水电站机电设备安装工程进度-费用联合管理的研究

中国水利水电第七工程局机电安装分局  张桥

张桥：高级工程师；男；1969年3月出生；重庆南川市人；党员。1992年陕西理工大学毕业。现任中国水利水电第七工程局机电安装分局副局长。社会兼职：四川省水力发电工程学会会员。

主要贡献：长期从事水电站机电安装工程施工技术及管理工作，在水轮发电机组安装技术、水工建筑物金属结构制作与安装、重大设备的吊运及安装技术、水电站机电安装工程管理等方面取得了一定的成绩。个人曾荣获“四川省十佳厂长经理”、“乐山市青年岗位能手”、“水电七局优秀青年”、“七局青年标兵”、“七局先进科技工作者”等荣誉，曾发表《大源渡30MW进口贯流式水轮发电机组安装技术》、《水电站机电设备安装工程进度—费用联合管理的研究》等科技论文。代表工程有四川铜街子电站、铜头水电站、白禅寺电航工程、湖南大源渡电航工程、江西柘林电站扩建工程等，其中湖南大源渡电航工程荣获“天府杯”金奖。
    十多年来，积极探索低成本、高效益施工管理之路。在项目施工中，以生产、经营、管理为突破口，以成本管理为核心，以内部经济承包责任制为主线，加大管理力度，建立健全项目管理的各项规章制度，层层落实岗位责任，运用“项目进度—费用联合管理”方法，建立“全员参与，风险共担、利益共享”的精益管理模式，使项目生产和管理始终处于一种“科学、规范、有序、受控”的状态，开创了项目管理新局面。

摘要：本文从分析并阐述工程进度—费用联合管理研究的意义和国内外的研究现状入手，结合水电站机电设备安装工程的进度管理和费用管理等方面的特点，提出进度—费用联合管理的概念及其研究中所面临的主要困难，并有针对性地对进度—费用联合管理的基本工具和研究方法进行了初步探讨。

关键词：机电设备安装；进度；费用；联合管理

1 工程进度－费用联合管理研究的意义

随着改革开放的不断深入，我国的水电建筑市场逐步走向了国际市场。一方面，国内的水电建设项目越来越多的引用国外资金、采用国际招标。如湖南大源渡枢纽工程，四川二滩水电站，河南小浪底水利枢纽工程，长江三峡等。另一方面，我国的大多数大型水电施工企业也都跨出国门，走向国际市场对外承包工程建设项目。

水电建筑市场的国际化，加剧了各施工企业之间的竞争，并对我国的工程项目的管理提出了新的要求。由于国际国内的水电施工队伍庞大，实力雄厚的水电施工队伍很多，再加目前国外许多国家的水力资源的利用率已很高，所以，国外的许多水电施工企业也逐渐看好中国这片市场。在竞争中各投标商为了能中标，一方面采用最先进的施工组织措施；一方面互相压价，尽量降低自己的投标价。因此，水电施工企业要能在低价中标的情况下尽可能获取最大的利润，以维持企业自身的生存和发展，就必须去研究学习国际国内的先进施工管理技术，按照国际惯例进行工程项目管理，否则就将严重影响施工企业在水电项目管理领域甚至整个水电建筑行业与国际接轨、在国际市场上的竞争。进度、成本、资源(或质量)是项目管理的三要素，是影响项目成败的关键因素，其中项目成本是项目费用中的一个重要组成部分。所以，项目进度、费用的管理是项目管理的核心内容，对它们的管理的好坏，就直接决定着一个施工项目的成败，影响到项目的经济效益和社会效益。国内外项目管理的经验和成果表明，项目的进度和费用之间是紧密联系、相互影响、相互制约的，如果单独重视进度管理，势必将导致项目的施工费用的增加，从而影响施工企业的经济效益；若不顾进度而只考虑费用最低，又将使项目进度不能按照合同规定、业主的愿望实现项目的竣工，这将导致施工企业的声望和信誉受到重大影响。这样，水电建筑市场的国际化和日益激烈的竞争就把进度-费用的联合管理提到了一个新的高度，成为当前工程界迫切需要解决的问题，见文献［1］、［2］。而水电站机电设备安装是水电项目施工的最终环节和最终目的之一，机电设备安装的进度、费用情况将直接影响到水电站的投产日期和效益，对机电安装企业和业主都具有至关重要的意义。

2  国内外对机电安装项目的进度-费用联合管理的研究现状

国外的文献一般都把进度-费用联合管理称为CPM/Time-Cost，也有的文献［5］、［6］把它称为Scheduling and Cost Management或Twinning Time and Cost。国外对CPM/Time-Cost的研究起步较早，在理论上也取得了一定的成就。登载此方面论文的外文期刊主要有ASCE(American Society of  Civil Engineering)等，其中主要是Journal of Man-agement in Engineering。其它文献也对时间-费用问题进行了探讨，但都没有任何一本权威性的文献对联合管理问题进行系统的、综合性的研究分析。文献［5］采用风险评估技术法在投标阶段对采用总价承包的项目的进度-费用进行综合分析，从而得出最佳的投标报价；其它文献则主要对时间-费用问题进行分析，把时间-费用问题分成4大类，并对相应的解决方法进行了详细的阐述。国外在对CPM/Time-Cost的研究中，在本质上都只是把投放于每个网络活动上的全部资源折算成费用，通过对计划费用流、实际开支费用流和挣值(Earned Value)费用流的比较和控制来实现工程项目的管理。国外在进行这方面的研究的主要困难是以工艺逻辑为基础的网络工序划分往往与估价系统［Estimating System］和帐台系统(Accounting System)的费用结构不相匹配。

国内对工程进度-费用联合管理的研究，也没有权威性的核心期刊和文献可供参考，只是在《水力发电学报》、《系统工程理论与实践》、《中国网络计划技术大全》及其他教材讲义中有零星登载。文献的主要内容是介绍进度-费用问题的种类及解决办法、基本概念，是一种指引性的文献，都未把进度-费用的联合管理结合到施工项目实施的全过程中去进行详细的研究。文献［1］对网络进度-费用联合管理的基本概念和前提作了详细的阐述，并进而分析了联合管理的主要困难和相应的解决办法，为进一步的联合研究和在工程实际中的应用奠定了基础。同时，该文献也是国内最近的研究成果，具有一定的代表性。文献[4]对时间-费用的问题进行了综合分析，把它分为线性、非线性递增、非线性递减和离散型等4大类，并对各类时间-费用问题的处理办法和计算方法进行了探讨，对联合管理的研究提供了计算方法。文献[2]还提出了进度、资源、费用的综合研究，从而进一步把资源也同时纳入进度-费用联合管理的范围内，但本质上仍是把资源折算成费用，从而简化为进度-费用的综合研究来进行处理的。这些文献都只是从网络计划技术在工程实践中的应用趋势出发来进行讨论的，并没有深入到项目施工的实际过程中去。

总之，对项目的进度和费用实行联合控制是目前工程建设管理中的一个迫切而实际的需要，国内外已有研究成果表明，进度与费用的关系是：工程直接费随着工期的缩短而增加，间接费则随工期延长而增加，其间必有一个最优工期使直接费和间接费之总和最小，见文献[2]。同时，国内外的学者已经在解决进度-费用最优化问题上进行了多方面的探讨，建立了很多解决最优化问题的数学模型并提出了具有实用价值的计算方法。但是，这些研究都主要是着重于理论上的研究，很少结合到水电施工企业在项目施工中，特别是机电安装项目的施工中的具体管理活动进行研究并指导项目的施工。

3  水电站机电设备安装工程的施工特点

3.1  机电设备安装工程进度管理的特点

（1）机电设备安装的专业水平高、技术复杂、工期不易控制。

生产设备现代化水平的提高，特别是电子计算机和自动化设备的广泛采用，设备安装的工艺和调试技术较复杂，安装施工的专业分工也愈来愈细，整个设备安装专业逐渐向技术密集型发展，因此也给安装工程的工期带来困难，这就要求在制定施工进度计划时对每个活动的时间预测要通过详细周密的考虑，既要留有一定余地，又要满足工程投产需要；

（2）影响安装施工活动的因素多变。

安装专业分工细，协调关系复杂，施工配合容易出现脱节。①设备安装是按分部分项、单机（机组）或工序分段交叉进行的，相互牵扯，制约多，某局部出现问题就会影响安装施工的连续性；②物资设备品种规格繁多，很难做到按计划运达现场，影响安装工程的进度；③土建工程施工由于各种原因导致不能按期交出安装工作面时，安装工程不能施工；④土建与机电安装质量要求的精度相差大，可能导致由于土建要求较低而不能满足设备安装要求而中断安装工程的施工；⑤安装工程要求精度高，在户外作业时受气候影响大；⑥由于建设资金不落实，进度计划常要调整；

（3）设备安装工程各专业的不同特点，均影响进度控制。

机电设备和金属结构的安装，运输吊装量大，安装部件外形复杂、笨重，安装中高空作业多，影响进度；而电气安装涉及高、精、尖技术，难度大，配合施工工种多，最后的调试工作需占用相当长的时间；

（4）设备安装工期不能拖延。

设备安装工程是工程项目施工的最后阶段，在施工期上没有拖延的余地；

（5）机电设备结构复杂、设计修改可能较多，影响施工进度。

3.2 机电设备安装工程费用管理特点

（1）施工前期工程量小，工期长，费用收不抵支。

电力建设项目特别是水电建设项目中，在施工前期，机电安装项目大多只能随土建进度进行机电预埋件的安装，能结算回的工程费用较少。又因为预埋工作与土建交叉作业，受土建回填进度和养护期影响，从单项工程的开工到完工的时间长，造成直接费与间接费的增加；另外，有些安装项目由于采用总价承包，必须在该项工程全部完成投运后才能结算。如在一般合同中，水轮机安装都是采用总价承包按“项”结算 ，这样，在完成尾水管、座环等埋件施工后是不能立即结算工程款的，而要在机组发电后才能结算。但施工所需的直接费与间接费都需及时支付，造成施工前期的费用收不抵支。因此，要充分考虑可能获得的预付款和可支配的自由流动资金；

（2）施工中期直接费高，维护保管费相应增加。

在施工中期，由于要为后一步工程的施工准备大量的设备、材料，需要大量资金进行施工设备和各类消耗性材料、装置性材料的购买，同时，大量的设备、材料的购入，这些设备材料又不能立即全部安装完或消耗掉，造成大量的设备材料积压在库房，增加了维护保管的工程量并引起间接费增加；

（3）土建工期延迟，直接造成费用增加。

施工中，土建工期常拖延，致使土建交付安装工作面时间延迟，而安装工程的竣工时间通常都不会往后作相应推迟，势必造成在安装工程施工中的劳动强度增加，从而增大了人力、设备等的投入，增加了直接费的开支，而安装工程的总工期未缩短，间接费仍保持不变，这就会导致施工总费用的增加；

（4）施工后期，投入大，产出大。

在施工后期，大量的机电设备在短期内都将迅速安装完毕，需要大量的消耗性材料与装置性材料来满足施工，材料费急剧上升。又由于后期施工强度大，投入的人力、施工设备及工器具都很多，同时，由于各项工程都相继完工，在较短时间内可结算回较大的合同金额，费用和收入都很高，是施工单位填补财务赤字，形成利润的阶段；

（5）费用索赔的机会多。

由于前述机电设备安装进度控制的特点及影响安装施工活动因素多的实际情况，导致费用索赔的因素也较多。如果因由发包方采购并供承包商安装的设备到货时间推迟，或土建单位不能按期交付安装工作面，土建施工质量影响安装进度以及由于发包方资金不落实而导致工期推迟和延长，设计修改增加了工程量或改变施工方案，承包方都可根据合同规定进行费用及工期索赔。

4   进度-费用联合管理的基本概念

4.1  进度管理

机电设备安装工程的进度管理是指在既定的工期（如发电工期）内，编制出最优的机电设备安装进度计划，并在执行实施该计划的过程中，经常检查安装实际进度情况，并将其与计划进度相比较，若出现偏差，便分析产生的原因和对工期的影响程度，制定出必要的调整措施，修改原计划，并不断如此循环，直至安装工程竣工验收。进行进度管理的总目标是确保安装项目的既定目标工期的实现，或在保证安装质量和不因此而增加施工实际成本的条件下，适当缩短工期。机电设备安装进度管理原理有动态控制原理、系统原理、信息反馈原理、弹性原理、封闭循环原理和网络计划技术原理等6个原理。

4.2  费用管理

机电设备安装工程的费用管理的本质是对安装工程的成本进行控制管理。即是根据施工合同所规定的工期和质量标准，对机电安装项目施工中的各类费用进行综合性的控制管理，力求在规定的合同条款下实现最多的利润，即实现施工成本最低。进行费用管理时必须遵循成本最低化原则、全面成本管理原则、成本责任制原则、成本管理有效化原则和成本管理科学化原则。

4.3  进度-费用联合管理

前已述及，进度与费用的关系是：工程直接费随着工期的缩短而增加，间接费则随着工期延长而增加，因而必然存在一个最优工期使直接费与间接费之总和即施工总费用最小。机电设备安装工程的进度-费用联合管理就是通过对安装施工中的进度与费用这一关系进行深入的研究，同时考虑到土建工程、设备供货及设备缺陷等制约因素的影响，运用网络计划技术等手段建立起动态的时间-费用优化模型，并计入费用的时间价值和提前竣工投产对安装施工单位带来的经济效益。在安装施工中根据变化了的实际情况对进度和费用进行综合性的动态管理，在不降低施工质量的前提下实现最大的利润。实现网络进度-费用联合管理的基本前提是：

（1）对网络进度计划中每一个工序计算出直接费成本和总的资金需求量；

（2）在项目执行过程中，对每个网络工序或一组工序建立实际支出的费用帐本即工序台帐（Activity Accounting）；

（3）用完成工序（或工程量）相应的计划资金需求量即挣值（Earned Value），来计算项目的实际进度。

实现了以上3个前提，就可对安装项目绘制出关于时间的费用流曲线（包括计划费用流曲线和实际费用流曲线）。通过对各类费用流曲线进行比较分析和控制，即可实现 机电设备安装项目的进度与费用联合管理。

4.4    进度-费用联合管理的主要困难

（1）项目按估价体系来分解的费用结构与按计划体系来分解的工序结构，两者之间存在着相当大的差异。前者主要考虑工程量计算和财会原则，而后者主要考虑工序的时间顺序和工艺逻辑原则，各自有各自的任务和特点，不能相互吻合；

（2）网络进度与费用联合管理的实现，还取决于数据采集系统的效率，即要有一个有效的工序台帐系统和完成工程量的测定和报告系统，这就需要解决数据系统的精度和效率的对立统一问题，既要掌握适当的控制精度，又要确保必要的控制效率；

（3）在计入费用的时间价值和提前竣工投产带来的经济效益后，利用时间-费用优化模型来研究进度与费用的最优关系时，必须取得各项活动的时间与费用函数关系，而要获得有足够精度和实用意义的时间费用函数关系，在实践上仍是一件难事，这也是推广应用这种优化模型的主要障碍。

5   进度-费用联合管理的基本工具

进度-费用联合管理最基本的工具主要有网络图、工序-费用分配矩阵和各种性质的费用流曲线。

5．1  网络图

网络图是利用网络计划技术，根据项目施工的实际工序逻辑绘制而成的。

5．2  工序-费用分配矩阵

根据项目分解的层次结构和工程量估价建立网络图，从而即可制定工序-费用的分配矩阵。

5．3  费用流曲线

费用流曲线是在网络和工序-费用分配矩阵的基础上绘制出来的，它主要分为计划费用流曲线和实际费用流曲线。

（1）计划费用流曲线主要有：

①所有工序按最早开始时刻开工的计划成本曲线；

②所有工序按最迟开始时刻开工的计划成本曲线；

③选定计划成本曲线，在项目计划阶段可根据进度留有适

当余地，资金积压尽量减少的原则，确定各道工序的开工时刻，从而可作出相应的选定计划成本曲线（以上3条曲线的费用可根据工程量及成本单价得出）：

④计划挣值曲线，计划挣值曲线是将计划成本曲线中成本单价换成挣值单价求得的；

⑤计划合同挣值曲线，该曲线是将计划挣值曲线中挣值单价换成合同挣值单价求得的；

⑥计划收入曲线是利用按照合同条件和计划进度，承包商能从业主那里获得的结算费用来绘制的。

（2）实际费用流曲线。这些曲线是随着项目的进展不断延伸的。

①实际完成成本价值曲线；

②实际完成挣值曲线；

③实际完成合同挣值曲线；

④实际成本支出曲线。

6  进度-费用联合管理的研究内容和研究方法

6．1   研究内容

联合管理应在国内外学者在网络计划技术、时间-费用问题及其计算方法、时间-费用优化模型及进度-费用联合管理等方面已取得成就的基础上，结合某一机电设备安装工程的进度、费用管理的特点，在项目投标阶段和实际施工进程中，对机电设备安装的进度-费用联合管理进行研究。一方面利用进度和费用的关系，分析机电设备安装项目在招标文件规定的工期内如何实现费用（即成本）最低，指导安装企业掌握本企业在该项目上的最低企业成本，从而在投标时报出最有竞争力的标价；另一方面，还应结合该机电设备安装工程项目，在施工实际过程根据变化了的实际进展情况和资金到位情况，研究如何对网络进度计划进行合理的调整，才能既满足业主对发电工期的要求，又能达到施工费用最低以实现施工利润的最大化目标。同时，将对已有的进度-费用问题的计算方法、公式进行归纳整理，并在工程实践中加以检验并作出分析，总结它们各自在实际运用中的缺陷和优点。

另外，由于机电安装项目的进度及费用管理有其独特的特点，在动态模型中还应把这些特点考虑进去，研究在各种情况下，如何采取最适当的方法进行处理，从而得到降低成本减少损失的方案。同时，在研究中根据招标文件、合同谈判过程中达成的协议书及最后签定的合同书中的有关规定，研究索赔的可行性，并在动态管理模型中加以考虑和研究。

6．2  研究方法

总的研究方法是在研究的全过程中结合该机电设备安装工程施工中的具体实际，运用计算机，采用P3及Project等软件，建立起进度-费用联合管理的动态模型，随时对变化了的实际情况进行研究，总结出相应的计算理论和应对措施，并及时将研究结果及应对措施应用于项目的经营管理中。

（1）对投标阶段投标报价的研究主要采用PERT/CPM网络计划技术、P3及Project等软件和风险评审技术，分析该机电设备安装工程的进度和费用的特点，探讨确定企业最低施工成本的方法；

（2）采用风险评估技术，根据参加投标的施工单位的情况和以往相互竞争的经验教训，研究分析竞争对手的投标心态，制定投标策略，从而投出最有竞争力的投标报价；

（3）对项目时间及其期望完成时间的研究主要采用PERT计算方法和近似的算法，采用这些方法得出的项目时间及其期望完成时间都具有足够的精度，对整个项目的进度管理具有一定的指导意义；

（4）对联合管理中的时间-费用问题，首先要建立时间-费用优化模型，并计入费用的时间价值和提前竣工投产发电所带来的经济效益，然后根据要在具体安装工程的实施中具体运用，考虑采取启发式方法（Heuristic Method），以求得符合实际需要的满意解；

（5）对进度-费用联合管理中的资源问题，处理办法是把投放于每个网络活动上的全部资源折算成费用，通过对计划费用流、实际开支费用和挣值费用流的比较和控制来实现进度-费用联合管理；

（6）对进度-费用的联合管理，应用计算机，对各种性质的费用流曲线进行比较、分析和控制，并探讨其中的普遍性，作为进度-费用联合管理的指导性原则。同时，在计算机中，建立起相关数据库及数据处理模型，并利用P3及Project等软件建立起进度-费用联合管理的动态模型；

（7）对施工中的工期延误问题，利用已有的在延误索赔方面的研究成果和合同条款的有关规定，通过正常的索赔管理来实现对联合管理的研究；

（8）针对影响机电安装工程施工进度的各种因素，采用风险评估技术，制定各工序最可能完成时间，并合理配置相应的人力、物力及资金资源。在动态管理模型中合理考虑这些因素，随时根据施工的实际情况实现动态调整，达到工期及费用损失最小的目的；

（9）根据机电安装工程施工中各个阶段费用的收支特点，结合合同中有关工程结算的规定，运用各种费用流曲线及工序-费用分配矩阵对工程施工的短期、中期及长期的费用收支情况进行分析，进而研究制定在满足施工进度的前提下，如何尽量利用结算的工程款来满足施工需要的措施；

上述各种研究方法是不能截然分开的，在研究过程中通常要综合使用各种研究方法，才能得到符合实际的研究成果。

关闭窗口