基于成本評估模型的港口基礎設施壽命周期維護策略分析

賈靜雯

（河北港口集團有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

港口基礎設施的建設與維護對于港口的高效運營和可持續發展至關重要。然而，港口基礎設施壽命周期內高昂的維護成本卻給港口的經濟效益帶來巨大的挑戰。港口基礎設施壽命周期成本評估模型，是指在港口基礎設施建設、運營及維護等各個階段，通過建立完整的成本評估體系，對港口基礎設施的壽命周期成本進行綜合評估的一種模型。該模型涉及多個階段的成本評估，包括建設成本、維護成本和拆除成本等[1]。通過綜合評估這些成本，可以為港口基礎設施的長期規劃和決策提供有力的支持。因此，建立港口基礎設施壽命周期成本評估模型，基于該模型選擇合理的維護策略，對于港口經濟效益提升具有重要意義[2]。

1 構建港口基礎設施壽命周期成本評估模型

1.1 構建模型的內容

（1）生命周期成本的概念和定義：生命周期成本是指在港口基礎設施建造、維護和使用等全過程中的費用總和，包括建設成本、維護成本和拆除成本等。

（2）生命周期成本評估指標的選擇：需要選擇與港口基礎設施壽命周期成本相關的評估指標，如建設成本、維護成本、拆除成本、折舊和殘值等。

（3）數據采集和處理：需要收集和處理與評估指標相關的數據，包括基礎設施建造、維護的歷史數據、建設和維護計劃、設備檔案等。

（4）評估模型的應用：需要建立港口基礎設施壽命周期成本評估模型，可以采用成本估算軟件，如ACCA、Candy等工具進行計算，將評估指標和數據輸入模型進行計算和分析，得出港口基礎設施的壽命周期成本。

（5）通過對模型結果進行分析和解讀，提出相應的建議和優化方案，以指導港口基礎設施的建設和維護工作。

（6）在構建港口基礎設施壽命周期成本評估模型時，還要綜合考慮不同評估指標之間的關系，選取適當的數據和評估方法，確保評估結果的準確性和可靠性。

1.2 構建模型的流程

構建港口基礎設施壽命周期成本評估模型的流程如圖1所示。

圖1 港口基礎設施壽命周期成本評估模型的構建流程

（1）定義研究對象：確定要評估的港口基礎設施，包括建筑結構、港口道路等。

（2）收集數據：收集與研究對象相關的數據，包括建設成本、維護和維修成本、更新和改造成本、殘值、壽命等。

（3）計算折舊和殘值：通過使用適當的折舊方法和殘值計算方法來計算資產的折舊和殘值。

（4）評估壽命：利用可靠性理論和歷史數據等對研究對象的壽命進行評估。

（5）計算壽命周期成本：將建設成本、維護和維修成本、更新和改造成本、折舊和殘值等因素考慮進去，計算出研究對象的壽命周期成本。

（6）優化維護策略：基于壽命周期成本評估結果，提出最優維護策略，包括維護時間和維護方式等。

（7）該流程是一個循環模式，可以反復進行，以不斷改進和優化港口基礎設施的壽命周期成本和維護策略。

1.3 模型中各項指標的定義和計算方法

（1）投資成本（Investment Cost）：指建設港口基礎設施所需的總投資，包括設計、施工、監理、土地、拆遷、環評、工程保險等各項費用。計算方法為所有直接和間接費用的總和。

（2）維護成本（Maintenance Cost）：指在港口基礎設施運營期間對其進行維護和修復所需的費用，包括日常維護、定期檢查、更換等各項費用。計算方法為所有維護成本的總和。

（3）維修成本（Repair Cost）：指在港口基礎設施運營期間對其進行維修和更換所需的費用，包括基礎設施維修、改進等各項費用。計算方法為所有維修成本的總和。

（4）重建成本（Reconstruction Cost）：指在港口基礎設施的壽命周期內，由于設施老化或其他原因需要重新建設時所需的成本。計算方法為所有重建成本的總和。

（5）折舊成本（Depreciation Cost）：指港口基礎設施在運營期間逐年減值的成本，按照一定的折舊率計算。計算方法為設施初始投資成本除以其預計壽命年限。

（6）總成本（Total Cost）：指港口基礎設施在壽命周期內所有費用的總和，包括投資成本、維護成本、維修成本、重建成本、運營成本。計算方法為所有費用的總和。

（7）凈現值（Net Present Value，NPV）：指將所有現金流折算成當前時間的價值，用于評估投資是否值得進行。計算方法為所有現金流的現值之和減去初始投資成本。

（8）收益期（Payback Period）：指對投資所需的時間，即投資回報期限。計算方法為初始投資成本除以每年的凈收益。

2 港口基礎設施壽命周期維護策略分析

2.1 維護策略的評估和分析內容

港口基礎設施壽命周期維護策略評估和分析的主要內容包括：

（1）資源評估：資源評估是為了確定維護所需的人力、物力和財力資源。需要對維護工作的內容、范圍、周期、標準和要求等進行評估，然后根據實際情況和經驗進行資源配置和規劃。

（2）風險評估：風險評估是為了確定港口基礎設施維護所面臨的潛在風險，并確定針對風險采取的應對措施。需要考慮各種可能的風險，如自然災害、設備損壞、技術問題、安全問題等，并進行風險評估和分類。

（3）維護周期規劃：維護周期規劃是為了確定維護周期和維護工作內容。需要對港口基礎設施的不同部分和不同種類進行分類和評估，然后確定維護周期和維護工作內容。

（4）維護成本評估：維護成本評估是為了確定港口基礎設施維護所需的成本，包括人力成本、物資成本和維護成本等。需要對各項維護工作進行評估和預算，然后確定維護成本預算。

（5）維護計劃執行和監控：維護計劃執行和監控是為了確保維護計劃的順利執行和維護工作的質量。需要對維護工作進行監控和評估，并對維護工作進行調整和改進。

2.2 不同維護策略的分析

在港口基礎設施維護策略的分析中，不同的維護策略會對壽命周期成本產生不同的影響。分析不同維護策略對壽命周期成本的影響，通過比較可以確定最優的維護策略，從而降低港口基礎設施的壽命周期成本[3]。

2.2.1 預防性維護策略

預防性維護策略是指在設備或結構物出現故障前，采取一系列預防性措施，以減少故障的發生率和維修成本。預防性維護策略能夠顯著減少設備或結構物的維護和修理成本，同時延長其使用壽命，從而降低整體壽命周期成本。

2.2.2 故障修復維護策略

故障修復維護策略是指在設備或結構物出現故障后，采取及時的修復措施以恢復其正常運行。這種維護策略對于突發故障具有較好的應對能力，但是會增加維修和修理成本，對設備或結構物的壽命和可靠性也會產生不利影響，從而增加整體壽命周期成本。

2.2.3 維修優化維護策略

維修優化維護策略是指在設備或結構物出現故障后，采取合理的維修方案和修復措施，以最大程度地降低維修成本和壽命周期成本。這種維護策略需要綜合考慮維修成本、壽命等因素，并采取相應的維修措施和技術手段。維修優化維護策略可以在保證設備或結構物可靠性的前提下，最大限度地降低壽命周期成本[4]。

3 不同維護策略的港口基礎設施壽命周期成本計算實例

秦皇島市某港口建筑結構已經使用了10年，需要進行維護。該建筑結構主要由框架結構、墻體和屋面組成。首先對該建筑結構進行預防性維護、故障修復維護和維修優化維護策略的成本分析，不同維護策略的數據如表1所示。

表1 不同維護策略的詳細數據

（1）基于預防性維護策略的壽命周期成本分析。

經過預防性維護，建筑結構全壽命周期成本為：初始投資成本+維護成本+故障修復成本=1000 萬元+10 萬元/年×（60-1）年+10萬元/次×11次=1700萬元。

經過預防性維護，該建筑結構的總使用壽命為60年。

（2）基于故障修復維護策略的壽命周期成本分析。

建筑結構的總成本為：初始投資成本+維護成本+故障修復成本=1000萬元+5萬元/年×（50-1）年+30萬元/次×24次=1965萬元。

經過故障修復維護，該建筑結構的總使用壽命為50年。

（3）基于維修優化維護策略的壽命周期成本分析。

建筑結構的總成本為：初始投資成本+維護成本+優化后維修成本=1000 萬元+5 萬元/年×（55-1）年+20 萬元/次×17次=1610萬元。

經過維修優化維護，該建筑結構的總使用壽命為55年。

4 結束語

綜上所述，構建合理的港口基礎設施壽命周期成本評估模型，并基于評估模型定量計算不同維護策略下港口基礎設施壽命周期成本，能夠幫助港口管理部門制定合理的維護計劃，從而控制維護成本，提高港口基礎設施的使用效率和經濟性。通過結合實例，基于評估模型分析了不同維護策略下港口基礎設施的壽命周期成本。分析結果表明：在不考慮資金的時間價值的條件下，采用預防性維護策略可以延長建筑結構的使用壽命，但維護成本相對較高；采用故障修復維護策略的成本最高，同時也不能延長建筑結構的使用壽命；采用維修優化維護策略，能夠在保證建筑結構使用壽命的前提下，降低維護成本。