基于WBS-RBS与AHP的地铁工程物资管理风险研究*

郭新伟，杨丽华，韩大鹏，马少雄，邹 超

(1.中铁一局集团电务工程有限公司，陕西 西安 710025；2.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099)

0 引言

近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市轨道交通规划建设规模逐年攀升，而地铁在城市轨道中占比已高达75%[1]。相比其他工程，地铁工程体量较大，资金与资源消耗较高，项目物资成本在施工总成本中所占比例约65%[2]，对地铁工程施工管理阶段的物资管理提出了更高要求。因此，开展城市轨道交通物资管理风险研究，明确风险防范重点和对策，对保障地铁工程施工物资管理风险防范和控制具有重要实践意义。

当前，针对地铁工程物资管理已开展较多研究，如张唯等[3]以北京轨道交通1，2号线为例，对线路设备改造中的物资管理进行研究，并提出针对性的保障方法；王迪[4]通过研究南京地铁企业物资管理方模式，提出了一系列优化措施；王静等[5]则通过对北京地铁10号线的实践与分析，提出物资成本管理的五道关。通过对比分析，相关研究主要是从工程实际出发，采用定性方式进行描述，缺乏定量分析，且针对物资管理风险方面的研究相对较少。WBS-RBS法是对风险进行研究的常用方法，已被广泛应用于各类工程风险研究中，如李宗坤等[6]利用WBS-RBS法对港珠澳大桥人工岛工程进行风险分解，明确重要风险源和工程总体风险度；陈桂香等[7]利用WBS-RBS法研究机场建设工程施工过程风险，并计算出风险源发生的可能性和风险损失，同时对施工阶段风险进行有效评估。目前，基于WBS-RBS法应用于地铁工程物资管理风险的研究相对较少。基于此，本研究从系统思维角度出发，将WBS-RBS，AHP及风险度理论相结合，建立基于WBS-RBS与AHP的评价模型，为地铁工程物资管理风险防范提供有效保障。

1 理论基础

1.1 WBS-RBS法

2005年美国著名学者D.Hillson提出了矩阵风险管理模型，被广泛应用于风险识别过程。其中，WBS是工程管理中结构体系成熟功能完善的工作分解结构，而RBS则是以WBS分解模式为基础，以项目目标分解为原则的一种分解结构，将WBS与RBS相融合，使两种方法交叉应用，即构成了WBS-RBS矩阵，可实现对项目风险进行研判[8-9]。主要包括以下步骤。

1)构建WBS矩阵 根据地铁工程施工特点及风险管理与防范的总体需求，明确物资管理中风险识别对象和范围，在此基础上以工作流程与工作关系为分解原则，保证分解结构清晰，由上至下包含项目所有工作[10]，如图1所示。

图1 项目WBS工作分解

2)构建RBS矩阵 根据工程项目目标和性质，在WBS基础上，分析各子工作包可能存在的风险，并将其按等级划分，分解过程严格遵照各风险附属关系，直至分解到基本风险事件[10]。项目RBS风险分解如图2所示。

图2 项目RBS风险分解

3)构建WBS-RBS风险辨识矩阵 以WBS底层工作包所构建的集合定义为矩阵列向量，以RBS底层风险因子所构建的集合定义为矩阵行向量，从而形成风险耦合矩阵，有助于项目管理人员清晰了解和识别每项业务活动存在的风险及风险来源。风险耦合矩阵如图3所示。

图3 WBS-RBS 风险耦合矩阵

风险识别矩阵创建过程中，横向为WBS工作分解，纵向为RBS风险分解，判断每个单元格对应的工作与风险是否同时存在，如存在即在此单元格中填入数字1，如不存在则填入数字0。通过对矩阵中所包含的风险进行梳理，有效识别和掌握项目实施施工阶段所涉及的物质管理风险及其所处阶段，确保风险因素识别周全而不被遗漏。

1.2 AHP法

层次分析(AHP)法是将定性与定量相结合，将专家定性判断转化为定量数据[11]。主要步骤为：①确定影响问题决策的因素；②将同一层中的因素相互比较，并对各因素权重进行计算；③对不同层次因素进行比较、计算。

1)明确目标 从目标出发，构建AHP分析模型，主要由目标、要素和指标3个层次构成。

2)构造判断矩阵 邀请专家根据打分标准进行打分。本研究采用九级标度法为打分标准[12]，bij表示因素i和因素j二者重要性之比，九级标度法如表1所示。

表1 九级标度法

3)确定各影响要素相对重要程度 得到各指标得分后，以数值为判断依据，可明确各指标及各层级之间的重要程度。

计算矩阵第i行所有元素乘积Pi，如式(1)所示[11]：

(1)

式中：i为矩阵行数；j为矩阵列数。

计算Pi的n次方根Wi，如式(2)所示：

(2)

利用归一化公式，对向量W=(W1,W1,…,Wn)T进行处理，并计算出该向量最大特征根，如式(3)～(4)所示：

(3)

(4)

式中：W为对应行向量归一化处理的结果；i为矩阵行数；λmax为判断矩阵最大特征值。

R.I.随机一致性指标如表2所示。

表2 R.I.随机一致性指标标准值

4)一致性检验计算 平均一致性指标C.I.和一致性检验比率C.R.分别如式(5)～(6)所示:

(5)

(6)

当C.R.<0.1，可认为矩阵具有良好的一致性，可将该特征向量作为后续计算的权重向量，权重计算结果有效。

1.3 风险度理论

风险度是一种定量分析方法，可分析和评估风险发生概率和风险损失。风险度理论是量化风险概率和风险所造成损失的一种方法，可用其计算和确定风险度[13]，如式(7)～(8)所示：

D=LC

(7)

F=WiD

(8)

式中：L为风险概率，取值1～5；C为风险损失，取值1～5；D为风险指数，取值1～25；F为各阶段风险度。

L，C，D取值如表3所示。

表3 L，C，D取值

2 风险识别

2.1 WBS分解

在向地铁工程物资管理人员进行咨询的基础上，考虑地铁工程物资管理全生命周期，按管理行为发生时间，将其分为物资采购计划、物资采购实施、物资现场管理3个阶段，每个阶段各包含3项工作。WBS分解如图4所示。

2.2 RBS分解

通过查阅相关资料，借鉴相关工程项目，充分考虑各方面致险因素，将风险分解为自然风险、社会风险、管理风险、人为风险，如表4所示。

表4 物资管理风险分类

2.3 风险分解验证

为保证风险分解符合工程实际情况，邀请15位实际参与地铁工程物资管理人员进行实地问卷和访谈，以确保风险分解准确性、合理性。问卷调查主要针对风险分解过程中分解出的各项风险，按完全不重要、稍微重要、一般重要、比较重要、非常重要5个等级，并将重要程度进行等级划分，各等级评分依次为1，2，3，4，5，参与调研人员参考评分表对风险进行打分。

为有效避免回收问卷出现打分不合理、人为主观因素强等情况，对其可信度进行考察，判断其对地铁工程施工物资管理风险评估体系是否具有指导作用，并采用信度系数法(Cronbach’sα)对问卷结果进行计算分析，如式(9)所示：

(9)

信度系数Cronbach ’sα∈[0,1]，该数值越接近1，则表示本次问卷调查信度和可靠性越高，信度系数法评判标准如表5所示。由表5可知，当信度系数>0.7时，则本次问卷调查结果可被接受。

表5 信度系数法评判标准

对问卷调查中各级指标信度系数及值进行计算，其中一级指标计算结果如表6所示，二级指标计算结果如表7所示。

表6 一级风险信度系数及信度计算结果

表7 二级风险信度系数及信度计算结果

计算结果显示，各级指标的信度值均处于可信范围内，表示本次问卷调查的信度可被接受，且问卷中各风险设置较为合理。

2.4 风险识别矩阵

以WBS分解得到的9项工作为行，以RBS分解得到的19项风险为列，构建风险识别矩阵A，如表8所示。若该风险明确存在于该项工作中，则Aij=1，反之Aij=0。对于不易判断的风险项也将其设为1，在后续打分时进一步分析。

表8 风险识别矩阵A

3 风险计算与评价

3.1 风险计算

根据WBS-RBS分解结果，提取出各工作中包含的各类风险，采用专家打分法，并设计层次分析专家评分表，随后邀请5位长期从事地铁物资管理的专家进行讨论并打分，最终得到W-Ri，W11-Rij，W12-Rij，W13-Rij，W21-Rij，W22-Rij，W23-Rij，W31-Rij，W32-Rij，W33-Rij判断矩阵，其中W-Ri为判断4个一级风险在地铁施工全过程中的重要程度，其他矩阵为判断对应工作中存在的风险对应的重要程度。

通过计算并对上述10个判断矩阵结果进行一致性检验，各判断矩阵的C.R.计算值均<0.1，表明各组判断矩阵结果均通过一致性检验，即本次打分结果可被接受。检验结果如表9所示。

表9 判断矩阵计算结果

同样邀请这5位专家对风险发生概率和风险后果等级进行讨论，在得出一致性结论后对各风险进行打分，根据式(7)对专家打分结果计算风险指数。结果表明，R11风险水平最低，R32风险水平最高，R12，R13，R21，R44处于较低风险水平，R23，R33，R36，R38，R41，R42，R43，R45处于一般风险水平，R22，R31，R34，R35，R37处于较高风险水平。因此，在实际地铁工程施工物资管理业务中需对风险较高的业务进行防范，各部门联通协助采取必要的预防措施。打分结果如表10所示。

表10 打分结果

3.2 风险评价

计算各风险水平后，还需计算各工作风险度水平，以明确风险防范要点，根据式(8)进行计算。由计算结果可知，物资采购计划阶段风险度最高，其次为物资采购实施阶段、物资现场管理阶段，与实际情况相吻合。物资采购计划阶段是物资管理全生命周期基础，影响因素较多，尤其是物资采购计划制定工作，如安排不当会严重影响采购行为，为工程项目带来巨大损失；物资采购实施阶段是采购行为体现阶段，物资采购的成功与否对工程项目质量具有重要影响；物资现场管理阶段风险较低，但保管不当等因素也会对项目工期、质量造成一定程度的影响，各工作风险水平如表11所示。

表11 基本风险因素风险度

由表11可知，各基本风险因素影响程度为W12>W21>W11>W23>W13>W33>W22>W32>W31，物资管理各阶段风险为W1>W2>W3。综上所述，在地铁工程施工物资管理过程中，物资采购计划制定和物资采购业务管理存在较大风险。因此，地铁工程在施工过程中，工程部、物资部需重点对各类风险进行防控，并根据日常工作经验制定相应应急预案，其他各部门负责人各司其职，落实并加强作业人员日常业务的技能培训和素质教育，做好物资风险管理的每道防线。

4 结语

根据地铁工程施工物资管理的业务流程，运用WBS-RBS法对各阶段致险因素进行识别和研判，建立层次化风险矩阵模型；在此基础上引入AHP法求解目标矩阵特征向量和最大特征值，确定不同风险重要程度权重，并进行一致性检验；结合风险度理论求解作业单元风险度，将定性分析和定量评价相结合，为最佳物资风险管控措施提供合理理论依据，同时也能为其他工程项目风险识别和定量评价提供借鉴和参考。