基于模糊综合评价法的航天型号项目风险评估

◎南京航空航天大学 孙璐

航天型号项目具有科技含量高、投资规模大、研制周期长、风险损失大、政治性强等特点。这些特点决定了航天型号研制过程中存在众多风险因素，因此，在项目研制初期进行风险因素识别并有效评估，对降低和规避项目研制的风险，保证航天型号项目的顺利实施具有重要意义。

模糊综合评价是指对多属性体系结构描述的对象作出全局性、整体性的评价，其基本思想是在确定评价因素、因子的评价等级标准和权值的基础上，运用模糊集合变换原理，以隶属度描述各因素及因子的模糊界线，构造模糊评价矩阵，通过多层复合运算，最终确定评价对象的所属等级。采用模糊综合评价法进行航天型号项目风险评估，其中的隶属函数和模糊统计为定性指标定量化提供了有效的方法，实现了定性和定量方法的有效集合，解决了判断的模糊性和不确定性问题。

一、航天型号项目风险因素体系结构及等级度量

航天型号项目风险是指人们不希望在航天型号项目中发生的导致人们预期目标负偏离的潜在可能性，是人们因对未来航天项目行为的决策及型号研制的内外客观条件的不确定性而可能引起的后果与预期目标发生多重负偏离的综合。

风险包括两个方面：一是不能实现具体目标的概率；二是不能实现该目标所导致的后果。风险的一般数学表达式为Rf=f(Pf,Wf)，其中Rf为风险系数，Pf为风险发生概率，Wf表示风险影响结果的严重程度。风险系数Rf实际上是风险事件发生概率及其产生后果的似然估计，因而定义为：

1.航天型号项目风险因素体系结构

航天型号项目风险识别主要依据型号项目特点进行风险资料的收集，包括相似项目研发过程中已发生的事件和事故信息、项目说明书、项目制约因素等，再采用多种风险识别方法进一步对风险资料进行归纳分类，最后建立详细的航天型号项目风险体系结构，如图1所示。该体系表明了某航天型号项目在研制过程中的各级风险因素。

图1所示风险主要包括技术风险、能力风险、外协风险、管理风险、环境风险5类。

技术风险是指使用新技术、新材料、新工艺、新设计时，型号项目提出前所未有的技术性能要求所承担的风险。该风险与性能密切相关，存在于航天型号项目全寿命的各个阶段。项目早期技术风险主要来源于技术指标设定过高、新技术所占比重过大和设计实施过程风险。

能力风险是指由于人员素质问题造成的航天型号研制过程中的风险。

外协风险主要是由于航天型号项目研制协作单位所属部门多，以及由产品供应带来的风险。

管理风险是指由于计划、组织、协调、控制不当以及保障能力不到位造成的费用增多、进度拖期、性能下降等风险。

图1 航天型号项目风险体系结构

环境风险包括组织行政环境风险、政治经济环境风险和自然因素造成的风险损失。

上述主要风险因素对航天型号研制项目的影响结果主要反映在进度、费用、技术性能3个方面。

2.航天型号项目风险因素等级度量

风险事件发生的概率可分为5个等级，Ⅰ级风险发生的概率为0.85～1.00；Ⅱ级风险发生的概率为0.65～0.85；Ⅲ级风险发生的概率为0.35～0.65；Ⅳ级风险发生的概率为0.15～0.35；Ⅴ级风险发生的概率为0.00～0.15。

风险因素对项目费用、进度、以及技术性能的影响可分为4个等级，Ⅰ级为造成巨大损失的灾难性后果；Ⅱ级为造成系统重大损失；Ⅲ级为造成系统损失；Ⅳ级为不会导致上述任何后果的轻微损失。

按照上述风险等级的划分，结合航天型号项目的具体情况，可建立如表1所示的风险度量指标体系。

二、模糊综合评价法的算法流程

模糊综合评价法进行航天型号项目风险定量分析的步骤如下：

第一步，划分风险因素评价对象。技术风险、能力风险、外协风险等为一级风险评价指标，且每个评价指标具有多个二级风险评价指标，因此可建立一级风险指标集合U={U1,U2,…,Un}和二级风险指标集合u={u1,u2, …,um}。

第二步，建立评价集合，根据评价指标对航天型号项目风险概率和风险结果产生的不同影响设立不同的评价集合V={V1,V2,…,Vk}。

表1 风险度量指标体系

第三步，确定隶属度矩阵，通过航天型号项目专家对照评价集合对各项评价指标进行评价，构造隶属度矩阵，设某个一级风险评价指标下面有m个二级指标，则该一级风险评价指标的隶属度矩阵为：

第四步，采用熵权系数法确定各因子的权重矩阵A。

第五步，确定每个项目总体的隶属度矩阵，通过分别得到每个一级风险指标的隶属度确定项目总体的隶属度矩阵。

最后，确定型号项目总体的风险系数和各个风险指标的风险系数。

三、算例分析

1.风险评估问卷调查

根据图1确定的航天型号项目风险体系结构，结合表1建立的风险度量指标体系编制出关于航天型号项目风险因素发生概率及其对项目费用、进度和技术性能的影响调查表。问卷调查表的统计结果如表2所示。

表2 专家调查表结果统计表

2.总体风险评估

根据表2的统计结果，用各个风险因素指标发生的概率及其对项目费用、进度和技术性能影响的不同等级所获得的专家票数除以专家总数，可确定该指标在不同等级的支持率，即各指标的概率隶属度矩阵Rpi(i=1,2,3,4,5)，项目费用结果隶属度矩阵Rci(i=1,2,3,4,5)，项目进度结果隶属度矩阵Rsi(i=1,2,3,4,5)，项目技术性能隶属度矩阵Rti(i=1,2,3,4,5)。

下面以技术风险U1为例说明风险评估过程。

技术风险的概率隶属度矩阵、项目费用结果隶属度矩阵、项目进度结果隶属度矩阵和项目技术性能隶属度矩阵分别为：

根据熵权系数原理，可确定技术风险中的二级风险指标的发生概率权向量Api(i=1,2,3,4,5)，项目费用结果权向量Aci(i=1,2,3,4,5)，项目进度结果权向量Asi(i=1,2,3,4,5)，项目技术性能权向量Ati(i=1,2,3,4,5)，对于技术风险则有：

确定各个一级风险指标的发生概率评价向量rpi=Api×Rpi(1,2,3,4,5)，项目费用结果评价向量rci=Aci×Rci(1,2,3,4,5)，项目进度结果评价向量rsi=Asi×Rsi(1,2,3,4,5)，项目技术性能评价向量rti=Ati×Rti(1,2,3,4,5)，则对于技术风险为：

综合5个一级风险指标，可得到风险指标的发生概率评价矩阵Rp，项目费用结果评价矩阵Rc，项目进度结果评价矩阵Rs，以及项目技术性能评价矩阵Rt：

再根据熵权系数原理，可确定5个一级风险因素的发生概率权向量Ap，项目费用结果权向量Ac，项目进度结果权向量As，项目技术性能权向量At：

确定表1的风险评价等级的权重为：

则项目风险事件发生的概率为：

风险事件对项目费用结果的影响程度为：

风险事件对项目进度结果的影响程度为：

风险事件对项目技术性能结果的影响程度为：

通过计算得出了风险因素对项目的费用、进度和技术性能的影响程度，通过给出费用、进度和技术性能这3个指标的权值向量，可确定风险事件对该型号项目的综合影响程度。

一般来说，由于不同航天型号项目的目的和用途不同，其权值向量也不相同，如果从航天型号项目的整体研制考虑，可以将项目的技术性能确定为最重要的权值，其次为进度，最后为费用。根据模糊判断方法，可形成费用、进度和技术性能的模糊判断矩阵，并进行标准化。

最后得到费用、进度和技术性能的权值向量：

因此确定的风险事件对项目的综合影响程度Wf为：

根据式（1）可确定项目的风险系数Rf为：

对风险系数Rf进行判定，由于0.3

3.各个风险因素的评估

按照项目总体风险系数的评估方法进行技术风险、能力风险、外协风险、管理风险和环境风险等一级风险因素的风险系数评估，得出如表3所示的5个一级风险因素的评估结果。

由 表3可知，技术风险和能力风险的发生概率和对项目的3个指标因素的影响相对都较大，外协风险和管理风险对项目进度的影响较大，环境风险对项目的费用和进度指标影响较大，而对技术性能影响较小。

进一步考虑项目的费用、进度和技术性能指标的权值向量，根据式（2）可确定5个一级风险因素对项目的综合影响结果和风险系数，可知技术风险、能力风险和外协风险的风险系数较大，在0.35以上，而管理风险和环境风险的风险系数较小。

按照项目总体风险系数的评估方法进行14个二级风险因素指标的风险系数评估。某个二级风险因素的发生概率由Rpi×确定，该风险因素对项目费用结果影响程度由Rci×确定，对项目进度结果影响程度由Rsi×确定，对项目技术性能影响程度由Rti×确定，计算结果如表4所示。

通过单个风险因素分析可知，风险指标中技术指标过高，新技术比重过大，设计能力、试验能力等几项指标的风险系数较大；生产能力、政治经济环境、设计实施风险、外协外购产品供应、计划编制合理性、组织行政环境等几项指标的危险系数一般；其它几项指标的危险系数较低，在项目实施中带来的风险发生概率及影响后果小。

表3 一级风险因素评估结果