基于模糊层次分析法的大型引水工程施工风险评价

王 月，李东亮，李永亮，王茁霖

（1.辽宁省东水西调工程建设局，辽宁 沈阳 110000；2河南华北水电工程监理有限公司，河南 郑州 450011）

基于模糊层次分析法的大型引水工程施工风险评价

王 月1，李东亮1，李永亮2，王茁霖1

（1.辽宁省东水西调工程建设局，辽宁 沈阳 110000；2河南华北水电工程监理有限公司，河南 郑州 450011）

风险管理是工程管理的重要环节，在研究水利工程风险评价的基础上，结合某大型引水工程，建立了施工、设计、监理、合同、法规、政治、经济等风险指标体系，并利用模糊层次分析法对其施工风险体系进行综合评价。

引水工程；风险评价；评价模型；模糊层次分析法

0 引言

大型引水工程一般具有线路长、规模大、工程内容多、施工周期长、技术相对复杂、投资巨大、对社会和环境影响大等特点。在其施工过程中，存在着来自施工企业自身、设计、监理工程师、业主、合同、法律政策、市场条件变化及环境等各方面的风险。因此，承包商应该对所承揽的工程先做好风险评价，并针对不同的风险因素，做出相应的对策。

风险评价方法可以分为定性、定量、定性与定量相结合3类，有效的施工风险评价方法一般采用定性与定量相结合的系统方法［1］。目前，对项目进行风险评价的方法很多，常见的有［2］：专家调查法、概率分析法、层次分析法、模糊层次分析法、外推法、蒙特卡罗模拟法等。模糊层次综合分析法是在确定评价因素、因子的评价等级标准和权值的基础上，运用模糊集合的变换原理，以隶属度描述各因素及因子的模糊界限，构造出模糊判断矩阵，通过多层的复合运算，最终确定评价对象所属等级［3］。模糊综合评价法是目前工程项目中解决不确定问题使用最多的数学方法之一［4］。而工程施工风险很大一部分难以用定量精确的数据加以描述，这种不定量或精确的特性就是模糊性。笔者结合某大型引水工程，用模糊层次分析法对施工风险因素影响进行综合分析，按照一定的评价标准估算出各个风险发生的概率及其可能导致损失的大小，从而找到施工风险中的关键风险，确定施工项目的整体风险水平，为承包人如何应对各方面的风险提供科学依据。

1 模糊层次综合评价模型的建立

运用模糊综合评价数学模型的思路，采用层次分析法确定因素集的模糊权重向量，进行综合评价，便得到模糊层次综合评价模型［5］。

1.1 确定因素集和评价集

因素集是影响评价对象的各种因素所构成的集合，即指标集，通常用U＝{u1，u2，…，un}表示。其中，各向量因素ui通常具有不同程度的模糊性。评价集即为评价等级的集合，用T＝{t1，t2，…，tm}表示，如T＝{低风险，较低风险，中等风险，较高风险，高风险}。

1.2 确定风险因素判断矩阵及其特征向量

一般情况下，各因素对所评价对象的影响是不一致的。为了反映各因素的重要程度，请具有施工风险管理经验的人员对各风险因素进行两两比较，其评分标准如表1所示。

通过同层因素的两两对比，得出判断矩阵Aij。

对判断矩阵的各行求算术平均值，再进行归一化处理，得其特征向量wi。然后，计算判断矩阵的最大特征值λmax。由于判断矩阵是由专家经验、直接的主观判断得到的，因此需要对专家主观判断的一致性加以检验［6］。不同阶数矩阵的随机一致性指标如表2所示。

表1 风险因素评价标准Table 1 Risk factor evaluation standard

1.3 计算指标层风险因素的系统特征向量

指标层的特征向量与准则层的特征向量之积即为系统特征向量U。

式中：W为指标层的特征向量；V为准则层的特征向量。

1.4 确定风险隶属度向量

采用专家调查法，直接给出指标层中单一风险因素相对于评判集T中单一风险等级的从属程度。

1.5 建立模糊综合评价算子

综合评价模型为

式中：˚为合成运算符，是广义模糊算子。进行综合评价时，可以根据具体情况选用适当的合成公式；R为风险因素的隶属度向量矩阵。

表2 不同阶数随机一致性指标RITable 2 Random consistency index RI of different degrees

1.6 模糊综合评价

根据隶属函数的最大原则Max（s），对应评价集V中的因素，确定评价结果。

2 案例分析

对某大型引水工程风险评价时，在风险识别和风险评估的基础上，列出风险清单（这里不做详细介绍）。对风险清单中的有关风险因素进行处理，并在合理的风险识别之后，运用模糊层次分析法对施工风险进行模糊综合评价［6］。

2.1 构建风险评判指标体系

根据大型引水工程特点，构建的风险评判指标体系如表3所示。

2.2 判断矩阵及其特征向量

在风险识别的基础上，通过比较目标层和指标层的各个风险因素相对应于准则层的各个风险因素的重要程度，得出各个风险因素的判断矩阵。

2.2.1 确定准则层风险因素判断矩阵及其特征向量

准则层风险因素判断矩阵A如公式（4）所示。对判断矩阵A进行归一化处理，得到的特征向量V，并求得其最大特征根λmax。

表3 工程风险评价指标U的分项表Table 3 Construction risk evaluation index U analysis

0.0567≺0.1，满足一致性检验。

2.2.2 确定指标层判断矩阵及其特征向量

指标层U1、U2、U3、U4、U5、U6的判断矩阵如下。

对各指标层判断矩阵进行归一化处理，得到特征向量，求出判断矩阵最大特征值，并对其进行一致性检验，结果如表4所示。

由表4可以看出，各指标层判断矩阵的一致性比率CR都小于0.1，都通过了一致性检验。

2.2.3 计算指标层风险因素的系统特征向量

指标层风险因素的系统特征向量U的计算式为式（8）。

2.3 风险度的计算

2.3.1 确定风险度评判集

将评判准则划分为5个等级，即低风险t1、较低风险t2、中等风险t3、较高风险t4和高风险t5，其中，5个等级 t1、t2、t3、t4和 t5的划分范围分别是[0,0.2],[0.2,0.4],[0.4,0.6],[0.6,0.8],[0.8,1]。因此，该引水工程的风险评判准则集T＝(t1，t2，t3，t4，t5)。

表4 矩阵特征向量、最大特征根及一致性检验Table 4 M atrix eigenvector,maximum characteristic root and consistency check

2.3.2 确定风险隶属度向量

采用专家调查法直接给出指标层中风险因素相对于评判集T中风险等级的从属程度，得出风险因素的隶属度向量矩阵R24×5。

2.3.3 计算该工程的风险度

该工程的风险度 S=UR24×5＝[0.2682 0.3553 0.4081 0.4229 0.0978]

从向量矩阵S可以看出，最大值0.4229隶属于风险等级t4。根据隶属函数最大原则，该工程发生较高风险机会最大。对于承包人而言，由于该引水项目风险等级较高，应针对各个风险因素，按照其大小和影响程度做出相应的对策，以确保工程目标的实现。

3 结语

对于大型水利工程，如果某个环节发生意外，造成的损失都很大。因此，承包商应该首先对所承揽的工程做好风险评价，并针对不同的风险因素，做好相应的对策。而水利工程施工风险很大一部分难以用定量精确的数据加以描述，用模糊层次法对其施工风险进行评价，可以找到施工风险中的关键风险，确定施工项目的整体风险水平，为承包人如何应对各方面的风险提供科学依据。

［1］刘金兰.大型工程项目风险分析方法及应用［J］.系统工程理论及实践，1996（8）：62-68.

［2］傅鸿源.工程项目风险评价方法研究［J］.系统工程理论与实践，1995（10）：55-58.

［3］唐小丽.模糊网络分析法及其在大型工程项目风险评价中应用研究［D］.南京：南京理工大学，2007.

［4］武乾.武增海.李慧民.工程项目风险评价方法研究［J］.西安建筑科技大学学报：自然科学版，2006（4）：258-262.

［5］谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用［M］.南京：华中科技大学出版社，2000：3-5.

［6］李创，郭洁，胡建兰.技术经济专题研究［M］.郑州：黄河水利出版社.2008：102-110.

[责任编辑 杨明庆]

TV<512 文献标识码：B class="emphasis_bold">512 文献标识码：B 文章编号：1008-486X（2015）01-0012-04512 文献标识码：B

1008-486X（2015）01-0012-04

B 文章编号：1008-486X（2015）01-0012-04

2014-11-02

王 月（1986-），女，河南沁阳人，助理工程师，硕士，主要从事工程地质、水利工程管理等方面的工作。