1.3 工程施工控制
1.3.1 工程施工控制的基本概念
1.3.1.1 基本概念
施工控制指对施工作业和活动所进行的预先设防、监视、监督、监测、检测和纠偏(错)的一系列行为活动。更具体地说,施工控制是指为保证整个施工作业和活动尽可能地按照预期需要正常进行,对预估可能出现不利情况的方面,采取措施加以防范,对即将执行、正在实施、已经完成的作业和活动,进行核实、监督、检测,当发现偏差和错误时,采取措施予以纠正和处理所进行的一系列活动。施工控制活动包含两个基本方面:一方面是围绕降低风险的预先设防所进行的一系列活动,即通常所说预防性控制;另一方面是围绕检查和纠偏展开的一系列活动,即更正性控制。这个定义明确了作业和活动的三种时态情况:事前、事中、事后,明确区分预防性控制和更正性控制。其目的是:①强调事前、事中、事后这三种控制方式在控制过程中存在的必然性;②区分事前控制、预防性控制与计划工作中考虑控制问题所进行的工作这三者之间的差别。后者属计划工作中的计划内容,而非控制工作,因为在计划中所做的这一切工作没有实质性控制活动。事前控制有实质性控制活动,比如对实施条件的核实、检查等。预防性控制是两类基本控制之一,它不仅有明确的控制活动,而且通常还需要消耗多种实物资源。预防性控制针对对施工可能造成不利影响的方面,强调预先设防,主要目的在于降低各种风险,比如安全问题设防、质量问题设防、风险问题设防等。事前控制的理解需要较为狭义,它是更正性控制的一种特殊形式,是更正性控制过程不可缺少的一个环节,控制仅针对某个特定的施工过程。这两点对理解控制概念以及控制工作的开展可能会有一定帮助。本书着重讨论更正性施工控制。
施工控制需要有明确的控制主体。控制主体决定了控制实施范围、控制面、控制关注点、控制需要的精准度。控制主体层级越高,需要控制的范围越大,控制关注点越集中。一般情况,高层级控制需要的控制精准度相对不是很高。控制主体层级越低,控制范围越小,控制点越分散,需要的控制精准度越高。对于一个有效的施工控制来说,各个层级的控制都是需要的,都各自发挥着不同的、不可或缺的作用。本书所述施工控制主要指施工项目部(管理团队)针对其所负责的施工任务进行的各种控制。
施工控制还需要有相对明确的控制对象。施工控制的最终目的是整体施工目标的实现,整体施工目标的实现依赖各个管理局部目标的实现,各个管理局部的目标实现依赖各分部分项工程的有效控制,各分部分项工程的有效控制取决于各个工序及若干细节的有效控制。形象地说,施工控制像一张面积很大的密布的网,有数不清的细节。如果没有相对明确的控制对象,控制将无从着手,更谈不上有效控制。施工管理团队的控制对象应该侧重于各个管理局部的目标实现和各分部分项工程的有效控制,当然,对于一些关键工序和重要细节的控制也是必不可少的。
施工控制通常的基本过程见图1-1,这是人们熟悉的PDCA循环控制过程,这种控制方法适用于所有各类施工控制。
图1-1 施工控制的基本过程
1.3.1.2 施工控制与施工计划的关系
施工计划与施工控制是相互依赖的关系,可以说,二者密不可分。没有计划,控制缺乏标准和依据;没有控制,就不能及时掌握计划的执行情况和执行结果,计划目标的实现就没有保障。在制订施工计划时需要充分考虑控制问题,比如控制对象、控制方法和手段、控制标准等。在施工控制中,需要适时结合施工计划,计划是最主要的控制依据,如果结果偏差是由于计划过错造成的,还需要对计划做出调整和修改。
施工计划与施工控制是相互区别的关系,是施工管理完全不同的两种职能需要。就出发点和根本目的来说,施工计划和施工控制有共同之处,都是为了更好地实现施工目标。就二者的作用、活动过程、采用的方法手段、开展工作需要的条件等多个方面来说,是完全不同的,需要有各自完整的工作系统。控制标准是计划与控制之间联系最为密切的一个方面,有些控制标准在计划阶段可以明确,但很多控制标准需要在实施过程中或局部过程结束后才能明确,因为控制需求(需要控制什么、如何控制)需要根据施工实际情况才能作出明确的决断。控制标准的制订既是计划工作的一部分,也是控制工作的一部分。
由于计划与控制的这种既依赖又区别的关系,会导致项目施工可能存在多种组织结构需求,比如计划与控制分设、计划与控制不作区分、计划与控制在一定程度上区分等。不同模式有不同的优缺点,具体哪种组织结构更有利于施工,需根据项目的具体情况而定。
计划与控制之间还存在着一种相互影响的关系。一方面,计划质量越高,控制工作越轻松,控制任务越少,反之,计划工作不充分,低质量的计划将加大控制工作难度、增加控制任务。另一方面,控制系统越完善、要求越严格,对计划工作、计划质量的要求就越高。控制系统不完善、控制要求低往往是低质量计划的主要诱因。
1.3.2 施工控制的主要分类
(1)按控制实施的时间节点分 按控制实施的时间节点,施工控制分为事前施工控制、事中施工控制、事后施工控制。
(2)按控制的性质分 按控制的性质,施工控制分为更正性施工控制和预防性施工控制。
(3)按控制范围和对象分 按控制范围和对象,施工控制分为整体施工控制、局部施工控制和施工细节控制。整体施工控制可分为工程项目施工控制或工程子项目施工控制、单项工程施工控制、单位工程施工控制。局部施工控制指两种情况,一种情况指分部分项工程施工控制,另一种情况指各个管理局部的施工控制,主要包括进度控制、成本控制、质量控制、安全控制、资源控制、风险控制、合同控制等几个方面。细节控制指施工工序和施工作业细节的控制。
(4)按信息属性分 按信息属性,施工控制分为反馈性施工控制和前馈性施工控制。
反馈性施工控制是指用已经发生的情况同现在及将要进行的情况做对比开展控制活动。前馈性施工控制是指采用对未来情况预测的结果来对比现在及将要进行的情况开展的控制活动。
(5)按控制采用的手段分 按控制采用的手段,施工控制分为直接型施工控制和间接型施工控制。直接型施工控制指直接针对控制目标(需求)的施工控制,间接型施工控制指不直接针对目标(需求),而针对与目标(需求)密切相关的其他事物进行的施工控制。
(6)按控制是否采用计量方法分 按控制是否采用计量方法,施工控制分为定性施工控制与定量施工控制。
定性施工控制指不对控制对象进行定量分析计算,只做定性分析和评价的施工控制,定量施工控制指对控制对象进行定量分析计算和评价的施工控制。
1.3.3 工程施工主要控制系统及控制体系
施工控制是一项复杂的系统工作,控制系统和控制体系需要从多方面阐述。
1.3.3.1 基本控制过程的控制系统
从完成一个基本的控制过程看,要保证控制系统正常完整运行,施工控制需要包括检查、偏差分析、信息反馈、纠偏及处理4个子系统,如图1-2所示。这个系统是项目部(公司)的自控系统,不包括上级公司、其他施工管理主体及地方行政主管的施工控制。
图1-2 基本控制过程的控制系统
(1)检查系统 检查系统由施工控制所需的一系列人的检查活动及与检查相关的各种制度、流程、方法、规范、标准构成。在这个系统中,人的活动发挥了重要作用。施工检查包括定期检查、不定期检查、日常巡视检查等几类。检查方式、检查方法、周期频率根据企业管理政策、制度、流程和施工实际情况确定。
① 定期检查 定期检查指项目部(公司)根据施工实际和上级公司相关规定,对施工现场作业和相关活动进行定期的各种控制性检查。定期检查一般应包含:
a.开工前资源配置核实检查;
b.年度全面检查;
c.季度全面检查;
d.月安全、质量检查;
e.周进度、安全、质量检查;
f.竣工前质量检查。
② 不定期检查 不定期检查指项目部(公司)根据施工实际需要,对施工现场作业和相关活动进行不定期或临时性的各种检查。不定期检查可以是全面、局部检查,甚至可以是某个细部、细节的检查。
③ 日常巡视检查 日常巡视检查指由项目部委派并指定专职人员对施工现场作业和相关活动进行日常性的各种检查,包括旁站、巡视、跟踪、督促、指导、测量、检测、计量、统计、记录等多种形式的活动。
(2)偏差分析系统 偏差分析系统主要由评价标准、检查结果、偏差分析等内容构成。在这个系统中,标准、规范、方法、计划发挥了主导性作用。
评价标准的制订,从时间方面,可能来自于计划,可能在检查前制订,还可能在检查之后制订。从制订依据方面,有多种可能:①施工计划;②企业标准;③设计规定;④合同约定;⑤相关标准;⑥相关规范;⑦相关法律法规,从标准执行需要来说,可以考虑①~⑦的顺序,从标准的法律地位来说,顺序是①~⑦依次增强。这两类顺序在实际工作中应充分考虑。
检查结果即对检查情况的记录。检查结果可能有多种形式:原始记录、经整理的记录、汇总后的记录等。
偏差分析主要包括:①检查结果与标准的比较;②偏差情况(偏差值、偏差程度等);③偏差原因分析。
(3)控制信息反馈系统 施工控制信息系统只是整个施工管理信息系统的一个方面,是一个局部的子系统。施工控制信息系统包括控制信息反馈系统和控制信息前馈系统,前馈系统在此不作讨论。仅讨论通常的施工控制这个基本过程中的信息反馈。
控制信息反馈系统主要包括:信息内容、信息源、信息获得方式、信息传递对象、信息传递方式、信息接收方式等。
控制信息反馈系统的建立依赖整个施工管理信息系统的建立,在施工控制中,信息反馈系统显得尤为重要,信息的反馈速率在很大程度上决定了时滞程度,从而决定控制的及时性和有效性。
(4)纠偏和处理系统 纠偏和处理系统主要包括:①纠偏和处理措施(办法)制订;②纠偏和处理的执行;③完成纠偏和处理。
纠偏和处理措施(办法)需根据实际情况及企业管理制度、项目部管理办法制定。根据偏差程度、偏差造成的影响和损失,一般由主管人员制定,情节严重的由项目部制定,情节非常严重的由公司制定并追究经济责任,情节极其严重、构成犯罪的需要移交司法部门处理,追究相应的法律责任。
纠偏和处理的执行方式一般有以下几种:
① 日常专职巡视人员或其他管理人员口头纠错(偏);
② 日常专职巡视人员或主管人员书面指令纠偏;
③ 项目部书面指令纠偏。
完成纠偏和处理需要一个过程,需要明确责任人、明确时间期限、明确标准要求。通常还需要对过程进行监督,对处理结果进行检查验收。
1.3.3.2 以主要管理局部反映的施工控制系统
从施工全方位管理看,施工控制系统需要包括进度、成本、质量、安全、材料、设备、劳动力、风险8个主要控制子系统,见图1-3。这些子系统既相互关联,又自成体系,可以在一定程度上独立运行。
图1-3 以主要管理局部反映的施工控制系统
1.3.3.3 以任务结构形式反映的施工控制体系
工程项目或工程子项目施工控制依赖其包含的各个单项工程的施工控制,每个单项工程施工控制依赖其包含的各个单位工程施工控制,每个单位工程施工控制由其所包含的所有分部分项工程的施工控制所决定,施工控制形成一个以任务结构反映的控制体系。任务结构按单项工程、单位工程、分部分项工程逐级展开的控制体系见图1-4。
图1-4 按单项工程展开的施工控制体系
很多情况下,为便于开展工作和满足施工管理需要,任务分解需抛开单项工程,直接按单位工程展开,这种情况下的施工控制体系如图1-5所示。
图1-5 按单位工程展开的施工控制体系
有些情况下,为降低施工管理复杂程度,对于一些不太复杂的工程项目或工程子项目,任务结构可直接按分部分项工程展开,此时形成的施工控制体系就较为简单,如图1-6所示。
图1-6 按分部分项工程直接展开的施工控制体系
1.3.3.4 以控制手段反映的施工控制体系
由于施工项目的复杂性,施工控制手段是多层次、多方面的。施工控制形成一个以控制手段反映的控制体系,如图1-7所示。施工控制采用多种方法、多种手段、充分利用各层次控制方式会使施工控制变得更为有力。
图1-7 以控制手段反映的施工控制体系
1.3.4 施工控制的基本要求
1.3.4.1 目的性
任何一项施工控制的实施需要具有明确的目的,这是对施工控制最基本的要求。明确的目的是控制工作能够准确定位控制对象和控制目标的基础,是确定控制手段和控制方法的前提,是控制发挥作用的源泉。比如,事前控制的目的是为了在实施前能够及早发现问题,尽可能减少不必要的付出。基于这个目的,人们才会采取进一步手段——检查核实,才会进一步锁定对象——实施条件,才会进一步进行现实条件(计划条件)与目标实现条件的分析比较,进而判定问题存在与否,最终发挥出控制的作用。
1.3.4.2 及时性
施工控制的及时性问题是整个施工管理中的一个重要问题,施工控制的有效性在很大程度上取决于施工控制的及时性,如果某项施工控制不能及时解决施工中的问题,那可以说这个控制是不成功的,甚至可以说是无效的。一方面,施工存在问题解决得及时与否决定了解决问题需要付出的代价大小;另一方面,施工是一个连续的过程,在绝大多数情况下,下道工序工作的开始容不得上道工序过多的停滞和拖延,若不能及时解决上道工序中存在的问题,将导致一系列新的问题产生,此时可能作出的决策是,要么影响下道工序的开始,面对一系列更多问题:进度、生产稳定、工人情绪、经济损失等,要么积累问题,形成隐患,今后面临更大的问题。当然,在现实中,其一,不存在绝对完美的计划与控制;其二,在很多时候,处理并解决问题的实际时间耗费往往总是超过人们的期望值,所以,一般性施工控制或多或少会存在及时性问题,及时性只是一种相对的说法。当施工控制的及时性问题产生时,还是需要客观、冷静地对待。
1.3.4.3 经济性
一项控制活动的实施必然需要一定的投入,通常也会产生一定的收益(效),施工控制需要充分考虑投入与收益问题,当收益大于(一般需要远远大于)投入时,则该项控制活动就有充分的实施价值,当收益小于(或等于)投入时,则该项控制活动就没经济价值,除非另有需要(比如,不采取控制会导致严重不良后果,可能会导致比投入还多的损失),否则,不宜实施。
1.3.4.4 注重方法和程序
施工控制方法和工作程序对施工控制的有效性具有很大影响,不同控制对象、不同控制局部、不同控制要点需要采用的控制方法和程序可能不同,实施控制时应充分考虑控制方法和程序对不同控制对象的适宜性,选择恰当的、可靠的、合理的、经济的控制方法和程序是实施有效控制的基本要求。
1.3.4.5 突出重点
施工作业活动繁杂,在同一时间可能有多种作业在同时进行,施工管理局部太多,进度、质量、成本、安全等哪一方面都不容忽视,而人的精力和时间是有限的,因此,任何时候的施工控制都需要对控制重点有清醒的认识,需要以确保目标实现为重点,以防范安全问题、质量问题为大局,需要有选择地、突出重点地、行之有效地实施控制。
1.3.5 施工控制的基本原理
除人们已经熟知并广泛应用的系统原理、反馈原理、动态控制原理、PDCA循环控制原理外,施工控制还可采用整体与局部控制原理、施工作业系统自动调节原理和问题存在的客观性原理等基本原理开展控制工作。
1.3.5.1 整体与局部控制原理
整体与局部控制原理基于工程项目施工控制充分性判定准则:工程项目或工程子项目进度、质量、成本目标实现的充分条件是其所包含的分部分项工程进度、质量、成本目标的实现。控制了分部分项工程就控制了单位工程,控制了单位工程就控制了单项工程,控制了单项工程就控制了工程项目。
这个原理很简单,但却非常实用,也十分重要,具有广泛意义。它是判定一种控制方法或一个控制方案是否可行、可靠、有效的基本准则,它是建立施工过程与施工目标之间必然联系的基本依据。对于复杂工程项目来说,虽然原理简单,但要能很好地应用这一原理并非易事。
1.3.5.2 施工作业系统的自动调节原理
任何一项工程施工均存在一种理想的资源配置状态,当施工实现了这种理想配置时,整个作业系统将能够长期稳定地保持高效运转,系统具有一定程度的自动识别、适应、调节能力。系统运转正常与否、效率如何不取决于人们的主观安排,而取决于源配置状况。用网络图或甘特图进行人为直接安排和控制,先做什么、再做什么、最后做什么,每项工作花多少时间去完成等一系列人为约束不仅可能导致各种计划落空,而且在很大程度上会破坏系统的自动适应和调节功能,从而导致系统运转效率降低。因此,要想实现作业系统的高效率运转,最重要的工作是寻找理想的资源配置模式。要想实现施工作业的有效控制不能仅仅依赖诸如网络图或甘特图等直接的控制方式。
1.3.5.3 问题存在的客观性原理
问题具有主观与客观的二重性。首先,问题是人们的一种主观赋予,是人们意识行为下对事物某方面特性和状态的一种定义和描述,从这方面来说,问题具有主观性。但从另一方面看,任何事物不可能独立存在,总是与其他事物之间发生着各种各样的联系,而这种联系往往是人们主观无法割断的。不仅如此,由于人们对事物认识和认知的差异,需要有一种相对统一的、公认的认知标准,才能更好地认识事物这方面的特性和状态,从这几点来说,问题具有客观性,不以个人或局部的意识行为为标准。
管理问题也不例外,具有主观与客观的二重性。管理问题的产生源于人们的需求,而由于人类存在一个共同弱点,就是需求往往会不断扩大,于是就产生了人们的需求与现实条件之间的矛盾,这是管理最基本的问题。如果矛盾程度、需求程度、约束程度、需求的实现条件、现实提供的条件都可以进行量化,则可以用以下方式来表述管理问题。
由于实现条件存在多种情况:①条件数量可为单个或多个;②条件可为数值形式和区间形式;③实现方式有多种,对数值来说有<、=、>、≤、≥5种,对于区间来说,有和,问题存在性判断也将出现很多种情况,不论何种情况,其基本方法是一致的,对于不同情况,只需作简单的数学变换即可得出相似于下述特定条件下的问题存在性判断方法。
在条件为单个,全部变量均为正数数值形式,实现方式为≥或≤两种情况下下(这是工程施工面临的绝大多数情况,唯一不同的是一般为多个条件,多一个条件就多一次判断),问题存在性判定方法如下。
(1)实现条件为正向(≥)时的变量间的相互关系
问题=矛盾,问题严重程度=矛盾程度
矛盾程度=需求程度×约束程度=需求的实现条件÷现实提供的条件
需求程度=需求的实现条件÷评价标准
约束程度=评价标准÷现实提供的条件
(2)实现条件为反向(≤)时的变量间的相互关系
问题=矛盾,问题严重程度=矛盾程度
矛盾程度=需求程度×约束程度=现实提供的条件÷需求的实现条件
需求程度=评价标准÷需求的实现条件
约束程度=现实提供的条件÷评价标准
问题存在性及严重性可做如下判定。
① 当矛盾程度>1时,表明存在问题,矛盾程度越大,问题越严重;
② 当矛盾程度≤1时,表明不存在问题;
③ 当矛盾程度=1时,表明不仅不存在问题,而且处于一种最佳理想状态;
④ 当矛盾程度→0时,表明几乎没有需求或需求实现不存在丝毫障碍;
⑤ 当矛盾程度→∞时,表明需求无法实现。
若一项作业和活动存在某种问题,当完成这项作业和活动的需(要)求和现实提供的条件没有任何改变时,存在的这个问题是不会自行消失的,它始终会存在于这项作业活动中。要解决这个问题,有三种基本途径:①需求不变,改变实施条件;②实施条件不变,改变需求;③需求和实施条件都变。
施工控制的主要任务就是及时发现问题,及早解决问题。利用问题存在的这种客观性可以帮助人们在实际控制中正确地对待工作,正确地对待问题。
1.3.6 施工控制的主要方法
施工管理最基本的方法是目标管理。由于工程项目多目标特性,因此施工控制有多方面的控制需要,不同目标需要有不同的控制方法,同一目标还存在多个不同侧重的控制方向。随着施工行业的迅速发展,各领域、各行业发展取得的成功管理经验和技术方法被广泛应用于施工行业,这极大地丰富了施工行业的管理方法体系。就施工控制而言,采用的方法可以分为5类:基础类、进度控制类、质量控制类、成本控制类、综合类。
基础类主要包括:工作分解结构(WBS)法(分层控制法)、偏差分析法、调查分析法、统计分析法等。
进度控制类主要包括:网络计划技术(关键路径控制、实际进度前锋线分析、切割线分析)、甘特图控制、垂直图控制、里程碑控制、流水作业法、形象进度模拟仿真控制等。
质量控制类主要包括:直方图、排列图、因果分析图、控制图、相关图等。
成本控制类主要包括:成本分析表法、施工图预算控制法等。
综合类主要包括:挣值法、S形曲线等。
以上方法中,本书选取工作分解结构WBS、偏差分析法、流水作业法、排列图、成本分析表等方法进行简单介绍。
1.3.6.1 工作分解结构WBS
工程项目或工程子项目的施工任务可视为一个集合Ω,集合Ω包含若干子集Ω={A1,A2,…, Ai,…,An},每个子集Ai包含若干元素(还可以是更小子集继续细分)Ai={ai1,ai2,…,aij,…,aim},i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。每个子集Ai代表一定的施工任务,每个元素aij代表某项工作或工作包。工作分解结构WBS就是根据某种需要,按照一定的方法把全部A1,A2,…,An和全部aij(i=1,2,…,n,j=1,2,…,m)以图形或表格的形式排列出来以供使用。
由于存在多种需要,工作分解结构WBS可以有多种划分方式,比如Ω={B1,B2,…,Bk,…, Bn1},Bk={bk1,bk2,…,bkr,…bkm1},k=1,2,…,n1;r=1,2,…,m1 Ω={C1,C2,…,Cs,…,Cn2},Cs={cs1,cs2,…, cst,…,csm2},s=1,2,…,n2,t =1,2,…,m2。不论何种子集合,何种元素都可进行集合的基本运算,即在Ω={A1,A2,…,Ai,…,An}={B1,B2,…,Bk,…,Bn1}={C1,C2,…,Cs,…,Cn2}的前提下进行内部的多种拆分和合并,实现需要的内部重组。
WBS是很多管理工作的基础,施工网络计划是以WBS为基础进行的,它的划分基于作业流程和逻辑关系的需要。施工图预算也以WBS为基础,划分方式基于计算工程造价的需要,工程预算定额和工程量清单库的子目构成就是以很多个工程项目的WBS Ω1,Ω2,…,Ωn为基础,进行Ω1∪Ω2∪…∪Ωn运算得到的。施工质量验收标准中的各种表格也是基于WBS制定的。
在进行WBS工作时,需要注意一些原则和要求。①100%原则,不论何种划分方式,应包含工程项目或工程子项目施工的全部工作,不能遗漏,也不要重复。这个原则既针对子集划分,也针对子集中的元素划分。②分解粗细适中,以满足需要为原则。③通常需要对工作进行一定程度定义和描述。就像在编制工程量清单时和采用预算定额编制施工图预算时那样,需对工作进行特征描述,需要明确子目的基本工作内容。
1.3.6.2 偏差分析法
偏差分析是基本控制过程中的重要环节。偏差分析法就是为完成控制过程中这个重要环节工作所采取的一系列活动方式、手段和步骤的总称。偏差分析包括三个基本活动:比较、偏差计算、原因分析。比较就是用实际值对比计划值或标准值。偏差计算包括绝对偏差计算和相对偏差计算,根据计算结果,结合评价标准对偏差定性:属于可接受偏差还是不可接受偏差。原因分析就是对不可接受偏差作进一步分析,分析导致偏差过大的各种原因类别、各类别的具体原因,最终确定出偏差产生的主要原因,从而制定改进措施。
偏差分析法是施工控制普遍采用的最基本的方法,可以说,凡是采用定量方法实施控制的都需要以该方法为基础,都会进行偏差分析这项关键工作。比如常用的挣值法、S形曲线等都是建立在偏差分析法的基础上进行的。偏差分析法的普遍适用性主要表现在:①该方法适用于进度、成本、质量等多方面的控制;②该方法的分析对象可以是具体工作、分部分项工程、单位工程、单项工程、工程子项目、工程项目等几乎所有各种可能的控制对象。
偏差分析法的优点是:①目的明确;②工作过程程序化,方法易于掌握;③方法的可靠性较高;④可以灵活选择控制对象;⑤控制精准度可以灵活把握。但偏差分析法也存在明显的缺点:①需要的工作环节太多,控制的及时性相对较差;②工作成本相对较高,需要进行控制工作的经济性分析。
1.3.6.3 流水作业法
严格来说,流水作业法是一种施工计划方法,但由于本书未单独对计划方法进行讨论,鉴于计划与控制的密切关系以及该方法的重要性,在此需要对流水作业法作一些介绍。
(1)流水作业法的基本概念 流水作业法指,针对工程项目或工程子项目施工中的流水对象(比如房屋建筑工程施工中的一个标准层或多栋房屋的几个楼层),针对流水对象中对施工所需的主要劳动力种类或主要施工机械设备种类构成决定性影响的施工过程(或核心任务),以实现各种资源在一定时间范围(通常为整个工期范围)内能够连续稳定地处于正常生产状态(没有窝工,没有闲置)为目的,在充分考虑施工过程所受空间、时间、逻辑关系等多种约束的基础上,经过一系列过程参数计算和确定,对各个施工过程在空间、时间、作业资源、作业顺序等各个方面作出明确安排所采取的全部活动方式、手段和工作步骤的总称。
(2)流水作业法的基本思想 通常的工程项目或工程子项目施工需要多种资源,比如多种类别的劳动力,多种施工机械,各种主要劳动力和主要施工机械需要长期进驻现场(不可能今天进,明天出),而资源的投入使用依赖施工过程(任务)能够得以开展,施工过程的开展除需具备各种所需资源外,还要有开展的空间和时间,还需要满足逻辑顺序的要求。如果不能保证每天或某个时间段,各种主要资源所服务的施工过程(任务)都能够正常开展,则必然存在某些资源在某天或某个时间段处于闲置状态,这将导致资源利用率下降,生产效率下降,施工成本上升。于是,需要有一种方法来解决这个问题,这个方法就是流水作业法。当然,也还可能存在其他方法,比如全能型劳动力和多功能复合型机械,但从实施条件和代价来说,流水作业法是最为现实、最为简单、成本较低的方法。
(3)流水作业法的相关概念和主要参数
① 施工过程(任务) 施工过程(任务)指针对对整个工程项目或工程子项目施工,按某种WBS划分方式划分得到的、对施工所需的主要劳动力种类或主要施工机械设备种类构成决定性影响的一系列工作任务。施工过程(任务)通常是分部分项工程或单价措施项目,用A、B、C、D、…表示。完成某种施工任务的劳动力用RGA、RGB、RGC、RGD、…表示,习惯上也称之为作业队,完成某种施工任务的作业机械用JXA、JXB、JXC、JXD、…表示。
② 施工流水段及流水段数 施工流水段指,根据需要,对整个工程项目或工程子项目施工在空间上进行划分后所形成的一个个更小的作业区域。整个工程项目或工程子项目施工的作业区域用R表示,R1、R2、…、Rm分别表示各个施工流水段,即第1、第2、…、第m流水段,m称为流水段数,说明该计划将整个施工划分为m个流水段,m也称为空间参数,m≥2。
③ 施工流水节拍 施工流水节拍指某个作业队(比如RGA)或某种作业机械(比如JXA)完成某个流水段(Ri)的某种任务(比如A)所花费的全部时间。施工流水节拍用t表示,此例可记为tiA或tAi。
④ 施工流水步距 施工流水步距指相邻两个施工过程(或相邻两个作业队或相邻两类作业机械)开始作业的最小时间间隔。流水步距用K表示,KAB表示B施工过程与A施工过程的流水步距,在不至于导致混淆的情况下也可用K1、K2、K3、…表示。
⑤ 施工流水工期 施工流水工期指按照施工流水工期计算方法计算的工程项目或工程子项目的施工工期。施工流水工期用TP表示。
施工流水节拍t、施工流水步距K、施工流水工期TP称为流水作业法的三个时间参数。
(4)流水作业法的基本计划过程 实施流水作业计划的基础条件是:已完成工程项目和工程子项目在一个基本循环周期的WBS工作,得到分解结果A、B、C、D、…,预估以串行作业方式完成一个基本循环周期的A、B、C、D、…的作业时间TA、TB、TC、TD、…,根据工程量清单,统计一个基本循环周期内A、B、C、D、…的工程量UA、UB、UC、UD、…。现举例说明流水作业法的基本计划过程。例如,某流水对象的基础数据如表1-2所示,流水作业法的基本计划过程如下。
表1-2 某流水对象的基础数据
注:串行方式作业指完成全部A后,开始B,完成全部B后,开始C,完成全部C后,开始D,直至D全部完成。
① 划分施工流水段,确定m 施工流水段的划分包括划分方式和流水段数的确定两方面内容,划分方式主要指按区域面积、长度、体积等不同方式在空间上进行明确界限区分,不论哪种划分方式,应尽可能地使各个流水段的工程量基本相等。流水段数的确定需要考虑流水需要(作业队数目或作业机械类别数目)和工期要求等多方面的因素。流水段数过多可能工期不能满足要求,流水段数过少会影响流水效果(仍然存在窝工或机械闲置)。
② 计算流水节拍 根据确定的流水段及m,可得到流水节拍如表1-3所示。
表1-3 某流水对象流水节拍计算
注:括号内为异节奏流水。
③ 计算流水步距 计算流水步距通常采用累加数列法计算。
A过程在各流水段流水节拍的累加数列:。
B过程在各流水段流水节拍的累加数列:。
两个数列错位相减,得
以此类推,可计算KBC和KCD。
④ 编制流水作业进度计划 流水作业进度计划可用横道图或网络图反映,一般多用横道图。
表1-4 某流水对象进度计划
⑤ 计算流水工期
TP=∑Ki+∑tn+∑G-∑C
式中 ∑Ki ——各流水步距之和;
∑tn ——最后一个施工过程流水节拍之和;
∑G ——间隙时间之和;
∑C ——相邻两个过程搭接时间之和。
本例中,∑Ki=KAB+KBC+KCD;∑tn=TD;∑G=0;∑C=0;TP=KAB+KBC+KCD+TD。
(5)流水作业的主要种类 根据流水作业的时间参数特征,流水作业分为无节奏流水、等节奏流水和异节奏流水3种基本类型。
① 无节奏流水 无节奏流水指各施工过程流水节拍不全相等,同一施工过程在不同施工流水段的流水节拍也不全相等,相邻施工过程流水步距不全相等的施工流水组织形式。无节奏流水是工程施工通常的流水施工形式,一般情况,作业队数目或作业机械类别数目等于施工过程数目。
② 等节奏流水 等节奏流水指所有施工过程、所有施工段的流水节拍全相等、所有相邻施工过程的流水步距全相等,且流水节拍等于流水步距的施工流水组织形式。等节奏流水是一种理想化的流水施工形式,现实中并不常见。一般情况,作业队数目或作业机械类别数目等于施工过程数目。
③ 异节奏流水 异节奏流水指同一施工过程的全部流水节拍全相等,不同施工过程的流水节拍不全相等的施工流水组织形式。根据流水步距的特征,异节奏流水分为等步距异节奏流水和异步距异节奏流水。等步距异节奏流水指相邻施工过程的流水步距全相等的异节奏流水组织形式,异步距异节奏流水指相邻施工过程的流水步距不全相等的异节奏流水组织形式。等步距异节奏流水的作业队数目或作业机械类别数目大于施工过程数目。异步距异节奏流水作业队数目或作业机械类别数目等于施工过程数目。异节奏流水中还存在一种特殊的流水施工组织形式,即成倍节奏流水,指同一施工过程的全部流水节拍全相等,不同施工过程的流水节拍存在倍数(≥2倍)关系的施工流水组织形式。
以前述例子,各种流水形式的参数特征如下:
a.无节奏流水:t1A,t2A,…,tmA不全相等;t1B,t2B,…,tmB不全相等;t1C,
t2C,…,tmC不全相等;t1D,t2D,…,tmD不全相等;KAB,KBC,
KCD不全相等;TA,TB,TC,TD不全相等。
b.等节奏流水:t1A,=t2A,=…=tmA=t1B,=t2B,…=tmB=t1C,=t2C,=…=tmC=t1D=t2D=…=
tmd=KAB= KBC=KCD=TA/m=TB/m=TC/m=TD/m=t。
c.异节奏流水:t1A,=t2A,=…=tmA=TA/m;t1B=t2B,=…=tmB=TB/m;
t1C,=t2C =…=tmC=TC/m;t1D=t2D,=…=tmD=TD/m;
TA,TB,TC,TD不全相等。
d.等步距异节奏流水:t1A,=t2A,=…=tmA=TA/m;t1B=t2B,=…=tmB=TB/m;
t1C,=t2C,=…=tmC=TC/m;t1D,=t2D=…=tmD=TD/m;
KAB=KBC=KCD。
e.异步距异节奏流水:t1A,=t2A=…=tmA=TA/m;t1B,=t2B=…=tmB=TB/m;
t1C,=t2C=…=tmC=TC/m;t1D,=t2D=…=tmD=TD/m;
KAB,KBC,KCD不全相等,TA,TB,TC,TD不全相等。
f.成倍节奏流水:t1A=t2A=…=tmA=TA/m;t1B,=t2B=…=tmB= TB/m;
t1C=t2C=…=tmC= TC/m;t1D,=t2D=…=tmD= TD/m;
虽然TA,TB,TC,TD不全相等,但TA,TB,TC,TD任意两两之间存在不全为1的整数倍数关系。
1.3.6.4 排列图法
排列图法是一种直观确定主次问题或主次因素的质量控制方法。如图1-8所示,排列图中横坐标表示各种因素按频数从大到小的一个排列,左侧纵坐标表示频数或因素的某种特征值,右侧纵坐标表示累计频率或因素的某种特征值的累计百分数,曲线(折线)是各因素累计频率的对应值,根据累计频率大小,因素划分为三类:累计频率0%~80%为A类,是主要因素,累计频率80%~90%为B类,是次要因素,累计频率90%~100%为C类,是一般因素。由于排列图法的基本思想具有普遍意义,因此,排列图不仅可以解决质量相关的问题,还可以应用于质量以外更多方面的主次问题的分析。
图1-8 排列图示意
1.3.6.5 成本分析表法
成本分析表法是以WBS、偏差分析法等为基础,以一定时期实际成本统计数据和计划数据为依据,采用调查、分析、研究等手段,对成本控制对象的多种控制指标实施动态控制,最终以表格形式反映控制活动的成本控制方法。
成本分析表法的控制周期应根据管理实际需要确定,可为日、周、月、季、年等多种形式。成本控制对象可以是分部分项工程、单位工程/单项工程、工程项目/工程子项目等多种类型。控制指标应根据控制对象和管理实际需要确定。
表1-5是成本分析表法实施成本控制的基本样表,不同控制对象,需要不同的控制周期,分部分项工程成本控制周期以周为宜,一般不应超过一个月,单位工程/单项工程成本控制周期以月或周为宜,最长不应超过一个季度。不同控制对象,需要不同的控制指标,在满足控制需要的前提下,控制指标项数设置应尽可能地少,这是实现有效控制的重要条件。该表只给出了一个基本样式,实际使用时可根据需要进行必要的扩展、延伸和修改。
表1-5 成本分析表法实施成本控制的基本样表