（道路与铁道工程专业论文）基于神经网络技术的公路工程补充定额的编制与研究.pdf

e s t a b l i s h m e n ta n dr e s e a r c ho f a d d i t i o n a lq u o t af o r h i g h w a y e n g i n e e r i n gb a s e d o na r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s b y s u n y i b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g e n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o r w a n gs h o u x u m a y , 2 0 1 1 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者签名：多j ) 艺日期：2 di1 年占月2 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在一 年解密后适用本授权书。 2 、不保密留。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：否 j ) 屯 日期：乃年争月2 石日 导师签名： 日期：2 d f 年多月2 日 摘要 随着科技技术的飞速发展，新工艺、新设备、新结构、新材料不断的更新换 代，现有的公路工程定额通常难以完全满足各地区的公路建设要求，致使一些项 目投资控制缺少符合实际的依据，因此急需编制针对各地区的补充定额。 本文首先阐述了国内外定额的研究现状，并重点对现行定额的编制方法进行 了研究，提出编制补充定额的重要性及现实意义。接着从定额数据的差异性着手， 对影响因素进行分类，确定主要影响因素，运用数理统计方法对其量化。通过对 公路补充定额传统编制方法研究，构建一种新的理论模型，计算出能更加真实反 映生产管理水平的数据，为整个定额体系的合理编制奠定基础。 根据定额编制原理及现有的定额编制方法，分析了现有补充定额编制方法的 局限性，随后在分析原始数据差异性特点的基础上，阐述了采用b p 神经网络预 测模型进行定额编制的可行性。然后介绍了b p 神经网络结构和算法，以及运用 b p 神经网络模型进行定额原始数据计算的方法和过程，并应用m a t l a b 编程语言， 对定额原始数据进行模拟和预测。在选择训练样本和检验样本时，对定额数据的 影响因素进行较为详细的分析，并确定采用模糊综合评价等数理统计方法将定性 指标定量化。在建模过程中，采用改变模型中隐含层神经元个数和训练函数类别 的方法，分别进行拟合预测比较，从预测结果看出，当采用神经元个数为1 4 、 训练函数为l e v e n b e g - - m a r q u a r d t 的b p 神经网络模型进行训练样本的检验时， 所得的预测误差很小，说明该网络预测模型有较高的准确性，能够进行定额数据 的预测。随后，结合云南省公路工程定额编制规程，用训练好的模型对正常 施工条件下的消耗量进行预测，并对预测结果进行分析。最后运用层次分析法计 算出由施工定额扩大为预算定额的幅度差系数，进而求出补充预算定额。 关键词：补充定额；差异性；b p 神经网络；m a t l a b ；幅度差系数 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g y ，n e wp r o c e s s e s ，n e we q u i p m e n t ， n e ws t r u c t u r e s ，n e wm a t e r i a l sa r ec o n s t a n t l yu p g r a d i n g ，t h ee x i s t i n gh i g h w a yp r o j e c t q u o t ai so f t e nd i f f i c u l tt of u l l ym e e tt h er e q u i r e m e n t so fr o a dc o n s t r u c t i o na r e a ， c a u s i n gs o m ep r o j e c t sa r el a c ko fr e a l i s t i cb a s i s ，n o wt ii su r g e n tt oe s t a b l i s h a d d i t i o n a lq u o t a sf o re a c hr e g i o n t h i sp a p e rd e s c r i b e st h eq u o t ao fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls i t u a t i o n ，a n d e m p h a s i so nt h ec u r r e n tq u o t ao ft h ep r e p a r a t i o nm e t h o d s ，p r o p o s e dt h ei m p o r t a n c e a n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h ep r e p a r a t i o no fa d d i t i o n a lq u o t a t h e nb a s e dt h e d i f f e r e n c eo fq u o t o ，c l a s s i f yt h ef a c t o r st od e t e r m i n et h em a i nf a c t o r s ，u s i n g m a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c a lm e t h o d st o q u a n t i f yt h e m b a s e do n t h e s t u d yo ft h e t r a d i t i o n a lm e t h o do fh i g h w a ya d d i t i o n a lq u o t a s ，t ob u i l dan e wm o d e lt oc a l c u l a t e t h ed a t aw h i c hc a nr e f l e c tt h el e v e lo ft h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，t h ea i mi st ol a ya s o l i df o u n d a t i o nf o rt h e s u i t a b l ee s t a b l i s h m e n to ft h ew h o l eq u o t as y s t e m b yi n t r o d u c i n gt h eq u o t ap r i n c i p l ea n dt h ee x i s t e dm e t h o d s ，a n a l y s i st h e c u r r e n tl i m i t a t i o n so ft h em e t h o d ，s u b s e q u e n t l y ，o nt h eb a s i co fa n a l i z i n gt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h eo r i g i n a ld a t at op r o p o s ef e a s i b i l i t yo fe s t a b l i s h i n gt h ef o r e c a s t m o d e lo fb pn e u r a ln e t w o r kf o rt h ep r e p a r a t i o no fq u o t a s t h e ni n t r o d u c e dt h eb p n e u r a ln e t w o r ks t r u c t u r ea n da l g o r i t h mt h e o r y ，a n da p p l i c a t i o no fb pn e u r a ln e t w o r k d e s i g nf o rt h eo r i g i n a ld a t am o d e ld e f i n e dm e t h o da n dp r o c e s s ，t h ee s t a b l i s h m e n to f b pn e t w o r km o d e la n dt h em o d e l u s i n g m a t l a b p r o g r a m m i n gl a n g u a g e i m p l e m e n t a t i o n i nt h ec h o i c eo ft r a i n i n gs a m p l e sa n dt e s t i n gs a m p l e s ，d a t ao nt h e i m p a c to fs c a l em o r ed e t a i l e da n a l y s i so ft h ef a c t o r sa n d d e t e r m i n et h ef u z z y c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nm e t h o do fm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c s q u a n t i t a t i v e t o q u a l i t a t i v ei n d i c a t o r s i nt h em o d e l i n gp r o c e s s ，b yc h a n g i n gt h em o d e ln u m b e ro f n e u r o n si nt h eh i d d e nl a y e ra n dt r a i n i n gf u n c t i o no fc l a s sm e t h o d s ，r e s p e c t i v e l y ， c o m p a r e dt of i tp r e d i c t e d ，f r o mt h ep r e d i c t e dr e s u l t ss h o w st h a tw h e nu s i n gt h eb p n e u r a ln e t w o r km o d e lw h i c hh a s14n e u r o n sa n dt h el e v e n b e g m a r q u a r d tf o rt h e t r a i n i n g f u n c t i o nt ot e s t s a m p l e ，t h e o b t a i n e dp r e d i c t i o ne r r o ri s v e r ys m a l l ， i n d i c a t i n gt h a tt h en e t w o r km o d e lh a sh i g h e ra c c u r a c yo fp r e d i c t i o nc a nb eu s e dt o p r e d i c tt h eq u o t ad a t a t h e n ，c o m b i n i n g y u n n a nq u o t ar e g u l a t i o n s ”，u s i n gt h e t r a i n e dm o d e lt of o r e c a s tc o n s u m p t i o nw i t hn o r m a lw o r k i n gc o n d i t i o n s ，a n da n a l y z e h t h ep r e d i c t i o n r e s u l t s f i n a l l y ，u s i n g t h ea h pm e t h o dt oc a l c u l a t e a m p l i t u d e d i f f e r e n c ec o e f f i c i e n to fb u d g e tq u o t aw h i c hi su s e dt o e x p a n dt h ec o n s t r u c t i o n q u o t at ob u d g e tq u o t a ，a n dt h e nf i n dt h es u p p l e m e n t a r yq u o t a k e yw o r d s ：a d d i t i o n a lq u o t a ；o t h e r n e s s ；b pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k s ；m a t l a b ； a m p l i t u d ed i f f e r e n c ec o e f f i c i e n t i l l 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论 1 1 研究背景1 1 1 1 定额的重要性1 1 1 2 补充定额的重要性2 1 2 选题来源及研究意义3 1 2 1 选题来源3 1 2 2 研究意义3 1 3 国内外研究现状5 1 3 1 补充定额的研究5 1 3 2 定额原始数据处理方法的研究现状6 1 4 研究思路和预期成果一8 1 4 1 研究思路8 1 4 2 拟采用的研究方法8 1 4 3 预期成果9 1 4 4 创新点9 第二章定额原理与编制方法 2 1 定额原理10 2 1 1 劳动定额10 2 1 2 材料消耗定额1 0 2 1 3 机械台班定额l l 2 2 定额编制方法1 1 2 2 1 技术测定法1 l 2 2 2 统计分析法1 2 2 2 3 经验估计法1 3 2 2 4 比较类推法13 2 3 方法的改进研究1 4 2 4 预算定额的编制原则、方法15 2 4 1 预算定额的概念及编制原则1 5 2 4 2 预算定额的编制方法1 6 2 4 3 预算定额幅度差系数分析1 7 2 5 本章小节19 第三章基于神经网络技术的定额编制预测模型的构建 3 1 数据的差异性分析2 0 3 1 1 差异性分析2 0 3 1 2 影响因素分析2 3 3 1 - 3 主要影响因素的定量化处理2 4 3 2 人工神经网络技术的适应性研究2 6 3 3b p 神经网络的基础理论及优缺点2 7 3 3 1 神经网络的概念2 7 3 3 2 神经元模型2 8 3 3 3 b p 网络的学习过程一2 9 3 3 4 b p 神经网络的优缺点及改进。3 0 3 4b p 网络预测模型设计一3 3 3 4 1 模型参数的选定3 3 3 4 2 预测模型结构的确定3 3 3 5 本章小结一3 8 第四章b p 神经网络模型的m a t l a b 实现 4 1m a t l a b 的介绍3 9 4 2 基于b p 神经网络的预测方法的m a t l a b 实现步骤4 0 4 3 异常数据的处理4 0 4 3 1 观测次数的确定一4 0 4 3 2 异常数据的分类一4 l 4 3 3 异常数据的判别及处理方法4 2 4 4b p 神经网络模型的确定一4 5 4 4 1 数据的预处理4 6 4 4 2 预测模型的m a t l a b 设计一4 7 4 5 本章小结一5 l 第五章实例分析 5 1 概况5 2 5 1 1 破碎炮锤破碎石方的施工技术特性和施工技术要求5 2 5 1 2 资料的搜集5 2 5 1 3 影响因素的分析与处理5 3 5 1 4 正常施工条件的拟定5 5 5 2 预算定额的编制：5 5 5 3 本章小结5 8 第六章结论与展望 6 1 本文主要结论5 9 6 2 有待进一步研究的问题一5 9 参考文献61 致j 射6 5 附录a 攻读硕士期间发表论文及参与科研项目情况6 6 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 定额的重要性 定额是指在合理的生产组织、合理的使用资源和合理的生产过程中，经过科 学地测定、分析、计算而加以合理确定的生产单位合格产品或完成一定量工作所 消耗的人力、机械、材料、资金等数量的标准。定额的重要性主要表现在： l 、定额是节约社会劳动和提高生产效率的工具。定额大致町分为三类：第 一类定额作为生产性的施工定额直接作用于建筑安装工人，企业通过定额促使工 人节约社会劳动( 工作时间、原材料等) 并提高劳动效率、加快工作进度，从而 获得更多利润，提高企业的市场竞争力；第二类定额是作为造价计算的依据，用 于控制劳动力消耗量，便于企业加强管理；第三类定额为决策性指标，高层决策 者用其合理分配社会劳动，有效利用资源。 2 、在国家宏观调控下，通过定额来管理工程建设项目是其重要手段。利用 定额对工程建设进行宏观调控和管理只要体现在：对工程造价进行管理和调 控；对资源配置和流向进行预测和平衡；对经济结构，包括企业结构和所有 制结构进行合理的调控，也包括对技术结构和产品结构的调整。 3 、定额有利于市场的竞争。市场信息的传递和加工，是通过定额来完成的， 其能为供需体之间以及供给体内部竞争奠定健康公平的环境。 4 、定额是对市场行为的规范。对投资者来说，他可以利用定额来权衡自己 的财务状况和支付能力、预测资金投入和预期回报；对建筑企业者来说，企业在 投标报价时，只有充分考虑到定额的要求，作出正确的价格决策，才能占有市场 竞争优势，才能获得更多的工程合同。可见，定额在上述两个方面规范了市场主 体的经济行为。因而对完善我国固定资产投资市场和建筑市场，都起到重要作用。 5 、定额有利于完善市场的信息系统。定额管理是对大量信息的加工，也是 对大量市场信息进行传递，同时也收集市场信息的反馈。在我国，以定额形式建 立和完善市场信息系统，是以公有制经济为主体的社会主义市场经济的特点，在 发达的资本主义国家是难以想象的。 6 、定额有利于推广先进的施工技术和工艺。定额水平中体现着某些已成熟 的先进的施工技术和经验，工人要达到和超过定额，就必须掌握和应用这些先进 技术：如果工人要大幅度超过定额水平，他就必须创造性的劳动。第一，在自己 的工作中注意改进工具和改进技术操作方法，注意原材料的节约，避免原材料和 能源的浪费。第二，企业或主管部门推行先进成熟的施工工具和施工方法，所以 可以说贯彻定额也就意味着推广先进技术。这样，新技术、新工艺、新材料、新 经验就很容易推广而大大提高全社会的劳动效率。 1 1 2 补充定额的重要性 定额的编制是一项政策性、技术性较强的工作，因此其内容必须随技术进步、 规范的修订、补充和施工组织及管理水平的提高而不断修订、补充和完善。现行 的公路工程预算定额是按交通部及国家相关部门规定，在常规合理的施工组织及 条件下，通过科学的总结工程实践经验，按照现行公路工程技术和质量评定标准、 设计和验收规范、施工技术和安全操作规程编制的，其中工料机消耗量是通过对 大量工程实践数据统计、分析、归纳、总结取定的，并体现社会平均水平。因此， 工程定额的编制总是相对滞后于工程实践的。 但是，我国公路工程建设发展很快，公路工程科学技术同新月异。我国现行 的公路工程概、预算定额是交通部2 0 0 7 年颁布于2 0 0 8 年实施的，由于区域性差异， 已不能满足工程建设的实际需要。而且近几年来，随着科技的不断进步，新工艺、 新设备、新结构、新材料的不断利用，新定额却未能覆盖全部工程的实际情况， 在控制投资方面，如果不结合实际情况，容易产生各种各样新的甚至严重的问题， 因此，对于针对性的补充预算定额进行编制和更新是绝对有必要的。 另一方面，当前是全国公路建设全面发展的重要时期，以云南省为例，此处 地处西部地区，地广人稀，山岭众多，交通不便是长期制约经济社会发展的重要 因素。公路基础设施建设对于西部地区改善通行条件、加强交流沟通、实现脱贫 致富，能够起到重要作用，产生显著成效。在公路工程建设过程中，我们发现交 通部颁布的现行公路工程概、预算定额对于某些地区的施工实际来说，已不能满 足建设管理的需要，但由于针对这些地区的补充定额仍未制定，因此，结合国家 经济体制、投资管理体制以及基本建设管理体制改革的需要，在反映当前时期公 路设计、施工的实际情况基础上，通过测定与编制补充定额，可以完善全国各地 区的基础造价管理数据，并对造价管理工作也有一定的参考价值。 为了保证定额项目齐全，我们首先要做到加强定额基础资料的同常积累和调 查研究，特别是要注意收集和分析整理各项补充定额资料，排除人为因素的影响， 提高编制定额的水平。其次，注意及时补充反映新结构、新工艺、新设备、新材 料的定额项目。第三，在处理淘汰定额项目的时候，要持慎重态度。 2 因此，本论文的研究对公路工程控制投资、编制合理标底方面，将起到十分 重要的作用；对合理地确定和有效地控制公路工程造价具有重大的意义。 1 2 选题来源及研究意义 1 2 1 选题来源 论文的选题来源于长沙理工大学和云南省交通厅合作的科研课题云南省公 路工程定额编制规程。本人在参与这个课题时，充分了解了当前云南省公路工 程的特点，也从一定程度上认识到了同时作为基础性定额补充定额的重要性；通 过对定额编制理论的理解、学习和研究，深刻感受了该课题立项的必要性和紧迫 性；最后，以我校与云南省交通厅合作的这个科技项目为依托对整个公路工程补 充定额的原始数据处理方法及编制进行系统研究。总之，无论从实践上还是从理 论上，关于补充定额的原始数据处理方法及编制的研究工作是十分必要的，以往 的研究具有一定的局限性，不能全面的从全局考虑问题出发；发达国家现在并没 有具有强制性的国家、地区定额，都是一种具有指导性质的标准。随着社会主义 市场经济的繁荣发展，公路工程市场的逐步放开，新结构、新工艺、新设备、新 材料的不断涌现，编制一套公路工补充定额是必然趋势，并且能够作为投标报价 和成本控制的基础，同时公路工程造价管理部门通过补充定额，在遵循经济规律 的前提下，可采取必要的计划指导和行政手段管理、加强并改善政府对公路工程 建设的宏观调控，引导公路建筑市场的健康发展。因此，本论文的研究内容具有 很强的紧迫性和现实性。 1 2 2 研究意义 定额水平是反映一定时期内社会必要劳动时间量的大小，在一定时期内具有 相对的稳定性，但定额水平也非长期不变，随着社会生产力的发展，新结构、新 工艺、新设备、新材料的普遍应用以及工程质量标准的变化和企业施工组织管理 水平的提高，就需要对其进行补充、修订或重新编制以适应社会生产的需要。 以云南省为例，云南省全境位于云贵高原之上，高山峡谷占全省面积的9 4 ， 其余为小块瓮地，位置特殊，自然条件复杂，云南省的多山多雨的地形气候环境， 导致这个地区的滑坡、泥石流等自然灾害现象频出，这对于公路的建设提出了更 大的挑战，也使其公路建设与其他省区有所不同。因其地质环境的特殊性，路面 工程施工中的材料、结构和方法也有不同，但部颁定额未能全面反映和囊括，因 此，为了满足云南省公路建设对计价依据的迫切需要，必须针对当前的施工技术 和水平编制符合云南省公路工程要求的补充定额。 3 补充定额的研究成果带来的经济效益和社会效益巨大他，t s “，具体表现为： ( 1 ) 有利于规范云南省的工程造价。 通过制定符合本地区的补充定额，可以让建设单位能更准确的对工程项目的 标底进行编制，同时可以保证在该地区从事工程施工的企业能够更合理、准确的 确定工程项目成本，这样不仅有利于企业间的公平竞争，而且有利于接受上级监 管部门的审查，最终达到节约社会成本的目的。 ( 2 ) 使工程造价更为合理。 当前是全国公路建设全面发展的重要时期，但在公路工程建设过程中，交通 部颁布的现行公路工程概、预算定额已严重不适应现存的施工实际需要，而各区 又没能有相应的补充定额，这样就给项目建设管理带来极大不便。相比0 8 定额与 9 2 定额，问题还是比较突出的，最直观的表现在工程造价相对有所降低，而各个 地区的公路建设水平又与全国平均水平有差异，这就要求施工企业进一步加强自 身的管理，另一方面也要求造价工作更加细致，完整。通过补充定额的编制，可 以填补部颁定额的缺项，漏项，使各个地区的造价工作更加有据可依，计价更加 合理。 ( 3 ) 提高各个地区的劳动生产率 补充定额的编制可以说是树立了一种评判标准，它是生产者、经营管理者以 及工人三方明确工作标准的具体目标，促使他们自觉节约社会劳动和消耗量，从 而达到提高劳动生产率和经营效益的目的。 ( 4 ) 为各个地区宏观调控提供依据 定额是国家实施宏观调控的依据。每一项基本建设项目，往往都是成百上 千亿的投资，其关系到一个地区的发展甚至国家宏观经济建设的计划，因此各地 方的经济建设，都需要严格把关，精确控制，这就需要利用定额提供技术和计量 依据，得到合理可靠的结果。 ( 5 ) 有利于组织和协调社会化大生产 随着分工的越来越细和生产社会化程度越来越高，为了合理配置各生产要 4 会的公平性。 ( 8 ) 为其他地区的相似公路工程的造价提高借鉴。例如陕西南部、四川、贵 州、广西等地区都具有和云南省相似的气候、地质环境，制定的补充定额也能给 相邻地区的类似公路工程提供很好的参考作用。 综上所述，补充定额的研究成果对于全国以及各个地区公路工程控制投资、 编制合理标底方面，将起到十分重要的作用：能够使建筑施工企业合理、有效地 控制公路工程造价。同时，本项目的技术成果将对积累公路工程补充定额的编制 提供经验，完善各省乃至全国的公路工程造价控制体系，节约公路建设投资等都 具有巨大作用，也将产生巨大的经济效益和显著的社会效益。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 补充定额的研究 对定额进行科学研究是从泰勒( f w t a y l o r ) 从1 8 8 0 年开始的。他通过研 究工人操作方法对工时的影响，首创系统的科学管理技术，将作业时间、条件以 及步骤进行了标准化。同时期的吉尔布瑞斯( b g il b r e t h ) 创立“动作研究 理 论，奠定了合成技术的基础。随着定额研究的不断发展，到第二次世界大战期间， 运筹学和工效学开始建立并得到研究者的重视，随之工业管理学得到工业国家的 大力发展，至2 0 世纪7 0 年代出现了专门研究生产入际关系的行为科学，其通过人 的本性和需要、动机等提高劳动生产率。 国外一些发达国家虽然不由政府组织制定统一的计价标准，但在其具体的造 价工作中还是可以看出它们对定额还是有强烈的依靠的，尤其更加重视定额的时 效性。例如，美国的定额、指标、费率标准等一般由各大型工程咨询公司制定， 各地的咨询机构再根据本地区的具体特点，制定单位建筑面积的物质基价和消耗 量，作为所管辖项目的造价估算标准。英国政府的投资项目从确定投资和控制工 程项目规模及计价的需要出发，各部门大都制定了经财政部门认可的各种建设标 准和造价指标，作为向国家申报投资、控制计划设计、确定工程项目规模和投资 的基础，也是审批立项、造价限额的依据。而在这其中，作为计价基础的定额发 挥着重要作用，尤其是其时效性，将直接影响到工程造价的准确性。所以国外对 定额的补充更新是非常及时和重视的。 相比较而言，我国对公路工程定额编制和管理工作也是非常重视的，早在 1 9 5 8 年，交通部公路分局在对定额测定的基上，制定了全国统一的公路工程预 算定额，各省市亦制定了地方性的预算定额和施工定额；1 9 8 3 年随着 5 改革开放的到来，为了顺应改革开放的要求，交通部又颁布了新的公路工程概 算定额和公路工程预算定额，此后交通部不断修订定额，1 9 8 4 年颁布了公 路工程施工定额，1 9 8 6 年发布试行了 公路工程估算指标；1 9 9 2 年，颁发了 公路工程施工定额、公路工程概算定额、 公路工程预算定额、公 路工程估算指标、公路工程机械台班费用定额、公路工程基本建设概预 算编制办法、 公路工程基本建设工程估算编制办法，形成了完整的工程造 价计算体系，简称9 2 定额；1 9 9 6 年，对9 2 定额进行修订，重新制定了定额基价， 改变了一些计算基数，增加了现场经费，形成了9 6 年的编制办法，一直实行至u 2 0 0 7 年，称为：9 6 规范、9 2 定额。接着又依据公设字 1 9 9 7 13 4 号文件，颁布了新的 公路工程施工定额。 现在实行的全国统一定额主要指的是交通部2 0 0 7 年根据第3 3 号文颁布的公 路工程基本建设项目概算预算编制办法( j t gb 0 6 - - 2 0 0 7 ) 、公路工程概算定 额( j t g tb 0 6 一0 1 ) 、公路工程预算定额( j t g tb 0 6 一0 2 ) 、 公路工程机 械台班费用定额( j t g tb 0 6 0 3 ) 等。但是由于全国各地区地理、自然条件、 经济水平等特殊性，部颁新定额不能完全覆盖所有项目，已严重不适应施工实际 的需要，为了适应国家经济体制、投资管理体制和基本建设管理体制改革的需要， 本着工程定额应能正确反映当前和今后一个时期公路设计、施工的实际情况的原 则，有利于采用“四新 技术的指导思想，提高公路造价管理水平的目的，我国 各省、市在公路工程建设过程中，依据自己的实际情况，也编制了一些补充定额， 为的是能够有效、合理地控制和确定公路工程造价，达到对公路建设工程的管理 力度做出重要贡献的目的。 1 3 2 定额原始数据处理方法的研究现状 对于测到的原始数据，一般采用极限值的概念，计算最大、最小极限值，用 以检查和剔除超出极限范围内的数据。然后将不含有异常值的数据进行进一步的 分析处理。 目前在数据处理方面最常用的方法是一一平均法，它主要包括一般算术平均 法、加权平均法和二次平均法，在谷冠军、胡明德、张晓波、徐学东一”等 的文献研究中都有提到，其中常用的是一般算术平均法和加权平均法，二次平均 法一般用于统计分析法中，可以用来进一步提高定额的先进性，并且能够在一定 程度上弥补数据滞后给定额带来的不准确性；杨赞锋，陈宁他o l 利用点估计理论力 求证明在数据处理方面，一组测样数据是能够反映定额总体规律的；申成文、张 世松、赵英利、回金常- 等人将线性回归模型运用到施工定额原始数据的处理中， 6 并试图着找出定额和其各种影响因素之间的关系；另外，文献 1 9 中在结合目前 取水定额的研究方法，并在此基础上运用平均先进法、重复利用率逐年增长法、 时间序列法等进行数据处理，这些方法的本质虽然也是基于概率与数理统计原 理，但要比一般传统的数据处理方法先进一些。 其次，根据定额原始数据的测定方法，可以通过传统的技术测定法、经验统 计法( 抽样统计法) 、比较类推法”等方法进行补充定额的编制。特别对于补充定 额的编制而言，在无法采用上述传统方法编制补充定额的前提下，文献 2 0 提出 可以参照本行业或专业现有定额本身已有子目编制补充定额和移植其他行业或 专业定额子目这两种方法编制补充定额。 近年来，随着定额制定方法研究的不断深入，各种研究定额编制的方法也不 断涌现，龙琰通过分析发现，实测原始数据存在“小样本，贫信息 的特点，为 此他提出了公路工程施工定额原始数据计算模型。该模型是建立在模糊数学和灰 色系统理论上，并具体应用模糊贴近度和灰色关联度的方法进行建模分析的k ”。 乔鹏提出先运用a h p 方法进行定额测定方法的选择，进而运用因子分析和主成分 分析相结合的办法构建原始数据计算模型幢”。 随着计算机技术和先进制造技术的不断创新和推广，经过国内学者和研究人 员的不断探索和研发，定额制定和管理取得了一定的成就，有关定额编制的商品 化软件不断出现幢 n m ，。定额管理的创新性模型和方法也不断被提出，如哈尔 滨工业大学和清华大学将计算机技术成功的应用于定额编制，应用点估计计算模 型和相关的数据库设计方法开创性的提出了定额计算整体框架，这也是计算机辅 助计算定额的首次尝试。另外，西安理工大学创造性的提出了采用神经网络的方 法来快速计算加工时间定额”，这种方法是采用实测数据为样本集数据，为人工 神经网络技术在工时定额计算方面的广泛应用提供了可能。 由公路工程施工定额综合扩大为预算定额时，主要采用的一个方法是幅度差 系数法，文献 2 1 提出了人工幅度差和机械幅度差所要考虑的各种影响因素。文 献 2 2 提出了一种新的模型一一区间估计模型，通过定量定性分析，可以降低人 为制定区间的不确定性所带来的误差，解决了由公路工程施工定额到公路预算定 额的综合扩大系数的区间范围问题，文献 2 3 采用因素分析的理论方法分析了影 响公路工程预算定额幅度差的因素，根据误差理论建立了影响因素的量化模型。 总的来说，国内外研究定额方面的专著、学术论文并不多，特别是在对定额 数据的差异性分析方面的研究更是少之甚少。通过文献资料的查阅可知，目前施 工定额原始数据的处理基本上是基于概率与数理统计学理论而来。多数定额子目 7 的消耗量数据的形成，并没有考虑到数据差异性处理，大部分时候只是在简单的 剔除部分异常数据后，采用统计分析的办法如简单平均法或者二次平均法等计算 出平均的消耗量称为基础定额，再通过一个幅度差系数的扩大扩大为预算定额或 者概算定额。但是事实上，我们对于收集到的原始数据不仅要考虑剔除异常数据， 还应考虑到数据间由于外界条件不同所带来的差异性。因此，本论文的选题就是 以不同来源的基础实测定额数据为分析对象，突破原有定额数据处理方法的局 限，尝试运用b p 神经网络法构建出一种新的方法模型，计算出能更加真实反映 生产管理水平的数据。 1 4 研究思路和预期成果 1 4 1 研究思路 本文主要是针对公路工程的补充定额的编制方法进行研究的，其研究思路 是：论文首先介绍了补充定额的背景和意义以及编制方法的国内外研究现状，对 现有补充定额的编制方法作了一定的介绍，进而分析了现有补充定额编制方法的 局限性；接着，介绍人工神经网络的基本原理等相关理论，进而引出b p 神经网 络，通过阐述b p 网络应用于预测的原理及步骤，b p 神经网络的优缺点及改进 算法，模型结构的设计，训练算法及训练参数的选择，建立合理的b p 网络结构 模型。同时，较系统的对收集到的定额原始数据的相关因素进行了分析。然后利 用m a t l a b 编程实现b p 神经网络的预测，并通过计算比较三种优化算法 l e v e n b e r g m a r q u a r d t 、t r a i n g d a 和t r a i n l m 的计算误差，最终选定迭代次数最少， 收敛速度最快、拟合效果最好的l e v e n b e r g m a r q u a r d t 算法。随后，用训练好的 模型对正常施工条件下的消耗量进行预测，并分析预测结果。最后运用层次分析 法计算幅度差系数，将施工定额扩大为补充预算定额。 1 4 2 拟采用的研究方法 ( 1 ) 定性分析与定量分析相结合的方法，对影响定额原始数据的诸多因素进 行分析。其中主要采用的数理统计方法为模糊综合评价法。 ( 2 ) 数学建模的方法，利用m a t l a b 神经网络工具箱进行b p 网络模型建立、 训练、仿真的编程设计。 ( 3 ) 仿真试验的方法，使用具体数据进行仿真试验，检验模型的效果。 ( 4 ) 层次分析法，由施工定额扩大到预算定额时，进行人工或机械幅度差系 数的计算。 8 1 4 3 预期成果 本文在现有研究的基础上，主要针对收集到的实测原始数据的差异性分析及 处理展开研究，预期达到的目标是： ( 1 ) 论述当前定额编制的方法，并分析当前方法的局限性，提出可以从分 析数据差异性的影响因素入手，建立补充定额编制计算模型。阐述从施工定额扩 大到预算定额的幅度差系数的确定方法，提出一种较为简单、快捷的基于层次分 析法的幅度差系数计算方法。 ( 2 ) 提出将b p 神经网络运用到补充定额编制中的适用性，建立基于神经 网络的定额编制预测模型，分析传统b p 算法的局限性，并提出改进算法。简述 定额数据差异性产生的原因，以及将定性指标定量化的基本原理和方法。 ( 3 ) 运用格拉布斯( g m b b s ) 准则和狄克逊准则分析剔除异常值；构建基于 改进的b p 神经网络法的补充定额原始数据计算模型，并调用m a t l a b 函数进 行预测，最终测算出在正常施工条件下的定额值； ( 4 ) 结合科研课题云南省公路工程定额编制规程，运用本文训练好的模 型对正常施工条件下的消耗量进行预测，并分析预测结果。所建立模型对收集到 的原始数据展开分析计算，验证所设立模