基于协同学的工程项目五要素集成管理模型研究

陈丽兰

（内蒙古财经大学 工程造价系，内蒙古 呼和浩特 010070，E-mail：beijing2001cll@sohu.com）

基于协同学的工程项目五要素集成管理模型研究

陈丽兰

（内蒙古财经大学 工程造价系，内蒙古 呼和浩特 010070，E-mail：beijing2001cll@sohu.com）

目前多数工程项目要素集成管理的研究都是基于两要素或三要素的集成管理研究，对工程项目进度、成本、质量、安全和环保五要素的全面集成研究较少。通过参考相关的工程管理规范与制度，结合专家访谈，构建了五要素的各系统序参变量分量的初始集，并根据大样本的调查结果对各序参变量分量进行了修正与调整。在此基础上，结合协同学理论，通过将工程项目五要素有序度加入到模型中，构建了能体现五要素不同子系统之间以及子系统内部要素协同程度的协同度模型。并将该模型运用于某市快速路建设项目中，验证了模型的有效性。

集成模型；要素管理；协同学；工程管理

近年来，我国固定资产投资以10%以上的速度逐年增加，仅2015年，全国固定资产投资就已突破55万亿元，扣除价格变动因素，实际同比增长12%，固定资产投资项目大多属于工程建设类项目，社会经济的快速发展带动着建设工程项目与日俱增。然而，建设工程项目管理是一个纷繁复杂的系统工程，随着我国大型工程项目组织方式的改革及逐步与国际先进管理模式接轨，工程项目的管理模式开始向集成化方向转变。集成化能使工程项目的管理更符合项目建设的内在联系与客观规律，使管理行为系统化、管理组织科学化，更能适应现代项目大型化、复杂化和信息化的特征[1]。其中，要素集成是工程项目管理集成的重要组成部分，工程项目的多目标性要求在项目建设中应将工程项目各个目标要素进行全面集成，并将要素控制紧密联系在一起、环环相扣，不能厚此薄彼，只有这样才能实现我国工程项目管理的重大突破，实现工程项目的更大经济效益和社会效益[2，3]。

关于工程项目要素集成的研究最早始于对项目进度和成本两要素的集成研究，美国国防部于1967年开始组织研究工程项目成本和时间两要素的集成管理原理并应用于军事类工程项目，随后制定了一套工程项目进度和成本两要素控制系统规范，并推出了可用于美国私营部门的项目挣值管理方法[4]。长青等[5]针对传统挣值方法在应用中存在的缺陷，提出了二级挣值分析方法，即将挣值法与施工计划进度网络图对工程项目绩效的影响进行结合分析，从而弥补传统挣值法在预测成本、工期方面产生的不足；徐小峰[6]提出了将Weibull分布的形状参数嵌入到挣值分析中，从而解决工程项目关键链资源计划在施工过程中易受不确定性风险影响而出现进度偏差的问题，通过在进度偏差预警控制模型中加入Bayes估计，提高进度偏差预测的准确性与可靠性。在三要素集成管理方面，Babu A J G等[7]于1998年首次提出质量、时间和成本三要素的集成管理模型，通过线性模型研究时间、成本和质量之间的权衡；尹齐心等[8]在定义目标优属度的基础上，针对不确定环境中工程项目的时间、成本、质量三要素之间的均衡优化问题，提出了通过采用模糊多属性群决策效用函数理论，建立时间-成本-质量模糊综合优化模型，并借助模糊多模式网络计划技术和遗传算法进行方案决策；Salmasnia等[9]将质量参数嵌入到传统的时间—成本权衡之中，通过将时间函数、成本函数和质量函数的集成优化，实现工程项目时间、成本和质量三要素的有效集成。在多要素集成管理方面；戚安邦[10]依据挣值管理的原理，在分析项目集成管理现有理论与方法的基础上，进一步对项目工期、成本和质量等工程项目管理全要素的集成管理进行研究，提出了一套项目全要素集成管理的基本框架和方法。并在随后的研究中提出了包括在项目资源约束下的进度、质量和成本等在内的多个项目要素配置关系，并且根据各种不同的要素目标优先序列通过分步集成的方法进行两两逐步集成，最终实现项目多要素之间的科学配置关系[11]；刘维[12]以挣值理论、项目三角形法、系统动力学理论为基础，建立了工程项目建设中工期、费用、质量、安全等多要素的集成模型。

综上，国内外在工程项目要素集成管理方面取得了大量的研究成果，但目前的研究多集中于时间、成本、质量、安全、环保五要素中的两要素或三要素的集成管理，相关的集成理论日趋成熟，并在工程项目管理实践中得到广泛运用和反复验证。然而，对五要素进行全面集成的研究还处于探索阶段，而工程项目目标的实现是一个系统性的问题，局部的集成可以窥测一斑，但无法掌握全局，极易造成工程项目建设工期拖延、投资失控、环境污染、安全保障不力和质量拙劣等问题。调研结果显示，很多项目在建设过程中出现了五要素之间不同程度的“顾此失彼”现象，归根结底都是由于未能实现项目要素的全面有效集成而导致各要素之间协调不均造成的，实际上只有实现工程项目目标五要素的全面协同才能真正解决工程项目多目标的问题，如何实现工程项目的全面集成已成为工程实践中急需解决的问题。

本文着力于研究和提出一套基于协同学的工程项目五要素的集成管理方法。协同学理论认为在控制参量的支配影响下，拥有大量子系统的系统可以通过子系统之间的相互作用以及序参量之间的合作与竞争，从而逐步变成具有一定自组织功能的机构，并由无序混乱状态转化为宏观有序状态[13]。随后，协同学逐步发展到包括管理学在内的社会科学中，并广泛运用于各种不同系统的自组织建模分析及集成管理中。协同学是现代管理系统自我完善的根本途径，是现代管理成效的关键，通过加强管理系统结构的协同来为组织的经营和管理活动提供新的途径[14]。工程项目五要素是一个协调统一的整体，将协同学理论运用于工程项目要素集成中，可以为项目全要素的集成提供新的思路和方法。

1 基于协同学的工程项目五要素指标体系构建

工程项目建设在人力、物力、信息、风险的约束下，其全要素是一个系统化的问题，工程项目目标是否实现是各要素（进度、成本、质量、安全和环保五大子系统）之间的整体协调效应，是各系统相互协调、共同作用的结果（见图1）。在工程项目执行过程中，只有各个要素协调发展，均衡进行，才能实现工程项目建设的目标。否则，若其中某一要素发展缓慢，则会出现“短板效应”或“木桶效应”，影响整个工程项目目标的实现，无法实现项目的经济效益和社会效益。

图1 工程项目全要素的协同效应

工程项目目标的实现状况由其子系统中的进度、成本、质量、安全和环保五大要素共同决定，根据协同学序参量和役使原理可将工程项目要素作为一个整体的系统，并建立衡量工程项目各因素协同程度的集成模型：

式中，Y代表工程项目要素集成；f代表函数关系；Q1代表工程项目进度目标要素；Q2代表工程项目成本目标要素；Q3代表工程项目质量目标要素；Q4代表工程项目安全目标要素；Q5代表工程项目环保目标要素。

在工程项目子系统包含的序参量构建过程中，遵循科学性与合理性的原则，其中科学性是指参变量具有层次性和相互关联特性，选取过程规范且选取实际意义明确，并在工程目标实现的过程中起着决定性作用的因素；合理性是指所选取的序参量具有可度量性且规模恰当，模型结果过于简单或是参变量过少则会影响模型的科学性，如果模型结构过于复杂，模型参变量过多，则会影响模型的实用价值。依据以上原则，在对《工程项目施工质量管理制度》、《建设工程主要安全规章制度》、《环境标准管理办法》等相关制度以及相关文献研究的基础上，结合6位工作经验丰富的工程管理人员和5位工程管理领域专家的实地访谈结果，形成了各子系统序参变量指标体系的初始集。在此基础上，设计了各子系统序参变量的指标体系问卷并对问卷进行了发放与回收，历时2个多月，共发放问卷219份，回收有效问卷174分，通过大样本的调查检验各序参量分量的信度与效度。采用因子分析法与回归分析法对测量条目进行了相应调整和完善，形成最终的各子系统的序参变量：Qi={ei1，ei2，ei3，…eim}，其中i=1，2，3，4，5，m为每一项子系统包含的序参量分量的个数，其中工程项目进度要素Q1包括2项指标，工程项目成本要素Q2包括2项指标，工程项目质量要素Q3包括4项指标，工程项目安全要素Q4包括5项指标，工程项目环保要素Q5包括3项指标。具体解释如表1所示。

2 基于协同学的工程项目五要素集成模型

为了体现Q1、Q2、Q3、Q4、Q5各不同子系统之间以及子系统内部要素的协同程度，对整体目标实现程度高低进行区别，将系统整体有序度加入到协同模型中，进一步体现系统的整体目标实现程度。

2.1 工程项目五要素有序度模型

定义1：S1(e1i)为子系统Q1序参量分量e1i的目标系统要素有序度（其他子系统类同），则：

表1 各子系统包含的序参量分量及解释

S1(e1i)∈(0，1)，其值越大，表明e1i对系统S1的贡献越大，通过对S1(e1i)进行集成可以得出e1i对系统S1的贡献，本文采用协同学中通用的几何平均法对S1(e1i)进行集成。

定义2：S1(e1)为序参量变量e1的目标要素有序度（其他子系统类同），则：

S1(e1i)∈[0，1]，S1(ei)值越大；ei对系统Q的贡献程度越大，系统有序程度越高。

定义3：S为系统整体的目标要素有序度，则：

S∈[0，1]，S值越大，系统Q的整体有序程度越高，反之则越低。

2.2 工程项目五要素协同度模型

工程项目五要素的协同度是指影响项目目标实现的项目进度、成本、质量、安全和环保五大要素在项目进程中相互协同的程度，它是项目要素集成水平的关键要素。假设在工程项目初始时刻u0，项目五要素子系统序参量的系统有序度为(ei)（i=1，2，3，4），系统整体有序度为Su0；在项目进展过程中的某时刻u1，项目五要素子系统序参量的系统有序度为( ei)（i =1，2，3，4），系统整体有序度为Su1。

定义4：项目五要素的协同度为θ，则有：

式中参数j∈[-1,1]的作用为表示项目五要素系统之间的协同方向，j=1则表明各个子系统之间的发展方向协同，即协同；j=-1则表明各个子系统之间的发展方向协同相悖，即不协同。θ∈[-1，1]，若项目的5个子系统有序度都同时提高或是下降，则θ值越大，表明项目五要素的协同发展程度越高；反之，若项目的5个子系统的发展趋势不一致（如有部分系统的有序度小幅提高或下降，而另一些子系统的有序度大幅度提升），则θ值越小，即表明项目五要素的协同发展程度较低。

3 实证研究

某市为完善市内交通情况，形成四通八达的路网结构，于2015年3月开始建设快速路工程。快速路建设项目总投资110亿余元，全长68km，全程共设立16座立交、7座跨河桥、45座天桥、14座跨线桥、3座地堑式通道、3座地下通道。全线13个标段共计桩基17750根，承台3151个，墩柱2957根，盖梁2452片，箱梁7368片。建设工期为1年，2016年完工。

项目施工过程中，为了解工程进展过程中的五要素协同情况，分别于2015年6月、8月、10月以及12月在项目经理部选取5名掌握项目基本情况的项目管理人员对当前进度、成本、质量、安全和环保五要素的实施情况进行打分，通过加权平均得出各序参量分量eij的综合得分，结果如表2所示。

3.1 五要素有序度计算与分析

根据定义1，计算出序参量分量eij的系统有序度，计算结果如下：

根据定义2，计算出序参量分量ei的系统有序度，计算结果如下：

表2 快速路项目5个时期五要素指标数据

根据定义3，计算项目在t0～t4时间内目标要素的整体有序度，计算结果如图2所示。

图2 t0～t4时间内目标要素的整体有序度趋势

根据项目在t0～t4时间内目标要素的整体有序度计算结果可以看出，随着项目的进展，项目进度、成本、质量、安全和环保的协同有序度在t1和t4时期略有下降，这与实际情况相符。在t1时期下降主要是因为项目的进度没有跟上，且在安全和环保管理方面略有不足，要达到高效协同有序形态，还需进一步根据评价结果加强建设，根据t1时期的计算结果，项目在后期进行了调整，注重了安全与环保方面的投入，在基于安全的前提下稳中求进，并对进度进行了严格控制，这些管理措施取得了一定的成果，在2015年6月t2时期对项目5个方面调查时发现，项目在这5个方面管理的到位，且协同程度取得了很大的进步。在t4时期有序度略呈下降趋势，主要是因为在该时期项目注重安全生产、安全施工，而在进度、成本、质量和环保方面没有跟上，导致项目在其他方面的有序度呈下降趋势，藉此，项目在后续管理中增强对进度、成本、质量和环保方面的管理，特别是质量与环保方面的管理，取得了明显的管理成效。

3.2 五要素协同程度计算与分析

根据定义4计算项目在t1～t4时间内目标要素的协同程度，计算结果如图3所示。

图3 在t1-t4时间内目标要素的协同程度

根据在t1～t4时间内目标要素的协同程度计算结果可以看出，在项目进度、成本、质量、安全和环保五要素的协同度方面，项目在4个时期协同度均为负值，主要是因为项目在5个方面发展趋势不同，有的方面向着有利的方向发展，有的方面则相反。另外，项目的整体协同度处于上升趋势。主要是因为项目根据每一次有序度的计算结果，在后期对项目五方面的管理进行有利的调整与管理，使得项目的整体协同程度稳步提升。

4 结语

工程项目时间、成本、质量、安全、环保五要素是一个系统，其相互影响、彼此制约，互相协同耦合，只有各要素之间全面集成，才能实现项目目标，否则就会出现“左支右绌”。项目五要素的有序度与协同程度可以有效反应项目各要素子系统之间的协同程度，通过协同程度判断项目需要采取的下一步管理措施，可以避免“木桶效应”，有效指导工程项目管理实践，有利于工程项目目标的全面实现。实际上，工程项目只有在项目进度、成本、质量、安全和环保各子系统内部及子系统之间保持较高的协同程度，项目的五要素集成才能达到最优。本文提出的基于协同学的工程项目五要素集成管理模型，可供工程建设单位在开展工程项目管理过程中进行要素的全面管理，推进工程项目成本、时间、质量、安全和环保五大目标的全面实现。

然而，由于本文的研究范畴主要集中于单个项目内部各要素的协同程度，而实际企业往往承担着多个项目，若某一项目的协同程度出现问题，往往也会通过“连锁反应”影响其他项目的实施，企业内不同项目之间的协同效应分析将是下一步继续研究的重要课题。

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An Integrated Model of the Project Management Five Elements Based on Synergetic

CHEN Li-lan
（Department of Engineering Cost，Inner Mongolia University of Finance and Economics，Hohhot 010070，China，E-mail：beijing2001cll@sohu.com）

At present，most integrated models of project management are based on two elements or three elements，the integrated models of five elements including project schedule，cost，quality，environmental，and safety are less. Firstly，we researched on project management practices and systems，and then combined them with experts’ advice，so as to build an initial set parameter variable of five elements. Secondly，we amended and adjusted the parameter variables of five elements based on the findings of a large number of surveys. Thirdly，we build a project management integrated mold based on the synergistic theory，which includes five elements. Finally，the model is applied to a city fast road construction project，the results showed that the integrated model of five elements which based on the synergistic theory is effective.

integrated model；elements management；synergistic；engineering management

F284

A

1674-8859（2016）06-101-05

10.13991/j.cnki.jem.2016.06.019

陈丽兰（1983-），女，博士，讲师，研究方向：工程项目管理和技术经济分析。

2016-03-18．

内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJSY131）．