基于AHP-CIM模型的軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
——以寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目為例

葉如 陳逸齋 周詩(shī)雨 許學(xué)國(guó)

(1.寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000；2.上海大學(xué)管理學(xué)院，上海 200444)

0 引言

當(dāng)前，隨著城市軌道交通建設(shè)蓬勃發(fā)展，軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度管理受到廣泛關(guān)注。受線路規(guī)劃、征地拆遷、交通疏解等制約因素影響，軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度管理難度較大，存在風(fēng)險(xiǎn)多關(guān)聯(lián)、結(jié)構(gòu)多疊加等問(wèn)題。與軌道交通項(xiàng)目設(shè)計(jì)、竣工、運(yùn)維階段相比，施工階段進(jìn)度管控成為項(xiàng)目進(jìn)度管理的主要內(nèi)容。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)軌道交通項(xiàng)目的研究側(cè)重于設(shè)計(jì)、方案、模式等方面[1-5]，缺乏對(duì)軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)方面的研究。柴國(guó)榮等[6]構(gòu)建了地鐵項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)調(diào)整勞動(dòng)力、工作強(qiáng)度和加班時(shí)間三個(gè)指標(biāo)的權(quán)重賦值進(jìn)行仿真模擬。王張軍等[7]基于WSR-GCM建立了青島軌道交通施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，利用灰色聚類對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。李瀟等[8]將計(jì)劃評(píng)審技術(shù)與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建了進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)分析模型，將語(yǔ)言變量轉(zhuǎn)化為概率值，用以推算工程進(jìn)度的期望值和風(fēng)險(xiǎn)概率。

基于此，本文采用基于層次分析法(AHP)和控制區(qū)間與記憶模型(CIM模型)的混合進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，以寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目為研究對(duì)象，分析該項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)主要影響因素和風(fēng)險(xiǎn)概率，并提出相應(yīng)措施，以期提升城市軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度管理水平。

1 基于AHP-CIM的施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法概述

1.1 CIM模型簡(jiǎn)介

CIM控制區(qū)間和記憶模型是一種有效的概率分布疊加方法[9]，可以簡(jiǎn)化概率分布疊加計(jì)算。CIM模型分為兩種，即并聯(lián)響應(yīng)模型和串聯(lián)響應(yīng)模型。該模型既能處理變量相互獨(dú)立的問(wèn)題，又能處理變量相關(guān)的問(wèn)題，是一種對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行組合、量化評(píng)價(jià)的新方法。假設(shè)一項(xiàng)活動(dòng)中有多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素存在，無(wú)論哪一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素都會(huì)使得活動(dòng)受到影響，那么，風(fēng)險(xiǎn)U1,U2,…,Un的概率分布組合模型被稱為并聯(lián)響應(yīng)模型，將這種并聯(lián)概率曲線的疊加稱為概率乘法。在寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目施工過(guò)程中，各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素均具有不確定性，因此適用并聯(lián)響應(yīng)模型。

1.2 層次分析法簡(jiǎn)介

層次分析法(AHP)是指將與決策有關(guān)的因素分解為多個(gè)層次，如目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層等，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行定性分析和定量研究[10]。通過(guò)構(gòu)造對(duì)比矩陣，確定矩陣和單排序結(jié)果的一致性，得到各因素權(quán)重集，可解決多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題。

1.3 評(píng)價(jià)過(guò)程

本文基于CIM模型和AHP的混合進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)AHP確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，利用CIM模型將指標(biāo)值轉(zhuǎn)化為進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)概率，最終確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。該方法以專家群體決策意見(jiàn)為基礎(chǔ)，將指標(biāo)權(quán)重與風(fēng)險(xiǎn)概率相結(jié)合，更加科學(xué)地實(shí)現(xiàn)定性與定量、主觀與客觀之間的轉(zhuǎn)化，在公路[11]、地鐵[12]、水電[13]等領(lǐng)域的工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中取得了良好效果。具體分析步驟如下：

(1)識(shí)別進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)因素，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

(2)通過(guò)兩兩對(duì)比重要程度構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算特征向量和特征值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，確定各影響因素權(quán)重。

(3)依據(jù)專家評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)，確定評(píng)價(jià)對(duì)象各底層指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)概率分布Pid。公式如下

(1)

式中，K表示專家人數(shù)；Kd表示認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)因素i屬于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)d的專家人數(shù)。

(4)運(yùn)用CIM并聯(lián)響應(yīng)模型將軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)向上疊加，逐層計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布，并聯(lián)疊加公式，得到

(2)

式中，U1和U2分別表示兩個(gè)影響因素；di為概率區(qū)間的組中值。

(5)依據(jù)各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，確定該項(xiàng)目總體進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)概率分布，進(jìn)而判斷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)。

2 軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

軌道交通項(xiàng)目施工操作復(fù)雜，存在較多風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)中國(guó)知網(wǎng)近10年核心期刊文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，關(guān)鍵詞設(shè)置為“軌道交通”“地鐵項(xiàng)目”“進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)”等，在梳理相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)專業(yè)知識(shí)和專家評(píng)價(jià)，整理出15個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)因素，并歸納為人員因素、機(jī)械因素、管理因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素五大類一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素。軌道交通項(xiàng)目一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素和二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素見(jiàn)表1。

2.1 人員因素

通過(guò)對(duì)盾構(gòu)機(jī)等施工設(shè)備配備專業(yè)崗位人員，避免頻繁更換人員導(dǎo)致的項(xiàng)目質(zhì)量及進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，管理人員需要具有較強(qiáng)的責(zé)任心和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)作為軌道交通項(xiàng)目管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，站務(wù)人員的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)能力也十分重要。

2.2 機(jī)械因素

在盾構(gòu)穿越過(guò)程中，應(yīng)盡可能保持勻速推進(jìn)，以減小盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)前方土體的擾動(dòng)。盾構(gòu)姿態(tài)變化不可過(guò)大/過(guò)頻，以減少盾構(gòu)施工對(duì)地層的擾動(dòng)。此外，該項(xiàng)目對(duì)施工機(jī)械用具的要求較高，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)械類型、主要參數(shù)、配置選取、供應(yīng)進(jìn)度等都會(huì)影響項(xiàng)目進(jìn)度。

2.3 管理因素

該項(xiàng)目創(chuàng)新性地提出了全包干、全委托、全認(rèn)可的征地拆遷“三全”管理模式，確立了三個(gè)主體：指揮部為拆遷主體，區(qū)政府為責(zé)任主體，街道為工作主體。三方共同制定征地拆遷考核辦法，強(qiáng)化激勵(lì)機(jī)制，推進(jìn)征地拆遷工作。由此可見(jiàn)，合理的組織架構(gòu)和管理模式是軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的主要影響因素。

2.4 技術(shù)因素

該項(xiàng)目涉及許多技術(shù)問(wèn)題，如將CP Ⅲ控制網(wǎng)與無(wú)砟軌道精調(diào)的相關(guān)技術(shù)引入鋪軌施工，提升了整體道床軌道的高平順性與乘坐的舒適性。在該項(xiàng)目施工過(guò)程中，門檻、排水溝閘板預(yù)埋件混凝土必須與門框墻共同澆筑，定位支座必須在道床施工時(shí)澆筑，工序的協(xié)調(diào)難度較大。由此可見(jiàn)，專業(yè)交叉施工難度大、專項(xiàng)施工方案不成熟、系統(tǒng)運(yùn)行及性能測(cè)試不成熟是影響軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。

2.5 環(huán)境因素

寧波屬于典型的軟土地區(qū)，土層含水率高、壓縮性高、靈敏度高，但強(qiáng)度低、透水性差。加之，寧波市的軌道交通線路較多，且大多鋪設(shè)在交通主干道地下，線路上方建筑物與市政設(shè)施較多，因此施工環(huán)境極為復(fù)雜。由此可見(jiàn)，軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度與當(dāng)?shù)厥┕さ臍夂驐l件、水文地質(zhì)條件、施工環(huán)境復(fù)雜程度等因素關(guān)系密切。

3 實(shí)證研究

本文以寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目為例。該工程線路全長(zhǎng)27.945km，均為地下線；共設(shè)22座車站，其中，換乘站10座，全線平均站間距1.27km。該項(xiàng)目具有工程體量大、拆遷難度大、施工工藝新、建設(shè)工期緊等特點(diǎn)，項(xiàng)目進(jìn)度管理難度極大。

3.1 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重

根據(jù)該項(xiàng)目的實(shí)際情況，邀請(qǐng)10名專家參與問(wèn)卷調(diào)查，采用1～9標(biāo)度法進(jìn)行評(píng)判。一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由計(jì)算可知，一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素的特征向量為5.146 8，一致性比率為0.032 8<0.1，滿足一致性檢驗(yàn)。同時(shí)，認(rèn)定各二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重相同。

表2 一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重計(jì)算結(jié)果

從表2可知，該項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)影響因素重要性排序?yàn)椋汗芾硪蛩?技術(shù)因素>人員因素>環(huán)境因素>機(jī)械因素。其中，管理因素和技術(shù)因素權(quán)重較高，這是由于該項(xiàng)目線路較長(zhǎng)且跨越不同的行政區(qū)域，施工前需要協(xié)調(diào)交通、城管、綠化、管線等多家單位辦理施工許可手續(xù)。政策協(xié)調(diào)涉及的部門較多，管理人員協(xié)調(diào)難度較大。同時(shí)，該項(xiàng)目參建單位在項(xiàng)目管理過(guò)程中需要協(xié)調(diào)接口、作業(yè)交叉等不同工作，工作量巨大。因此，管理因素的風(fēng)險(xiǎn)控制是該項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)控制的重要環(huán)節(jié)。

3.2 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分布概率

首先，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)集V，設(shè)V={風(fēng)險(xiǎn)高、風(fēng)險(xiǎn)較高、風(fēng)險(xiǎn)一般、風(fēng)險(xiǎn)較低、風(fēng)險(xiǎn)低}；其次，邀請(qǐng)10名專家對(duì)各二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素打分，并計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)概率。二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素分布概率見(jiàn)表3。

表3 二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素分布概率

3.3 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)概率

運(yùn)用CIM模型并聯(lián)響應(yīng)模型計(jì)算主要風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布。以環(huán)境因素E為例，通過(guò)并聯(lián)響應(yīng)模型計(jì)算E1與E2的風(fēng)險(xiǎn)概率，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 E1與E2的風(fēng)險(xiǎn)概率計(jì)算結(jié)果

同理，疊加E3得出環(huán)境因素E的風(fēng)險(xiǎn)概率，見(jiàn)表5。

表5 環(huán)境因素風(fēng)險(xiǎn)E的風(fēng)險(xiǎn)概率

以此類推，計(jì)算出5個(gè)主要因素風(fēng)險(xiǎn)概率，見(jiàn)表6。

表6 主要因素風(fēng)險(xiǎn)概率

綜上所述，寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)總概率分布見(jiàn)表7。

表7 寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)總概率分布

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

綜上所述，寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)處于較低等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)概率為35.04%。主要風(fēng)險(xiǎn)包括機(jī)械類型、主要參數(shù)、配置選取不合理B3，組織措施不到位C1，參與方之間的協(xié)調(diào)與干擾C2，進(jìn)度計(jì)劃實(shí)施與監(jiān)督不力C3，專業(yè)交叉施工難度大D1。

由此可見(jiàn)，該項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)影響因素具有較大的隨機(jī)性。在項(xiàng)目施工過(guò)程中，針對(duì)上述主要風(fēng)險(xiǎn)采取如下應(yīng)對(duì)措施：

(1)有針對(duì)性地對(duì)項(xiàng)目管理和技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升相關(guān)人員專業(yè)技術(shù)水平，規(guī)范操作過(guò)程，減少人員因素對(duì)項(xiàng)目的不利影響。

(2)基于該項(xiàng)目建設(shè)特點(diǎn)，在前期開(kāi)展專家會(huì)談，進(jìn)行技術(shù)交底，有效規(guī)避進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

(3)借鑒其他項(xiàng)目的先進(jìn)管理模式，構(gòu)建符合該項(xiàng)目特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控管理模式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)梳理和研究相關(guān)文獻(xiàn)，構(gòu)建了包含人員、機(jī)械、管理、技術(shù)、環(huán)境五大類風(fēng)險(xiǎn)因素的軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。通過(guò)實(shí)地調(diào)研，結(jié)合專家調(diào)查結(jié)果，建立了AHP-CIM風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，運(yùn)用混合進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法計(jì)算主要風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)概率分布。以寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目為例進(jìn)行實(shí)證研究，計(jì)算該項(xiàng)目五大因素所處風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的概率分布，得到的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)結(jié)果相符，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的科學(xué)性和有效性，同時(shí)提高了該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的效率與質(zhì)量。主要結(jié)論如下：

(1)在軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)影響因素中，管理風(fēng)險(xiǎn)因素所占權(quán)重最大，為0.512；其次是技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素和人員風(fēng)險(xiǎn)因素，所占權(quán)重分別為0.212和0.124；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素所占權(quán)重較小，為0.101；機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)因素所占權(quán)重最小，為0.051。

(2)在寧波地鐵5號(hào)線1期項(xiàng)目中，人員因素在較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布概率為0.492，機(jī)械因素在低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布概率為0.352，管理因素在一般風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布概率為0.476，技術(shù)因素在低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布概率為0.488，環(huán)境因素在低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的分布概率為0.608。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)處于較低等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)概率分布為0.35。

(3)基于AHP-CIM建立軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，有效解決了風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系不可觀測(cè)等問(wèn)題。根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)因素的概率分布發(fā)現(xiàn)，進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)主要受機(jī)械類型及參數(shù)配置、管理的組織措施與計(jì)劃監(jiān)督、參與方的協(xié)調(diào)方式以及專業(yè)交叉施工難度各項(xiàng)因素影響。本文研究成果可為其他類似項(xiàng)目的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考。