第 1 章 绪 论
1.1 选题背景及意义
改革开放以来，虽然我国的经济高速增长，但这很大一部分都是以资源和环境代价获得的。要改变这种不健康的经济增长方式，走节约型社会的道路是必然之路。 在十八大报告中，党中央明确提出 2020 年建设全面小康建设的宏伟目标。因此，在未来 10-15 年中，我国城镇化和工业化将快速推进。在这个阶段中，高速的经济增长势必会引起资源和能源供给和需求之间更突出的矛盾。虽然我国地大物博，但由于人口基数大，这样的优势早已不明显，因此，走节约型社会是中华民族伟大复兴的必然选择。 随着国际化和市场化在建筑市场的不断深化，建筑行业掀起了价格竞争的浪潮，由此，成本的控制在行业内越来越受到重视，为了谋求生存和发展，企业必须采取有效的措施来进行成本优化管理。在竞争日益激烈的市场中，企业想要提高市场竞争力和盈利能力就必须进行工程项目成本优化管理，它已在实际推广中获得了很好的效益。 建设周期长、投资巨大、风险不确定性等是工程项目的鲜明特点，由于受改革开放前的计划经济体制的影响，造成了我国的大部分工程项目对成本意识的淡薄、基本项目的建设一直处于高成本、高价格、低利润的状况。另外，就目前来看，工程项目的成本管理仅仅关注项目初期的一次性投资，而对于项目投入运行后的后续成本没有受到充分的考虑。成本管理是一个系统工程，为了提高工程项目成本管理水平，不仅要强化工程项目的建设实施管理，也要充分考虑各个阶段的成本费用。全寿命周期成本是从系统整体经济效益出发，并全盘考虑规划、设计、采购、建设、运行、检修、技改、报废的全过程所产生的全部费用。它既是一种投资决策的工具或数学方法，也是一种确定工程项目全寿命周期成本设计方案的技术方法。工程项目的全寿命周期成本管理模式比传统成本管理模式更科学、更合理。工程项目的全寿命周期成本管理为了实现建设一个满足功能需求和各方面可行的项目的目标，需要从工程项目的初期策划直到整个项目拆除的全过程内所有阶段进行策划、控制，并在规定的时间和投资范围内，顺利完成工程项目的建设，满足各利益方的要求。
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1.2 国内外研究现状
全寿命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）理论起源于瑞典的铁路系统，它是工程项目的一种投资决策的分析方法，它的分析范围涵盖了工程项目的整个生命周期。随着 LCC 理论的不断发展，该理论已得到了广泛的认可与运用，相关理论基础和技术方法也逐渐成熟和完善。目前，LCC 理论被广泛运用到航天、能源工程、交通系统工程等诸多领域并取得了不错的成果[3]。本文以建设项目全寿命周期成本的优化问题为研究对象，系统、科学地分析考虑工程项目的成本，最后选取最优的投资决策方案。 在航天领域，LCC 技术被美国航天局成功地运用到整个航天器材全寿命周期的各个阶段，取得了举世瞩目的成果。在国防建设领域，LCC 技术不仅被美国军方成功运用于航空母舰、舰艇等国防武器的制造中，还被英国海军成功运用到航船的建造中。在能源领域，LCC 技术也取得了巨大的成果。例如，美国曾将 LCC 理论运用到核燃料发电及核废物处理等过程中[4]。英国曾将 LCC 技术运用到汽车轮机改造方案中；挪威曾将 LCC 技术运用到石油天然气产业的评价工作中，并因此获得了巨大的效益。在电力系统方面，LCC 技术正被各个发达国家成功运用并获得了很好的效益。例如，在美国，LCC 技术已被成功推广到发电机、变压器、低压输配电系统等；在瑞典，Vattenfall 公司将 LCC 技术成功运用到了 400KV 变电站项目的建设过程中。文献[5]利用状态监测系统进行风电的维护管理，提高可靠性，对单一陆上风力发电机组和海上风力发电机厂的两种情形各六种策略进行了LCC分析。文献[6]考虑了现场分布式发电对电力系统的影响，给出了最优发电混合设计的目标函数以及约束条件。文献[7]针对目前不确定性因素日益突出的现实情况下，提出了考虑不确定性因素的 LCC 分析方法。文献[8]分析了几种单相电能表的 LCC 成本并其进行对比，另外对电能表的 LCC 管理进行理论分析。文献[9]提出了一个计算电源设备全寿命周期成本的计算方法，在生命周期内电力设备受外力作用下的退化过程对LCC 核算的影向。 此外，机械磨具的设计制作[10]、智能光伏的建筑项目评估[11]、桥梁建筑的设计[12]，是在以技术为参考标准的同时，考虑了经济性因素。应用基于 LCC 评价技术将使得建设成本减少，较大的提高了经济效益。
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第 2 章 全寿命周期成本及成本优化的相关理论
2.1 全寿命周期成本的基础理论
通常来说寿命周期是指这样一个周期，就是某个所谓的项目或者设备从一开始投入运行时一直到最后不能运行时为止的整个周期。寿命周期以时间为标准可以分为四种周期：物理寿命周期；折旧寿命周期；经济寿命周期；技术寿命周期。物理寿命周期是指设备或项目以崭新的状态投入使用开始，经过有形磨损，直到技术上丧失原有用途，自然报废为止所经历的时间。影响物理寿命的主要是设备或项目的设计、制造、运行、维护保养和修复等因素。折旧寿命周期是指按国有企业有关部门规定或企业自行规定的折旧率，把设备或项目总值扣除其残值后的剩余余额折旧到接近零时所经历的时间。寿命周期的长短取决于于国家或企业所指定、采取的方针政策。经济寿命周期是指设备或项目从开始使用起，由于遭受有形磨损和无形磨损，再陆续使用会造成经济上的不合理而退出运行为止的全部时间。我们将设备或项目从开始使用到年平均总费用为最低的使用年限为设备的经济寿命。对应年平均总费用最小的年份，便是从经济角度看“有效使用”的期限。经济寿命综合考虑了有形磨损和无形磨损，它是确定设备或项目合理更新期的依据。
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2.2 全寿命周期成本优化
全寿命周期成本优化表示的是利用各种理论和方法，综合考虑建设项目过程中所涉及到的内部和外部的影响因素，力求使项目的全寿命周期成本将为最低的过程。对于项目的全寿命周期，一般包含决策阶段、设计阶段、建设阶段、运行阶段和回收或报废阶段，每个阶段都有多个可以进行选择的实施方案。全寿命周期成本优化，就是针对全寿命周期各个阶段的成本优化而产生的，除此之外，它还考虑到了对于整个项目过程的成本优化。对整个寿命周期的工程成本进行优化并非是把全寿命周期各个阶段的成本优化简单的相加起来，而是将整个寿命周期的工程项目看成是一个系统，对各个阶段的相关关系进行恰当的处理，综合考虑全局优化与局部优化的关系。 从工程系统论的角度来考虑，项目的全寿命周期即为一个系统，对系统的每个组成部分进行优化，将其结果组成的总体优化结果并不一定就是全局的优化结果，所以对项目进行优化必须遵循系统性和全局性原则，只有这样才能真正达到预期的优化效果。对项目全寿命周期成本进行优化时将项目全局性优化思想应用于项目全寿命周期的每个阶段，应该在每个阶段均进行系统性和全局性的优化。项目全寿命周期成本优化是一个复杂的多目标优化问题，因此要分析研究项目全寿命周期的各个阶段成本的构成要素。在对项目全寿命周期各个阶段进行成本优化时一方面要考虑该阶段的成本优化，另一方面还要考虑该阶段对下一阶段项目全寿命周期成本可能造成的影响。
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第 3 章 工程项目全寿命周期成本的数学模型研究 ............ 12
3.1 工程项目的概述 ........ 12
3.2 工程项目全寿命周期成本的概述 .......... 12
3.3 工程项目全寿命周期成本的特点 .......... 14
3.4 工程项目应用 LCC 理论的特点和优越性 ....... 15
3.5 工程项目全寿命周期成本的数学模型 ... 17
3.6 工程项目 LCC 优化数学模型的主要影响因素 ......... 20
3.7 本章小结 ......... 21
第 4 章 基于差分进化算法的工程项目 LCC 优化研究 ...... 22
4.1 差分进化算法简介 .... 22
4.2 差分进化算法的原理 ........... 22
4.3 DE 算法控制参数的改进 ..... 24
4.4 差分进化算法的特点 .......... 25
4.5 差分进化算法的实施步骤 ............ 25
4.6 实证分析 ......... 25
4.7 本章小结 ......... 30
第 5 章 结论与展望 ............ 32
5.1 结论 ....... 32 #p#分页标题#e#
5.2 展望 ....... 32
第 4 章 基于差分进化算法的工程项目 LCC 优化研究
4.1 差分进化算法简介
差分进化算法（Differential Evolution，DE）作为一种很有竞争力的进化算法形式在 20 世纪 90 年代中期开始涌现。1995 年 Rainer Storn 和 Kenneth Price在一份技术报告中首次对其进行了介绍。它是一种模拟生物进化的随机模型，通过群体内个体之间的合作与竞争来实现优化问题的求解，产生的群体智能来指导优化搜索的优化算法。差分进化算法特有的记忆能力使其可以动态跟踪当前的搜索情况，以调整期搜索策略，具有较强的全局搜索收敛能力和鲁莽性等特点，且不需要借助问题的特征信息，适于求解一些利用常规的数学规划方法所无法求解的复杂环境中的优化问题。相比较与其他进化算法，差分进化算法具有普遍的适应性，DE 已成为一种求解单峰、多峰、离散、非离散的复杂函数的一种有效和鲁莽的方法。 目前，差分进化算法已经在许多领域中得到了广泛的应用，如人工神经网络[33-34]、化工[35-36]、电力[37-40]、机械设计[41]、机器人[42]、信号处理[43]、生物[44]、运筹学[45]、控制工程[46]、数据挖掘[47]、调度[48]问题等并取得了惊人的效果。 差分进化算法之所以引起众多领域研究者的浓厚兴趣，除了前面提到的卓越性能之外，还有如下原因： （1）与其他智能优化算法相比，差分进化算法通用并原理简单、容易实现。在大多数编程语言中，要编写出算法的主体只需要短短四到五行代码即可。对非计算机领域的研究者来说易于编写代码是尤其重要，因为他们并不是编程方面的专家，且正在寻找一种易于实现并可用与解决他们领域内优化问题的算法。 （2）差分进化算法的控制参数的数量很少，许多学者已经对参数影响算法性能进行了深入的研究，发现了针对F 和CR 的简短适应规则，在不增加过多的计算负担时，可以显著改善算法的性能， （3）群体搜索与协同搜索相结合，充分利用种群记忆的局部信息与全局信息，自然也包含个体最优解的信息，指导算法进一步搜索的能力。
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结论
随着国家工程建设加快、投资越来越大，建设企业的可持续性发展，科学发展观要求工程建设不仅要考虑项目的初始建设成本，还要综合考虑运行维护成本和回收或报废成本，能源消耗和对环境的影响等。全寿命周期成本是一种实现工程项目全寿命周期总成本最小的方法。它综合考虑建设成本和未来成本，从而进行科学设计和合理的决策，实现成本最小的目的。本文从全寿命周期角度出发，对工程项目全寿命周期成本进行分解并分析研究，建立了基于全寿命周期成本理论的工程项目成本优化模型，来寻求工程项目全寿命周期成本的最优方案，并结合实证分析，验证了模型的有效性。本文的主要结论如下：（1）提出了工程项目应用 LCC 理论的思想。首先论述了全寿命周期成本及全寿命周期成本优化的概念和目标，然后结合工程项目及工程项目的特性，说明了工程项目应用全寿命周期成本理论的特点及优越性。（2）建立了变电工程项目 LCC 优化的数学模型。根据 LCC 理论，结合工程项目全寿命周期的不同阶段，说明了各个阶段的成本费用组成部分，反映出工程项目LCC 的具体构成，并构建了各个阶段成本优化问题的数学模型。（3）以实例说明了 LCC 优化方法的运用。以 220KV 变电工程项目为例，对基于差分进化算法的变电工程项目 LCC 进行成本优化分析，体现了运用差分进化算法从 LCC 角度优化变电工程项目的成本方案的先进性和优越性。
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参考文献(略)
