农业水利工程劳动定额消耗量计算模型的应用分析

刘立云

(辽宁省朝阳市朝阳县水务局，辽宁 朝阳 122000)

定额标准有利于规范市场行为以及推动行业的持续发展，应作为水利行业各项事宜必须遵循的依据和准则。在借鉴大中型水利工程定额标准时农业水利工程出现生产力水平不一致、子目缺项等关键问题，农业水利工程投资管理因缺少针对性定额标准极易产生偏差[1-2]。我国学者深入探讨了定额编制的相关方法，如蒋家富[3]利用回归方法计算一般地区公路定额与高原严寒山区定额相比的调整系数，并转换计算了一般地区与特殊气候地区的工程定额；王卓[4]将定额消耗量计算与蒙特卡洛法模拟相结合，计算了改扩建工程的定额消耗量；郭琪等[5]构建了适用于水电工程定额消耗量计算的BP神经网络模型。然而现有研究主要集中于提高计算精度、简化编制过程、扩大数据量等方面，采用计算数据验证了模型的可行性，但忽略了定额消耗量受各生产系统要素在实际生产过程中所带来的重要影响，对实际生产定额消耗量的指导意义不大。因此，文章将灰色关联理论与模糊数学法相结合构建定额消耗量计算模型，通过量化分析主客观因素对劳动定额消耗量的影响，计算样本工程与目标工程的综合相似度以及未知劳动定额消耗量，旨在为劳动定额消耗量计算模型的推广应用提供技术支撑和理论依据。

1 劳动定额消耗量计算模型

1.1 影响因素

实际生产过程中，定额标准的消耗量受到许多因素的影响，其数量值反映了定额生产力水平。根据生产力系统要素、农业水利工程特点和施工现场调研情况，可将定额劳动消耗量影响因素划分成完工检验合格、工人技艺、施工工艺和作业环境因素[6]。结合施工现场实际调研情况选择4组具有代表性的劳动定额消耗量数据，主要工作内容有挖掘机挖土方、压路机碾压路基料、砌筑固滨石笼和浆砌石桥墩，劳动定额消耗量观测值(8h/d)，见表1。

表1 劳动定额消耗量观测值(8h/d)

续表1 劳动定额消耗量观测值(8h/d)

针对四组数据利用单因素法进行分析，结果显示显著性P<0.05条件下工人技艺、施工工艺、作业环境等因素显著影响定额消耗量，依据工程监理检查和完工检验合格因素，判断分布工程是否返工、补修、合格等结果势必会改变定额定额消耗量。

1.2 建模步骤

1.2.1 计算隶属度

将作业环境、施工工艺、工人技艺和完工检验合格4个因素记为U=(u1，u2，u3，u4)，其中ui=(xk1，xk2，…，xmn)，xki代表第k个样本下影响因素i的隶属度；k=1，2，…，m；n=1，2，3，4。结合实际情况量化分析以上影响因素，对m个样本值各个指标的隶属度利用相对比较法计算，从而构造隶属度矩阵X：

(1)

1.2.2 计算综合相似度

目标工程表示成T，利用A、B、C、…等代表样本工程，则样本工程A与目标工程T的综合相似度详细计算流程为[7]：

1)步骤1：采用公式(2)～(3)计算样本工程A与目标工程T的海明帖进度A、B、C、内外积帖进度Nω，即：

(2)

(3)

式中：dH(T,A)为样本工程A与目标工程T的海明距离；A(ui)、T(ui)为关于影响因素i样本工程A与目标工程T的隶属度。

2)步骤2：内外积帖进度和海明帖进度均代表位置相似程度，故取两者的平均值作为样本工程A与目标工程T的模糊帖进度，即：

σ=(T,A)=[NH(T，A)+Nω(T,A)]/2

(4)

(5)

(6)

因此，样本工程A与目标工程T两序列之间对应元素的关联系数ζ(T，A)及其灰色关联度γ(T，A)的算公式为：

(7)

(8)

式中：ρ为分辨系数，一般取0.5。

4)步骤4：依据相关资料和实践经验，灰色关联度和模糊帖进度的权重系数取0.2、0.8，为更加直观地反映目标与样本的总体相似度计算两者的综合相似度δ(T,A)，即：

δ(T,A)=0.8σ(T，A)+0.2γ(T，A)

(9)

1.2.3 构造定额消耗量模型

从高到底排序后m个样本工程的综合相似度表示为δ1、δ2、…、δm，对应样本工程排序后的定额消耗量数值表示为C1、C2、…、Cm，则定额消耗量初始模型可以表示成：

(10)

结果发现，公式中(10)的权值减小速度极快且呈指数级递减趋势，第4项及以后的权值极小几乎可以忽略不计，为便于计算将上述模型仅保留前三项带有权值的算式，即：

CT=δ1C1+δ2(1-δ1)C+
δ3(1-δ1)(1-δ2)C3+
(1-δ1)(1-δ2)(1-δ3)(C1+C2+C3)/3

(11)

1.3 精度检验

为了验证模型的精度引入相对误差检验法，其表达式为：

eT=[(CT-ST)/ST]×100T

(12)

式中：ST、CT、eT分别为定额消耗量的实测值、模型估算值和相对误差。若eT<5%，则认为估算结果处于误差允许范围内，模型精度符合要求。

1.4 应用流程

总体上，可以将定额消耗量计算模型划分成实际应用、建模与验证、前期准备阶段三个部分，定额消耗量计算模型应用流程，见图1。

图1 定额消耗量计算模型应用流程

2 实例应用

在建平县、朝阳县调研定额子目数量各15个，在北票市、凌源市、朝阳市区调研定额子目数量各21个，在喀左县调研定额子目数7个，合计100个。由于施工现场调研获取的喀左县定额子目明显少于其它地区，对喀左县农业水利工程定额消耗未知量利用计算模型和其它地区已知的定额消耗量进行计算，故选取其它地区工程和喀左县农业水利工程作为样本工程、目标工程。采用7个定额子目(目标工程)实测数据检验分析模型精度，并对其它定额子目(目标工程)劳动定额消耗量利用该模型进行估算[8-17]。

2.1 模型精度验证

以定额子目路基为研究对象，路基工作内容有找平、碾压、洒水、摊铺、上料、放样、清理路床等，路基定额子目消耗量(8h/d)，见表2。

表2 路基定额子目消耗量(8h/d)

选择建平县、朝阳县、北票市、凌源市、朝阳市区和喀左县农业水利工程作为样本工程(A、B、C、D、E)和目标工程(T)，实测劳动定额消耗量已知。根据施工现场实际情况以及农业水利工程现状，归纳总结工程特点如下：①农业水利工程施工现场地处偏远，大多建于山里田间，施工现场杂乱不利于材料的保存与运输，紧邻交通运输主干路的施工场地就认为场地通达；②受工艺条件、农忙、气候环境等因素限制具有季节性施工特点，普遍存在现场情况复杂、建设周期长的情况；③从机械设备的角度，生产建设过程中农业水利工程无过多的精密仪器、复杂机械的应用，所以普通工作大多为当地村民，普遍存在“零基础”上岗的情况，专业技术人员较少，工作经验超过10a的技工更少，一般为3～5a。根据路基工作施工现场实际情况和以上特点，量化分析影响劳动定额消耗量的四项因素。

1)各指标隶属度利用相对比较法进行计算，在此基础上构造隶属度矩阵X：

(12)

2)采用公式(2)～(9)计算样本A～E与目标T的综合相似度依次为δ(T，A)=0.886、δ(T，B)=0.881、δ(T，C)=0.840、δ(T，D)=0.840、δ(T，E)=0.825。遵循从高到底的原则排列综合相似度为δ1=0.886、δ2=0.881、δ3=0.840，所对应的样本依次为A、B、C。

3)精度检验。将样本A、B、C和δ1=0.886、δ2=0.881、δ3=0.840代入模型，对模型精度利用公式(12)进行检验，目标T的相对误差值，见表3。结果表明，相对误差eT均不超过5%，这表明估算值满足精度要求，该模型具有较好的适用性与可行性。因此，喀左县农业水利工程中单位产量下的路基定额子目生产力水平为压路机需1.52h/d、挖掘机需0.77h/d、普通需34.25h/d、劳动生产需8.27h/d。

表3 目标T的相对误差值

然后计算其它6个定额子目(目标工程)数据，经检验计算误差均符合要求，对计算定额消耗量该模型具有较高精度，目标工程的相对误差和各定额子目估算值，各定额子目相对误差汇总表，见表4。

表4 各定额子目相对误差汇总表

2.2 目标工程定量消耗量估算

工程类别相同情况下，劳动消耗量未知但目标工程定额子目已知时，利用模型估算劳动定额消耗量，劳动定额消耗量估算值，见表5。结果表明，单位产量下机械、工人生产所需的劳动消耗量数值为确定目标工程相应定额的生产力水平。

表5 劳动定额消耗量估算值

3 结 语

1)在充分考虑工程生产过程中各影响因素重要作用的情况下，结合各影响因素赋值和灰色模糊理论进行定额消耗量计算，确保了农业水利工程定额消耗量数值的实际意义。

2)该模型合理联立了定额消耗已知量与未知量之间的关系，通过定额消耗未知量的精准计算解决了定额编制过程繁杂、时间过程的问题，可为地方或企业农业水利工程定额编制提供参考依据。