基于成本评估模型的港口基础设施寿命周期维护策略分析

贾静雯

（河北港口集团有限公司，河北 秦皇岛 066000）

0 引言

港口基础设施的建设与维护对于港口的高效运营和可持续发展至关重要。然而，港口基础设施寿命周期内高昂的维护成本却给港口的经济效益带来巨大的挑战。港口基础设施寿命周期成本评估模型，是指在港口基础设施建设、运营及维护等各个阶段，通过建立完整的成本评估体系，对港口基础设施的寿命周期成本进行综合评估的一种模型。该模型涉及多个阶段的成本评估，包括建设成本、维护成本和拆除成本等[1]。通过综合评估这些成本，可以为港口基础设施的长期规划和决策提供有力的支持。因此，建立港口基础设施寿命周期成本评估模型，基于该模型选择合理的维护策略，对于港口经济效益提升具有重要意义[2]。

1 构建港口基础设施寿命周期成本评估模型

1.1 构建模型的内容

（1）生命周期成本的概念和定义：生命周期成本是指在港口基础设施建造、维护和使用等全过程中的费用总和，包括建设成本、维护成本和拆除成本等。

（2）生命周期成本评估指标的选择：需要选择与港口基础设施寿命周期成本相关的评估指标，如建设成本、维护成本、拆除成本、折旧和残值等。

（3）数据采集和处理：需要收集和处理与评估指标相关的数据，包括基础设施建造、维护的历史数据、建设和维护计划、设备档案等。

（4）评估模型的应用：需要建立港口基础设施寿命周期成本评估模型，可以采用成本估算软件，如ACCA、Candy等工具进行计算，将评估指标和数据输入模型进行计算和分析，得出港口基础设施的寿命周期成本。

（5）通过对模型结果进行分析和解读，提出相应的建议和优化方案，以指导港口基础设施的建设和维护工作。

（6）在构建港口基础设施寿命周期成本评估模型时，还要综合考虑不同评估指标之间的关系，选取适当的数据和评估方法，确保评估结果的准确性和可靠性。

1.2 构建模型的流程

构建港口基础设施寿命周期成本评估模型的流程如图1所示。

图1 港口基础设施寿命周期成本评估模型的构建流程

（1）定义研究对象：确定要评估的港口基础设施，包括建筑结构、港口道路等。

（2）收集数据：收集与研究对象相关的数据，包括建设成本、维护和维修成本、更新和改造成本、残值、寿命等。

（3）计算折旧和残值：通过使用适当的折旧方法和残值计算方法来计算资产的折旧和残值。

（4）评估寿命：利用可靠性理论和历史数据等对研究对象的寿命进行评估。

（5）计算寿命周期成本：将建设成本、维护和维修成本、更新和改造成本、折旧和残值等因素考虑进去，计算出研究对象的寿命周期成本。

（6）优化维护策略：基于寿命周期成本评估结果，提出最优维护策略，包括维护时间和维护方式等。

（7）该流程是一个循环模式，可以反复进行，以不断改进和优化港口基础设施的寿命周期成本和维护策略。

1.3 模型中各项指标的定义和计算方法

（1）投资成本（Investment Cost）：指建设港口基础设施所需的总投资，包括设计、施工、监理、土地、拆迁、环评、工程保险等各项费用。计算方法为所有直接和间接费用的总和。

（2）维护成本（Maintenance Cost）：指在港口基础设施运营期间对其进行维护和修复所需的费用，包括日常维护、定期检查、更换等各项费用。计算方法为所有维护成本的总和。

（3）维修成本（Repair Cost）：指在港口基础设施运营期间对其进行维修和更换所需的费用，包括基础设施维修、改进等各项费用。计算方法为所有维修成本的总和。

（4）重建成本（Reconstruction Cost）：指在港口基础设施的寿命周期内，由于设施老化或其他原因需要重新建设时所需的成本。计算方法为所有重建成本的总和。

（5）折旧成本（Depreciation Cost）：指港口基础设施在运营期间逐年减值的成本，按照一定的折旧率计算。计算方法为设施初始投资成本除以其预计寿命年限。

（6）总成本（Total Cost）：指港口基础设施在寿命周期内所有费用的总和，包括投资成本、维护成本、维修成本、重建成本、运营成本。计算方法为所有费用的总和。

（7）净现值（Net Present Value，NPV）：指将所有现金流折算成当前时间的价值，用于评估投资是否值得进行。计算方法为所有现金流的现值之和减去初始投资成本。

（8）收益期（Payback Period）：指对投资所需的时间，即投资回报期限。计算方法为初始投资成本除以每年的净收益。

2 港口基础设施寿命周期维护策略分析

2.1 维护策略的评估和分析内容

港口基础设施寿命周期维护策略评估和分析的主要内容包括：

（1）资源评估：资源评估是为了确定维护所需的人力、物力和财力资源。需要对维护工作的内容、范围、周期、标准和要求等进行评估，然后根据实际情况和经验进行资源配置和规划。

（2）风险评估：风险评估是为了确定港口基础设施维护所面临的潜在风险，并确定针对风险采取的应对措施。需要考虑各种可能的风险，如自然灾害、设备损坏、技术问题、安全问题等，并进行风险评估和分类。

（3）维护周期规划：维护周期规划是为了确定维护周期和维护工作内容。需要对港口基础设施的不同部分和不同种类进行分类和评估，然后确定维护周期和维护工作内容。

（4）维护成本评估：维护成本评估是为了确定港口基础设施维护所需的成本，包括人力成本、物资成本和维护成本等。需要对各项维护工作进行评估和预算，然后确定维护成本预算。

（5）维护计划执行和监控：维护计划执行和监控是为了确保维护计划的顺利执行和维护工作的质量。需要对维护工作进行监控和评估，并对维护工作进行调整和改进。

2.2 不同维护策略的分析

在港口基础设施维护策略的分析中，不同的维护策略会对寿命周期成本产生不同的影响。分析不同维护策略对寿命周期成本的影响，通过比较可以确定最优的维护策略，从而降低港口基础设施的寿命周期成本[3]。

2.2.1 预防性维护策略

预防性维护策略是指在设备或结构物出现故障前，采取一系列预防性措施，以减少故障的发生率和维修成本。预防性维护策略能够显著减少设备或结构物的维护和修理成本，同时延长其使用寿命，从而降低整体寿命周期成本。

2.2.2 故障修复维护策略

故障修复维护策略是指在设备或结构物出现故障后，采取及时的修复措施以恢复其正常运行。这种维护策略对于突发故障具有较好的应对能力，但是会增加维修和修理成本，对设备或结构物的寿命和可靠性也会产生不利影响，从而增加整体寿命周期成本。

2.2.3 维修优化维护策略

维修优化维护策略是指在设备或结构物出现故障后，采取合理的维修方案和修复措施，以最大程度地降低维修成本和寿命周期成本。这种维护策略需要综合考虑维修成本、寿命等因素，并采取相应的维修措施和技术手段。维修优化维护策略可以在保证设备或结构物可靠性的前提下，最大限度地降低寿命周期成本[4]。

3 不同维护策略的港口基础设施寿命周期成本计算实例

秦皇岛市某港口建筑结构已经使用了10年，需要进行维护。该建筑结构主要由框架结构、墙体和屋面组成。首先对该建筑结构进行预防性维护、故障修复维护和维修优化维护策略的成本分析，不同维护策略的数据如表1所示。

表1 不同维护策略的详细数据

（1）基于预防性维护策略的寿命周期成本分析。

经过预防性维护，建筑结构全寿命周期成本为：初始投资成本+维护成本+故障修复成本=1000 万元+10 万元/年×（60-1）年+10万元/次×11次=1700万元。

经过预防性维护，该建筑结构的总使用寿命为60年。

（2）基于故障修复维护策略的寿命周期成本分析。

建筑结构的总成本为：初始投资成本+维护成本+故障修复成本=1000万元+5万元/年×（50-1）年+30万元/次×24次=1965万元。

经过故障修复维护，该建筑结构的总使用寿命为50年。

（3）基于维修优化维护策略的寿命周期成本分析。

建筑结构的总成本为：初始投资成本+维护成本+优化后维修成本=1000 万元+5 万元/年×（55-1）年+20 万元/次×17次=1610万元。

经过维修优化维护，该建筑结构的总使用寿命为55年。

4 结束语

综上所述，构建合理的港口基础设施寿命周期成本评估模型，并基于评估模型定量计算不同维护策略下港口基础设施寿命周期成本，能够帮助港口管理部门制定合理的维护计划，从而控制维护成本，提高港口基础设施的使用效率和经济性。通过结合实例，基于评估模型分析了不同维护策略下港口基础设施的寿命周期成本。分析结果表明：在不考虑资金的时间价值的条件下，采用预防性维护策略可以延长建筑结构的使用寿命，但维护成本相对较高；采用故障修复维护策略的成本最高，同时也不能延长建筑结构的使用寿命；采用维修优化维护策略，能够在保证建筑结构使用寿命的前提下，降低维护成本。