基于混沌理論的水利工程 建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制研究論文
由于水利工程項(xiàng)目所處環(huán)境及條件隨機(jī)性和模糊性的存在，使得水利工程建設(shè)中存在著許多不確定因素并對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度產(chǎn)生一定影響。水利工程建設(shè)項(xiàng)目工期控制問(wèn)題一直是學(xué)術(shù)界探討的熱點(diǎn)，—些研究成果也已應(yīng)用并取得了一定成效。混沌理論揭示了一個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)放的耗散系統(tǒng)在不確定、復(fù)雜多變的環(huán)境中呈現(xiàn)出隨機(jī)行為背后的非線性動(dòng)力問(wèn)題。該理論強(qiáng)調(diào)自然界和人類社會(huì)中存在著“無(wú)序”中的“有序”，這與工程項(xiàng)目的環(huán)境是十分符合的。本文在分析水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度影響因素的基礎(chǔ)上，將混沌理論應(yīng)用到水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制中，探討水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制的理論方法。
一、影響水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度的原因分析
水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度是指工程的建設(shè)活動(dòng)或工作的進(jìn)行速度。影響水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度的因素很多，可以歸納為4個(gè)方面。
1.業(yè)主方
主要包括：①工程開(kāi)工前的準(zhǔn)備不足，不能及時(shí)開(kāi)工，②工程進(jìn)度款項(xiàng)撥付不及時(shí)，導(dǎo)致工程資金難以落實(shí)；③對(duì)工期提出要求，壓縮工期；@在工程建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，影響工程的進(jìn)展。
2.承包方
承包方是水利工程項(xiàng)目的直接實(shí)施者，對(duì)于水利工程進(jìn)度的實(shí)施影響最深。主要包括：①承包人的投入不足，設(shè)備老化，人員水平不高；②施工組織設(shè)計(jì)以及工期計(jì)劃編制不合理，缺乏優(yōu)化工期的經(jīng)驗(yàn)；③項(xiàng)目經(jīng)理缺乏工期控制的意識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。
3.監(jiān)理方
作為水利工程建設(shè)方與施工方的紐帶，監(jiān)理的作用不容小視。監(jiān)理對(duì)工程進(jìn)度的影響主要體現(xiàn)在：監(jiān)理業(yè)務(wù)水平不高，對(duì)工程建設(shè)不能很好地監(jiān)督，導(dǎo)致工程延期.對(duì)已完成的項(xiàng)目不能及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收交接，導(dǎo)致工程的延誤。
4.其他
主要包括①政府的指令丨②施工環(huán)境的變化；③發(fā)生地震、臺(tái)風(fēng)等不可抗力。
二、水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制的傳統(tǒng)方法
1.通過(guò)進(jìn)度表進(jìn)行進(jìn)度控制
進(jìn)度表是承包人每月按實(shí)際完成的工程進(jìn)度和現(xiàn)金流動(dòng)情況向監(jiān)理工程師提交的報(bào)表。這種報(bào)表由兩項(xiàng)資料組成：一是工程現(xiàn)金流動(dòng)計(jì)劃圖，并附上已付款項(xiàng)曲線；二是工程實(shí)施計(jì)劃條形圖，并附上已完成工程條形圖。監(jiān)理工程師根據(jù)月進(jìn)度表，判斷工程進(jìn)展是否與計(jì)劃進(jìn)度相符合。若有背離，監(jiān)理工程師通知承包人采取相應(yīng)的措施，以確保工程按照計(jì)劃執(zhí)行。
2.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖進(jìn)行進(jìn)度控制
與傳統(tǒng)的條形圖相比，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖把施工過(guò)程中的各有關(guān)工作組成了一個(gè)有機(jī)的整體，能全面而明確地表達(dá)出各項(xiàng)工作開(kāi)展的先后順序并反映出各項(xiàng)工作之間的相互制約和依賴關(guān)系，可通過(guò)計(jì)算找出決定工程進(jìn)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高工程進(jìn)度管理的效率。
3.通過(guò)多層次模糊控制進(jìn)行進(jìn)度控制
在施工進(jìn)度計(jì)劃的管理過(guò)程中存在著許多不確定因素，這些因素具有強(qiáng)烈的模糊性。利用模糊綜合評(píng)價(jià)法可以計(jì)算出每道工序的持續(xù)時(shí)間，并進(jìn)行有效的調(diào)整，從而計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的計(jì)算工期。與網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)相結(jié)合，找出關(guān)鍵路線，計(jì)算出關(guān)鍵工序的工期，以調(diào)整進(jìn)度，提高管理水平。
三、混沌理論相關(guān)知識(shí)
混沌是一種貌似無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，指在確定性非線性系統(tǒng)能夠不需附加任何隨機(jī)因素亦可出現(xiàn)類似隨機(jī)的行為（內(nèi)在隨機(jī)性）。混沌系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就在于系統(tǒng)的演化對(duì)初始條件十分敏感’因此從長(zhǎng)期意義上來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的未來(lái)行為是可預(yù)測(cè)的。
1.“混沌”概念的演化
“混沌”_詞最早出現(xiàn)在中國(guó)和希臘神話故事中，是古代思想家關(guān)于宇宙起源的重要概念。到了近代，混沌概念隨著科學(xué)的發(fā)展逐漸演化，其最為深刻的演化與進(jìn)展發(fā)生在研究宏觀世界的動(dòng)力學(xué)中。由于牛頓理論的巨大影響，20世紀(jì)60年代前，人們?nèi)云毡檎J(rèn)為，確定性系統(tǒng)的行為是完全確定的，是可以預(yù)言的。然而，近30年來(lái)的研究成果表明，絕大多數(shù)確定性系統(tǒng)都會(huì)發(fā)生奇怪的、復(fù)雜的、隨機(jī)的行為。隨著對(duì)這類現(xiàn)象的深入了解，人們與古代的混沌概念相聯(lián)系，就把確定系統(tǒng)的這類復(fù)雜隨機(jī)行為稱為混沌。1975年，李天巖和他的導(dǎo)師Yorke提出了著名的Li-Yorke定理，至此，混沌有了專門的定義。
2.“混沌”的有關(guān)理論
混沌理論主要包括非線性動(dòng)力學(xué)理論、耗散結(jié)構(gòu)理論和分形幾何理論。非線性動(dòng)力學(xué)建立在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程組的基礎(chǔ)上，分析了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為，研究混沌的普適性及數(shù)理機(jī)制。耗散結(jié)構(gòu)指在開(kāi)放和遠(yuǎn)距平衡的條件下，在與外界環(huán)境交換物質(zhì)和能量的過(guò)程中，通過(guò)能量耗散過(guò)程和內(nèi)部的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)形成和維持宏觀時(shí)空有序結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)揭示了有序結(jié)構(gòu)可能是系統(tǒng)在平衡的條件下產(chǎn)生，也可能是系統(tǒng)在原理平衡的非線性區(qū)由耗散結(jié)構(gòu)有序原理產(chǎn)生。分形幾何理論認(rèn)為混沌的空間結(jié)構(gòu)是一種分形結(jié)構(gòu)，其空間維數(shù)不是整數(shù)，而是分?jǐn)?shù)，即分維。從幾何的角度看，就是具有不規(guī)則形狀，內(nèi)部具有層次結(jié)構(gòu)和不均勻性。
四、混沌理論對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制的借鑒
混沌理論中的初值敏感性特性、蝴蝶效應(yīng)、奇怪吸引子、蟲(chóng)口模型等理論對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制具有一定的借鑒意義。
1.基于初值敏感性特性的水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制
混沌理論指出：初始條件微小的工程建設(shè)與管理2009.14中國(guó)水利變化都可能造成結(jié)果的巨大差異。水利工程建設(shè)項(xiàng)目涉及的方面比較廣泛，對(duì)于一個(gè)特定的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，要處理的事情和協(xié)調(diào)的部門比較多，這就意味著水利工程建設(shè)項(xiàng)目需要考慮的初始條件很多且很復(fù)雜。要使水利工程建設(shè)項(xiàng)目較好地按照進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行，就必須穩(wěn)定好各初始條件，協(xié)調(diào)好與各初始條件相關(guān)的方方面面。
水利工程項(xiàng)目的建設(shè)主體主要有建設(shè)方（業(yè)主施工方、咨詢方（設(shè)計(jì)、監(jiān)理等）和政府主管部門。在水利工程建設(shè)的初始階段，應(yīng)做好各方面的協(xié)調(diào)工作。由于各方涉及的利益主體及方向不同，在協(xié)調(diào)中應(yīng)盡量制定一個(gè)各方利益都能達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)。目前，國(guó)際上通用的DAB/DRB(爭(zhēng)端協(xié)調(diào)小組）的方法，值得推廣。
2.基于“蝴蝶效應(yīng)”的水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制
關(guān)于“蝴蝶效應(yīng)”，形象地說(shuō)就是“得克薩斯州一只蝴蝶翅膀的扇動(dòng)，在一個(gè)星期以后會(huì)影響到海地的一場(chǎng)暴風(fēng)雨的方向”。這種效應(yīng)要說(shuō)明的問(wèn)題是，事物之間的關(guān)聯(lián)敏感到了令人不可思議的地步，微小的不可預(yù)測(cè)性不會(huì)總是微小的。在適當(dāng)?shù)臈l件下，最小的不確定性可以發(fā)展到令整個(gè)系統(tǒng)的前景完全不可預(yù)測(cè)。
水利工程建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)內(nèi)部充滿了非線性的關(guān)系，工人之間、工人與管理人員之間、各施工工序之間等都存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。這些非線性關(guān)系的存在使工程建設(shè)進(jìn)度的可影響性較強(qiáng)。因此，在水利工程建設(shè)中，水利工程的完成情況可能會(huì)因?yàn)槲⑿〉募?lì)而得到較好的回報(bào)，也可能會(huì)因?yàn)檩^小的失誤而導(dǎo)致工程進(jìn)度的拖延或者是費(fèi)用的增加。因此，項(xiàng)目的管理層應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到工程建設(shè)項(xiàng)目的非線性特性以及“蝴蝶效應(yīng)”的作用機(jī)制，在建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，注重同一層面以及不同層面之間的交流，增加對(duì)系統(tǒng)有利的反饋，同時(shí)減弱對(duì)系統(tǒng)不利的反饋，通過(guò)溝通交流來(lái)達(dá)到對(duì)“蝴蝶效應(yīng)”趨利避害的效果。
3.基于“奇怪吸引子”理論的水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制
混沌理論指出：混沌只不過(guò)是運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象表面呈現(xiàn)出來(lái)的無(wú)序狀態(tài)，在混沌運(yùn)動(dòng)的背后，其實(shí)隱藏著確定的秩序。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)椤捌婀治印钡淖饔脵C(jī)理。
水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制并不是一個(gè)純粹的隨機(jī)過(guò)程，在水利工程建設(shè)過(guò)程中，工期控制具有其自身的目的性，即計(jì)劃工期。實(shí)現(xiàn)工期目標(biāo)的關(guān)鍵在人，工人與管理人員的和諧統(tǒng)一是最佳的理想狀態(tài)。計(jì)劃工期的實(shí)現(xiàn)程度關(guān)系每個(gè)人的切身利益，這可以成為工程項(xiàng)目管理中的一個(gè)“奇怪吸引子”。在水利工程建設(shè)項(xiàng)目諸多因素的`驅(qū)動(dòng)下，雖然水利工程的建設(shè)并不能夠精確地按照計(jì)劃工期所制定的目標(biāo)來(lái)完成，但其總是在這—目標(biāo)可以控制的范圍內(nèi)進(jìn)行的。項(xiàng)目的管理者應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到“人”這一因素，在項(xiàng)目部形成和諧的氛圍，適當(dāng)采取激勵(lì)措施，以達(dá)到工程進(jìn)度的目標(biāo)要求。
4.基于蟲(chóng)口模型的水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制
蟲(chóng)口模型是早期混沌理論探索在生態(tài)領(lǐng)域的最突出成果。關(guān)于蟲(chóng)口模型可作如下描述：
1976年美國(guó)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)家MayR在美國(guó)《自然》雜志上發(fā)表的題為《具有極復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型》的文章中指出，在生態(tài)學(xué)中一些非常簡(jiǎn)單的確定性的數(shù)學(xué)模型卻能產(chǎn)生看似隨機(jī)的行為，可用方程表述為：X;+i=UXi(1-Xi)(1)式中，x,為第i年的蟲(chóng)子數(shù)，xM為第i+1年的蟲(chóng)子數(shù)，xM受到兩種情況制約，一是因繁殖而導(dǎo)致的自然增長(zhǎng)，它與Xi有關(guān)；二是由于生存空間和食物的有限性，導(dǎo)致了競(jìng)爭(zhēng)和相互殘殺，使得蟲(chóng)子數(shù)相應(yīng)減少，這與Xj2成正比，為綜合影響因素。
這個(gè)方程就是著名的Logistic模型，也就是蟲(chóng)口模型，它又被稱為L(zhǎng)o?gistic差分方程。該模型中，參數(shù)p在一定范圍變化時(shí)，其具有極為復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為。
在水利工程實(shí)踐中，由于工序間共同因素的影響或人為的控制，各工序之間存在著高度的相依性，而這種相互依賴性將直接影響著工程的進(jìn)度。莫俊文、尹賠林在《工程項(xiàng)目的工時(shí)相依性度量及調(diào)查分析》一文中介紹，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，采用工時(shí)變化協(xié)調(diào)度、并行工時(shí)協(xié)調(diào)度、序列工時(shí)協(xié)調(diào)度和負(fù)相依度等指標(biāo)，對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的工時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明項(xiàng)目的并行工序、序列工序之間存在較強(qiáng)的工時(shí)相依性，受共同因素影響的多個(gè)工序間、關(guān)鍵工序間的相依性尤為普遍。
為了能夠較好地運(yùn)用蟲(chóng)口模型，本文引入工序優(yōu)度（人）這一概念。其與工時(shí)成反向變化關(guān)系，工時(shí)越長(zhǎng)，工序優(yōu)度就越小，反之，工序優(yōu)度就越大。本文認(rèn)為，工序優(yōu)度受到兩個(gè)方面因素影響：一是上一級(jí)工序的完成情況，二是資源和人力的有限性所導(dǎo)致的競(jìng)爭(zhēng)。參照Lo-gistic差分方程，針對(duì)工序優(yōu)度，建立如下數(shù)學(xué)模型：AM=yAi(1-Ai)(2)式中，A;為第i個(gè)工序的工序優(yōu)度，Am為第i+1個(gè)工序的工序優(yōu)度，y為影響系數(shù)。
運(yùn)用該模型進(jìn)行水利工程項(xiàng)目進(jìn)度控制時(shí)，重點(diǎn)是對(duì)影響系數(shù)Y的分析。結(jié)合水利工程實(shí)際情況，分析其在一維方向上的拓?fù)渥兓軌蚝芎玫乜刂乒て凇?/p>
五、結(jié)語(yǔ)
由于事物之間的相互作用，使得相互聯(lián)系的事物不是受單方面的影
響，而是相互影響、相互制約和相互依存的。非線性關(guān)系的普遍存在，使得現(xiàn)實(shí)世界中混沌現(xiàn)象普遍存在著。水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度受到許多因素影響，不能完全按照事先制定的工期計(jì)劃進(jìn)行，這對(duì)于項(xiàng)目的建設(shè)方、施工方等都是很不利的。本文運(yùn)用混沌理論的相關(guān)知識(shí)，對(duì)水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制問(wèn)題提出了相關(guān)的建議。但本文所提出的相關(guān)結(jié)論多為定性分析，如何將混沌理論的相關(guān)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到水利工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制中，尚待進(jìn)一步研究。
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