建設(shè)項目全壽命周期成本的CIM風(fēng)險評估模型

余恬，葉青

（華僑大學(xué) 土木工程學(xué)院，福建 廈門361021）

建設(shè)項目全壽命周期成本（LCC）是設(shè)計、開發(fā)、建造、使用、維護(hù)和報廢過程中發(fā)生的費用總和［1-2］.建設(shè)項目全壽命周期成本控制對優(yōu)化成本、節(jié)約資源、實現(xiàn)建筑業(yè)“綠色化”戰(zhàn)略等方面都有重要意義［3］.大型的建設(shè)項目具有科技含量高、風(fēng)險大、周期長、涉及單位眾多等特點，因而現(xiàn)代項目的管理必須是全系統(tǒng)、全壽命的管理［4］.隨著項目的進(jìn)展，許多原先不確定性因素會逐步變?yōu)榇_定性的因素，因此加強建設(shè)項目全壽命周期各階段的風(fēng)險識別非常重要，能夠大大提高項目決策的科學(xué)性和項目成功的概率［5］.在進(jìn)行LCC風(fēng)險管理時，各階段不可分別考慮，應(yīng)作為一個整體綜合考慮，相互協(xié)調(diào)，最終才能達(dá)到成本風(fēng)險控制的目的［6］.目前國內(nèi)的建設(shè)項目LCC控制仍處于一個亟待發(fā)展的階段，可操作性及較為系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論仍然很少.控制區(qū)間和記憶（CIM）模型利用直方圖具有相同寬度區(qū)間的特點進(jìn)行概率疊加［7］表示變量的概率分布，可以解決風(fēng)險事件獨立和相關(guān)兩種情況下風(fēng)險的綜合估計.但CIM模型在運算過程中只能兩兩比較，且概率分布空間必須一致.目前，廣泛使用的是變量獨立的并聯(lián)響應(yīng)模型，而變量獨立的串聯(lián)響應(yīng)模型及變量相關(guān)的CIM模型鮮有涉及.本文在建立風(fēng)險評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，運用控制區(qū)間和記憶模型（CIM），輔以層次分析法（AHP），建立了建設(shè)項目LCC風(fēng)險評估模型，對風(fēng)險做出了預(yù)測和評價.

1 建設(shè)項目LCC風(fēng)險評價體系的建立

建設(shè)項目全壽命周期成本（LCC）構(gòu)成可按階段劃分，也可按成本構(gòu)成要素劃分，對項目整個生命周期內(nèi)的風(fēng)險進(jìn)行評估亦可從多個角度分解考察.由于建設(shè)工程項目顯示了明確的階段性，各階段分工明確，所以文中按項目的主要階段識別風(fēng)險，以期更有序的對項目的成本風(fēng)險進(jìn)行評估，從而有利于管理者對項目各階段的風(fēng)險做好相應(yīng)的準(zhǔn)備.

根據(jù)資料查閱及專家學(xué)者的總結(jié)分析［6，8］，建立建設(shè)項目全壽命周期成本風(fēng)險評價體系，如圖1所示.各階段成本風(fēng)險管理的重點及控制目標(biāo)：決策階段需選擇合適的建設(shè)項目，確定相應(yīng)的投資目標(biāo)及合理的報價策略；設(shè)計階段需落實投資目標(biāo)，制定合理的設(shè)計方案（勘察設(shè)計是關(guān)鍵）；施工階段需實現(xiàn)項目的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、費用目標(biāo)，是風(fēng)險集中階段；運行階段需維持項目的使用功能，控制項目的運營費用；報廢回收階段需將建筑廢棄物轉(zhuǎn)化為再生資源和再生產(chǎn)品，降低對社會、環(huán)境的影響［6］.

圖1 LCC風(fēng)險評價體系Fig.1 LCC risk evaluation system

2 基于CIM的風(fēng)險評估模型

一項活動S存在n個風(fēng)險因素，任一因素出現(xiàn)都會影響活動S，風(fēng)險因素X1，X2，…，Xn概率分布組合模型稱為“并聯(lián)響應(yīng)模型”.項目風(fēng)險因素的出現(xiàn)帶有隨機(jī)性，因此將各個風(fēng)險變量看作相互獨立，適用并聯(lián)響應(yīng)模型.用“概率乘法”疊加并聯(lián)概率曲線，即先將兩個風(fēng)險因素的概率分布相乘，再與第三者相乘，依此類推，確定全過程的概率曲線［9］.當(dāng)n個風(fēng)險因素疊加完成后得到活動S的概率分布，其組合影響概率為

式（1）中：k表示所對應(yīng)行的行數(shù).

由于建設(shè)項目成本風(fēng)險綜合評價體系具有結(jié)構(gòu)多層次、多因素、評估模糊性等特點，對各類風(fēng)險因素的直接量化比較困難.因此選用層次分析法確定各階段的風(fēng)險權(quán)重，然后運用CIM并聯(lián)模型計算各階段內(nèi)子風(fēng)險因素的概率分布，最后將二者相乘得到各風(fēng)險層次的比重來直觀地反應(yīng)項目的風(fēng)險程度.對建設(shè)項目全壽命周期成本風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測和評價有如下5個具體步驟.

1）根據(jù)給出的風(fēng)險綜合評價體系，建立風(fēng)險因素層次圖.

2）讓每位專家按1～9的評分原則 （因素i與因素j同樣重要時，取值1；因素i比因素j重要很多時，取值9），對各階段風(fēng)險因素兩兩比較和打分，以獲得判斷矩陣，并用層次分析法計算出各階段的風(fēng)險權(quán)重，建立風(fēng)險因素權(quán)重集.

3）采取問卷調(diào)查法，讓每位專家對末層風(fēng)險因素i給出評價j，確定末層風(fēng)險因素概率分布.評價集V＝｛高風(fēng)險，較高風(fēng)險，適中風(fēng)險，較低風(fēng)險，低風(fēng)險｝，每個末層風(fēng)險因素概率分布Pi，j＝Ni，j／N.其中，Ni，j為把風(fēng)險因素i歸為同一風(fēng)險等級j的專家人數(shù)；N為專家總數(shù).

4）用CIM并聯(lián)模型，計算各階段風(fēng)險因素的概率分布.

5）根據(jù)步驟2）所求出的各階段風(fēng)險因素權(quán)重，計算出項目總風(fēng)險的概率分布［10］.

3 實例分析

貴州省貴陽市某安置房工程結(jié)構(gòu)類型為底框架結(jié)構(gòu)，工程總建筑面積為18 782.42m2，建筑層數(shù)為6層.項目投標(biāo)總價2 496萬元，工程大部分施工層的柱混凝土和梁板混凝土強度等級基本一致 .該工程位于城內(nèi)，環(huán)保要求高，施工中必須有效控制環(huán)境因素及危險源對周邊的影響.由于地質(zhì)特點以及當(dāng)?shù)匦袠I(yè)現(xiàn)狀等因素，在項目全壽命周期尤其是前期存在較大不確定性，風(fēng)險易發(fā).

3.1 層次分析法確定風(fēng)險因素權(quán)重

針對風(fēng)險因素之間相互存在的重要性，讓10位專家對各階段的風(fēng)險因素進(jìn)行兩兩對比評分，同樣請這10名專家對29個末層風(fēng)險因素的風(fēng)險等級程度做出評價，結(jié)果分別如表1，2所示.

表1 各階段風(fēng)險因素比較矩陣Tab.1 Risk factor comparison matrix in each stage

表2 風(fēng)險等級概率分布Tab.2 Probability distribution of risk level

1）根據(jù)表1得到AHP判斷矩陣A，然后對每一列向量進(jìn)行歸一化處理 .即

2）對歸一化處理后的式（2）按行進(jìn)行求和，即可得

3）對求和后的式（3）進(jìn)行歸一化處理，可得

式（4）中：ωi即為近似特征向量，即是各因素相對于上一層次的權(quán)重向量.

4）采用算術(shù)平均數(shù)法（取近似值法）求最大特征根λmax和其正交化特征向量，即

3.2 CIM模型計算概率分布

1）采用CIM模型，計算出表2中各階段風(fēng)險因素的概率分布.首先，將任意兩個風(fēng)險因素進(jìn)行并聯(lián)疊加.以設(shè)計階段C的風(fēng)險概率計算為例，即首先將C1和C2進(jìn)行并聯(lián)疊加，然后再將疊加后的結(jié)果C12任意與剩余的風(fēng)險因素C3進(jìn)行并聯(lián)疊加，可以得出設(shè)計階段C各層次風(fēng)險等級發(fā)生概率.其他各階段也以同樣方法求得.各階段風(fēng)險概率分布結(jié)果，如表3所示.

表3 各階段風(fēng)險概率分布Tab.3 Risk probability distribution of each stage

2）與之前計算的各主風(fēng)險權(quán)重相乘，可得本項目成本風(fēng)險概率.當(dāng)風(fēng)險等級為高、較高、適中、較低和低時，項目總風(fēng)險概率分布分別為0.000 596，0.010 264，0.111 310，0.303 655，0.573 175.由此可知本項目風(fēng)險集中在較低和低風(fēng)險層次，低風(fēng)險的可能性最大.

由表3可知：設(shè)計階段風(fēng)險適中概率較大，應(yīng)予以注意和防范，而其余階段都集中于低風(fēng)險層次，這也應(yīng)證了前文提到的設(shè)計準(zhǔn)備階段風(fēng)險的多發(fā)性、更易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的普遍特點.

4 結(jié)論

利用層次分析法確定建設(shè)項目全壽命周期各階段的風(fēng)險因素權(quán)重，使用CIM模型定量分析次級風(fēng)險，并結(jié)合實例對建設(shè)項目全壽命周期成本風(fēng)險按階段進(jìn)行評估.CIM模型的操作簡單明了，成本風(fēng)險評價結(jié)果具有一定可靠性和客觀性，可以為項目風(fēng)險管理人員提供參考，有利于風(fēng)險管理的順利實施.

項目管理者應(yīng)該著重加強設(shè)計階段的風(fēng)險防范，并認(rèn)真布置應(yīng)對措施.如市場調(diào)研的覆蓋范圍盡量擴(kuò)大，選取適當(dāng)?shù)挠行У臉颖军c；設(shè)計招投標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，審查各單位素質(zhì)，盡量選擇經(jīng)驗豐富、口碑良好的設(shè)計單位.項目定義錯誤和決策失誤是項目決策階段面臨的主要風(fēng)險，是在各階段、各項活動和要素在全壽命周期中能分析和識別出的可能存在的風(fēng)險，減少這種風(fēng)險的方法就是進(jìn)行科學(xué)的不確定性和風(fēng)險評估.

然而，風(fēng)險變量之間實際上具有一定相關(guān)性，CIM模型仍然是一個較為理想化的模型，這將導(dǎo)致不可避免的誤差.同時，由于諸多因素和條件的限制，本文未能細(xì)致地進(jìn)行風(fēng)險因素分析及劃分.

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