基于模糊層次分析法的汽車造型設計開發(fā)風險評價

李彥龍， 盤昌星， 蔡 謙

（1. 同濟大學 汽車學院，上海 201804；2. 同濟大學 新能源汽車及動力系統(tǒng)國家工程研究中心，上海 201804；3. 上汽大眾 設計部，上海 201804）

汽車造型設計有很強的評價主觀性和不確定性，一款車型的造型設計需要數(shù)十家相關企業(yè)協(xié)同，設計和決策體系非常復雜。在流程中，設計與工程開發(fā)并行開展，互相影響，設計變更風險高。隨著汽車新科技、新技術涌現(xiàn)，競爭對手不斷推出新產(chǎn)品，為提高產(chǎn)品的競爭力，在設計過程中主動優(yōu)化的需求增強。因此，汽車造型設計公司在承接甲方企業(yè)（主機廠）外包的設計項目時，需要實時開展風險評價，避免項目出現(xiàn)范圍、進度、質(zhì)量、成本與原合同發(fā)生偏離。在過往項目中，汽車造型設計公司通常依賴管理人員根據(jù)過往的工作經(jīng)驗進行直覺判斷，不能精準制定風險防范與控制策略。

因此，建立一套系統(tǒng)、科學的風險評價方法，提高造型開發(fā)項目的效率和成功率是當前汽車造型設計公司面臨的重要問題。

1 項目風險管理

1.1 項目風險管理理論

項目風險管理包括風險規(guī)劃、風險識別、風險分析、風險應對和風險控制，目標是提高項目中積極事件的概率和影響，降低消極事件的概率和影響，實現(xiàn)項目目標［1］。在項目實施過程中，一般通過歸納和演繹對風險進行分析，對各風險指標的風險概率或者風險影響大小通過文字語言的描述進行定性研究。然后采用專家調(diào)研及評估法、模糊層次分析法等風險評價方法對各指標的數(shù)量關系進行量化研究，以便采取更精確的對策和措施［2-6］。

1.2 模糊層次分析法理論

模糊層次分析法，將問題分解為多層次指標，按照層次間的隸屬關系和優(yōu)先級關系建立評價指標集，根據(jù)指標權(quán)重建立權(quán)重集，根據(jù)評價結(jié)果等級建立評語集，根據(jù)指標對各個評語的隸屬度模糊子集建立模糊判斷矩陣，最后進行綜合評判［7-11］。

2 項目風險的識別與結(jié)構(gòu)模型建立

2.1 識別風險影響指標

對汽車造型設計公司承接的項目進行全生命周期研究后，按時間先后順序?qū)㈨椖糠譃橥稑穗A段、創(chuàng)意設計階段、設計開發(fā)階段。設計開發(fā)階段投入時間最長，參與方最多，協(xié)同最復雜，也是項目風險最難控制的階段，對項目的成敗至關重要。

創(chuàng)意設計階段提交的外觀造型、內(nèi)飾造型、色彩、材質(zhì)面料等設計概念方案經(jīng)過評審選定后，在設計開發(fā)階段通過計算機輔助曲面（CAS）、油泥模型進一步完善，結(jié)合工程可行性研究和評審反饋對外觀設計、內(nèi)飾設計、色彩、材質(zhì)面料進一步修改。

結(jié)合案例分析法和頭腦風暴法，識別出設計開發(fā)階段4類主要風險指標：甲方企業(yè)風險、項目管理風險、設計質(zhì)量風險、工程可行性風險［12-18］。

在設計開發(fā)過程中設計公司對項目付款風險進行實時評估，對甲方企業(yè)相關負責人的期望進行管理，并對由于甲方原因?qū)е碌捻椖孔兏M行實時監(jiān)測［19］。

創(chuàng)意設計階段選定比例姿態(tài)、設計主題后，在設計開發(fā)階段，通過數(shù)字模型、油泥模型、硬質(zhì)模型反復推敲［20-22］，設計公司需要實時管控項目成本、項目團隊和項目進度。

設計開發(fā)階段是項目最重要的交付階段，除了對日常工作進行監(jiān)管，還需要按照交付節(jié)點對造型設計質(zhì)量風險、數(shù)字模型質(zhì)量風險、物理模型質(zhì)量風險進行審查和驗收。

造型與造型工程的工作同時開展，邏輯關系與時序關系上平行交叉，需要實時管控總布置可行性風險、結(jié)構(gòu)可行性風險、工程方案經(jīng)濟性風險。

2.2 建立風險指標層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)對風險的識別建立風險指標層次結(jié)構(gòu)模型，包括目標層、一級指標層、二級指標層。目標層用Z表示，一級指標層用A1到A4表示，二級指標層用B1到B12表示，如表1所示。

表1 設計開發(fā)階段風險指標層次結(jié)構(gòu)模型Tab. 1 Hierarchical structure model of risk assessment

2.3 計算風險指標權(quán)重

建立評價專家小組，利用風險指標評分表調(diào)查問卷進行評價，建立目標層判斷矩陣如下：

根據(jù)以下公式計算：

式（1）～（3）中：aij為指標i與j重要性比較結(jié)果；wi為n維向量；wi為權(quán)重向量。

建立目標層指標權(quán)重矩陣Wz=(0.579 1， 0.232 6， 0.121 3， 0.067 0)，隨后，進行一致性比例的計算如下：

式（4）～（6）中：A為判斷矩陣；CI為一致性指標；λmax為判斷矩陣的最大特征值；RI為隨機一致性指標；CR為一致性比例。

一致性比例CR=0.010 6＜0.1，判斷矩陣A滿足一致性要求。

根據(jù)以上計算方法分別計算一級指標層風險影響指標權(quán)重矩陣：

3 項目風險評價與應對

3.1 項目風險的評價

項目風險的評價按時間先后順序分別為數(shù)字模型第一版（CAS1）、油泥模型第一輪（Clay1）、數(shù)字模型第二版（CAS2）、油泥模型第二輪（Clay2）、數(shù)字模型第三版（CAS3）、A級曲面第一版（Class1）、A級曲面第二版（Class2）等。其中數(shù)字模型第三版（CAS3）是設計開發(fā)階段一個重要的節(jié)點，體現(xiàn)了汽車造型的主題、型面、特征的完成狀態(tài)。CAS3 通過驗收后啟動A 級曲面設計，進行工程數(shù)據(jù)的設計。本文以某項目CAS3 交付節(jié)點為例進行研究，該節(jié)點數(shù)據(jù)狀態(tài)如圖1所示。

圖1 某項目CAS3交付節(jié)點數(shù)據(jù)狀態(tài)Fig. 1 CAS3 milestone data status

根據(jù)風險指標評價等級建立評語集V=｛v1（高風險），v2（較高風險），v3（一般風險），v4（較低風險），v5（低風險）｝，取區(qū)間中位值作為評語集賦值的列向量C=（90，70，50，30，10）T。

由評價專家小組利用風險等級評價表調(diào)查問卷，建立評價指標隸屬度矩陣，計算模糊綜合評價值。

式（7）～（8）中：RZ為單因素評判矩陣；BZ為綜合評判矩陣，；SZ為模糊綜合評價值。

同理，分別計算CAS 3 交付節(jié)點各級指標層風險模糊綜合評價值，如表2所示。

表2 CAS3交付節(jié)點風險模糊綜合評價值Tab. 2 Summary of fuzzy comprehensive valuation

3.2 評價結(jié)果分析

經(jīng)過檢驗，各指標一致性比例都小于0.1，符合一致性標準。參加評價的專家小組人員對風險評價結(jié)果排序較為統(tǒng)一，評價結(jié)果有效。目標層模糊向量參數(shù)化后風險評價值為70.029 3，隸屬于較高風險等級。一級指標層中風險評價值最高的是設計質(zhì)量風險，其次由高到低是甲方企業(yè)風險、項目管理風險、工程可行性風險。

3.3 風險應對與風險控制

設計質(zhì)量處于較高風險等級，調(diào)查發(fā)現(xiàn)是甲方企業(yè)的設計輸入頻繁變更，導致數(shù)字模型的工作量超過原合同，項目出現(xiàn)延期且無法達到合同中約定的設計質(zhì)量驗收標準。甲方企業(yè)風險也處于較高風險等級，調(diào)查發(fā)現(xiàn)甲方企業(yè)的經(jīng)營負債率過高，現(xiàn)金流緊張引起付款延遲。經(jīng)過項目組提議，公司管理層決定啟用損失控制策略暫停項目，由商務團隊與甲方企業(yè)采購部門進行商務談判。后經(jīng)雙方協(xié)商，按照合同約定的中止條款終止項目，避免了后期由甲方企業(yè)付款失信可能帶來的1 000余萬元經(jīng)濟損失。

4 結(jié)語

本研究利用模糊層次分析法，識別出汽車造型設計開發(fā)項目中4類主要風險指標：甲方企業(yè)風險、項目管理風險、設計質(zhì)量風險、工程可行性風險。建立層次結(jié)構(gòu)模型，對各指標權(quán)重進行計算和綜合評判，構(gòu)建基于模糊層次分析法的風險管理框架。項目實踐表明，該方法能夠有效地把各風險影響指標的感性判斷轉(zhuǎn)化為理性數(shù)據(jù)，為企業(yè)精確把握項目風險狀態(tài)提供量化基礎和決策依據(jù)，為汽車造型設計公司在設計開發(fā)階段的風險管理提供了一種有效、準確的工具。

作者貢獻聲明：

李彥龍：擔任指導老師，對論文的研究方向進行評估、把控和管理，對論文撰寫進行指導。

盤昌星：研究并設計數(shù)學模型、調(diào)查問卷，進行數(shù)據(jù)計算、處理及論文的撰寫。

蔡 謙：對數(shù)學模型進行修正，擔任評價專家小組負責人并負責數(shù)據(jù)計算的審核。