约贝法则在公路施工经济管理中的应用

2012-07-19刘中平

华东经济管理 2012年5期

刘中平

（1.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009；2.安徽交通职业技术学院，安徽合肥 230051）

当前，合肥市城市大建设如火如荼，公路施工招投标实行有效最低价中标的评标办法。在低中标价且工期又很紧的情况下，施工企业为了降低成本就必须进行更科学的组织管理。只有创新地应用约翰逊—贝尔法则（以下简称约贝法则），并将约贝法则与流水作业法相结合，才能确保达到“质量有保证，工期尽可能短，成本尽可能低”的现代公路工程施工经济管理目标[1]。

一、现代公路工程项目施工简况

公路工程项目施工的特点是周期长、规模大、技术复杂、分工细、协作面广、机械化、自动化程度高，为保证公路建设在一定时间内顺利完成，且人力、资金、材料、机械最大发挥效力，就要求我们根据工程特点、自然条件、资源情况、周围环境等对工程进行科学、合理地安排，使之在一定的时间和空间内能有组织、有计划、有秩序地施工，实现公路项目施工过程连续性、协调性（比例性）、均衡性（节奏性）和经济性，以期达到工期短、质量好、成本低的要求[2]。

公路施工企业要实现经济管理目标，施工组织必须科学、合理，打破过去施工管理的常规和习惯，积极采取科学的施工组织措施：

（1）把机械化施工作为公路施工主要的施工方法。在选择合适的施工机械并合理配套的情况下，大规模机械化施工具有提高机械效率、保证工程质量、缩短施工工期、节约劳动力、降低工程成本等优势。

（2）公路施工项目经济管理要求强化施工组织协调工作。公路施工项目经济管理中的组织协调工作可能十分艰难、复杂、多变，必须加以强化。其主要方法是优选项目经理，建立强有力的调度机构，配备称职的有经验的调度人员，对可能出现的影响施工的突发事件或复杂局面提前作出预案，一旦出现对施工不利的情况临阵不乱，提高调度工作的科学化、信息化程度，建立起动态有效的控制体系[3]。

（3）把流水作业法作为公路项目施工主要的施工组织方法。流水作业法是一种科学的施工组织方法，它建立在合理分工、紧密协作和批量生产的基础上。流水作业法的特点是：

①流水作业法科学地利用工作面，组织比较合理，可以缩短总工期；

②施工队采用专业化施工，可使工人的操作技术水平由熟练而不断提高，为进行技术改造、革新创造了条件，更能保证工程质量，同时获得更高的劳动生产率；

③专业施工队实行连续作业，相邻专业施工队之间搭接紧凑，体现了施工的连续性；

④单位时间内需要投入施工现场的资源数量较为均衡，有利于资源供应的组织工作；

⑤施工有节奏，为文明施工和进行施工现场的科学管理创造了条件，采用流水作业法组织施工，施工段的数量和工作面的大小如能满足要求，流水作业法就能很好地发挥它的优越性[4]。

（4）公路项目施工周期长、流动性大、施工协作性高、受外界干扰及自然因素影响大。众所周知，压缩工期必然增加施工成本。特别是在人员工资和油价上涨造成施工成本越来越高的背景下，只有预先作好机械化施工组织设计，大规模采用机械化施工，并且在全面采用流水作业法的同时积极创新地应用约贝法则，在不增加成本的前提下缩短工期，才能实现工程项目的经济管理目标。

二、约贝法则结合流水作业法在施工经济管理中的应用

约贝法则与流水作业法一样是一种科学的组织管理方法，在现代公路工程施工中流水作业法得到了广泛应用，但约贝法则却没有。只有将约贝法则与流水作业法结合起来应用即创新地应用，才可以在工程施工经济管理中体现其先进性。

在公路工程施工过程中，将工程施工的某项目各道工序分配给不同的专业队依次去完成，由此形成专业队、施工机械和材料供应的移动路线，称为流水线。公路工程施工现场规模较大，可容纳各种不同专业的工人、施工机具，在不同的位置（施工段）进行施工生产，可将该施工项目划分为若干个施工段，以流水形式组织施工作业，使整个施工过程始终连续、均衡、有节奏的施工[5]。

把某公路施工项目划分m个施工段，每个施工段都划分n道相同的工序，然后应用约贝法则计算求得各个施工段的最优施工次序，使得施工项目总工期最短。

（一）约贝法则的基本思想

先行工序施工工期短的要排在前面施工；而后续工序施工工期短的要排在后面施工。也即，首先列出m个施工段的“流水节拍表”，然后在表中依次选取最小数，而且每列只选一次，若此“数”属于先行工序，则从前面排，反之，则从后面排[6]。

（1）对于m个施工段2道工序，用a、b来表示（见表1），应用约贝法则计算求各个施工段的最优施工次序：计算求m个施工段2道工序各施工段施工次序的最优排序问题，可根据表1应用约贝法则按下述步骤来求（见表2）。

找出表1中流水节拍的第一个最小数是C施工段上第二道工序b工序的流水节拍（工序工期）6，由于b工序属于第二道工序即后续工序，故填列在表2中施工次序排列表的第一行最后一格，并将表2中C施工段这一列划去；再找出表1中流水节拍的第二个最小数是8，也属于后续工序，所以填列在表2中施工次序的倒数第二格，并将表2中B施工段这一列划去；以此类推，将表2填列完毕，可确定各个施工段的最优施工次序为：E、A、D、B、C。

表1 流水节拍表单位：天

表2 施工次序排列表单位：天

（2）一般公路施工项目的工序都比较多，但在求最优施工次序和相应工期时可以简化为3道工序，用a、b、c来表示，然后用约贝法则求得各施工段的最优施工次序，见表3。

表3中第2道工序最小的施工期bmin=10，大于（或等于）第1道工序中最大的施工期amax=8，即bmin≥amax。

对于m个施工段3道工序时，施工次序的排序问题，只要有一条符合上述特定条件时，即可按下述步骤来求得最优施工次序。

第一步：将表3中各个施工段中第1道工序和第2道工序b的流水节拍（施工期）依次加在一起，即a+b；

第二步：将表3中各个施工段中第1道工序a和第3道工序c的流水节拍（施工期）依次加在一起，即a+c；

第三步：将上两步中得到的流水节拍表（施工工期表）看作两道工序的流水节拍，见表3中的a+b和a+c；

第四步：按m个施工段2道工序的排序方法求出最优施工次序见表2；

第五步：按所确定的施工次序绘制施工进度图，确定施工总工期[7]。

现举例说明。滨湖公路某标段路基工程有五座盖板涵，依桩号从小到大的原始顺序以A、B、C、D、E表示。每一座涵洞即每一个施工段划分3道工序：基础施工a；洞身施工b；洞口施工c，流水节拍（施工工期）见表3。

表3 流水节拍表单位：天

表3为5个施工段3道工序，满足上述特定条件的情况。将由表2得到的最优施工次序为E、A、D、B、C填入表3中，然后画出进度图确定总工期为68d；若按A、B、C、D、E的顺序施工，画出进度图确定总工期则为82d。

（3）公路施工项目涉及面广、影响施工工期的因素很多。也存在m个施工段3道工序不满足上述特定条件的情况，例如：将表3中第1道工序（即基础施工a工序）中最大的施工期改为amax＞10 d，即amax＞bmin，得出结果见表4。

表4 流水节拍表单位：天

表4为5个施工段3道工序，但是amax=11d，amax＞bmin，即不满足上述特定条件的情况下，可以把a、b、c三道工序重新组合成以下虚拟的2道工序：（a，b+c）；（a+b，c）；（a+b，a+c）；（a+b，b+c）；（a+c，b）；（a+c，b+c）共有六种组合情况，但要注意的是先行工序和后续工序的位置不能颠倒，不能出现诸如（a+c，a+b）这样的组合。对于这种情况，采用穷举法先确定较优施工次序，即还是按照上述原理，将工序重新组合成包括所有可能的虚拟2道工序，再按约贝法则逐一确定较优施工次序，然后再从所有较优施工次序中找出最短工期所对应的较优施工次序即为最优施工次序[8]。

（4）在实际施工中，对于小型施工项目的排序问题，可以画出进度图来确定总工期，但是对于大中型公路施工项目若每一次要都画出进度图就比较麻烦，可以用直接编阵法计算。直接编阵法计算工期的原理是：只要具备了开工要素就开工，属于紧凑法施工组织安排[9]。以下仍用上例来说明直接编阵法的具体计算方法，见表5。表5中括号外的数字为原始工期元素数据，括号内的数字为新元素数据。用直接编阵法计算工期的步骤：①计算第一行新元素。对于第一行各新元素，可以直接逐个相加得到。因为，对于a工序来说，所有施工段上的工作面都是具备开工条件的，只要有生产力就可以开工，所以可以直接用旧元素值加左边新元素值得到该新元素值。也就是说，到第18d，a工序（第一个作业队）就完成了所有施工段上的施工任务。②计算第一列新元素。对于第一列（即第一个先开工的施工段E）各新元素，也是直接用旧元素值加上面新元素值得到该新元素值。因为，所有工序（专业队）都是具备开工条件的，即生产力能满足要求，只要有工作面就可以开工，所以，每累加一个数，也就是一道工序已完成了在第一个先开工的施工段E上的操作。③计算其他新元素值。对于中间的其他新元素值，用原始工期的旧元素值加上面或左边两者新元素值中的较大值（之所以加较大值是为了具备开工要素，上面的数值说明有无工作面，左边的数值说明有无生产力，只有加较大值才保证具备开工条件）得该新元素值，从第二行起顺序进行，直至完成[10]。由此按最优施工次序为E、A、D、B、C计算的结果得到施工总工期为68d，见表5。