基于系统动力学的电网工程进度管理分析

李洪江，尚海，赵晓春

（云南电网有限责任公司，云南 昆明 650011）

0 前言

电网建设工程是在规定的预算和周期内，按照前期决策及设计方案创造出特定产品，并满足质量安全等各项要求，最终转化为公司的固定资产。电网输变电工程是实现输电、配电的载体，是实现扩大再生产的关键环节。电网工程的建设涉及进度、造价、质量、安全等一系列管理活动，而进度管理又是项目管理中的是一项十分重要的工作[1]。尤其是在当前电网项目一方面受限于前期核准手续的制约，一方面又有明确的供电时限要求，有效提升进度管理能力显得更为必要。做好进度管理可避免工期延误，实现按期供电，提升电网的供电能力和企业的经济效益；同时进度管理还与质量、安全紧密相关，科学的进度管理可为质量、安全管理提供保障，减少事故发生。

1 影响电网工程进度因素辨识

在电网工程建设中，影响建设进度的因素较多[2-3]，主要有人员素质、工器具水平、设计管理水平、施工组织管理、环境因素、物资供管理能力等。

1）人员业务技术水平。电网工程建设各环节需要较多的各类施工人员，如土建、安装、调试等人员，其数量及业务技术水平直接影响工程进度。

2）工器具性能。电网工程项目所需的工器具性能水平也是影响工程的一个主要因素，根据不同的建设工序，合理选择施工机具，如常用的开挖机具、调试装置、吊装设备等性能水平也会直接影响项目建设进展。

3）施工组织管理水平。施工组织方案是设计方案在建设中的真实反映，重点、难点处理措施，实施过程中的质量及安全管理水平，各类材料的充分周转利用、避免发生怠工、停工的情况，合理的实施组织，过程中及时纠偏对项目进度也有极大的影响。

4）设计管理水平。设计方案直接决定了工程量及投资，做好设计管理可合理优化项目工程量及施工难度，减少项目节点工期，甚至工程总工期。建设过程中的设计变更，设计质量的优劣，设计图纸的供应速度，以及现场设计服务能力，均会对施工进度产生影响。

5）外部的建设环境，当地的气候条件以及各类干扰因素都会制约实施进度。影响施工的主要气候因素有：温度、降雨、冰冻等。夏季持续高温、连续降雨或雷电天气、冬季冰冻或寒冷天气，尤其是气象灾害，都会一定程度造成停工、误工、减少有效工作时间，影响工程进度及施工质量。外部干扰因素也会对项目进度产生制约，变电站站址、杆塔通道涉及的社会因素，也可能造成项目实施进度的暂缓、停滞、返工等。

6）建设中各类设备物资的按时申报、采购、供应也是保障项目顺利实施的前提条件，及时处置好设备在安装、调试过程中的各类问题，各类周转材料的合理储备、供应，避免停工、误工，也有助于工程项目的施工进度。

2 系统动力学进度管理建模分析

系统动力学(SD，System Dynamics)是分析复杂系统信息反馈机理，以及认识和解决系统问题的学科。根据系统的内在关系及因果影响探寻问题的根源，可在局部信息条件下实现复杂问题的求解[4]。因此，系统动力学研究系统问题的思路，是先借助因果关系图将系统结构进行客观体现，在以流图及系统动力学方程对系统结构进行分析，就可确定系统在一定时期的行为。

构建系统动力学模型，首先要分析清楚研究对象的系统结构，将研究对象细化为具体的变量元素，并梳理各元素之间的影响及关系，以满足建立系统动力学方程的要求[5-6]。系统动力学的建模步骤就是一个从定性到定量逐步推进的过程，其具体步骤如图1所示。

图1 系统动力学模型分析步骤

3 实例分析

以某220 kV输变电工程为例进行项目进度管理分析，根据对电网建设项目进度影响的因素分析，这些因素具有互相影响、互相反馈的作用关系，使得电网工程进度管理构成了一个符合系统动力学原理的动态反馈综合体系。电网工进度管理系统因果关系如图2所示。

图2 项目进度管理因果关系

电网工程项目进度管理以工程进度里程碑计划节点为目标，结合工程进度系统因果关系图结构，并有利于系统动力学方程的建立。根据系统动力学原理，定义如下模型变量，表1仅列出部分变量及其含义。

表1 部分项目进度分析模型变量表

为实现系统的定量分析计算，需要绘制积流图，并建立方程式来构建系统动力学模型。根据上述绘制的电网工程进度管理因果关系图及各模型变量，建立工程项目进度分析的积流图，如图3所示。

图3 项目进度管理积流图

1）参数的确定及变量的取值

根据系统积流图和定义的相关变量建立模型方程：进度指标=(c0×e0+cl×el+c2×e2+c3×e3+c4×e4+c5×e5)，其中c0为环境影响水平，c1为工器具性能水平，c2为设备物资管理水平，c3为技术管理水平，c4为人员业务水平，c5为施工组织水平。不同因素对电网工程进度的影响各异，且各项因素在不同项目中的影响权重随项目的具体情况发生变化，本文仅对该220 kV电网工程进度及影响因素分析，首先确定影响进度各项因素的权重值，采用模糊层次分析法得到各权重值为：e0=0.15、e1=0.15、e2=0.1、e3=0.2、e4=0.2、e5=0.2，作为该工程系统动力学计算的基础参数值。并设定初始各项进度因素投入比例一致，即基本设施投入：物资管理投入：技术管理投入：业务培训投入：进度管理投入=0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:0.2。

2）项目进度指数预测

将确定的各因数值及权重代入构建的系统动力学方程，利用VENSIM.PLE软件进行仿真，得到项目进度指数变化趋势如图4所示。

由图4可知，在无相关进度管控及投入下，项目进度指数呈现逐步降低趋势。根据工程实际情况，进度降低趋势主要来自于人与设备，人的工作积极性会随着时间的变化而变化，影响建设进展；同时设备会随着时间老化，性能降低；施工组织方案未按实际情况及时调整也会制约工程进度等。最后当人、机、环境及组织管理的性能逐步趋于临界值时，项目的进度指数下降趋于平缓。

图4 项目进度局指数变化趋势

3）变量调整的方案选择

调整影响工程进度的5项变量投入比例，以模拟各变量投入变化对该项目进度影响情况。因变量调整可选方案众多，为便于比较分析，选取5个具有典型意义的方案为例进行对比，具体投入比例方案如表2所示。

表2 5个具体措施投入比例方案表

按措施投入调整方案依次进行进度仿真，得到5种方案下该220 kV电网工程进度指数变化对比图如图5所示，各曲线分别代表不同投入方案下的项目进度指数变化情况。

图5 5种方案下项目进度指数对比

由图5仿真结果显示，针对该电网工程，在以上5种方案中选择则方案5的效果最佳。即基本设施投入：物资管理投入：技术管理投入：业务培训投入：进度管理投入=0.18:0.18:0.18:0.18:0.28，体现出在该项目实施中施工组织管理对项目实际进度影响最大，这与该项目的实际情况较为一致，模型分析结果具有较好的准确性。

4 结束语

本文对系统动力学应用于电网工程进度管理进行了分析，根据对影响项目进度的因素分析，仿真了项目进度指数变化情况。通过各变量不同投入比例的仿真模拟，找出影响项目进度的关键因素。以电网项目实例验证了系统动力学进度管理分析方法的正确有效。