基于AHP法的鐵路信號(hào)防雷工程價(jià)值分析

趙 瑜

(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

近十年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，對(duì)鐵路信號(hào)工程提出了更高要求。鐵路信號(hào)防雷工程雖然比不上主體工程那樣龐大和復(fù)雜，卻也同樣具有鐵路信號(hào)工程的特征和難點(diǎn)；如何提高鐵路信號(hào)防雷工程的管理水平，控制成本和進(jìn)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益成為亟待解決的問(wèn)題。

將價(jià)值工程的理念和方法引入到鐵路信號(hào)防雷工程項(xiàng)目的實(shí)施中，應(yīng)用科學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行價(jià)值分析，并應(yīng)用AHP法進(jìn)行了項(xiàng)目實(shí)施方案的比選研究。

1.1 價(jià)值工程

價(jià)值工程（Value Engineering，VE），也稱價(jià)值分析（Value Analysis，VA），是指以產(chǎn)品或作業(yè)的功能分析為核心，以提高產(chǎn)品或作業(yè)的價(jià)值為目的，力求以最低壽命周期成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或作業(yè)使用所要求的必要功能的一項(xiàng)有組織的創(chuàng)造性活動(dòng)。

價(jià)值分析把“價(jià)值”定義為：“對(duì)象所具有的功能與獲得該功能的全部費(fèi)用之比”，即

式(1)中，V為“價(jià)值”，F(xiàn)為功能，C為成本。

1.2 層次分析法

層 次 分 析 法（The Analytic Hierarchy Process，AHP）是把復(fù)雜問(wèn)題分解成各個(gè)組成因素，又將這些因素按支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)。AHP又是一種定量和定性相結(jié)合，將人的主觀判斷用數(shù)量形式表達(dá)和處理的方法。層次分析法是在價(jià)值工程功能實(shí)現(xiàn)階段主要采用的方法。

在價(jià)值分析(VE)活動(dòng)中，往往需要對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行定量分析。層次分析法(AHP法)是為解決復(fù)雜問(wèn)題評(píng)價(jià)而產(chǎn)生的，它采用定量與定性相結(jié)合的分析方法，適合于解決價(jià)值工程中對(duì)象選擇、功能評(píng)價(jià)、方案選擇等量化和評(píng)價(jià)問(wèn)題。將AHP法應(yīng)用到價(jià)值工程活動(dòng)中有利于彌補(bǔ)價(jià)值工程中原有一些量化方法的缺陷，解決某些量化難題，豐富、完善價(jià)值工程中的量化方法。

2 鐵路信號(hào)防雷工程的價(jià)值分析

鐵路信號(hào)防雷工程的價(jià)值分析的邏輯展開(kāi)如圖1所示，在選擇評(píng)價(jià)對(duì)象和資料收集之后，首先要建立起符合鐵路信號(hào)防雷工程特點(diǎn)的價(jià)值評(píng)價(jià)體系，并且按照提高價(jià)值的幾個(gè)途徑進(jìn)行方案創(chuàng)新，并對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖1 價(jià)值工程邏輯展開(kāi)圖Fig.1 Logic evolving diagram of value analysis

在方案選擇階段，在綜合考量現(xiàn)實(shí)因素和表1中給出的價(jià)值判斷的基礎(chǔ)上對(duì)方案進(jìn)行選擇，在現(xiàn)實(shí)條件允許的情況下選擇價(jià)值最優(yōu)（V值最大）的方案，并組織實(shí)施。

表1 鐵路信號(hào)防雷工程價(jià)值分析表Tab.1 Value analysis of railway signal lightning protection project

2.1 提升鐵路信號(hào)防雷工程的價(jià)值的途徑

價(jià)值工程的主要目的便是提高工程的價(jià)值，對(duì)于鐵路信號(hào)防雷工程而言，工程項(xiàng)目的價(jià)值不僅僅是功能和成本之間的關(guān)系，主要體現(xiàn)在工程質(zhì)量和工程進(jìn)度、以及工程質(zhì)量與工程成本之間的比值，因此價(jià)值工程公式在本文中演變?yōu)楣剑?）：

公式（2）中：

V：價(jià)值；

F：功能；

Q：質(zhì)量；

C：成本；

T：時(shí)間，即工期，工期縮短，也就是進(jìn)度加快。

對(duì)應(yīng)于鐵路信號(hào)防雷工程價(jià)值的定義，提高價(jià)值的基本途徑有5種：

1)功能、質(zhì)量不變，進(jìn)度加快、成本降低，價(jià)值提高；

2)進(jìn)度、成本不變，功能、質(zhì)量提高，價(jià)值提高；

3)功能、質(zhì)量提高的幅度高于工期加長(zhǎng)、成本增加的幅度；

4)功能、質(zhì)量降低的幅度小于進(jìn)度加快、成本降低的幅度；

5)功能、質(zhì)量提高，進(jìn)度加快、成本降低，價(jià)值大大提高。

2.2 鐵路信號(hào)防雷工程功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確立

為提高鐵路信號(hào)防雷工程的價(jià)值，按照提高價(jià)值的基本途徑，通常采取的改進(jìn)措施包括3個(gè)方面：增加施工人員以加快工程進(jìn)度、細(xì)化分工以提高工作效率、站與站之間滾動(dòng)推進(jìn)以充分利用資源。每項(xiàng)改進(jìn)措施對(duì)工程的影響都是多方面的，在方案評(píng)價(jià)時(shí)都需要綜合考慮。經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)，改進(jìn)措施與評(píng)價(jià)因素對(duì)照表如表2所示。

經(jīng)過(guò)總結(jié)得出影響一個(gè)方案的評(píng)價(jià)因素主要為以下7個(gè)方面：工程質(zhì)量、工程進(jìn)度、工程成本、工程風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)施難度、管理難度、綜合影響。這7個(gè)方面的影響構(gòu)成了鐵路信號(hào)防雷工程的評(píng)價(jià)體系的主要內(nèi)容，它們對(duì)一個(gè)改進(jìn)方案的影響有強(qiáng)有弱，本文通過(guò)專家打分法和AHP法對(duì)評(píng)價(jià)因素的影響程度做出了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

通過(guò)判斷矩陣可得出各評(píng)價(jià)因素之間的排序：A＞B＞C＞D＞E＞F＞G,且同時(shí)得出了重要性權(quán)重，為下一步方案選擇提供了基礎(chǔ)。

一致性檢驗(yàn)：一致性指標(biāo)λ=7.3 866 566，CI=0.0 644 428，由此可知平均隨機(jī)一致性指標(biāo)CR=0.0 473 844＜0.1。

表2 評(píng)價(jià)因素對(duì)照表Tab.2 Comparison of estimation factors

表3 評(píng)價(jià)因素判斷矩陣Tab.3 Judgment matrix of evaluation factors

通過(guò)判斷矩陣可得出各評(píng)價(jià)因素之間的排序：A＞B＞C＞D＞E＞F＞G,且同時(shí)得出了重要性權(quán)重，為下一步方案選擇提供了基礎(chǔ)。

按照影響鐵路信號(hào)防雷工程的七個(gè)評(píng)價(jià)因素，鐵路信號(hào)防雷工程價(jià)值工程公式（3）在應(yīng)演變?yōu)椋?/p>

式中：

V：價(jià)值；

F：功能；

Q：質(zhì)量；

C：成本；

T：工期；

h1：施工難度系數(shù)；

h2：管理難度系數(shù)；

α：綜合影響系數(shù)。

對(duì)于一個(gè)已交付的合格的防雷工程來(lái)說(shuō)，完整的功能F和合格的質(zhì)量Q為必須滿足的條件，因此F可設(shè)為常數(shù)；而質(zhì)量Q是由工程質(zhì)量和工程風(fēng)險(xiǎn)共同決定的，這里的工程風(fēng)險(xiǎn)指施工方無(wú)法滿足質(zhì)量Q要求的風(fēng)險(xiǎn)值，因質(zhì)量Q為常數(shù)，所以工程質(zhì)量越低，工程風(fēng)險(xiǎn)越大；反之亦然；工程進(jìn)度可由工期T來(lái)表示；施工難度、管理難度由施工方和項(xiàng)目管理者設(shè)定難度系數(shù)h1、h2；工程的綜合影響結(jié)合業(yè)主的綜合評(píng)價(jià)給出影響系數(shù)α。最終，工程的價(jià)值V取決于公式中各因素的綜合影響。

2.3 基于AHP分析法的方案比選研究

鐵路信號(hào)防雷工程往往不會(huì)單個(gè)車站進(jìn)行實(shí)施，通常都是按照一條線或一個(gè)電務(wù)段管轄內(nèi)幾條線多個(gè)車站分標(biāo)段進(jìn)行招標(biāo)實(shí)施。對(duì)于一個(gè)多站的鐵路信號(hào)防雷項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，有以下五種施工組織方案：

組織方案一：不分工不分組，逐站推進(jìn)式；

組織方案二：分組不分工，逐站推進(jìn)；

組織方案三：分組不分工，滾動(dòng)推進(jìn)；

組織方案四：分組分工，逐站推進(jìn)；

組織方案五：分組分工，滾動(dòng)推進(jìn)。

將本文2.2中分析得出的鐵路信號(hào)防雷工程評(píng)價(jià)因素作為準(zhǔn)則層，將上述5個(gè)方案作為方案層，則應(yīng)用AHP法進(jìn)行方案優(yōu)選的示意如圖2所示，經(jīng)過(guò)計(jì)算，5個(gè)方案分析結(jié)果如表4所示。

一致性檢驗(yàn)：一致性指標(biāo)CI=0.0 593 781，RI=1.36，由此可知平均隨機(jī)一致性指標(biāo)CR=0.0 436 604＜0.1。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知判斷矩陣具有滿意的一致性，對(duì)于鐵路信號(hào)防雷工程來(lái)說(shuō)，五種改進(jìn)方案中，五個(gè)方案的排序?yàn)?：P5＞P4＞P1＞P2＞P3。方案五綜合評(píng)價(jià)最優(yōu)，是最優(yōu)方案。

圖2 AHP法示意圖Fig.2 Schematic diagram of AHP method

表4 五個(gè)組織方案的總排序Tab. 4 Total ranking of fi ve organization schemes

2.4 鐵路信號(hào)防雷工程施工方案的價(jià)值分析

按照本文2.2中給出的公式3，以及本文2.3中給定的各系數(shù)值，計(jì)算得出各方案的價(jià)值系數(shù)如表5所示。

因方案一作為初始方案，方案二～方案五都是基于方案一進(jìn)行價(jià)值提升做出的不同程度的改進(jìn)，因此以方案一為基準(zhǔn)，對(duì)方案二～方案五進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表6所示。

由表6可看出，為加快進(jìn)度而單純的增加人力或者分組實(shí)施，或者僅優(yōu)化部分資源配置進(jìn)行工程滾動(dòng)推進(jìn)，都不能有效的提升工程價(jià)值，如方案二和方案三，在改進(jìn)方案后，工程價(jià)值反而降低了。工程的價(jià)值是由7個(gè)方面的要素共同決定的，因此需要更為科學(xué)合理的分工組織，并配合資源進(jìn)度的優(yōu)化，才能有效的提升工程價(jià)值，如方案四和方案五，在改進(jìn)方案后，工程價(jià)值得到了顯著提升。在價(jià)值提升的方案中，在條件允許的情況下，選擇價(jià)值提升最大的方案（方案五），即為最優(yōu)方案。

表5 五個(gè)組織方案的價(jià)值系數(shù)Tab.5 Value coef fi cients of fi ve organization schemes

表6 五個(gè)組織方案的價(jià)值評(píng)價(jià)Tab.6 Value evaluation of fi ve organization schemes

3 小結(jié)

本文應(yīng)用價(jià)值工程的方法，對(duì)鐵路信號(hào)防雷工程的影響因素做出詳細(xì)分析，得出科學(xué)合理的實(shí)施方案評(píng)價(jià)結(jié)論。這一結(jié)論為今后決策層在做方案選擇時(shí)提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)，也為避免因盲目選擇施工方案導(dǎo)致工程價(jià)值無(wú)法最大化而提供了理論保障。

近年來(lái)，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，鐵路信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)入了科技創(chuàng)新快速發(fā)展的階段，鐵路信號(hào)防雷工程只是眾多新興的鐵路信號(hào)工程中的一個(gè)方面。本文旨在對(duì)鐵路信號(hào)工程在新興項(xiàng)目的項(xiàng)目管理方向作一次探索研究，從提高工程價(jià)值、提高管理水平等方面進(jìn)行深入思考，希望在提高同類項(xiàng)目的科學(xué)管理水平，增加項(xiàng)目工程價(jià)值方面起到拋磚引玉的作用。