技术复杂型建设项目进度风险分析

徐勇戈

摘要： 定义技术复杂型建设项目，提出结合TRRA风险矩阵与风险链的技术复杂型建设项目进度风险分析方法：识别进度风险因素，得到复杂技术风险；借鉴风险链的相关理论，评价进度风险因素间的相关关系，分割出风险链；描述并定义TRRA风险矩阵中技术成熟度等级和技术需求值，评估风险因素对工序时长造成的影响；将项目进度计划、风险链、进度风险发生的影响等的信息输入蒙特卡洛模拟，以评估结果为依据对风险进行估算并分析。在实例中应用该方法。

Abstract： The definition of complex technical construction projects is put forward， and a novel approach is proposed for analyzing schedule risks. Firstly， schedule risk factors are identified to get complex technical risks. Secondly， based on the relevant theory of risk chain， the correlation between the risk factors of the schedule is evaluated and the risk chain is separated. Thirdly， the technical maturity levels and technical requirements in the TRRA risk matrix are described and defined， and the impact of risk factors on process duration is assessed. Fourthly， the information of project schedule，risk chain and schedule risk are input into Monte Carlo simulation，the risk is estimated and analyzed based on the assessment results. Finally， the method is applied in the example.

關键词： 技术复杂型建设项目；项风险链；技术成熟度；进度风险；风险分析

Key words： technical complex construction projects；risk chain；technology maturity level；schedule risks；risk analysis

中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0008-04

0 引言

随着全球化、城市化和技术的进步，工程的规模越来越庞大，建筑形态、结构形式也越来越多样，涌现出一大批技术复杂型建设项目。相比于其他建设项目，技术复杂型建设项目如央视主楼、奥运会主体育馆等，具有建筑形态新颖、结构复杂等特点，这些特征使得这些建设项目成为一个技术复杂型的系统。建设项目的技术复杂性使得该类型项目进度风险分析的难度大大增加。

对于建设项目的风险分析，通常所采用的方法有：认为风险因素间与工序间均相互独立的贝叶斯网络[1]、人工神经网络[2]等；认为工序间存在逻辑关系与相关性的CEV模型[3]、NECTOR模型[4]、BN-CPM模型[5]等；认为风险因素间和工序间均存在关联性的CSRAM 模型、相关性系数-关键路径、风险链-仿真模拟[6]等。对于技术复杂型项目，目前国内外通常所采用的风险分析的方法有：概率-影响矩阵、蒙特卡洛模拟法、决策树法、模糊分析法等；考虑技术复杂部分无经验或经验少，采用TRRA风险矩阵代替概率-影响矩阵[7]。然而，技术复杂型建设项目进度风险分析的研究方法却比较少见。文章将技术复杂型建设项目作为研究对象，关注风险因素相关性和工序关联性，引入TRRA风险矩阵，并结合风险链与仿真模拟，对其进度风险进行分析。并对该方法进行实际应用。

1 风险链与TRRA风险矩阵的相关理论

1.1 风险链的概念

某一风险元引发风险事件，可能造成另一风险元引发风险事件，这些风险元的集合就是风险链[6]。风险链在实践中显而易见，例如：某施工工序采用新工艺会导致施工人员需要花费较多时间研究，由于施工人员对该工艺不熟练影响施工效率，从而引起工期延误，同时也容易导致返工的概率增加等。因此，风险链体现了风险之间的相关性。

1.2 TRRA风险矩阵

采用技术成熟度（TRL）、技术需求值（TNV）、技术困难度（R&D3），构成风险矩阵。该矩阵中，风险发生的概率由技术困难度（R&D3）来替代，风险发生的影响程度用技术成熟度差值（？驻TRL，目标技术成熟度与值之差）与技术需求值（TNV）替代。采用该方法易量化技术风险发生的可能性和影响程度[7]。

1.2.1 技术成熟度

技术成熟度，是指技术在现阶段可以使得项目最终能够顺利实施的程度。技术成熟度等级（Technology Readiness Level，TRL），是对技术成熟程度进行度量的标准[8]。文章在航天工程、设备制造工程、复杂新型产品[11]等不同行业界定技术成熟度等级所采用通用原则的基础上，结合工程建设项目中所采用技术的特点，给出工程建设中某项技术的技术成熟度等级。如表1所示。

1.2.2 技术需求值

技术成熟度和技术困难度均存在无法体现整个项目进行过程中该项技术重要程度的问题，因此，就需要在TRRA风险矩阵中设置“技术需求值”（TNV），一个可以描述技术重要性的参数。文章参照航天工程、设备制造工程等行业的定义并结合工程建设项目的特点，给出工程建设项目的技术需求值。如表2所示。

由于风险发生的概率通过仿真会得以体现，因此，仅将TRRA风险矩阵中技术成熟度差值与技术需求度值的乘积来量化复杂技术风险对进度的影响程度。

2 风险链-TRRA进度风险分析方法

采用该方法对独立的风险链进行分析，具体步骤为：①项目进度网络计划图的建立；②风险链的识别，包含识别进度风险因素及其关联性，并分割出风险链；③仿真及评估，创建模型并对进度进行模拟，根据输出值进行计算。

2.1 识别风险链

识别风险链主要包括风险因素的识别、风险因素间关系的确立、关系网络的创建和风险链的分割等四部分。

风险因素识别的主要方法有德尔菲法、专家会议法、头脑风暴法等。也可通过查阅类似项目历史资料和参考风险列表来完成。

风险因素间关系的确立通常采用专家打分法，由于这种方法存在较大的主观性，需要消除应用该方法所带来的影响。因此文章采用以下措施：專家对风险因素间的相关性给出评价值；采用0，1，2，3来确定（0-无关，1-相关性弱，2-相关性强，3-相关性很强），参照表3最终确定风险因素间的是否相关[6]。其中，X为评价值的平均数，P表示0、1的数量，Q表示2、3的数量。具体如表3所示。

风险因素间关系网络的建立依据前述评价结果。创建网络时，如果存在r1和r2相关，并且r1可能诱发r2，则从r1至r2用有向线连接起来；如果不相关，则不连接。如图1所示。

风险链的分割是在风险因素相关关系网络创建的基础，主要依据以下步骤：①将所有进度风险因素的集合定义为R={r1，r2，，…rn}。②任一风险因素ri及其所影响R中元素的集合，叫做ri的影响集，记为Y（ri），如图2，Y（r1）={r1，r3，r5}。③任一风险因素ri及其影响ri元素的集合，叫做ri的被影响集。记为B（ri）。如图2，B（r3）={r1，r3}。④任一风险因素ri的影响集与被影响集的交集，叫做ri的共同集。记为G（ri）。如图2，Y（r3）={r3，r5}，B（r3）={r1，r3}得到G（r3）={Y（r3）∩B（r3）}={r3}。⑤若风险因素ri，有Y（r3）=G（r3），则ri为该风险链的起点。⑥风险因素关系网络，若任两个起点re，rf存在Y（re）∩Y（rf）≠？覫，则Y（rj），Y（rk）中风险因素属于在同一风险链上，说明该风险因素关系网络不可分割；若有两个起点re，rf，存在Y（re）∩Y（rf）=？覫，说明风险因素关系网络可分割，且分割出风险链的组成元素就是Y（re）和Y（rf）。

将图2中的部分作为研究对象，说明风险链的分割过程。如表4所示。

由表4的分割过程可知该网络有两个起点分别是r1和r2，易得Y（r1）∩Y（r2）=？准，说明以两个风险因素为起点的风险链为单独风险链。因此，该网络分割的风险链为2条，分别是：r1→r3→r5，r2→r4。

2.2 仿真模型

风险本身的不确定性，导致通过单一数据无法真实反映风险因素对进度的影响。另外，各工序对项目总工期的影响程度也有所不同。因此，通过仿真技术重复模拟多次，不仅可以得到风险产生影响的期望值等数据，并且可以更客观的描述出风险链对总工期的影响程度。仿真模型如图2所示。

2.3 评价方法

其中：Xj是斯皮尔曼秩相关系数，指工序j的时长与总工期之间的相关度；N是模型运行次数；lm，j是工序Aj在第m次模拟中工序时长与总工期的秩次差。

2.4 风险因素对工序时长的影响

3 实例

广州某剧院是广州市二十一世纪重点工程之一。该项目造型奇特、结构复杂；室内空间曲线曲面类型多、高精度预埋及预留多。同时，项目施工方对上述方面存在无施工经验或经验不足的情况，属于文章所研究的技术复杂型建设项目。因此，采用大剧场这一单项工程的简化数据，以其进度风险为例对文章前述研究方法进行实际应用，并分析结果。

3.1 项目进度计划

大剧场的进度计划如表5所示。

3.2 风险链的识别

首先采用专家调查法对项目可能存在的各风险因素进行识别，然后按照前述消除主观性方法的具体步骤，得到风险相关关系网络进而得出风险链。

专家成员共10名，均是有丰富类似工程项目的从而经验，通过收集基础资料、外部环境信息、相似项目资料等，采用多种手段，识别所有项目风险因素，梳理出关键的风险因素，见表4所示。

接下来专家小组对项目基本信息和相关资料，给出风险发生对项目进度产生的影响，并在上表“进度影响”中列出。其中复杂技术风险的进度影响采用TRRA风险矩阵中的TNV·？驻TRL计算，认为建设工程项目目标技术成熟度是TRL=9，而当前TRL′值与TNV则项目基础文件评价得出。由于篇幅原因，TRL′=5，？驻TRL=4；钢结构的设计和制作对降低项目工期的影响较大，TNV=3；因此，该风险元对工序持续时间的影响为TNV·？驻TRL/5TRL=27%。

之后采用前述消除主观性的方法，得到风险因素间的相互关系。根据分割风险链的方法，将风险关系网络分割成8条风险链。分别为：R1：r1→r2→r3，R2：r5，R3：r6→r4，R4：r7，R5：r8，R6：r10→r9→r13，R7：r12→r11，R8：r14。

3.3 仿真结果分析

通过上述结果与分析，可以看出文章所采用的方法在复杂技术风险对进度产生影响研究上，可以准确评价该类风险因素的风险值以及是否应该重点关注。进而提出相应的对策、分析应对方案可以风险应对的要求后，确定并执行应对方案。

同时，随着项目的推进和风险的变化情况及时对进度风险进行监控，调整应对措施，实现对进度风险的动态管理，降低风险对工期造成的影响。

4 结语

文章在技术复杂型建设项目的进度风险分析过程中，通过仿真模拟计算风险链对影响工序的累积效果值，以考虑风险因素相关性和工序关联性；引入TRRA风险矩阵来评价复杂技术风险对工序时长造成的影响，以解决复杂技术风险无经验可循或经验少的问题，避免了以经验来评估的缺陷，本身也符合实际情形；在实例应用中也得到了较理想的效果。因此，与其他方法相比该方法的评估结果更加精确、合理，对于技术复杂项目实施过程的进度管理，具有不可忽略的意义。

目前国内外对风险链理论的研究尚处于起步阶段，复杂技术风险的TRRA风险矩阵中参数等级是一种新的描述与定义，引入TRRA风险矩阵的风险链在对技术复杂型建设项目进度风险评估方法属于新的尝试，虽然应用时有较好的反馈，但仍需对多个风险因素的相关关系与TRRA风险矩阵中参数等级的完善描述与定义，进行更深入的研究。

参考文献：

[1]Luu V T，Kim S Y，Tuan N V，et al.Quantifying schedule risk in construction projects using Bayesian belief networks[J]. International Journal of Project Management，2009，27（1）：39.

[2]Khasman A，Neural networks for credit risk evaluationg：Investigaton of different neural models and learning schemes[J]. Expert Systems with Application，2010，37（9）：6233.

[3]Ranasinghe，M.，Russell，A. D.Treatment of correlation for risk analysis of engineering projects[J].Civil Engineering System，1992，9（1）：17-39.

[4]Wei-Chih Wang，Laura A.Demsetz.Application example for evaluating networks considering correlation[J].Constr. Eng. Manage，2000，126（6）：467-474.

[5]劉俊艳，Steven Davis.基于BN-CPM的工程活动相关性分析[J].水力发电学报，2012，31（5）：302-308.

[6]曹吉鸣，申良法.风险链视角下建设项目进度风险评估[J].同济大学学报，2015，43（3）：468.

[7]曲麒富，王崑声，马宽，丁若.技术成熟与技术风险评估方法在我国的适用性研究[J].科学决策，2015，7：69-78.

[8]程文渊，张慧美军国防采办技术成熟度评价模型对比分析[J].科研管理，2015，36（1）：157-161.