微电子科研平台建设项目工程 全过程成本影响因素分析

[摘 要]在中国面对国际技术封锁的背景下，高校抓住双一流建设的契机，着手启动了微电子科研共享实验平台的建设，这对于我国芯片高端技术人才培养和相关学科科学研究具有重要的保障和支撑作用。然而，由于科研实验平台建设成本高，难度大，需要对各方面微电子技术知识和工艺流程有系统的了解。目前，国内众多高校已申请建立微电子科研实验室，希望在技术层面寻求突破和创新。在项目建设中，可以将项目划分为五个阶段：立项、设计、招标、施工以及验收和后期运维。每个阶段都有许多因素影响项目成本。文中将进行成本影响因素的权重分析，以便有针对性地进行成本管理规划，并借鉴项目成本控制管理的相关理论来指导工作。

[关键词]成本管理；全过程；高校科研实验平台

考虑到国际技术封锁的大环境，我们必须认真分析微电子科研平台建设成本管理问题的成因。项目的复杂性和技术难度可能导致成本的增加。此外，由于项目的特殊性和高校背景，人员培训和项目实施过程中的不确定性也可能对成本产生影响。因此，我们需要制订科学合理的控制措施来确保项目的顺利推进和成本的有效控制。

一、高校微电子科研平台建设成本控制要素分析

（一）项目立项阶段成本要素分析

从项目需求建立到进行项目可行性分析，再到投资方案时间进度，最后确定合理的投资总价，这是项目立项的整个过程。设计资料收集是关乎整个项目总成本的关键，必须充分借鉴相似工程项目的设计经验，通过专家调研、实地考察等方式，确定平台建设规模。在实验室建设前，对成本进行大体规划，使其符合实际使用情况，并通过之前的使用经验及科学量化的分析来进行成本预测，制订合理的成本控制方案，这也是保证项目准时完工的基础。

（二）项目设计阶段成本要素分析

设计阶段是整个成本制订的最重要环节。方案设计是根据可行性方案及预算来设计的，因此是整个成本体系建立的基础，通过设计产生的工程量清单更是贯彻整个施工过程中成本管控的基本文件。在立项阶段已经根据调研确定了项目需求和项目规模，设计阶段可以通过项目需求的设备，收集设备需求UM（厂务能源）表，同时根据前期调研的使用经验确认设备使用率和同时使用系数等信息，估算出整个平台的能源需求[1]。

对于高校微电子科研平台项目设计阶段，最重要的输入信息是设备UM表，也称为工艺设备厂务能源需求表。它可以详细描述设备安装时需要的各项厂务条件，包括设备用电量需求、设备用水量、设备用气量等关键厂务端能源需求。通过各工艺设备UM表的累加，可以简单估算出所有设备的总用电量及总用水量等指标[2]。在确定动力数据后，引入另一个设计重要输入指标——设备同时使用系数，它反映实验高峰时段工艺设备同时使用的概率。

（三）项目招标阶段成本要素分析

在设计大框架制订完毕并完成成本预测后，通过对实验室的深化设计来进行未来成本的观测。同时，根据历史数据及实际情况进行分析，包括人力、物力、环境、技术等方面，制订高效的实施方案。最终得出成本标准，并编写计划，确定如何降低成本以及降低的目标。在建设类项目制订成本计划前，必须先确定设计单位，否则依靠高校教师的设计能力是无法完成科研实验平台的最终设计的，没有完整的设计方案就无法制订项目成本。对于学校小型实验室，一般由主导教师自行选择施工单位施工，涉及不到招标等具体环节。这类科研平台通常会通过一体化的方式进行设计施工，其中典型的模式有“设计+施工”“设计+采购+建造（EPC）”“工厂设备与设计+施工”三种模式。

（四）项目施工阶段成本要素分析

项目的成本组成主要包括人工、设备、材料以及各种项目管理费。在施工阶段，如何通过控制每个环节的成本费用，做到质量、时间、成本三者的最优化分布是关键问题。通过工程偏差分析等方法进行项目成本的整体规划，能够充分调动每个项目参与者的成本控制激情，使成本控制不仅仅是一两个人的责任[3]。在施工过程中，让每个相关方都成为成本管控的第一责任人，真正将成本控制融入施工的每个细节中。

项目成本核算是项目成本管理的重要手段，是以工程项目为对象，利用核算体系对项目实施过程中所发生的各种消耗采用适当的成本计算方法。在施工过程中必须严格计算施工支出，计算时一定要按照国家财经法规的核算体系核算，保证数据的真实可靠，为后续成本管理打好基础，便于成本管理的有序实行。

（五）项目验收及运行维护阶段成本要素分析

施工完成后，通过工程审计对项目进行复核，事后审计往往会因为审计与施工厂商理解的偏差造成迟迟无法验收完成，可以通过全过程审计的形式将成本审计落实在项目的每个环节中。另外，由于全过程审计与各相关方可以保持实时沟通，也会避免产生项目无法结题等情况发生[4]。项目审计后，平台的日常运行维护对后期运行成本的控制同样重要。设计不可能做到完全符合实际使用需求，如何满足经济合理的运行需求，这需要实时调整运行方式，合理制订设备保养方案，降低设备及耗材损耗，另外通过节能减排措施提高设备使用率等，逐渐形成一套适用于该项目的运行方案，通过合理的成本达到最高效的实验室运行状态。

二、高校微电子科研平台建设项目各阶段管控方法

（一）项目立项阶段成本管控方法

通过前期对项目模型的梳理及分析与立项阶段模型图及影响成本主要因素分析，当学校正式立项投资前，已经通过可行性论证分析，整个项目框架基本成型，随着项目条件的深入调研，项目方案也趋于成熟。通过完善的项目分析，开展成本预测活动。进行成本预测，首先要明确实验室的性质和规模，明确高校现阶段在半导体的科研方面缺少什么，确定项目性质；而规模可以通过类似项目使用经验和现有科研平台预约使用机时数据进行规划[5]。同时由于正式设计前，需要进行更详细的项目勘探工作，勘探完成后为设计提供信息输入，设计活动又分为方案设计、初步设计、施工图设计，在满足勘察设计规范和投资方案的基礎上，经当地建设主管部门认定机构审核通过后输出勘察报告、方案设计、初步设计、施工图设计等成果，项目即可以进入招投标环节。

（二）项目设计阶段成本管控方法

为避免过度设计或者缺乏设计等现象发生，可通过重新设计厂务UM需求统计表，并将所有规划采购设备明细列入。根据规划中所需采购工艺设备种类及数量，收集调研工艺设备安装文件，寻找动力需求参数，并依照厂务动力需求表收集内容，包括设备用电量、设备给排水量、氮气用量、压缩空气用量、废气用量、特殊气体种类及用量，以及设备外形尺寸等信息。通过表格形式将动力需求汇总，得出所有工艺设备大致动力需求总量。虽然工艺设备还未采购，设备厂商还未明确，但是设计方根据建设经验，同类型设备大致动力需求是相似的，对设计仍具有很强的借鉴意义。在收集各项动力数据后，需要根据不同动力的使用方式不同，确定各动力的同时使用系数[6]。合理确定同时使用系数，能准确为设计工作进行厂务动力设备选型、管路匹配，避免过度设计，造成不必要的成本支出。传统设计通过平面设计等方式进行，往往难以针对现场实际情况进行勘察，后期施工时可能产生管道碰撞等情况。传统图纸完成后，通过BIM软件生成现场的三维模型。参数化可以包括部件与管道的几何属性和非几何属性（例如温度、建筑强度、价格）。在进行管道设计时，软件可以模拟现场环境，查看各个管道之间是否存在碰撞，是否受到承重梁的影响。当管路间发生碰撞时，软件可以通过计算管道管径走向等参数，选择出管道最合适的路径进行动态调整[7]。此外，模型的参数化还可以自动生成项目的工程量清单，通过清单，设计公司能够进行初步成本预算预估。

（三）项目招标阶段成本管控方法

关于招标方式，一般业主会采用EPC模式即设计、采购、施工一体化进行招标，虽然问题很多，但是由于设计方和施工方是一家企业，就减少了沟通障碍。由于后续实验平台涉及报建无法采用EPC模式，如何采用合理的招标方式，在合理控制成本的条件下又能招到自己满意的供应商，成为招标阶段最主要的成本控制策略。如果不是EPC施工，当设计工作已经完成，应根据项目情况与要求，科学分析招标方式、投标方案、比较单项报价，使业主方在最优成本控制条件下选择出具备相应能力和资质的承包人。具体招标方式需要根据项目实际特点，结合机电设备以及分包工程情况，如果将所有专业工程及机电设备全部分包，可能会造成施工界面过于复杂，效率、风险与成本一旦达到临界点，风险成本的支出会相应增加，比如当甲供设备到货周期无法与施工总承包匹配时，会产生对应的误工成本。所以在如何选择合理工程发包方式时，必须以风险成本为基础，尽可能降低总成本支出。

（四）项目施工阶段成本管控方法

进入施工安装阶段，成本管理已经从规划预测阶段全面进入成本控制阶段。工程项目施工阶段是工程项目经济价值和使用价值实现的主要阶段，项目施工成本可占到整个项目成本的90%以上。针对施工成本的管理就是全过程成本管理中实施过程中的管理方式。施工过程成本控制其实就是在项目成本形成过程中，做好相应的监督工作，及时发现并纠正发生的偏差，将相关费用的支出按照计划控制在一定范围，确保成本规划能够顺利实现。根据前期项目关键路径分析，本次工程项目施工阶段的关键路径就是施工合同签订、开工手续办理、施工人员进场、室外基础工程、气体系统工程、系统调试、洁净室测试、工程验收和整体文档移交，关键路径中的任务需求整体项目周期为225天。因为在关键路径上的所有工程项目不存在冗余时间，它的延期必然会造成整体工程的进度延缓，影响总工期。如果对关键路径上的工作项目管理有序，进度提前就会缩减项目总工期。所以对关键路径上工作任务的把控至关重要，需要时刻把握关键路径上的工作进度，避免项目总成本的额外增加或延迟进度。如果是非关键路径上的工作任务出现延迟，除非延迟时间已经超过任务缓冲时间，那么项目经理就要重点关注。这是因为在满足一定条件下，非关键路径可以转为关键路径，影响整体项目的进程。

（五）项目验收及运行维护阶段成本管控方法

当项目验收完成后，科研平台进入实际运行阶段。设计时理想化的运行模式毕竟与实际运行不同，设计始终无法完全考虑到实际运行时的设备使用率及设备更换后的能源使用情况，而现场使用者可以通过观察、记录等模式了解设备运行负荷、使用模式等信息[8]。通过变更设备运行模式，设备错峰开放等方式降低厂务能源消耗，另外通过逐渐对设备的掌握，制订出符合每台设备的节能减排措施同样也可以达到降低成本的作用。运行成本的控制是一个逐渐提升的过程，可以通过PDCA等方法不断改善运行效率，达到降低管控的目标。

结束语

在建设微电子实验室这样涉及多个专业的项目中，每个阶段都会有不同的成本管理重点。例如，在招标阶段，计算工程量是成本控制的核心工作。工程量清单是工程建设项目招标文件的重要组成部分，也是工程初期成本预算的基础。然而，在传统的手工核算清单时，容易产生较大误差，经常出现漏算和错算的情况。为了最大程度地避免在施工阶段由于工程量计算错误导致的设计变更等问题，需要提高工程量清单的准确性，以确保成本预测的可靠性。本文通过对建设项目的成本管理因素进行深入研究，建立了项目成本因素影响体系。微电子科研平台项目建设者在每一阶段进行成本管理时，可以通过该管理体系，迅速掌握关键因素，提升项目成本管理的效率。本研究筛选出成本控制因素包括项目可行性研究分析、厂务设备UM表、设备同时使用系数和施工变更及偏差管理等，国内与之相关研究较少，属有价值的贡献。高校微电子平台类建设项目具有一定的项目共性，尽管每个高校项目会因为其工程特性存在部分差异，但各类显现和隐藏的成本风险以及管控措施基本相通，最终产生的影响也有所相同。从本质上来说，管理者在项目实施过程中需要进行关注和管控的成本影响因素是相对一致的。

参考文献

[1]赵耀东，荆晶等.高校实验室标准化建设和质量管理探索[J].实验技术与管理，2019（2）：18-20.

[2]具星，贾连群，宋囡等.浅谈现代高校科研实验平台发展建设[J].教育教学论坛，2020（30）：371-372.

[3]赵护印.简仑电子洁净工业厂房的建筑节能设计[J].工程科技Ⅰ辑，2020，41（4）：128-131.

[4]张志文.浅析施工企业如何进行工程项目成本控制[J].电力标准化与技术经济，2016（4）：15-16.

[5]冯杰彬，李增.压缩空气消耗量计算中同时使用系数的确定方法[J].实验技术与管理，1983（6）：45-46.

[6]张志亮，孙艳等.基于PDCA循环法的实验室建设与实践[J].实验技术与管理，2019（5）：249-256.

[7]方堃，雷敬炎，朱娟蓉等.高校实验室建设与管理体制、机制的研究与思考[J].实验室研究与探索，2019，38（12）：270-273+287.

[8]白俊奎.洁净室设计与节能[J].内蒙古科技与经济，2011（10）：102-105.

作者简介：吴炜文（1988— ），男，漢族，浙江鄞县人，上海交通大学先进电子材料与器件校级平台，助理实验师，硕士。

研究方向：实验室项目管理。