基于失效模式與后果分析改進的投標策略風險分析

尤建新， 丁穎頔

(同濟大學 經濟與管理學院，上海 200092)

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基于失效模式與后果分析改進的投標策略風險分析

尤建新， 丁穎頔

(同濟大學 經濟與管理學院，上海 200092)

針對投標策略的風險分析中缺乏有效量化方法的問題，提出了基于模糊集理論和灰色關聯理論的改進FMEA(失效模式與效果分析)方法.結合模糊集理論建立評價失效模式的模糊語言術語集和對應的模糊數，并由FMEA小組對各種失效模式做出評價.利用灰色關聯理論計算各種失效模式的關聯度，通過排序來確定失效模式的風險順序.投標策略的風險分析案例說明了該研究具有適用性和有效性.

投標策略； 風險分析； 失效模式與效果分析； 模糊集理論； 灰色關聯決策

近年來，建筑市場日趨激烈的競爭導致工程項目的風險不斷加大，在招投標階段強化風險管理，有利于業主選擇合適的承包商，有利于承包商進行準確報價和對風險采取有效的對策和計劃，進而實現項目目標[1].

本文以投標策略的風險管控為研究對象，試圖尋求一種有助于確定控制施工項目風險的優先順序，支持預防和改進措施的風險分析方法.

1　相關研究述評

風險管理的理論與方法本身并不是新生事物.早在1958年，美國海軍武器局在研制北極星導彈潛艇時利用的計劃評審技術(PERT)[2]，將工程提前兩年完成.呂軍[1]總結了一些項目風險管理實用的方法：德爾菲法[3]，它試圖通過小組意見的一致性來進行預測；風險評審技術[4],但該方法編制網絡圖極為困難，對大型項目應用較少;蒙特卡羅模擬[5]；決策樹[6],是用樹狀圖形分析和選擇行動方案的一種系統方法，用于解決風險型決策問題；檢查表[7],從以往類似項目和某些其他信息來源中積累的歷史信息和知識，用于編制風險識別檢查表.李佳欣[8]提出對招投標風險估計的方法，主要選擇主觀概率估計法.利用專家及風險管理者的經驗對風險事件和可能引發的后果進行主觀估計.陳超等[9]提出建立工程項目投標風險評估的指標體系是進行工程項目投標風險評估的基礎.劉志建[10]則將常用的風險識別方法分為兩大類，一類是定量分析方法,其常用方法有故障樹、概率樹、統計和概率法、敏感性分析法等;一類是定性分析方法,其常用的有頭腦風暴方法、情景分析方法、工作分解結構等.這些研究與實踐都有助于提升風險分析的工作成效，但在一定程度上對風險管理人員的知識、技能和使用技巧有很大的依賴性，在提升風險分析方法的認可、推廣應用以及有效性水平方面存在進一步的探索空間[11].

FMEA(失效模式與效果分析)是企業實踐中比較熟悉的方法，常用于質量和風險分析.傳統的FMEA方法是通過計算RPN(風險順序數)對產品或系統的風險等級進行評估的，RPN是O(發生率)、S(嚴重度)和D(難檢度)三者變量的乘積.由于O,S,D這三個變量之間沒有明確的線性關系，因此在實際計算RPN時往往會忽略三者之間的相對重要性，認為三個變量之間的重要性是等同的.另外，由于不同的O,S,D相乘可以得到相同的RPN值，而實際各種失效模式對于風險作用是不相同的，僅僅以RPN來判斷各種失效模式的風險順序在實際應用中存在較大問題.為了避免這些不足，本文針對投標策略的風險評估要求，引入了基于模糊集理論和灰色關聯理論的改進FMEA方法，期望能夠有效地處理各種模糊和不確定性信息，綜合考慮比較O,S,D三者之間的相對重要性，克服僅僅以RPN來判斷失效模式風險順序的局限性[12].

2　基于改進FMEA方法的模型

在確定施工項目各種可能的失效模式、產生原因及其檢測方法的基礎上，本文將三個輸入變量O,S,D看作是模糊語言變量，應用模糊集理論，結合專家的知識和經驗建立各語言變量的模糊語言術語集和對應的模糊數，為投標策略的風險分析小組對各種失效模式進行模糊評價提供依據.風險分析小組將根據已建立的模糊語言術語集對各種失效模式做出評價，再應用灰色關聯決策的方法確定各失效模式的風險排序.

2.1建立O,S,D的模糊語言術語集

每個模糊語言變量包括五種評價語言術語，即O,S,D分別包括：極低(R)、較低(L)、一般(M)，較高(H)，很高(VH)這五種評價語言術語.各種模糊語言術語的含義見表1，與傳統FMEA中O,S,D取值的關系準則見表2.

表1　各種評價語言術語的含義

表2　FMEA評價準則

2.2確定模糊語言術語對應的模糊數

本文采用三角模糊數對模糊語言術語進行定量化處理.三角模糊數可以表示為A=(a，b，c)，其隸屬函數[13]是

(1)

通過德爾菲法，借助專家的知識和經驗來確定模糊語言術語對應的三角模糊數.假設有n個專家，第i個專家的能力為βi，該專家對失效模式某一變量

的模糊評價術語為xi，用三角模糊數的形式表示為xi=(ai，bi，ci)，則按照專家意見，該變量的模糊語言術語對應的三角模糊數可以根據下式匯總得到:

(2)

2.3模糊數的非模糊化

在模糊環境下，模糊數的非模糊化是應用灰色關聯理論計算的基礎.國內外有許多學者對非模糊化算法進行了深入的研究.本文采用如下公式[14]：

(3)

式中:M,N的值根據a,c與b的偏離程度來確定，分別表示b的可能性大小是c的M倍，是a的N倍.

以失效模式的O為例，選擇5位專家進行評價，評價結果以三角模糊數的形式表示(見表3)，將各專家的評價意見按照式(2)匯總，可以得到O的三角模糊數.利用式(3)將表3中的三角模糊數轉化為清晰數，見表4.采用同樣的方法，可以得到S和D的模糊語言術語集以及對應的清晰數.

表3　發生率的模糊語言術語對應的三角模糊數

表4　模糊語言術語的清晰數

2.4建立比較矩陣

假設某施工項目有n種失效模式，分別記為x1，x2，…，xj，…,xn，其中xj為第j種失效模式.由于每種失效模式均有O,S,D三個變量，因此反映第j種失效模式的數據列可表示為xj={xj(1)，xj(2)，xj(3)}，其中xj(t)(t=1，2，3)表示風險分析小組對三個變量的評價，其代表的數值通過非模糊化公式(3)計算得到.按照上述方法，可以得到反映n種失效模式比較矩陣[15]：

2.5建立參考矩陣

失效模式的風險排序是相對于一定的參考基準而言的，從施工項目可靠性的角度考慮，應選擇失效模式各變量的最優或最差值作為參考基準.本文選擇最差值作為參考基準建立參考矩陣，即每一種失效模式的數據列均可表示為x0={x0(1)，x0(2)，x0(3)}，其中x0(t)(t=1，2，3)表示風險分析小組對S，O，D這三個變量的評價，且x0(t)=10

2.6計算灰色關聯系數

根據灰色關聯理論，由下式可以計算出失效模式各變量與參考基準的關聯系數：

(4)

式中:ζ為分辨系數，ζ∈(0，1).

2.7計算灰色關聯度

由于在衡量失效模式的風險排序時各變量的影響程度不同，因此，設失效模式三個變量指標間的權重分別為λt，則第j種失效模式與參考基準的關聯度可由下式得到：

(5)

2.8排序

按照各失效模式關聯度從大到小進行排序，確定風險順序，有針對性地制定改進措施.

3　算例與分析

假設施工企業面臨招標項目擬定投標策略，需進行投標策略風險分析.

招標人發布的招標文件有如下主要條款：此項工程采用綜合評分法評標；合同擬采用固定總價合同(除合同約定的調價內容外，不得調整總價及單價)；嚴格按照承包商所報的分部分項工程單價進行結算，不接受任何原因導致的分部分項工程單價調整；招標人只接受針對招標人提供清單中所列措施項目的費用報價和未來價款結算申請；招標文件要求目標工期短于工期定額20%以上，而且合同條款中工期提前或拖延所導致的獎勵和罰款額度較高.

3.1找出重點失效分析對象并確定失效模式

關于價格調整：嚴格按照中標承包商投標所報的分部分項工程單價進行結算，不接受任何原因導致的分部分項工程單價調整.對于這一風險，本文將此項失效模式名稱確定為實際工程單價出現調整.

關于措施費用：招標人只接受針對招標人提供清單中所列措施項目的費用報價和未來價款結算申請.投標人可能會面臨招標人所列措施項目漏項，進而導致投標人報價過低的風險.將此項失效模式名稱確定為措施項目漏項.

關于工期：招標文件要求目標工期短于工期定額20%以上，而且合同條款中工期提前或拖延所導致的獎勵和罰款額度較高.投標人會面臨趕工期失敗的風險.將此項失效模式名稱確定為工期延誤.

關于合同形式：采用固定總價合同(除合同約定的調價內容外，不得調整總價及單價).固定總價合同對于投標人來說風險很大.將此項失效模式確定為固定總價偏低.

關于質量標準：項目質量要符合國家相關驗收規范要求.將此項失效模式確定為不符合驗收規范.

3.2確定風險排序

步驟一確定模糊語言術語集和模糊數.為了簡化計算，S，D，O采用相同的模糊語言術語集及其對應的模糊數(見表3).

步驟二對各失效模式進行評價.通過對施工履行合同過程進行分析后，綜合各方面的意見確定其潛在的各種失效模式，并根據專家小組建立的模糊語言術語集，對各種失效模式進行評價，評價結果如表5所示.

表5　算例中的模糊語言術語的清晰數

步驟三確定風險排序. 根據對各失效模式的評價，按照表4中模糊語言術語對應的清晰數，建立如下比較矩陣：

選擇最差值作為參考基準建立如下參考矩陣：

取ζ=0.5，根據公式(4)計算失效模式各變量與參考基準間的關聯系數，并得到如下灰色關聯矩陣：

由專家確定的失效模式各變量的系數分別為:λ1=0.4，λ2=0.4，λ3=0.2，則根據式(5)計算得到各失效模式相對于參考基準的關聯度，并將各失效模式按關聯度由大到小進行排序，見表6.

表6失效模式的風險排序(引入改進FMEA)

Tab.6Risk ranking of failure modes (introduction of improved FMEA)

失效模式關聯度排序不符合驗收規范0.71281措施項目漏項0.57622固定總價偏低0.54923工期延誤0.52644實際工程單價出現調整0.51385

表7給出了傳統FMEA方法應用時的風險排序結果，可供比較分析.

表7　失效模式的風險排序(傳統FMEA)

3.3對風險排序進行分析及應對措施

3.3.1關于合同形式及價格調整

通過表6的排序可以看出：固定總價偏低的關聯度較高，是需重點進行預防控制的對象.由于固定總價合同需要嚴格按照承包商所報的分部分項工程單價進行結算，不接受任何原因導致的分部分項工程單價調整，因此承包商需要承擔的由工程量增加導致成本增加的風險是很大的.而實際工程單價調整的排序為5，關聯度最低.綜合分析，應將風險費率適當上調，而無需將過多精力投入到防止工程單價出現調整的情況中去.

3.3.2關于工期及質量標準

不符合驗收規范的關聯度為1，工期延誤的關聯度為4.因此，施工企業A應在提高工程質量標準方面多下工夫，嚴格按照驗收規范進行施工作業.由于招標人對工期要求較高，同時提出的獎懲措施力度很大.這對于投標人來說是風險與機遇并存，需投入較多資源，善于合理調度分配.這將導致管理費用上升，原管理費率應適當上調.此外針對可能造成工程延誤的原因，可從以下幾方面來加以改進：選配項目班子，明確責任目標；編制施工進度計劃；細化實施計劃，合理配置資源；利用合同措施控制施工工期；統一組織部署，搞好施工協調工作；強化計劃管理.

3.3.3關于措施項目

措施項目漏項的關聯度為2，施工企業應提高重視，仔細研究招標文件，若確實屬于漏缺項，可按變更形式申報相關漏項費用，盡量避免措施項目漏項的發生，并可根據具體情況適當調整組織措施費率來降低風險.

4　結論

本文借助FMEA方法所具有的事前風險預防的特點，將FMEA方法應用在投標策略的風險分析之中，有助于提升風險分析方法的認可和應用推廣水平.本文研究發現：FMEA不但能夠很好地反映投標中可能存在的風險，還可以更加直觀、具體地告知投標者風險的大小甚至可以進行比較各個風險，進而可以有針對性地對重點對象進行嚴密監控和及時調整，達到防患于未然的目的.

通過算例應用和比較可以看到，不符合驗收規范的S和D均較高，其風險影響應該較高，但是由于其O偏低，在用傳統FMEA方法進行分析時其排名為3.在引入改進FMEA方法后，由于綜合考慮了S，O，D三個變量對失效模式的影響，因此，該失效模式的風險排序提升為1.可見，引入改進FMEA方法，將能夠綜合比較選擇風險作用較大的潛在失效模式作為改進對象，提高風險判斷的準確性，對于投標策略的制定具有更有效的支持.

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Improved Failure Mode and Effects Analysis Approach to Risk Analysis of Bidding Strategy

YOU Jianxin， DING Yingdi

(School of Economics and Management， Tongji University， Shanghai 200092， China)

The improved failure mode and effects analysis (FMEA) based on the fuzzy set theory and gray relational theory was proposed for the solution to effective quantization questions of risk analysis in bidding strategy. First of all, combining with the fuzzy set theory, the fuzzy linguistic terminology set of the failure mode and corresponding fuzzy numbers were established, and the different failure modes were evaluated by the FMEA team. Next, the relevance ratio of different failure modes was calculated using the gray relation theory and the risk order of failure modes was confirmed by sorting. Risk analysis cases of biding strategy illustrate the usability and effectiveness of the proposed approad.

bidding strategy; risk analysis; failure mode and effects analysis (FMEA); fuzzy set theory; gray relational theory

2015-08-29

尤建新(1961—)，男，教授，博士生導師，管理學博士，主要研究方向為方向管理理論與工業工程.

E-mail:yjx2256@vip.sina.com

丁穎頔(1993—)，女，碩士生，主要研究方向為管理理論與工業工程.E-mail:745886763@qq.com

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