引。本文从下一章起将结合建设监理中的“投资，进度，质量”三大控制中的相关内容分别详细阐述模糊数学在建设监理过程中的应用。1 02，0由，d兰 dxxx卜z 一 _ 口3 = 0 4所以有：l = ra t = o 9 22 = r = 0 7 9= ta 2 = o6 63 5 3 估算拟建工程造价计算估算公式中的调整系数扣小售叫+ o s e 一川州篆棚i小水击卸+ o s 岛叫+ o 。意卅l= - + ( 。，6 + o 2 + o 2 )= l0 9将各贴近度、各典型工程单方造价和调整系数带入预测估算公式有2 ic ：= z i 崩c i + z 2 ( 1 - 届) c 2 + f 1 3 ( 1 - p 2 ) o 一届) 白+ ；( 1 一岛) ( 1 - 岛) ( 1 一崩) ( c l + c 2 + c 3 ) i：1 , 0 9 0 6 5 x 1 0 5 15 6 + 0 5 8 x ( 1 0 , 6 5 ) 6 9 8 2 3 + o 5 5 ( 1 一o , 5 8 x 1 0 6 5 ) 6 4 55 8+ ；1 1 0 5 15 6 + 6 9 82 3 + 6 4 5 5 8 x 1 0 5 8 x 1 0 6 5 x 1 一o 5 5 = 1 0 9 6 8 35 1 + 1 4 1 7 4 + 5 2 1 9 + 5 2 8 2 = 1 0 1 3 9与该工程的真实竣工造价相比较有：! ! ! ! ：! 二! 型! 。1 0 0 ：1 9 1 0 9 9 5 1 3显然符合工程前期投资概算估价精度要求，估算的拟建工程造价具有可信度。3 5 4 分析和展望应用本方法对拟建工程进行估算时，工程特征隶属度的确定是关键。确定恰当的隶属度才能对拟建工程进行准确的估算。无论是典型工程还是拟建工程的特征隶属度都要结合当时的材料价格、工资水平、收费办法，通过经验丰富的造价、施工和设计人员研究商讨后共同确定，即便是这样，隶属度的确定依然具有主观性，为了得到较精确合理的估算结果，可以在各个典型工程和待估工程在确定隶属度后对其进行验算。方法是在确定典型工程的隶属度后，把任意典型工程作为拟建工程，按公式轮流计算典型工程的土建工程单方直接费，将计算的结果与实际决算费用比较，看其计算造价偏离实际工程造价费用多少，判断是否满足精度要求( 根据估算结果的不同用途可取不同的精度，项目规划阶段的工程投资估算误差允许有正负2 0 - - 3 0 ，设计图纸已经完成时。作为筹资用的工程概算误差允许有正负1 0 ) ，若满足要求，就认为典型工程的隶属度符合要求。若不满足精度要求，就对隶属函数进行调整。不断重复上述步骤，直至典型工程的工程直接费满足精度，则其隶属度也符合要求。这也符合模糊数学的一般原则：在模糊数学的许多领域中，隶属函数是可以通过“学习”而逐步修改和完善的。同理在计算完拟建工程的估算造价后，可以将拟建工程也视为典型工程之一，计算其他典型工程的造价，看其计算造价偏离实际工程造价费用多少，如果都满足精度要求，则认为拟建工程隶属度值确定精确，不满足则修改拟建工程隶属度重新计算，如此反复计算和修正直至各个典型工程造价都满足要求，就认为拟建工程的工程特征隶属度符合要求，且此时可将拟建工程真正加入典型工程库中。修改确定隶属度的工作手工计算完成会很繁杂，有大量的重复计算，可以利用计算机程序来完成。其程序设计流程如图3 3 所示。采用这种方法估算工程造价，首先，必须对过去积累的已建工程按不同的特征加以分类，在同一类的已建工程内部，对其原始资料进行整理，取定若干个特征元素，确定己建工程对应于各个特征元素的隶属函数值，建立工程特征向量和工程造价数据库，同时应保证所选取的已建工程足够多，从而确保拟建工程在检索时有“选拔”的余地。其中的分类工作运用模糊聚类方法如最大树方法可以通过编制计算机程序完成。第二，随着已建工程的增多，要不断对原来的数据库进行补充，加入已经计算好的待估工程作为新的典型工程，及时修正不合理的隶属函数值。如能拥有丰富的已建各类工程的历史资料，考虑各种建筑要素价格的时间变化，则该方法可望进一步发展下去，建立管理信息系统，研制成土建工程造价咨询决策支持系统i j6 j p 7 1 。图3 - 3 模糊估算电算程序流程图第四章进度控制中的模糊方法4 1 进度控制的主要内容工程建设监理所进行的进度控制是指在实现建设项目总目标的过程中，为使工程建设的时间进度符合项目进度计划的要求而开展的有关监督和管理活动例。工程项目建设进度可以划分为工程项目建设前期的工作进度，工程设计进度和工程施工进度。由于工程项目施工是工程实体的形成过程，工程项目施工进度控制是工程项目建设进度控制的重要方面。监理在工程建设中的不同阶段对控制进度有着不同的具体工作任务。在设计阶段，监理工程师进度控制的主要工作包括对项目进度总目标进行论证。确认其可行性：根据方案设计、初步设计和施工图设计，制定项目总进度计划、项目总控制性进度计划和本阶段实施性进度计划，为本阶段和后续阶段进度控制提供依据：审查设计单位设计进度计划，并监督执行；编制材料和设备供应进度计划，并且实施控制；开展各种组织协调活动。对施工阶段工程建设监理进度控制，监理工程师应作好以下工作：根据施工招标和施工准备阶段的工程信息，协助施工单位制定并完善项目控制性进度计划，编制施工网络计划图，并据此进行施工阶段进度控制，审查施工单位施工进度计划，确认其可行性并满足项目控制性进度计划要求；制定业主方材料和设备供应进度计划并进行控制，使其满足施工要求；审查施工单位进度控制报告，督促施工单位做好施工进度控制，对施工进度进行跟踪，掌握施工动态；在施工过程中，按照网络计划安排做好对人力、材料、机具、设备等的投入控制工作以及转换控制工作、信息反馈工作、对比和纠正工作，使进度控制定期连续进行；开好进度协调会议，及时协调有关各方关系，使工程施工顺利进行。由于进度控制的总目标是建设工期，故对工程项目实施进度控制效果的好坏，可以通过工程实施过程中监理人员对建设工期的控制、管理工作体现出来。从上述这些工作中可以看到，进度计划是整个监理进度控制工作的前提，只有有了正确而合理的进度计划爿能展开进度控制的各项工作。在实施工程项目进度控制过程中，监理人员不仅要审核和配合设计单位和施工单位提供的进度计划，更要能够学会编制进度计划，采取有效措施，确保项目进度目标的实现。建设进度控制的一般程序如图4 1 所示。该程序适用于对建设工程前期控制、设计进度控制、单位工程施工进度控制。其中仍可以看到编制合适的网络计划图是实施进度控制的前提工作，无论是工程项目的组织实箍，还是之后的计划执行反馈，对进度偏差的调整和对后续工程中的人力、时间和资源调整，所依照的都是计划工作中所编制的项目进度网络计划图，由此可见网络计划图的重要一眭。图4 - 1工程项目进度控制流程图m4 2 网络计划技术的发展网络计划技术是2 0 世纪5 0 年代后期发展起来的一种科学的计划管理和系统分析方法，它借助于网络图的基本理论对项目进展的内部逻辑关系进行综合描述和具体规划，有利于计划系统优化、调整和计算机的应用。1 9 5 6 年美国社邦公司的工程技术人员和数学家共同开发出了关键线路法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d ，简称c p m ) ，并且首次将这项技术运用于化工厂的建造和设备维修，大大缩短了工程工期，节约了工程费用。1 9 6 5 年，华罗庚先生将网络计划技术引入国内，使其得到广泛的推广和应用。几十年的实践证明，网络计划技术的应用己取得了显著的成绩，保证了工程项目质量、成本、工期聂标的实现，也提高了工作效率，节约了项目资源【3 9 】。网络计划技术作为现代管理的方法与传统的计划管理方法相比较，具有明显优点，主要表现为：利用网络图模型，明确表达各项工作的逻辑关系；通过网络图时间参数计算，确定完整合理的项目总体思路；掌握机动时间，进行资源合理分配：可以配合运用计算机作为辅助手段，方便网络计划的调整与控制。随着工程项目规模的日益扩大，为了适应工程需要，网络计划法被国内外工程界所陆续采用，并被许多国家认为是当前最为行之有效的、先进、科学的管理方法。五十多年来网络计划技术在其原有的基础上不断向前发展，有了更多的新的网络计划法分支出现，图4 2 表示了国内外网络计划技术发展的概况。计划评审技术( p e r t ) 丽图示评审技术( g e r t )i1 9 6 6土一随机网络计划技术( q g e r t ) 丽风险型随机网络技术，f r t 、关键线路法( c p m )决策关键线路法( d c p m )1 9 6 0措接网络汁划技术1 9 6 0流水刚络计l划技术f_】1 9 8 0模糊关键线路法( f c p m )图4 - 2网络计划法的发展关键路线法( c r i t i c a lp a t hm e t h o d 简称c p m ) 在数学上可以描述成确定型、有向图、最长路线的网络模型，是确定网络计划，如工程项目进度等的有效方法，但它无法直接应用到不确定的模糊系统“”。计划评审法( p r o g r a me v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e s ) 简称p e r t ，它与c p m 基本一样，只是每个工序的作业时间不是绘出一个确切的数值，一般需估计三个数值，即乐观估计时间、最可能的估计时间和悲观估计时间，然后经加权计算出一个平均时间，以此进行计算和分析，p e r t 法中假设各项活动随机独立，活动持续时间服从分布或近似正态分布。g e r t ( g r a p he v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ) ，即图解评估技术中，也考虑了时间和费用等因素的风险影响，以及网络逻辑结构的随机性，它可以对计划风险做出定量的描述。在上述随机网络技术的基础上，计算机技术的应用使得v e r t ( v e n t u r ee v a l u a t i o na n dr e v i e wt e c h n i q u e ) 即风险评审技术得以发展，它主要是能够辅助计划系统进行风险估计和做出风险决策h 0 1 。然而，在工程项目实施过程中有许多随机的、模糊的不确定性影响因素在传统网络图中没有得到反映，并且在某些特定情况下不能体现工程的实际施工过程，上述的网络技术都没有考虑工序时间的模糊性。比如在工程项目安排中，考虑到原材料供应及其固有特性、设备使用条件及其固有性能和工人技术水平等因素，其工序时间必然是模糊的；在实际工作中的施工人员对原材料、设备和工人技术的评价描述以及工序时间等表达，都经常只能使用模糊的自然语言，诸如“原料紧张”、“设备性能良好”、“该工人水平高”、“该工序难以在五天内完成”等描述，其实际情况度量也是模糊的，因此必须综合考虑模糊性。为此，本章将应用关键路线法思想和模糊集合理论，将工序时间表达成模糊数形式，构造模糊网络模型，建立模糊关键路线法，记为f c p m ( f u z z yc r i t i e a lp a t hm e t h o d ) ，希望得到对工程进度实施更加合理和有效的控制。4 3 模糊网络模型4 3 1 模糊网络模型概念在各种管理工作中，包括在工程建设中，为制定决策和编制工程计划所绘制的网络图以及和其相关的参数，就成为网络模型【4 ”。当网络模型具有模糊特性，包含模糊时间参数时，就称之为模糊网络模型。在本文中网络依然沿用箭线图，即两个邻结点间的一支箭杆( 一) 代表一道工序，用( i j ) 表示。在( i j ) 工序之前工序称之为紧前工序如( h j ) ，在( 巧)后的称之为紧后工序如( j ，k ) 。在模糊系统中每道工序均有其特定的模糊时间，称之为模糊工序持续时间，记为f ( f ，) ，即模糊弧长，常以模糊数表达，哪! 1 ( 1 ，2 )工序需要时间为：t 0 ，2 ) - o + + n + o 表示该工，哥安成的可能时间为2 天，3 天，4 天，5 天；且四种不同时间的可能性概率分别为0 8 ，1 ，o 7 ，0 1 。再引入五截集的应用，对于自然语言中所描述的“8 成( 1 ，2 ) 工序要持续多长时间”，即取2 = o 8 时：则t ( 1 ，2 ) = ( 2 ，3 ) ，即是“2 ，3 天就可以了”。4 3 2 模糊运算与普通网络模型相似的是，模糊网络同样定义每项作业的模糊最早可能开工时间，模糊最早可能完工时间，模糊最迟必须开工时间，模糊最迟必须完工时间，模糊总时差等概念，不同的是计算这些时间都是用模糊的方式，因此有必要引入模糊数和模糊数加减法运算的定义。定义4 。1 ：实数集x 的模糊子集a 称为凸模糊子集，若v 。e f o ，1 】，a a = n j 0 ) 2 a ，x 朋为普通凸集【2 4 】。l 一定义4 2 ：假如用“符号来表示实数值x 中的任意一种二元运算，那么v a ，b e 尸) ( f ( x ) 表示模糊数的全体) ，可定义：a * b = k b ) n p ! o ) 协yv0 0 ) n 口( y ) )或者a 占：y 竺= 生一，( 4 1 )( 4 2 )即沈e x 有：肌。( z ) = vf 心g ) n 胁0 ) ( 4 3 )即两个模糊数做某种运算时，使它们的元素做这种运算，而相应的隶属度则做取小运算，之后同一元素取隶属度最大值，( 4 2 ) 式即为离散型模糊数采用的表示法。模糊数a ，b 的加法( + ) ：舢：y ! 兰! 丝! 型( 4 _ 4 )7z即对于协x 有：芦_ + 自( z ) = v ( g ) n 一口0 ) ) 。( 4 5 )枷：y ! 兰! 丝：型一等2即对于协彳有：j a ( - ) s ( z ) = v ( g ) n p 口( y b 。由于实际工程中时间参数不可能出现负数，所以这里要特别指明模糊数时，爿( _ ) 口也要求为正模糊数，则土式需要更改定义成：i o。一a 一( - ) 8 、2 卢! ( x ) n 一! ( x ) z ： _ 。( 4 1 7 )l j曲一4 工序模糊最迟必须完工时间在模糊网络图中，从工序模糊最迟必须开工时间到所能达到的完工时间，称为工序的模糊最迟必须完工时间，记为f “，) 。工序i _ j 的模糊最迟完工时间t0 ，f ) 应按下式进行计算：fo ，) = ，0 ，) + f ( ，) 。( 4 1 8 )一l 十一l x5 模糊网络计划总工期模糊网络计划的计划总工期在有工期规定要求时，应小于等于计划要求工期。即是：r 。：( 4 一1 9 )模糊网络计划的计划总工期在没有工期规定要求时，应等于计算所得终节点的紧前工序的完成时间：0 2 瓦。m a x “。，n ) ) 一。( ”，+ )( 4 2 0 )式中，“，”) 为终节点f l 为箭头节点的工序i - n 的最早完成时间。一肼?6 工序模糊总时差的计算模糊网络图中，在不影响工程最早完工时间的前提下，工序的模糊完成时间可以推迟的时间，称为工序的模糊总时差，又名模糊浮动期，记为月o ，肌它等于该工序的模糊限制期减去模糊可能期工时间减去其最早可能开工时间，即：兄( f ，j ) = fo ，j ) 一fo ，j )或者表达为：月o ，) 一，。( f ，) 。，o ，j ) 。7 工序模糊自由时差的计算也就是等于该项作业的最迟必须_ 丌( 4 - 2 1 )( 4 2 2 )在模糊网络图中，在不影响其紧后工序最早开始时间的前提下，本工作可以利用的机动时间，称为工序的模糊自由时差，记为f ( f ，j ) 。工序h 的自由时差f o ，) 的计算应符合下列规定：( 1 ) 当工序i ? j 有紧后工作j k 的时候，其自由时差应为：f ( i ，) = f0 ，t ) f ( f ，) 一t ( i ，)( 4 2 3 )或者表达为：f ( i ，) = f ( ，) 一fo ，)( 4 2 4 )其中fo ， ) 为工序q 的紧后工作j k 的最早开始时间。( 2 ) 终节点为箭头节点的工序，即当j _ n 时，其自由时差f ( i ，) 应按网络计划的计划工期l 来确定，即有：奠n ) 5 乙一! 。i , n ) 。如)或者表达为：o ，n ) 2 0 。t 。i , n ) 。( 4 2 5 )( 4 2 6 )4 5 实例计算和分析某工程进度计划如图4 - 3 所示，要求编制网络计划并计算出各个工序时间参数，对工期开始和结束时间无要求，其各模糊工序时间f o ，) 如表4 1 所示。用模糊方法来分析该网络，计算该模糊网络的每道工序的各项时间参数。图4 - 3某工程工序节点网络示意图表4 1工程项