基于AHP的FCE对建筑工程施工风险的评价及选择

徐 婕 （中央财经大学基建处，北京 昌平 100081）

0 前言

随着施工技术的不断进步，建筑工程呈现出结构功能多样、施工规模大、施工工期长、施工难度高、施工影响因素错综复杂等特点。因此，我国建筑工程的建设过程存在各种风险，若对这些风险不加控制，会造成很严重的工程质量事故及人身安全事故。施工方案风险评价的重要性日益凸显。常用的施工风险评价方法包括专家打分法、德尔菲法、蒙特卡洛法、层次分析法、CIM模型、模糊分析法等，但每种方法都存在各自的缺点与局限性。

相比常用风险评价方法，基于AHP的FCE评估结果更具有客观性与逻辑性，可以将无法定量的因素合理的定性分析。在FCE综合分析模型中引入AHP确定权重，进行数学矩阵运算，得到客观的风险评估结果，从而选择最低风险的施工方案，为建筑工程质量与施工安全奠定基础。

1 AHP确定权重

AHP全称Analytic Hierarchy Process，优点在于将人类主观判断用数量表达和处理，克服了德尔菲法及专家打分法的主观随意性，把复杂问题分解成若干层次和要素，是定性定量分析有效结合的多目标决策方法。AHP风险分析主要是基于项目工作分解结构WBS（Work Breakdown Structure）获得可操作的工作包，通过对每个工作包的风险分类与辨识得到项目风险清单及风险分解结构RBS（Risk Breakdown Structure）。

1.1 由WBS工作分解结构构造RBS风险分析结构

工作分解结构是层次分析法中最基础也是最重要的一个环节。由于工作分解结构的形式并不统一，因此在进行工作分解结构时，必须要遵循工作相似性原则。按照单项、单位、分部、分项的顺序将工程分解为可管理的工作包。

运用德尔菲法对每个工作包进行风险分类和识别，构建项目风险清单。根据工作包分辨风险因素类别，包括自然环境风险、经济风险、政治风险、设计风险、施工风险、其他风险、组织管理风险、合同风险、人材机质量风险。人、机、料、法、环等方面对可能导致事故的致险因子进行分析。

①人，指有关作业人员的素质，包括责任感、安全意识、技能水平等；

②机，指机械、设备等是否运行正常，是否具有本质安全性；

③料，材料本身的特性、材质、规格等符合安全要求；

④法，指作业方式、工艺、方法和技术措施符合安全要求；

⑤环，指人的作业环境，机械设备的工作环境。

根据项目分解结构以及罗列出来的风险因素构造出该方案的风险结构表，并确定目标层、准则层、指标层和方案层。

风险结构表

1.2 构造判断矩阵确定权重系数

利用专家评判法每层因素两两比较得到结果构造判断矩阵，矩阵各行元素的几何平均值，并将归一化，即是每个风险因素的权重系数ωi。由于层次分析法在两两因素比较中涉专家评判，因此要对专家主观一致性加以检验。

图1 FCE分析流程图

2 FCE模糊综合评价法

FCE全称Fuzzy Comprehensive Evaluation。为一些无法用数字来定量描述的影响因素和活动提供了概念化结构，并用数学的语言分析和解决。模糊综合分析法的优点对于一些只能定性描述无法定量描述的问题通过模糊数学手法建立数学模型。这种模糊的数学手法并非抛弃数学应有的严谨逻辑，而是以更严格的数学方法处理模糊现象。

2.1 模糊综合分析法的主要步骤

①根据 RBS 分层建立风险集 ，U={U1，U2，U3，…，Un}

②划分评价等级 V,V={V1，V2，V3，…，Vn}。可分为V=｛很高，较高，中等，较低，很低｝

③确定隶属度及模糊矩阵

简单来说，确定隶属度就是确定风险集中每个风险子因素隶属的评价等级。

确定定量因素的隶属度方法有线性法和图形法。确定非定性因素的隶属度方法有概率统计法、相对比较法、对比平均法、优先关系排序法。一般采用较多的是专家打分法或德尔菲法与概率相结合的方法确定定性因素的隶属度及模糊矩阵。

④结合AHP法确定的权重ω和各风险因素的模糊矩阵S，采用U=ω·S进行综合评价。

2.2 多级综合评价模型

运用专家打分法确定每个风险子因素的隶属度，应聘请国内外本行业中知名、有较高学术造诣并且具有社会责任心的专家学者来为每个风险因素评价。即可得到每个方案中的风险子因素的评价隶属度集合Sij（S{X,Y,Z}）。

2.3 各方案（X,Y,Z）的一阶模糊评价

方案S{X,Y,Z}的一阶风险模糊评价：

①项目外部风险评价：

②技术风险评价：

③非技术风险评价：

2.4 各方案S（X,Y,Z）的二阶模糊评价

2.5 确定综合评估结果

根据最大隶属度原则，在“很高、较高、中等、较低、很低”五级风险影响程度评语中，选取各结果中最大数所对应的风险评估等级。最后在各方案之间选择风险等级最低的，即可选为最适合的低风险方案。

表1 风险评语对应具体数值

3 应用实例

3.1 工程概况

新建的教学服务楼位于北京市昌平区沙河高教园，为中央财经大学沙河校区建设工程的重要组成部分，是沙河校区学术交流与会议等各项工作并不可少的硬件条件。功能合理，设施先进的教学服务楼有助于提高学校的学术交流能力与教学科研水平，提升中央财经大学的对外整体形象，提高学校的综合竞争水平，推动学校的进一步发展。

教学服务楼要求与校区内现有的学院楼建筑风格融合度高，是一座既美观又实用的教学实用楼。本项目总用地面积12261m2，建筑占地面积4650m2，总建筑面积19300m2，地上四层，建筑面积11700m2，地下一层，建筑面积7600m2，建筑檐口高度20m，局部檐口高度24m。教学服务楼功能设置主要为会堂、行政用房、生活福利及其他附属用房，以及人防工程。计划工期为790天；本工程总造价为12953.33万元。

从建筑工程设计到具体施工工艺，现有三种施工方案X,Y,Z可供选择。为了降低施工风险，确保工程质量，运用AHP与FCE对各施工方案进行风险评价，如下以方案X为例说明计算过程。

3.2 AHP确定权重

教学服务楼项目按照单项、单位、分部、分项的工作分解顺序，可分为3个分部工程：建筑工程、安装工程和室外工程。8个分项工程：结构工程、装饰工程、给排水消防工程、采暖工程、空调工程、通风工程、电气工程、电梯。分项工程可分解为若干个分项工程。如：建筑工程的分部分项工程为土石方工程、地基处理与边坡支护工程、砌筑工程、钢结构、混凝土及钢筋混凝土工程、门窗工程、厂库房大门及特种门、屋面防水工程和保温隔热防腐工程。装饰工程可分为楼地面工程、内墙工程、外墙工程、天棚工程、扶手栏杆栏板装饰。

确定RBS后，邀请有经验的专家对层风险因素进行两两比较，经评分可得若干判断矩阵，并计算各判断矩阵的权重、排序并做一致性检验。方案X的计算结果如表2所示。

表2 方案X层次总排序参数计算表

3.3 FCE模糊综合分析

根据模糊综合分析法的步骤建立FCE分析模型。建立风险集,U={自然环境风险，经济风险，政治风险，设计风险，施工风险，其他风险，组织管理风险，合同风险，人材机风险}，划分评价等级V=｛很高，较高，中等，较低，很低｝。运用专家打分法确定每个风险因素的隶属度并进行评价，将结果汇总与汇总于上表几中，可得到若干模糊矩阵。方案X的计算过程如下：

①方案X一阶风险模糊评价

项目外部风险评价：

技术风险评价：

非技术风险评价：

②方案X二价风险模糊评价

③根据最大隶属度原则方案X的最大值为0.1788，根据风险评语对比表，此方案风险为很低的。同理可得Y、Z方案的风险最大隶属度分别为0.5422、0.8372，根据风险评语表分别为中等、较高风险。因此风险最低的方案是方案X。

4 结语

通过中央财经大学沙河校区教学服务楼的实例计算，详细阐述基于AHP的FCE风险评价法在方案风险评估及选择的运用，对建筑工程施工方案的选择给出合理参考。通过AHP确定各风险因素的权重，并对权重进行一致性检验，确保了权重确定的客观性与逻辑性。引入FCE综合分析，为定性风险提供合理量化的方法。基于AHP的FCE风险分析法，充分发挥了层次分析法与模糊综合评价的优势，有很好的运用前景。