水利工程項目管理中改進模糊層次分析的應用研究

林世巍

(營口市水利勘測建筑設計院,遼寧 營口 115000)

1 概 述

水利工程項目是我國的基礎民生建設項目,在洪水防治、土地灌溉、電力供應等方面都占有重要地位,我國水利工程項目涵蓋了各類水庫、湖泊治理、水土流失治理等多方面。隨著社會經濟的不斷發展,我國農村水利工程項目也得到越來越多的重視,大力推動了農村水利項目的建設和發展[1-2]。

在水利工程項目施工建設中,如果管理不力,導致項目質量不達標,將會造成巨大的經濟損失。如法國的馬爾帕賽壩,由于工程質量缺陷,在第一次蓄水時發生崩毀,造成巨大的人員傷亡及經濟損失。因此,水利工程項目的管理,是水利工程建設的重中之重[3-4]。

模糊層次分析是一種常用的評價體系建立方法,在各領域的評價指標體系構建中均有重要作用。因此,為了提升水利工程項目的管理質量,本文構建水利工程風險管理模型,并采用模糊層次分析法構建風險管理評價模型,對所提出的水利工程風險管理模型進行評價。本文首次提出利用模糊層次分析法,對項目風險管理模型進行評價,可為水利工程項目風險管理提供理論指導。

2 基于改進模糊層次分析的水利工程項目管理研究

2.1 水利工程項目風險管理

項目風險是指項目遭受失敗的概率,大多數情況下,風險與回報是成正比的,回報越高,風險越大。但風險并不是不可控的,只要提前做好準備,就可以將風險帶來的危害降至最低,使工程在收獲高回報的同時,無需面對高風險[5-6]。項目風險由3部分組成,分別是風險因素、風險事故及風險損失。風險因素是風險發生的主要原因;風險事故是直接造成生命財產安全受損的事故;風險損失是風險事故造成的損失量。

項目風險管理主要是對風險因素的管理,風險因素具有以下4個特點:①在具有不確定性的同時,具有一定的規律性;②風險因素是普遍且客觀存在;③風險是變化的;④風險具有多層次性。按照項目風險的性質及目標對象,可對項目風險進行分類。以風險性質劃分,可分為4類,分別是組織風險、經濟與管理風險、技術要素風險及自然環境風險。以目標對象對項目風險進行分類,可分為6類,分別是工期風險、經濟風險、質量風險、審計風險、信譽風險及安全風險。

水利工程項目風險的影響因素較多,如工程工期、質量、造價等,都會對水利工程項目風險造成影響。常見的水利工程風險影響因素見圖1[7-8]。

圖1 水利工程項目風險的影響因素

水利工程項目的影響因素可分為自然因素、技術因素、組織因素及管理因素。自然因素的影響主要體現在氣候、地質條件、自然災害等自然因素;技術因素主要體現在圖紙質量、施工方案及勘察報告上;組織因素則體現在組織架構、相關能力及流程是否完善上;管理因素的影響較其他因素更多,體現在宏觀經濟、政策法規、管理制度的完善及執行以及項目資金情況4個方面。

風險是客觀存在的,因此風險也一定是可管控的。項目風險管理是指工程建設的施工方、業主對工程施工中可能存在的意外情況進行識別,并制定相關的管理方案,最大程度地避免風險發生,或減小風險發生時造成的損失。項目風險管理可以通過風險評估、預測等手段,減小風險損失。因此,在風險管理過程中,需要考慮項目匯總不同部分的融洽程度。風險管理目標應滿足以下4個條件:①具有明確的管理對象;②可以兼容項目進程中,不利于管理有效執行的措施;③具有合理的體系;④具有合理的、統一的執行標準。

基于上述條件,研究將風險管理目標分為風險前管理目標及風險后管理目標。風險前管理目標為降低風險管理成本,減少工程憂慮;風險后管理目標為風險后盡力保證公司正常運轉,可最快恢復生產。在滿足上述目標的同時,使得項目風險管理具有了綜合性、主動性、目標性及分析性的特點。項目風險的管理過程不是單次管理過程,而是一個循環往復的管理過程,由風險識別、評估、規劃、控制、監督及總結構成。在風險管理中,若不及時關注新出現的風險因素,就可能造成較大的損失。因此,風險評估也是一個動態過程,可隨時修正。

2.2 基于改進模糊層次分析法的風險評價模型

風險管理不僅需要管理,還需要對管理效果進行評價,以決定是否需要對管理方法進行改進。常用的風險管理評價方法中,模糊評價法可以兼顧主觀及客觀因素之間的平衡;層次分析法可以反映具體管理方法的缺陷及優點。因此,研究提出層次分析法,對模糊評價法進行改進,并利用改進后的模糊層次分析法,對研究提出的風險管理模型進行評價。

模糊綜合評價是基于模糊數據變換理論、最大隸屬度等相關理論,對事物評價指標進行全面綜合考量的評價方法。模糊綜合評價法的執行步驟分為5步,第一步是確定評價指標的評判域A,A應滿足式(1)[9-10]:

A=(a1,…,an)T

(1)

式中:ai為可對風險評估產生影響的評價指標。

第二步是確定評價指標的評語等級域B,B應滿足式(2):

B=(b1,…,bn)T

(2)

式中:bi為風險管理評價指標評價等級。

第三步是計算評價指標的權重向量。權重向量的計算結果還需要進行歸一化,才可滿足模糊綜合評價法的要求。

第四步是建立評判矩陣C,公式如下:

式中:cij為指標ai對評價等級bi的隸屬度。

第五步是利用上述4個步驟合成模糊算子。

由于水利工程項目的風險管理涉及領域眾多,為了滿足評估需求,需構建一個多層次、全面化的風險評價模型。在構建多層次風險評價模型時,需要針對不同層次的具體情況,建立不同的評價指標和評語等級范圍,并在此基礎上進行評估工作。水利工程的風險管理是建立在風險評價模型之上的,因此在構建水利工程風險評價模型時,需要該模型滿足各種風險目標的評價分析,并可根據風險因素的變化,調整該因素對應的影響因素權重,使管理者可以根據變化,調整管理措施,實現降低風險、減小損失的目的。風險評價模型的建立,需要符合科學性原則、最優化原則、相對獨立原則、靈活性原則、實用性原則及目標導向性原則。

水利工程對地區社會環境的影響是屬于長期作用的,其工程質量更是工程項目風險管理的核心。因此,研究將風險管理模型分為兩個部分。第一部分是工期風險評價模型,見圖2。

圖2 工期風險評價指標

水利工程項目的施工過程可以分為多個階段,如圍堰、截流、導流渠、明渠等階段。大部分水利工程都從圍堰工程階段開始,以創造干燥的施工環境。圍堰工程完成后,再展開壩基開挖工程,并對基礎進行處理和夯實,此時若發現壩底地基有斷層,需要及時處理。此外,還需要對壩基周圍的山坡和堤圍進行護岸處理。完成基礎處理后,可以進行主壩體和船閘等工程的施工。最后是發電系統工程,包括主副廠房和尾水渠的施工,同時也可以進行變壓器場等建設,自動化系統的安裝調試工作通常是在其他工作都完成后進行。因此,研究構建的工期風險評價模型,將工程劃分為4個階段,分別進行評價。第一階段是圍堰工程階段;第二階段是基礎工程階段;第三階段是主壩工程階段;第四階段是發電系統工程階段。

風險管理模型的第二部分是質量風險管理評價模型,見圖3。

在水利工程質量評估中,通常以實體工程為基礎,工程建設的質量與許多因素相關。研究在建立質量風險評價模型時,考慮工程建設的相關人員、物資材料、各方的管理監督以及自然條件等因素,確定在質量風險控制中需要重點關注的因素。研究構建的評價模型參考圖1內容,并結合工程特點進行調整,分為4個方面,分別是相關方能力、物資、管理監督及自然條件,同時對這4個方面進行了進一步的細化。

圖3 質量風險評價指標

多層次風險評價模型的應用順序是自下而上的,首先對最底層的評價指標進行模糊綜合評估,再逐步向上推進到上層評價指標矩陣的形成,最終應用于高層次的模糊評價過程,得出最終的模糊綜合評價結果,完成評價任務。層次分析法是為了解決定量分析法在實際應用中遇到的困難而提出的,層次分析法在應用過程中,可分析研究人員的思維特征,并將其轉化為模型,使用數學方法進行系統化的分析。而且層次分析法在決策問題中應用時,需要相關因素都清晰明確,與風險管理評價契合度較高。

因此,研究將其與模糊綜合評判法進行結合,使用改進模糊層次分析法對水利工程風險管理模型進行評價。模糊層次分析綜合評價的評判過程分為8個步驟:第一步是建立風險因素層次分析模型;第二步是構建模糊互補判斷矩陣;第三步是將互補判斷矩陣轉化為一致矩陣;第四步是計算相關權重;第五步是建立影響關系矩陣;第六步是修正各層次的權重值,并重新排序;第七步是建立隸屬度矩陣;第八步是風險管理的模糊綜合評判。

3 仿真試驗結果分析

3.1 指標權重的確定結果對比

研究以廣東省某水利樞紐工程為研究對象,對研究構建的風險管理評價模型進行驗證。該工程的蓄水位40m,庫容量3.656×108m3,電站容量100MW,占地面積2 278.6×104m2。研究首先比較模糊層次分析法與改進模糊層次分析法的關鍵指標權重,結果見表1。

表1 部分評價指標權重比較

由表1可知,在改進模糊層次分析法中,工期風險評價模型中,5號指標的權重最高,16號指標的權重最低,10號指標與11號指標的權重一致;質量風險評價模型中,14號指標的權重最高,6號指標的權重最低。在模糊層次分析法中,工期風險評價模型中,6號指標的權重最高,14號指標的權重最低,10號指標與11號指標的權重一致;質量評價模型中,14號指標的權重最高,11號指標的權重最低,5號指標與6號指標的權重一致。

3.2 改進模糊層次分析法與模糊層次分析的評價結果對比

研究分別利用模糊層次分析法與改進模糊層次分析法,對工期風險管理模型、質量風險管理模型進行評價。其中,工期風險管理模型的評價結果見圖4。

圖4 工期風險管理模型的評價結果

由圖4(a)可知,發電系統工程的完工概率最高,為85.42%;圍堰工程的完工概率最低,為74.56%。模糊層次分析法中,整體工程的完工概率為80.63%,完工風險為19.37%。由圖4(b)可知,仍然是發電系統工程的完工概率最高,為86.67%;圍堰工程的完工概率最低,為79.50%;整體工程的完工概率為79.50%,完工風險為20.86%。

研究對質量風險管理模型的評價結果見圖5。

圖5 質量風險管理模型的評價結果

由圖5(a)可知,物資保障目標的完成概率最高,為97.74%;管理監督目標的完成概率最低,為79.74%;整體質量目標的完成概率為87.02%;完成風險為12.98%。由圖5(b)可知,與模糊層次分析法的目標完成概率非常接近,物資保障目標的完成概率為97%;管理監督目標的完成概率為80.91%;整體質量目標的完成概率為86.32%;完成風險為13.68%。

4 結 論

在水利工程項目施工過程中,為了規避施工風險,本文提出了水利工程項目風險管理模型,并采用改進的模糊層次分析法,對水利工程風險管理模型進行評價。結果顯示,改進模糊層次分析法評估的工期完成風險為20.86%,質量目標完成風險為13.68%;模糊層次分析法評估的工期完成風險為19.37%,質量目標完成風險為12.98%。研究表明,改進模糊層次分析法評估的項目風險更高,可以提升項目管理人員制定風險應對措施的質量。