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【摘 要】 文章以某商业综合体的暖通工程项目为例，以工序持续时间、施工成本、工程质量、资源均衡性为主要评价指标，对其四套施工方案进行了分析;采用打分评价的定性分析方法确定四项评价指标权重，采用古林关联矩阵方法确定了四项评价指标的评价值;最终得出了最佳施工方案。
【关键词】 暖通工程;施工方案;优比选择;工序持续时间;成本;质量;资源均衡性;评价指标;定性分析方法;指标权重;定量分析方法;古林法;关联矩阵;评价值
引言：
据不完全数据统计，空调工程的合同金额占据整个工程金额的38%，空调工程的施工费用与资源整合影响着整个工程的经济效益与资源效益;空调工程的施工进度影响着整个工程的进度与工期;空调工程的施工质量对整个建筑的生命周期具有重大的影响。本文将从施工进度、成本、质量、资源均衡性等几个角度来进行评价。
1 工程概况
某建筑为集商务、金融、购物、休闲、娱乐、餐饮、酒店于一体的商业综合体，总占地面积约为4万㎡，总建筑面积约为33万㎡。该商业综合体的暖通工程项目包括空调系统、消防排烟系统、人防通风系统、供暖系统、制冷系统、换热设备等的安装与施工等内容。
2 四种施工方案简述
在暖通空调施工技术与施工方法基本相同的前提下，施工单位的技术管理人员针对施工工期、质量、劳动力、成本等因素进行了组合，编制了四种不同的网络计划方案。四种施工方案如下：
方案一：以合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，以项目成本的可控范围为施工费用标准，各项资源的最大允许使用范围进行配置，以实现施工企业最高的施工质量水平为目标。
方案二：以合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，以项目成本的可控范围为施工费用标准，以国家与行业的相关规范为施工质量标准，以实现资源的最优化配置为目标。
方案三：综合分析了施工限制因素，制定了风险应对方案，以21个月为工期，以项目成本的可控范围为施工费用标准，以实现施工的最优质量与资源的最优化配置为目标。
方案四：综合分析了施工限制因素，制定了风险应对方案，以21个月为工期，以国家与行业的相关规范为施工质量标准，实现资源的优化配置。
3 暖通工程项目施工方案评价指标分析
工程施工方案的评价指标众多，一般而言，主要从施工进度、成本、质量、资源均衡性等角度来进行评价。最终，工期最短、成本最低、质量最高、资源配置最合理的网络计划为最佳施工方案。
3.1工序持续时间的分析
该工程的暖通系统有20多道工序，每道工序的持续时间以综合时间为据。以风管制作工序为例，不同规格风管的单位工程量的持续时间不同，所有不同规格风格的平均持续时间为综合时间。根据公式（1），能够计算出企业在行业平均先进水平下的正常历时定额。
（工日/平方米）（1）
公式（1）中，T代表风管制作工序综合人工时间定额，单位为工日/平方米;ti代表某一规格风管人工时间定额，单位为工日/平方米;Qi代表某一规格风管的工程，单位為平方米。
3.2施工方案工程成本分析
该空调工程项目采用固定总价合同，项目工程费用分为直接工程费、固定间接工程费、变动间接工程费三大部分。其中，变动间接工程费在直接工程费的人工费基础上计取。
工序在正常历时T下的工程成本为C，工序持续时间与总成本关系曲线如图1所示。由此可知，由A（t，c）和点B（t1，c1）作出一条时间—成本曲线，时间—成本曲线斜率
b（2）
时间—成本曲线的截距
a=（3）
公式（2）与公式（3）中，t为正常历时;c为工程费用;t1为极限历时;c1为工序直接工程费用。
图1 工序持续时间与总成本关系曲线
假设每平米的风格制作工序成本由如下几个部分构成：主要人工成本31.18元;其他人工成本0.09元;主要材料成本为49.98元，辅助材料成本为12.89元;机械费用为3.64元，共计98.18元。风管制作工序的综合时间为0.371工日/平方米，工序极限历时为正常时间的4/5，极限历时下会出现3%的不合格产品。根据公式，可以计算出极限历时下的人工成本节约了6.37元，不合格产品的返工成本为2.83元，极限历时下的风管制作成本为94.95元。根据公式（2），可知，时间—成本曲线斜率b=40.92;根据公式（3），时间—成本曲线截距a=80.93，时间—费用曲线为C=b+a=40.92+80.93=121.85T。
由供需持续时间可计算出各方案下各项工序的人工成本、材料成本、机械成本，加上采购的设备成本便是方案的直接工程费用。四套施工方案的工程费如表1所示。成本费用均在工程项目的目标控制范围内。
表1 待选施工方案工程费
3.3施工质量分析
假定工序在正常时间T下，能够百分百地达到相关规定的质量标准，在相关规范所规定的偏差范围内，工序的完成偏差几乎为零。工作时间的不断压缩导致工序的完成质量呈线性变化。由A（t，c）和点B（t1，c1）作出一条时间—成本曲线。
时间—质量曲线斜率
b=（q-q1）/（t-t1）（4）
时间—质量曲线的截距
a=（q1t-qt1）/（tt1）（5）
公式（4）与公式（5）中，q1为相对于正常历时下完成质量100%而言的工序完成质量（工序的完成偏差在相关规范所规定的偏差范围内）;t1为压缩到最快历的极限历时。根据每道工序的时间—质量曲线，可以计算出，风管制作工序质量相对百分数Q=24+0.000997T。
方案一以实现施工企业最高质量水平位目标进行资源配置与进度计划，合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，因此，每道工序的持续时间以公司定额的正常历时为准，工序的质量为百分百;方案三的相对质量百分比计算结果为95.12%，方案二与方案四为83.79%。 3.4施工资源均衡性分析
建筑工程管理中，提高资源的均衡性就是资源优化配置的表现与实现，在整个施工过程中，应当保持完成的工程量与所消耗资源量的平衡;在施工进度中，就是工作量进度、劳动力总需求量以及各种材料需求量等的动态曲线均应出现短期的高峰或低谷。该空调工程施工方案的资源均衡性指标，采用的损失人力资源需求量均方差σ2，如公式（6）所示。
σ2（6）
公式（6）中，式中σ2表示资源需用量方差;T表示网络计划的计算工期;Rt表示第t个时间单位的资源需用量;Rm表示资源需用量的平均值。
公式（6）还可以变形简化为：
σ2（7）
公式（7）中，T为空调工程的施工工期，Rm为空调工程施工的资源用量平均值，T与Rm均为常数，为了能够使方差σ2为最小值，务必使资源需用量的平方和为最小值。方差σ2值越小，工程施工的均衡性越显著。
方案一中，人力资源需用量平均值Rm为395.6人，工期T为24个月，由公式（7）计算可得，=29874;方案二中，人力资源需用量平均值Rm为311.5人，工期T为24个月，由公式（7）计算可得，=15796;方案三中，人力资源需用量平均值Rm为421.7人，工期T为21个月，由公式（7）计算可得，=39876;方案四中，人力资源需用量平均值Rm为387.2人，工期T为21个月，由公式（7）计算可得，=29765。
综上，人力资源需求量均方差σ2由低到高的排列顺序为σ2<σ4<σ1<σ3，方案二的人力资源需求量均方差σ2值最小，施工方案的资源均衡性最好，方案三的人力资源需求量均方差σ2值最大，施工方案的资源均衡性最差。
4 各项施工方案的比较与评价
4.1定性分析法确定四项评价指标权重
在计算空调工程四个方案的平均值之前，需要确定施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标间的权重。该空调工程项目通过专家打分的方式，邀请施工企业的总经理、空调工程的项目经理等十位决策领导，为这四项评价指标进行打分，以10分为满分，各项指标得分的平均值为最终分值。四项指标的最终得分结果分别如下：进度工期9.9分;成本费用7.4分;施工质量9.5分;资源均衡性6.5分。这种打分制的分析法属于定性分析法，依赖于决策者应当对空调工程项目的整体准确把握。
按照自上而下的方式，对评价指标的重要性进行两两对比，用数值表示各项指标的重要程度，结果依次见2的Rj列。通过对施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标的得分情况可知，施工进度得分为成本得分的1.1倍，说明施工进度的重要性是施工成本的1.1。资源均衡性指标的kj值为1，用1乘以施工质量的Rj值，1×1.4=1.4，得到施工质量的kj值，自上而下，以此类推。最后将所有的kj列结果相加，得到4.63，分别将每项指标的kj值除以4.63，最终得出的结果就是各项评价指标的权重。
表2 确定评价指标的权重
4.2定量分析法确定四项评价指标的评价值
古林法是对评价指标间重要性进行定量分析的关联矩阵法。通过矩阵形式表示多种方案的评价指标及其重要性与方案价值评定量之间的关系。根据严乐广、张宁、刘媛华编著的《系统工程》，可以设A1，A2，…，Ai为某评价指标的第i个替代方案;X1，X2，…，Xj為评价替代方案的第j个评价指标;Rn1，Rn2，…，Rnj为第n个替代方案An（n=1，2，…，i）关于Xm指标（m=1，2，…，j）的重要程度;Vn1，Vn2，…，Vnj为第n个替代方案An（n=1，2，…，i）关于Xm指标（m=1，2，…，j）的评价值。由此建立的关联矩阵表见表3。
表3 替代方案评价指标评价值
表3中，施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标的重要程度不需要估计，而是根据一定的比例，对各替代方案的效益进行计算。例如，施工质量的重要程度Rij，A1为100，A2为83，则R12=100/83=1.204，又A3为95.8，所以R23=83/95.8=0.866。通过对kij列的归一化处理，得到四个方案的指标评价值Vij，表3中，替代方案A1的第3个评价指标的评价值Vij为V13=k13/kij=1.087/4.293=0.253。成本的计算中，费用值越小，方案越优，因此，R12、R22、R32的比值全部取倒数，即12778/13254=0.960;12883/12778=1.01;12688/12883=0.98。
4.3最优施工方案的确定
通过对表2与表3的数据统计，能够得出这几个替代方案的综合评分值Ti。综合评分公式如下：
Ti=Wj·Vij（8）
公式（8）中，n代表评价指标的数量;j表示评价指标的序号;Wj表示第j个评价指标的权重;i表示替代方案的序号，Vij表示第i个替代方案的第j个评价指标的评价值;Ti表示第i个替代方案的综合评分值。替代方案综合评分值如表4所示。
表4 替代方案综合评分值
根据对表4的分析可得，T1=0.243，T2=0.249，T3=0.246，T4=0.244，方案二的替代方案综合评分值最高，因此，网络计划二为该暖通工程的最佳施工方案。
5 结语
通过从施工进度、成本、质量、资源均衡性等角度对该暖通工程的四套施工方案进行了比较与评价。采用打分制的分析法属于定性分析法，采用古林法对评价指标间重要性进行定量分析，最终，得出了工期相对较短、成本相对较低、质量相对较高、资源配置相对较合理的网络计划为最佳施工方案。实践证明。本文所探讨的这种施工方案评价方式十分可行。
参考文献：
[1]邓臻;北京GRP空调工程项目施工方案的最优选择;北京工业大学;2012-06-01
[2]罗志文;赵加宁;王丽娜;何丽霞;关于暖通空调设计方案评估体系的若干思考;建筑热能通风空调;2011-12-25
[3]黄利明;浅谈暖通工程方案合理性设计与优化;中华民居;2012-03-15
[4]赵加宁;罗志文;暖通空调设计方案综合评价决策进展与展望;洁净与空调技术;2011-09-15
[5]石乃敏;吴仲雄;陈竞文;李万祥;关联矩阵法在空调系统施工方案选择中的应用;苏州大学;2012-09-15
[6]石善冲;王志英;基于网络层次分析法的价值工程方案评价;九江学院学报（自然科学版）;2013-03-20
【关键词】 暖通工程;施工方案;优比选择;工序持续时间;成本;质量;资源均衡性;评价指标;定性分析方法;指标权重;定量分析方法;古林法;关联矩阵;评价值
引言：
据不完全数据统计，空调工程的合同金额占据整个工程金额的38%，空调工程的施工费用与资源整合影响着整个工程的经济效益与资源效益;空调工程的施工进度影响着整个工程的进度与工期;空调工程的施工质量对整个建筑的生命周期具有重大的影响。本文将从施工进度、成本、质量、资源均衡性等几个角度来进行评价。
1 工程概况
某建筑为集商务、金融、购物、休闲、娱乐、餐饮、酒店于一体的商业综合体，总占地面积约为4万㎡，总建筑面积约为33万㎡。该商业综合体的暖通工程项目包括空调系统、消防排烟系统、人防通风系统、供暖系统、制冷系统、换热设备等的安装与施工等内容。
2 四种施工方案简述
在暖通空调施工技术与施工方法基本相同的前提下，施工单位的技术管理人员针对施工工期、质量、劳动力、成本等因素进行了组合，编制了四种不同的网络计划方案。四种施工方案如下：
方案一：以合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，以项目成本的可控范围为施工费用标准，各项资源的最大允许使用范围进行配置，以实现施工企业最高的施工质量水平为目标。
方案二：以合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，以项目成本的可控范围为施工费用标准，以国家与行业的相关规范为施工质量标准，以实现资源的最优化配置为目标。
方案三：综合分析了施工限制因素，制定了风险应对方案，以21个月为工期，以项目成本的可控范围为施工费用标准，以实现施工的最优质量与资源的最优化配置为目标。
方案四：综合分析了施工限制因素，制定了风险应对方案，以21个月为工期，以国家与行业的相关规范为施工质量标准，实现资源的优化配置。
3 暖通工程项目施工方案评价指标分析
工程施工方案的评价指标众多，一般而言，主要从施工进度、成本、质量、资源均衡性等角度来进行评价。最终，工期最短、成本最低、质量最高、资源配置最合理的网络计划为最佳施工方案。
3.1工序持续时间的分析
该工程的暖通系统有20多道工序，每道工序的持续时间以综合时间为据。以风管制作工序为例，不同规格风管的单位工程量的持续时间不同，所有不同规格风格的平均持续时间为综合时间。根据公式（1），能够计算出企业在行业平均先进水平下的正常历时定额。
（工日/平方米）（1）
公式（1）中，T代表风管制作工序综合人工时间定额，单位为工日/平方米;ti代表某一规格风管人工时间定额，单位为工日/平方米;Qi代表某一规格风管的工程，单位為平方米。
3.2施工方案工程成本分析
该空调工程项目采用固定总价合同，项目工程费用分为直接工程费、固定间接工程费、变动间接工程费三大部分。其中，变动间接工程费在直接工程费的人工费基础上计取。
工序在正常历时T下的工程成本为C，工序持续时间与总成本关系曲线如图1所示。由此可知，由A（t，c）和点B（t1，c1）作出一条时间—成本曲线，时间—成本曲线斜率
b（2）
时间—成本曲线的截距
a=（3）
公式（2）与公式（3）中，t为正常历时;c为工程费用;t1为极限历时;c1为工序直接工程费用。
图1 工序持续时间与总成本关系曲线
假设每平米的风格制作工序成本由如下几个部分构成：主要人工成本31.18元;其他人工成本0.09元;主要材料成本为49.98元，辅助材料成本为12.89元;机械费用为3.64元，共计98.18元。风管制作工序的综合时间为0.371工日/平方米，工序极限历时为正常时间的4/5，极限历时下会出现3%的不合格产品。根据公式，可以计算出极限历时下的人工成本节约了6.37元，不合格产品的返工成本为2.83元，极限历时下的风管制作成本为94.95元。根据公式（2），可知，时间—成本曲线斜率b=40.92;根据公式（3），时间—成本曲线截距a=80.93，时间—费用曲线为C=b+a=40.92+80.93=121.85T。
由供需持续时间可计算出各方案下各项工序的人工成本、材料成本、机械成本，加上采购的设备成本便是方案的直接工程费用。四套施工方案的工程费如表1所示。成本费用均在工程项目的目标控制范围内。
表1 待选施工方案工程费
3.3施工质量分析
假定工序在正常时间T下，能够百分百地达到相关规定的质量标准，在相关规范所规定的偏差范围内，工序的完成偏差几乎为零。工作时间的不断压缩导致工序的完成质量呈线性变化。由A（t，c）和点B（t1，c1）作出一条时间—成本曲线。
时间—质量曲线斜率
b=（q-q1）/（t-t1）（4）
时间—质量曲线的截距
a=（q1t-qt1）/（tt1）（5）
公式（4）与公式（5）中，q1为相对于正常历时下完成质量100%而言的工序完成质量（工序的完成偏差在相关规范所规定的偏差范围内）;t1为压缩到最快历的极限历时。根据每道工序的时间—质量曲线，可以计算出，风管制作工序质量相对百分数Q=24+0.000997T。
方案一以实现施工企业最高质量水平位目标进行资源配置与进度计划，合同约定最长工期24个月为施工进度计划编制的标准，因此，每道工序的持续时间以公司定额的正常历时为准，工序的质量为百分百;方案三的相对质量百分比计算结果为95.12%，方案二与方案四为83.79%。 3.4施工资源均衡性分析
建筑工程管理中，提高资源的均衡性就是资源优化配置的表现与实现，在整个施工过程中，应当保持完成的工程量与所消耗资源量的平衡;在施工进度中，就是工作量进度、劳动力总需求量以及各种材料需求量等的动态曲线均应出现短期的高峰或低谷。该空调工程施工方案的资源均衡性指标，采用的损失人力资源需求量均方差σ2，如公式（6）所示。
σ2（6）
公式（6）中，式中σ2表示资源需用量方差;T表示网络计划的计算工期;Rt表示第t个时间单位的资源需用量;Rm表示资源需用量的平均值。
公式（6）还可以变形简化为：
σ2（7）
公式（7）中，T为空调工程的施工工期，Rm为空调工程施工的资源用量平均值，T与Rm均为常数，为了能够使方差σ2为最小值，务必使资源需用量的平方和为最小值。方差σ2值越小，工程施工的均衡性越显著。
方案一中，人力资源需用量平均值Rm为395.6人，工期T为24个月，由公式（7）计算可得，=29874;方案二中，人力资源需用量平均值Rm为311.5人，工期T为24个月，由公式（7）计算可得，=15796;方案三中，人力资源需用量平均值Rm为421.7人，工期T为21个月，由公式（7）计算可得，=39876;方案四中，人力资源需用量平均值Rm为387.2人，工期T为21个月，由公式（7）计算可得，=29765。
综上，人力资源需求量均方差σ2由低到高的排列顺序为σ2<σ4<σ1<σ3，方案二的人力资源需求量均方差σ2值最小，施工方案的资源均衡性最好，方案三的人力资源需求量均方差σ2值最大，施工方案的资源均衡性最差。
4 各项施工方案的比较与评价
4.1定性分析法确定四项评价指标权重
在计算空调工程四个方案的平均值之前，需要确定施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标间的权重。该空调工程项目通过专家打分的方式，邀请施工企业的总经理、空调工程的项目经理等十位决策领导，为这四项评价指标进行打分，以10分为满分，各项指标得分的平均值为最终分值。四项指标的最终得分结果分别如下：进度工期9.9分;成本费用7.4分;施工质量9.5分;资源均衡性6.5分。这种打分制的分析法属于定性分析法，依赖于决策者应当对空调工程项目的整体准确把握。
按照自上而下的方式，对评价指标的重要性进行两两对比，用数值表示各项指标的重要程度，结果依次见2的Rj列。通过对施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标的得分情况可知，施工进度得分为成本得分的1.1倍，说明施工进度的重要性是施工成本的1.1。资源均衡性指标的kj值为1，用1乘以施工质量的Rj值，1×1.4=1.4，得到施工质量的kj值，自上而下，以此类推。最后将所有的kj列结果相加，得到4.63，分别将每项指标的kj值除以4.63，最终得出的结果就是各项评价指标的权重。
表2 确定评价指标的权重
4.2定量分析法确定四项评价指标的评价值
古林法是对评价指标间重要性进行定量分析的关联矩阵法。通过矩阵形式表示多种方案的评价指标及其重要性与方案价值评定量之间的关系。根据严乐广、张宁、刘媛华编著的《系统工程》，可以设A1，A2，…，Ai为某评价指标的第i个替代方案;X1，X2，…，Xj為评价替代方案的第j个评价指标;Rn1，Rn2，…，Rnj为第n个替代方案An（n=1，2，…，i）关于Xm指标（m=1，2，…，j）的重要程度;Vn1，Vn2，…，Vnj为第n个替代方案An（n=1，2，…，i）关于Xm指标（m=1，2，…，j）的评价值。由此建立的关联矩阵表见表3。
表3 替代方案评价指标评价值
表3中，施工进度、施工成本、质量、资源均衡性这四个主要评价指标的重要程度不需要估计，而是根据一定的比例，对各替代方案的效益进行计算。例如，施工质量的重要程度Rij，A1为100，A2为83，则R12=100/83=1.204，又A3为95.8，所以R23=83/95.8=0.866。通过对kij列的归一化处理，得到四个方案的指标评价值Vij，表3中，替代方案A1的第3个评价指标的评价值Vij为V13=k13/kij=1.087/4.293=0.253。成本的计算中，费用值越小，方案越优，因此，R12、R22、R32的比值全部取倒数，即12778/13254=0.960;12883/12778=1.01;12688/12883=0.98。
4.3最优施工方案的确定
通过对表2与表3的数据统计，能够得出这几个替代方案的综合评分值Ti。综合评分公式如下：
Ti=Wj·Vij（8）
公式（8）中，n代表评价指标的数量;j表示评价指标的序号;Wj表示第j个评价指标的权重;i表示替代方案的序号，Vij表示第i个替代方案的第j个评价指标的评价值;Ti表示第i个替代方案的综合评分值。替代方案综合评分值如表4所示。
表4 替代方案综合评分值
根据对表4的分析可得，T1=0.243，T2=0.249，T3=0.246，T4=0.244，方案二的替代方案综合评分值最高，因此，网络计划二为该暖通工程的最佳施工方案。
5 结语
通过从施工进度、成本、质量、资源均衡性等角度对该暖通工程的四套施工方案进行了比较与评价。采用打分制的分析法属于定性分析法，采用古林法对评价指标间重要性进行定量分析，最终，得出了工期相对较短、成本相对较低、质量相对较高、资源配置相对较合理的网络计划为最佳施工方案。实践证明。本文所探讨的这种施工方案评价方式十分可行。
参考文献：
[1]邓臻;北京GRP空调工程项目施工方案的最优选择;北京工业大学;2012-06-01
[2]罗志文;赵加宁;王丽娜;何丽霞;关于暖通空调设计方案评估体系的若干思考;建筑热能通风空调;2011-12-25
[3]黄利明;浅谈暖通工程方案合理性设计与优化;中华民居;2012-03-15
[4]赵加宁;罗志文;暖通空调设计方案综合评价决策进展与展望;洁净与空调技术;2011-09-15
[5]石乃敏;吴仲雄;陈竞文;李万祥;关联矩阵法在空调系统施工方案选择中的应用;苏州大学;2012-09-15
[6]石善冲;王志英;基于网络层次分析法的价值工程方案评价;九江学院学报（自然科学版）;2013-03-20