基于AHP法的铁路信号防雷工程价值分析

赵 瑜

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

近十年来，随着国内铁路建设的飞速发展，对铁路信号工程提出了更高要求。铁路信号防雷工程虽然比不上主体工程那样庞大和复杂，却也同样具有铁路信号工程的特征和难点；如何提高铁路信号防雷工程的管理水平，控制成本和进度，进而实现更好的经济效益和社会效益成为亟待解决的问题。

将价值工程的理念和方法引入到铁路信号防雷工程项目的实施中，应用科学方法对其进行价值分析，并应用AHP法进行了项目实施方案的比选研究。

1.1 价值工程

价值工程（Value Engineering，VE），也称价值分析（Value Analysis，VA），是指以产品或作业的功能分析为核心，以提高产品或作业的价值为目的，力求以最低寿命周期成本实现产品或作业使用所要求的必要功能的一项有组织的创造性活动。

价值分析把“价值”定义为：“对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比”，即

式(1)中，V为“价值”，F为功能，C为成本。

1.2 层次分析法

层 次 分 析 法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）是把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组形成递阶层次结构。AHP又是一种定量和定性相结合，将人的主观判断用数量形式表达和处理的方法。层次分析法是在价值工程功能实现阶段主要采用的方法。

在价值分析(VE)活动中，往往需要对特定对象进行定量分析。层次分析法(AHP法)是为解决复杂问题评价而产生的，它采用定量与定性相结合的分析方法，适合于解决价值工程中对象选择、功能评价、方案选择等量化和评价问题。将AHP法应用到价值工程活动中有利于弥补价值工程中原有一些量化方法的缺陷，解决某些量化难题，丰富、完善价值工程中的量化方法。

2 铁路信号防雷工程的价值分析

铁路信号防雷工程的价值分析的逻辑展开如图1所示，在选择评价对象和资料收集之后，首先要建立起符合铁路信号防雷工程特点的价值评价体系，并且按照提高价值的几个途径进行方案创新，并对各方案进行评价。

图1 价值工程逻辑展开图Fig.1 Logic evolving diagram of value analysis

在方案选择阶段，在综合考量现实因素和表1中给出的价值判断的基础上对方案进行选择，在现实条件允许的情况下选择价值最优（V值最大）的方案，并组织实施。

表1 铁路信号防雷工程价值分析表Tab.1 Value analysis of railway signal lightning protection project

2.1 提升铁路信号防雷工程的价值的途径

价值工程的主要目的便是提高工程的价值，对于铁路信号防雷工程而言，工程项目的价值不仅仅是功能和成本之间的关系，主要体现在工程质量和工程进度、以及工程质量与工程成本之间的比值，因此价值工程公式在本文中演变为公式（2）：

公式（2）中：

V：价值；

F：功能；

Q：质量；

C：成本；

T：时间，即工期，工期缩短，也就是进度加快。

对应于铁路信号防雷工程价值的定义，提高价值的基本途径有5种：

1)功能、质量不变，进度加快、成本降低，价值提高；

2)进度、成本不变，功能、质量提高，价值提高；

3)功能、质量提高的幅度高于工期加长、成本增加的幅度；

4)功能、质量降低的幅度小于进度加快、成本降低的幅度；

5)功能、质量提高，进度加快、成本降低，价值大大提高。

2.2 铁路信号防雷工程功能评价指标体系的确立

为提高铁路信号防雷工程的价值，按照提高价值的基本途径，通常采取的改进措施包括3个方面：增加施工人员以加快工程进度、细化分工以提高工作效率、站与站之间滚动推进以充分利用资源。每项改进措施对工程的影响都是多方面的，在方案评价时都需要综合考虑。经过归纳总结，改进措施与评价因素对照表如表2所示。

经过总结得出影响一个方案的评价因素主要为以下7个方面：工程质量、工程进度、工程成本、工程风险、实施难度、管理难度、综合影响。这7个方面的影响构成了铁路信号防雷工程的评价体系的主要内容，它们对一个改进方案的影响有强有弱，本文通过专家打分法和AHP法对评价因素的影响程度做出了评价，评价结果如表3所示。

通过判断矩阵可得出各评价因素之间的排序：A＞B＞C＞D＞E＞F＞G,且同时得出了重要性权重，为下一步方案选择提供了基础。

一致性检验：一致性指标λ=7.3 866 566，CI=0.0 644 428，由此可知平均随机一致性指标CR=0.0 473 844＜0.1。

表2 评价因素对照表Tab.2 Comparison of estimation factors

表3 评价因素判断矩阵Tab.3 Judgment matrix of evaluation factors

通过判断矩阵可得出各评价因素之间的排序：A＞B＞C＞D＞E＞F＞G,且同时得出了重要性权重，为下一步方案选择提供了基础。

按照影响铁路信号防雷工程的七个评价因素，铁路信号防雷工程价值工程公式（3）在应演变为：

式中：

V：价值；

F：功能；

Q：质量；

C：成本；

T：工期；

h1：施工难度系数；

h2：管理难度系数；

α：综合影响系数。

对于一个已交付的合格的防雷工程来说，完整的功能F和合格的质量Q为必须满足的条件，因此F可设为常数；而质量Q是由工程质量和工程风险共同决定的，这里的工程风险指施工方无法满足质量Q要求的风险值，因质量Q为常数，所以工程质量越低，工程风险越大；反之亦然；工程进度可由工期T来表示；施工难度、管理难度由施工方和项目管理者设定难度系数h1、h2；工程的综合影响结合业主的综合评价给出影响系数α。最终，工程的价值V取决于公式中各因素的综合影响。

2.3 基于AHP分析法的方案比选研究

铁路信号防雷工程往往不会单个车站进行实施，通常都是按照一条线或一个电务段管辖内几条线多个车站分标段进行招标实施。对于一个多站的铁路信号防雷项目来说，有以下五种施工组织方案：

组织方案一：不分工不分组，逐站推进式；

组织方案二：分组不分工，逐站推进；

组织方案三：分组不分工，滚动推进；

组织方案四：分组分工，逐站推进；

组织方案五：分组分工，滚动推进。

将本文2.2中分析得出的铁路信号防雷工程评价因素作为准则层，将上述5个方案作为方案层，则应用AHP法进行方案优选的示意如图2所示，经过计算，5个方案分析结果如表4所示。

一致性检验：一致性指标CI=0.0 593 781，RI=1.36，由此可知平均随机一致性指标CR=0.0 436 604＜0.1。经过计算可知判断矩阵具有满意的一致性，对于铁路信号防雷工程来说，五种改进方案中，五个方案的排序为 ：P5＞P4＞P1＞P2＞P3。方案五综合评价最优，是最优方案。

图2 AHP法示意图Fig.2 Schematic diagram of AHP method

表4 五个组织方案的总排序Tab. 4 Total ranking of fi ve organization schemes

2.4 铁路信号防雷工程施工方案的价值分析

按照本文2.2中给出的公式3，以及本文2.3中给定的各系数值，计算得出各方案的价值系数如表5所示。

因方案一作为初始方案，方案二～方案五都是基于方案一进行价值提升做出的不同程度的改进，因此以方案一为基准，对方案二～方案五进行比较，比较结果如表6所示。

由表6可看出，为加快进度而单纯的增加人力或者分组实施，或者仅优化部分资源配置进行工程滚动推进，都不能有效的提升工程价值，如方案二和方案三，在改进方案后，工程价值反而降低了。工程的价值是由7个方面的要素共同决定的，因此需要更为科学合理的分工组织，并配合资源进度的优化，才能有效的提升工程价值，如方案四和方案五，在改进方案后，工程价值得到了显著提升。在价值提升的方案中，在条件允许的情况下，选择价值提升最大的方案（方案五），即为最优方案。

表5 五个组织方案的价值系数Tab.5 Value coef fi cients of fi ve organization schemes

表6 五个组织方案的价值评价Tab.6 Value evaluation of fi ve organization schemes

3 小结

本文应用价值工程的方法，对铁路信号防雷工程的影响因素做出详细分析，得出科学合理的实施方案评价结论。这一结论为今后决策层在做方案选择时提供坚实的理论依据，也为避免因盲目选择施工方案导致工程价值无法最大化而提供了理论保障。

近年来，随着新技术的应用，铁路信号系统进入了科技创新快速发展的阶段，铁路信号防雷工程只是众多新兴的铁路信号工程中的一个方面。本文旨在对铁路信号工程在新兴项目的项目管理方向作一次探索研究，从提高工程价值、提高管理水平等方面进行深入思考，希望在提高同类项目的科学管理水平，增加项目工程价值方面起到抛砖引玉的作用。