（产业经济学专业论文）施工项目资源优化配置理论和方法.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：施工项目的资源配置是整个施工项目组织和管理的核心，资源配置是 否合理关系到施工项目实施的效率和成败。因此探索施工项目资源优化配置理论， 并用它指导具体工程实际的资源配置模型的建立和资源配置方法的设计，已成为 工程建设领域迫切需要解决的重要课题。 本文根据技术经济学的生产要素六元理论，重新诠释了项目施工生产过程中 资源优化配置问题，建立了施工项目资源优化配置基本原理。在此基础上构建了 施工项目资源优化配置模型，并结合蚁群算法提出了施工项目资源优化配置方法。 结合p s p l i b 测试问题集对所提出的方法进行了广泛的计算实验，并分析了各参数 对方法性能和资源优化配置的影响。论文取得了以下创新： 1 、提出基于生产要素六元理论的施工项目资源优化配置理论。这个理论包括： 系统完整地界定了施工生产过程中的资源概念，即包括人力、资产力、物力、自 然力、运力和时力六类资源，并讨论了这些资源的特点，即施工项目资源的六力 原理；应用生产要素六元理论定义了施工项目资源优化配置，即施工项目资源优 化配置是指在逻辑关系和资源约束下，通过对施工生产过程中的六类资源进行合 理的配置，使项目的经济效率指标最大化的过程；提出以经济效率指标为目标的 施工项目资源优化配置经济评价标准。 2 、建立基于生产要素六元理论的施工项目资源优化配置数学模型。这个模型 以施工项目的资源配置模式为决策变量，以经济效率指标作为优化目标。同时这 个模型还定义了施工项目的资源配置模式，即由工序实施模式组合和进度计划构 成的二元组，从而将六类资源的配置分解为两个阶段进行，即首先进行除时力资 源以外的其他资源的配置，确定工序实施模式组合；再进行时力资源的配置，确 定进度计划。由此奠定了施工项目资源优化配置问题的求解基础。 3 、提出了基于蚁群算法的施工项目资源优化配置方法。这个方法以三维可行 解决策空间搜索为基本搜索思路，采用双向方法产生资源配置顺序和进度计划， 采用分枝定界程序确定工序实施模式组合，并设计了一个局部优化程序对产生的 可行进度进行局部优化，同时利用蚁群算法为可行解的搜索提供搜索概率和搜索 方法。计算实验的结果表明其对于不可更新资源约束强度不太小的项目，可以在 合理的计算时间内得到令人满意的结果。 关键词：施工项目；资源配置；生产要素六元理论；蚁群算法 分类号：t u 7 1 2 1 ；t p 3 0 1 6 a b s t r a c t a bs t r a c t a b s t r a c t ：a st h ec o r eo fo r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n tf o rc o n s t r u c t i o n p r o j e c t s ，r e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nw o u l da f f e c tt h ee f f i c i e n c ya n ds u c c e s so f c o n s t r u c t i o np r o c e s ss i g n i f i c a n t l y h e n c e ，i ti sa ni m p o r t a n tr e s e a r c hs u b j e c ti n c o n s t r u c t i o ni n d u s t r yt od e v e l o pt h et h e o r yo fc o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o n ，a n df u r t h e ra p p l yt h et h e o r yt ot h er e a lp r o j e c t s t h et h e o r yo fc o n s t r u c t i o n p r o j e c t r e s o u r c ea l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o n w a s r e - c o n s t r u c t e di nt h i sd i s s e r t a t i o n b yu s i n gt h eb a s i ct h e o r y o ft e c h n o l o g i c a l e c o n o m i c s - - - t h e o r yo fs i xf o r c e so ne s s e n t i a lf a c t o r so fp r o d u c t i o n b a s e do nt h i st h e o r y , t h em a t h e m a t i c sf o r m u l a t i o na n da c o b a s e ds o l u t i o np r o c e d u r eo fc o n s t r u c t i o np r o j e c t r e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nw e r ed e v e l o p e d w i t hac o m p u t a t i o n a le x p e r i m e n to n p s p l i bt e s tp r o b l e m s ，t h ei n f l u e n c eo fp r o b l e mp a r a m e t e r so nt h ep e r f o r m a n c eo ft h e p r o p o s e ds o l u t i o np r o c e d u r ea n dt h a to ft h ec o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o nw e r ea l s oa n a l y z e d t h em a i ni n n o v a t i o n so ft h i sd i s s e r t a t i o na r el i s t e da s f o l l o w s 1 t h et h e o r yo fc o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nb a s e do nt h e t h e o r yo fs i xf o r c e so ne s s e n t i a lf a c t o r so fp r o d u c t i o nw a sp r e s e n t e di nt h i sd i s s e r t a t i o n i nt h i st h e o r y , t h ec o n c e p to fr e s o u r c e sf o rc o n s t r u c t i o np r o c e s sw a sr e d e f i n e da ss i x c a t e g o r i e s w h i c hi n c l u d e l a b o r , c a p i t a l ，m a t e r i a l ，n a t u r e , f r i g h t a n dt i m e t h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h e s er e s o u r c e sw e r ei n c l u d e di ns i xp r i n c i p l e so fc o n s t r u c t i o n r e s o u r c e f u r t h e r m o r e ，c o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o nw a s d e f i n e da sap r o c e s so fa l l o c a t i o no ft h es i xc a t e g o r i e so fr e s o u r c e st om a x i m i z et h e e c o n o m i ce f f i c i e n c yi n d e xo fc o n s t r u c t i o np r o j e c t ，w i t ht h er e s t r i c t i o no np r e c e d e n c e r e l a t i o n sa n dr e s o u r c ea v a i l a b i l i t y t h i st h e o r ya l s ou s e dt h ee c o n o m i ce f f i c i e n c yi n d e x a se v a l u a t i o nc r i t e r i o nf o rc o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o n 2 t h em a t h e m a t i c sf o r m u l a t i o no fc o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o nb a s e do nt h et h e o r yo fs i xf o r c e so ne s s e n t i a lf a c t o r so fp r o d u c t i o nw a s c o n s t r u c t e di nt h i ss t u d y t h i sf o r m u l a t i o ne m p l o y e dr e s o u r c ea l l o c a t i o nm o d e so f c o n s t r u c t i o np r o j e c ta s t h ed e c i s i o n - m a k i n gv a r i a b l e s ，a n du t i l i z e dt h ee c o n o m i c e f f i c i e n c yi n d e xa st h eo b j e c t i v e f u r t h e r m o r e ，t h i sf o r m u l a t i o nd e f i n e dt h ec o n c e p to f r e s o u r c ea l l o c a t i o nm o d e ，i e i ti sac o m b i n a t i o no fa c t i v i t i e sp e r f o r m i n gm o d e sa n d s c h e d u l e b a s e do nt h i sd e f i n i t i o n ，t h ep r o c e s so fr e s o u r c ea l l o c a t i o nw a sd i v i d e di n t o v n 北京交通大学博士学位论文 t w os t a g e s a tt h ef i r s ts t a g e ，t h er e s o u r c e se x c e p tt i m ew e r ea l l o c a t e dt od e t e r m i n et h e c o m b i n a t i o no fa c t i v i t i e sp e r f o r m i n gm o d e s ；w h i l ea tt h es e c o n ds t a g e ，t h et i m e r e s o u r c ew a sa l l o c a t e dt oo b t a i nt h es c h e d u l e t h u s ，t h eb a s i cp r i n c i p l ef o rs o l v i n gt h e c o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o no p t i m i z a t i o np r o b l e mw a se s t a b l i s h e d 3 t h ea c o - b a s e ds o l u t i o np r o c e d u r ef o rc o n s t r u c t i o np r o j e c tr e s o u r c ea l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o nw a sa l s od e v e l o p e di n t h i sr e s e a r c h t h eb a s i cs e a r c hi d e af o rt h i s p r o c e d u r ei st h ec o n c e p to ft h r e e - d i m e n s i o n a ld e c i s i o n - m a k i n gs p a c e t h ep r o c e d u r e g e n e r a t e dt h eo r d e ro f r e s o u r c ea l l o c a t i o na n ds c h e d u l eb yb i d i r e c t i o np l a n n i n gm e t h o d ， a n dd e t e r m i n e dt h ec o m b i n a t i o no fa c t i v i t i e sp e r f o r m i n gm o d e sb yab r a n c h a n d - b o u n d p r o c e d u r e al o c a lo p t i m i z a t i o np r o c e d u r ew a sd e s i g n e d f o rt h ef e a s i b l es c h e d u l e g e n e r a t e da b o v e ，a n dt h ep r o b a b i l i t ya n dm e t h o df o rs e a r c h i n go p t i m a ls o l u t i o nw e r e o b t a i n e df r o ma c o t h er e s u l t so fc o m p u t a t i o n a le x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a t t h e p r e s e n t e ds o l u t i o np r o c e d u r ei n t h i sd i s s e r t a t i o nw i l lo b t a i ns a t i s f i e ds o l u t i o ni n r e a s o n a b l et i m ef o rt h ep r o j e c tw i t hg r e a t e rn o n - r e n e w a b l er e s o u r c es t r e n g t h k e y w o r d s ：c o n s t r u c t i o np r o j c o t ；r e s o u r c ea l l o c a t i o n ；t h e o r yo fs i xf o r c e so n e s s e n t i a lf a c t o r so fp r o d u c t i o n ；a n tc o l o n yo p t i m i z a t i o na l g o r i t h m c l a s s n 0 ：t u 7 1 2 1 ：t p 3 0 1 6 图索引 图索引 图1 1 建设项目全寿命周期及其管理2 图1 2 论文的组织结构1 3 图2 1 施工生产过程中的资源17 图2 2 工序的实施模式2 2 图2 3 施工项目资源配置模式2 6 图2 4 工序的三种实施模式3 0 图3 1 例3 1 的网络图3 5 图3 2 表3 3 所示的资源配置顺序下的可行最早进度计划3 8 图3 3 表3 4 所示的资源配置顺序下的可行最早进度计划3 8 图3 4 工序开始时间的变化一4 0 图3 5 工序开始时间和经济效率指标之间的关系4 1 图3 6 可行解的三维决策空间4 2 图3 7 蚁群算法基本原理4 4 图3 8 基于蚁群算法的资源优化配置方法流程图4 7 图3 9 前向资源配置顺序产生程序4 9 图3 1 0 后向资源配置顺序产生程序一5 0 图3 1 l 产生可行模式组合的分枝定界算法5 2 图3 1 2 数据精简预处理程序5 4 图3 1 3 前向串行进度产生方案5 6 图3 1 4 后向串行进度产生方案5 8 图3 1 5 右移局部优化程序一6 0 图3 1 6 左移局部优化程序6l 图3 1 7 工序模式检查顺序表的产生程序6 6 图4 1 各种工序数下最优解改进率和求解c p u 时间缩短率柱状图7 4 图4 2 不同工序数和不同可更新资源资源强度下平均最优解改进率柱状图7 7 图4 3 不同工序数和不同不可更新资源资源强度下平均最优解改进率柱状图7 7 图4 4 不同工序数和不同可更新资源资源强度下平均求解c p u 缩短率柱状图7 8 图4 5 不同工序数和不同不可更新资源资源强度下平均求解c p u 缩短率柱状图 7 8 图4 6 不同p 下算法性能的变化曲线图8 2 图4 7 不同( 厦，) 值下平均目标函数值的变化图8 3 北京交通大学博士学位论文 图4 8 不同( 伍，b ) 值下平均求解c p u 时间的变化图8 4 图4 9 不同彻设置下算法性能的变化曲线图8 5 图4 1 0 不同蚂蚁数设置下算法性能变化的曲线图8 6 图4 1 1 各次迭代找到的最优解一8 6 图5 1 测试实例的累计折现现金流入分布图9 3 图5 2 测试实例的累计折现现金流出分布图9 3 图5 3 不同可更新资源价格和不可更新资源价格设置下最优经济效率的变化图9 8 图5 4 最优经济效率与收益率的关系图9 8 图5 5 最优经济效率和折现率的关系10 1 图5 6 不同支付周期长度下的累计折现现金流入10 4 图5 7 不同支付周期长度下的累计折现现金流出1 0 4 图5 8 最优经济效率和支付周期长度之间的关系1 0 5 表索引 表索引 表3 1 例3 1 的模式及相关数据一3 6 表3 2 工序2 、3 可能的模式选择方案及剩余资源供应量3 6 表3 3 例3 1 的一种资源配置顺序一3 7 表3 4 例3 1 的另一种资源配置顺序3 8 表3 5 进度产生方案的分类5 5 表3 6 资源受限项目进度安排问题的常用优先权规则j ：6 4 表4 1 测试问题集基本问题参数6 8 表4 2a c o 和r a n d 5 0 0 0 关于求解c p u 时间和搜索的解数的对比7 2 表4 3a c o 和r a n d 5 0 0 0 关于最优解改进比率和求解c p u 时间缩短率的对比 7 ：! 表4 4 不同工序数下求解c p u 时间和搜索解数的对比7 3 表4 5 不同工序数下最优解改进比率和求解c p u 时间缩短率的对比7 3 表4 6 不同资源强度下平均求解c p u 时间和平均搜索的解数7 5 表4 7 不同资源强度下平均最优解改进率和平均c p u 时间缩短率对比7 5 表4 8 不同工序数和不同资源强度下计算实验结果的对比7 6 表4 9 测试实例4 3 各工序实施模式数和紧后工序7 9 表4 1 0 测试实例4 3 各工序在各实施模式下的持续时间及资源需求量一8 0 表4 1 1 测试实例4 3 的资源供应量及资源强度一8 l 表4 1 2 蚁群算法参数设置实验方案8l 表4 1 3 不同p 的设置下计算结果8 2 表4 1 4 不同( 口，) 下的计算结果8 3 表4 1 5 不同伽设置下的计算结果8 4 表4 1 6 不同飓耐设置下的计算结果8 5 表5 1 测试问题5 1 各工序的实施模式数和紧后工序8 9 表5 2 测试问题5 1 各工序在各实施模式下的持续时间和资源需求量9 0 表5 3 测试问题5 1 的资源供应量和资源强度9 0 表5 4 反映现金流特征和支付特征的参数设置基本方案9 1 表5 5 测试实例在基本方案参数设置下的最优解信息9 l 表5 6 测试实例在基本方案参数设置下的最优进度安排表9 2 表5 7 可更新资源价格各设置方案下的计算结果9 5 表5 8 不同可更新资源价格比设置下的计算结果9 5 北京交通人学博士学位论文 表5 9 不同可更新资源价格比下工序实施模式按直接成本支出的排序9 6 表5 1 0 不可更新资源价格各设置方案下的计算结果9 7 表5 1 1 不同不可更新资源价格比设置下的计算结果9 7 表5 1 2 不同收益率设置下的计算结果9 9 表5 1 3 不同日折现率设置下的计算结果10 0 表5 1 4 不同时力资源配置方案下的结果比较1 0 0 表5 1 5 两种时力资源配置方案下各工序的开始时间和结算时间对比1 0 1 表5 1 6 不同支付周期长度设置下的计算结果1 0 2 表5 1 7 不同时力资源配置下的结果比较1 0 3 主要符号说明 主要符号说明 关于项目网络的符号说明 j项目中的工序数目( 包括虚拟的起始工序和结束工序) m i工序的实施模式总数 m j 工序所选择的实施模式 踢工序所安排的开始时间 p j工序的紧前工序集合 $工序的紧后工序集合 办历工序在第m 种实施模式下的持续时问 黾m工序j f 采用第m 种实施模式的标志 彳ft 时刻正在进行的工序集合 d d项目合同工期 u 丁 项目工期上限 e s j工序的最早丌始时间 三昂 工序的最迟丌始时间 l f j 工序_ ，的最迟结束时间 一 a j工序在各实施模式下的平均持续时间 关于资源的符号说明 k可更新资源的类型数目 n不可更新资源的类型数目 工序_ ，在第m 种实施模式下，对第k 种可更新资源的单位时间 荪，。 需求量 工序歹在第m 种实施模式下，对第n 种不可更新资源的总需求 么，。 量 磷 可更新资源k 的单位时间供应量 群 不可更新资源n 的总供应量 北京交通大学博士学位论文 r 。p f 可更新资源k 在时刻r 的剩余供应量 一 醚 不可更新资源胛的剩余供应量 关于项目现金流和支付的符号说明 r l 间接成本费率 r 2 利润率 r 3项目折现率 d c j工序的直接成本支出 i c 每同的间接成本支出 c ； 可更新资源k 的价格 q 不可更新资源n 的价格 r支付周期长度 h各次支付的时刻 c a ( h ) 第剧丁个支付周期内全部完成的工序集合 v p ( h ) 第剧丁个支付周期内承包商得到的支付 p v ( i n p u o 施工项目资源投入的现值 p v ( o u t p u o施工项目资源配置效果的现值 e e l施工项目资源配置的经济效率指标 关于蚁群算法的符号说明 r t g 。j第g 决策层次选择工序配置资源的信息素信息 a r t s 蚁群算法一次迭代后资源配置顺序信息素更新值 m r j m工序选择实施模式m 的信息素信息 a m 2 j _蚁群算法一次迭代后工序实施模式选择信息素更新值 p 信息素信息的挥发率 q信息素信息的比例系数 e e i 哪畎到目前为止算法所找到的最好解的目标函数值 酗g 。j第g 决策层次选择工序歹配置资源的启发式信息 m t l j 。工序_ ，选择实施模式m 的启发式信息 胛m 工序采用第m 个实施模式时的现金流现值 主要符号说明 仪，8控制信息素信息和启发式信息的相对重要程度 q o控制搜索方法的参数 p g j第g 决策层次选择工序歹配置资源的概率 p j , m工序选择实施模式m 的概率 其他符号说明 g 决策层次的序号 劭g第g 决策层次有资格进行资源配置的工序集合 第g 决策层次已配置资源的工序集合 第g 决策层次选择进行资源配置的工序编号j g 掣工序歹的实施模式检查顺序表 嘭工序第i 个检查的实施模式序号 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 繇k 矽 翩躲铴收 签字日期：和。睁幺月i 。日签字日期。b 气弦石月d 日 独创性声明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： ；。g 年6 月1 o 日 1 2 1 致谢 本论文的工作是在我的导师徐寿波院士的悉心指导下完成的，徐院士严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来徐院 士对我的关心和指导。 感谢我的硕士导师谢行皓教授，感谢他对我学业上的督促和无私帮助。 在撰写论文期问，王杨垄、肖正再、王建峰、余吉安、郭婧娟、候汉民、石 永昌等同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 此外，还要对我原工作单位一浙江大学土木工程管理研究所的领导和同事， 阮连法所长、秦中伏老师、张凌老师、王佳萍老师等，对他们所给予我攻读博士 学位的支持和鼓励予以感谢。 另外也感谢我的父母、弟弟及我的爱人匡亚萍，他们的理解和支持使我能够 在学校专心完成我的学业。 引言 1 引言 1 1 研究对象的界定及其研究意义 施工项目是指施工企业在一定的资源约束条件下对一个建筑产品的施工过程 及结果。只有在满足限定的资源约束条件下实现预定目标，才可以说是一个成功 的施工项目【l 】。因此，施工项目的资源配置是整个施工项目组织和管理的核心，资 源配置是否合理关系到施工项目实施的效率和成败【2 】。然而，迄今为止学术界对项 目施工生产过程中所需资源的认识依然是模糊和片面的。这也是目前没有统一的、 科学的施工项目资源配置理论和方法得以应用的根源所在。例如，在目前的项目 管理研究中虽然普遍已经认同进度、资源和成本目标不应割裂开来进行管理，而 应该进行集成管理【3 1 。然而却一直不能认识到集成管理背后隐藏的基本原理。一些 现有的管理方法和工具没有体现集成管理的思想，其根源在于缺乏对项目施工生 产所需资源的全面和系统认识，不能够认识到时间、资金等同样也是项目施工生 产所必不可少的资源。因此，本文的研究旨在通过对项目施工生产过程中所需资 源的再认识，形成一套更为科学的施工项目资源优化配置理论，并由此推导出施 工项目资源优化配置的基本方法。 1 1 1 研究对象的界定 建设项目的全寿命周期包括项目的决策阶段、实施阶段和使用阶段。其中决 策阶段对项目的管理称为开发管理( d m d e v e l o p m e n tm a n a g e m e n t ) ，实施阶段对 项目的管理称为项目管理( p m p r o j e c tm a n a g e m e n t ) ，使用阶段对项目的管理称为 设施管理( f m f a c i l i t ym a n a g e m e n t ) 【4 j 。此外，一个项目的建设从物质角度看， 就是劳动主体和劳动手段、劳动资料的结合过程，这必然涉及到建筑市场，包括 建筑工程市场和建筑生产要素市场的各方主体，通过一定的交易方式形成以经济 合同为纽带的各种经济关系或责权利关系。一般而言，建设项目涉及的主体主要 包括：投资方、开发方、设计方、施工方、供货方和使用方等f 5 】。建设项目的全寿 命周期以及各参与方在各阶段对项目的管理见图1 1 所示【5 j 。 北京交通大学博士学位论文 实施阶段 决策阶段使用阶段 准备 ： 设计 ： 施j l 。d m 、。：p m ： 、。f m 。 投资方 、 i 厂 。d m 、。：p m： 开发方 、 p m 设计方 霉，则乃，( 砖) 乃，( 霉) 。单调递减性反映了其 他资源投入增加，工序持续时间缩短的关系，这个关系也是资源配置的基础； ( 2 ) 凸性： 设有两种其他资源投入x ；= ( 口，m ；，k ；，f ，；) 、 x ；= ( e ，m ；，k ；，e ，；) ，则对于任意的实数口( 0 口 ，其中s 乃为 工序，的进度安排开始时间。则施工项目的资源配置模式定义如下： 定义2 1 ：施工项目的资源配置模式 二元组肼= p a t , 跗) 为施工项目的一个资源配置模式。 2 2 2 施工项目资源配置的约束条件 施工项目的资源配置模式有很多个，但并不是每一个资源配置模式均是可以 实施的。这是因为施工项目的实施还要受到逻辑关系约束和资源约束两个方面的 制约。只有满足了这两个方面的约束，资源配置模式才是可以实施的。 工序的逻辑关系是指由施工工艺和施工组织所确定的工序的实施顺序关系。 施工过程中最常见的逻辑关系为零时距的结束一开始关系。按照这种关系，一个 施下项目资源优化配置理论 工序的开始必须以其所有的紧前工序的完成为前提条件，当其中某个紧前工作未 完成时，这个工序就不能开始。这种由逻辑关系确定的对工序开始时间的制约称 为逻辑关系约束。显然逻辑关系约束将影响到工序的进度安排模式。设工序，的紧 前工序集合为b ，则逻辑关系约束可以用下式表达： m a x 拒只( s 乃+ 4 码) s 乃 ( 2 1 ) 其中4 m 表示第f 个工序在第m i 种实施模式下的持续时间。 资源约束是指由资源的供应和需求之间的矛盾所引起的对资源分配的制约关 系。一般而言，大多数资源的供应均是有限的。因此，如何将有限的资源进行合 理的配置是人类社会永恒的研究课题，而这也是施工项目资源优化配置的基本出 发点。然而，不同类型的资源其约束的特点也不尽相同。一般而言，从资源供应 对施工生产的约束特点出发，可以将资源分为三类：可更新资源( r e n e w a b l e r e s o u r c e s ) 、不可更新资源( n o n - r e n e w a b l er e s o u r c e s ) 和双重约束资源( d o u b l y c o n s t r a i n e dr e s o u r c e s ) 6 2 】。可更新资源的约束特点是：在每一个时间周期内其供 应量均有一个定量的限制，而当进入下一个时间周期时其供应量会补充到这个定 量。施工生产中的劳动力资源就满足这类资源约束的特点。设彳，为时刻t 正在进 行的工序集合，即4 = j1 f s 弓+ 办肌) 。并设工序歹在第竹种实施模式下 对第k 种可更新资源的需求为r m am ，该种资源单位时间的供应量为群，则该种可 更新资源的约束为： m 崛群 ( 2 2 ) 不可更新资源的约束特点是：资源在整个项目施工期间的供应总量有一个定 量的限制。施工生产中原材料资源就满足这类资源的约束特点。设工序，在第他 种实施模式下对第咒种不可更新资源的需求为哆。，该种资源的总的供应量为群， 则这种不可更新资源的约束为： 2 。么- 4 ( 2 3 ) 双重约束资源兼具可更新资源和不可更新资源的约束特点，其在每个时间周 期内的供应有一个定量限制，而且其在整个施工期间的供应总量也有一个定量限 制。施工生产中资金的使用就是一个典型的双重约束资源。双重约束资源可以通 过拓展可更新资源集合和不可更新资源集合来替代，所以一般不单独考虑【6 2 1 。 北京交通大学博士学位论文 2 2 3 施工项目资源的可行配置模式 了解了逻辑关系约束和资源约束之后，我们可以定义施工项目资源的可行配 置模式。 定义2 2 ：施工项目资源的可行配置模式 同时满足逻辑关系约束和资源约束的施工项目资源配置模式称为施工项目资 源的可行配置模式。 施工项目资源的可行配置模式对应的就是施工项目的可行实施模式。然而这 些实施模式中有些模式的经济效果较好，有些模式的经济效果较差。能够产生最 佳经济效果的施工项目资源配置模式称为施工项目资源的最优配置模式。施工项 目资源配置模式、可行的配置模式和最优配置模式的关系见图2 3 所示。 施t 项目 资源 最优 配置 模式 图2 3 施工项目资源配置模式 f i g u r e2 3a h o c a t i o nm o d e so f c o n s t r u c t i o np r o j e c t 2 3 施工项目资源优化配置的经济评价标准 从以上分析可知，施工项目资源优化配置的实质是从众多施工项目资源配置 模式中找出能够产生最佳经济效果的模式。也就是说，衡量一个资源配置模式是 否最佳是以其产生的经济效果为判别准则。那么，什么是施工项目资源优化配置 的经济效果呢? 按照技术经济学的经济效果指标原理，经济效果是指效果和劳动 消耗的比较吲，【6 3 1 。对于施工项目资源优化配置问题，劳动消耗是指资源的投入成 本，也就是前面所提到的施工成本。而施工项目资源优化配置的效果又是什么? 应该如何计量? 下面将详细阐述这个问题。 施r j ：项目资源优化配置理论 2 3 1 施工项目资源配置的效果 施工项目资源配置的主要目的是为了使施工项目顺利实施，通过施工项目的 施工生产活动创造建筑业产值。对从事施工生产的施工企业而言，他所创造的建 筑业产值就是建安工程造价。建安工程造价具体表现为业主的各种支付。这些支 付除了补偿承包商为施工项目实施所付出的成本之外，还包括了其应得的利润。 因此，施工项目资源配置的效果应为业主对承包商完成建筑产品的施工生产所进 行的各种支付。 对支付而言需要确定两个量：支付的数额和支付的时间。这两个量的确定取 决于合同的计价方式和支付模式。合同的计价方式有总价、单价和成本加酬金等 方式。不同的合同计价方式对支付的总额和每次支付的数额的规定也不相同。例 如，单价合同的支付数额是通过实际完成的并经计量确认的工程量乘上合同清单 里的单价确定；而成本加酬金合同则对所有实际成本进行补偿。所以，在分析施 工项目资源优化配置问题时必须考虑所采用的合同计价方式【1 2 】。由于工程量清单 合同是目前我国在建设工程领域广泛采用的一种合同形式，因此，本文就以这种 合同形式为例来阐述施工项目资源优化配置问题。工程量清单合同采用的是固定 单价的合同计价方式。其单价的确定是以承包商在投标报价时采用的工序实施模 式为基础，将工序资源投入的价值量分摊到工序的工程量上得到。项目施工过程 中的每次支付以这个单价作为结算单价，以实际完成的工序工程量为计算对象进 行结掣6 4 1 。 支付模式决定了支付的时间间隔和支付次数。现实中存在多种支付模式，例 如对于小型项目可以采取一次性支付的方式，即在项目结束时一次性进行结算； 对于建设周期较长的项目可以采用按月支付的方式，即每个月术对当月所完成的 工作进行结算。国外的学者在研究支付进度安排问题时同样关注支付模式对问题 建模的影响，目前主要研究了五种支付模式：一次性支付( l u m p s u mp a y m e n t - - l s p ) 、在事件发生时支付( p a y m e n ta te v e n to c c u r e n c e s - - p e o ) 、等时间间隔支付 ( e q u a lt i m ei n t e r v a l s - - e t i ) 、按进度支付( p r o g r e s sp a y l l l e m p p ) 和在工序完成 时支付( p a y m e n ta t a c t i v i t i e s c o m p l e t i o nt i m e - - p a c ) 。这五种模式在支付时间上 的规定各不相同。然而，在建设工程实践中这五种支付模式并不是都很常见。其 中对于大多数建设项目而言，最为常见的支付模式是按进度支付模式。因此本文 以这种模式为例来阐述施工项目资源优化配置问题。对于按进度支付模式而言， 合同规定了一个定长的支付周期，其支付的时间在每个支付周期的期末，但最后 一次支付发生在项目结束时。例如设丁为规定的支付周期长度，合同工期为d d ， 则计划的各次支付时间分别为：兀2 正，万zd d 。 北京交通大学博士学位论文 2 3 2 施工项目资源配置的经济效果 经济效果是指效果和劳动消耗的比较，这个“比较”包含了两个含义：之比 和之差。这两个含义有什么区别? 施工项目资源优化配置应该采用哪一个含义 呢? 技术经济学中对生产经营方式分为两种类型：粗放型和集约型。衡量一种生 产经营方式是粗放型还是集约型，主要看投入弹性系数。投入弹性系数是指投入 增长率和经济增长率的比值。如果投入的增长超过了经济的增长，则这种生产经 营方式是粗放型的；如果投入没有增长或负增长，而经济得到了增长，则这种生 产经营方式是集约型的。粗放型的生产经营方式追求的是经济效益，即效果和劳 动消耗之差。集约型的生产经营方式追求的是经济效率，即效果和劳动消耗之比 【4 9 1 。施工项目资源配置从本质上讲是一种集约型的生产经营方式。因为它是在资 源投入总量不变的前提下，通过对项目进度的合理安排，使项目实施的效果增加。 因而，评价施工项目资源配置的经济效果应该采用经济效率指标，即： e e l = p v ( o u t p u t ) p v ( i n p u t ) ( 2 4 ) 其中e e i 表示施工项目资源配置的经济效率指标( e c o n o m i ce f f i c i e n c yi n d e x ) ； 尸坎o u t p u t ) 为施工项目资源配置效果的现值；p v ( i n p u t ) 为施工项目资源投入的现 值。 2 3 3 施工项目资源优化配置