基于WBS-RBS的城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理研究

摘要：隨著能源革命的深入推進，天然氣管道在我國整體覆蓋面積和累積長度不斷增加，城市燃?xì)夤芫€施工工程的重要性愈發(fā)凸顯。為了加速規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，針對城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理進行研究。首先，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理總體流程，利用工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）和風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)（RBS）的方法分析子工程項目的結(jié)構(gòu)并細(xì)化風(fēng)險，將二者耦合形成矩陣；其次，利用失效模型及后果分析（FMEA）進行風(fēng)險評估；最后，根據(jù)分析結(jié)果提出城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險控制措施。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)夤芫€；施工風(fēng)險；風(fēng)險管理；WBS；RBS

0引言

當(dāng)前，我國持續(xù)深入推進能源革命，加大油氣資源的勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)力度，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系的速度，不斷推進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。面對能源發(fā)展新形勢、新要求，天然氣行業(yè)必須推動實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，在新型能源建設(shè)中發(fā)揮更大作用。根據(jù)國家能源局發(fā)布的《中國天然氣發(fā)展報告（2023）》，2022年我國天然氣消費量總計3646億m3，進口天然氣量1503億m3，全國長輸天然氣管道總里程11.8萬km（含地方及區(qū)域管道）。管線工程建設(shè)是推動天然氣行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)工程，因此，研究管線工程施工風(fēng)險管理具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者針對燃?xì)夤芫€工程風(fēng)險管理及評估進行了大量研究。在長輸燃?xì)夤芫€方面，董鎖成等[1]基于中蒙俄經(jīng)濟走廊管線建設(shè)地區(qū)的特點構(gòu)建了生態(tài)風(fēng)險評價模型并提出了防控對策；在城市地下管線方面，劉相鋒等[2]采用有序Probit模型分析社會及政府監(jiān)督對我國城市地下管線安全風(fēng)險影響的等級及作用，Osouli等[3]提出燃?xì)夤芫W(wǎng)的可靠性失效機制并評估不同部分的技術(shù)檢查活動的優(yōu)先級，Eskandarzade等[4]基于灰色關(guān)聯(lián)分析法對管網(wǎng)腐蝕性進行定性風(fēng)險監(jiān)測；在隧道下穿管道方面，周偉等[5]在管線控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出管線沉降主要控制指標(biāo)，李小雪等[6]以廣州南站為工程背景對城市地下空間施工風(fēng)險因素耦合效應(yīng)進行研究。

綜上所述，有關(guān)燃?xì)夤芫€工程風(fēng)險管理的研究主要聚焦于識別并建立風(fēng)險指標(biāo)體系。本文根據(jù)城市燃?xì)夤芫€施工總體流程及重難點施工方案，利用工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structure，WBS）和風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)（Risk Breakdown Structure，RBS）的方法對城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險因素進行識別和分析，利用失效模型及后果分析（FMEA）進行風(fēng)險評估，并根據(jù)分析結(jié)果提出城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險控制措施，以期為提高城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險控制水平提供參考。

1城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險評價模型

1.1風(fēng)險識別

工作-風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)（WBS-RBS）是風(fēng)險識別中較為成熟的一種識別方法，應(yīng)用范圍較為廣泛。其優(yōu)點在于可針對城市燃?xì)夤芫€工程施工特點，逐級分解工作模塊及風(fēng)險單元。WBS指從項目實際情況出發(fā)，根據(jù)工程流程情況，從整體視角將工作逐步分解為彼此獨立執(zhí)行的作業(yè)單元。RBS指將工程施工過程中可能涉及的風(fēng)險逐層依次分解，從而得到不同風(fēng)險類型的子風(fēng)險。WBS與RBS耦合，將WBS中的子模塊作為矩陣行向量，將RBS中的子風(fēng)險作為矩陣列向量，構(gòu)建WBS-RBS風(fēng)險識別矩陣。

1.2風(fēng)險評估

在城市燃?xì)夤芫€工程施工過程中，不同環(huán)節(jié)、不同類型風(fēng)險因素潛在的失效影響及對應(yīng)的模式變化不同，因此，可利用失效模型及后果分析（FMEA）進行風(fēng)險評估。在風(fēng)險評估過程中，針對WBS-RBS耦合矩陣中的各個風(fēng)險因素，分別運用風(fēng)險嚴(yán)重程度（SEV）、潛在失效影響發(fā)生頻率（OCC）和探測能力（DET）進行風(fēng)險量化分析，計算各個失效模型中的風(fēng)險優(yōu)先數(shù)（RPN），最終構(gòu)建出具有針對性的城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理評價系統(tǒng)。RPN的計算公式如下

RPN=SEV×OCC×DET（1）

1.3風(fēng)險評估流程

首先，進行風(fēng)險因素定性分析，即根據(jù)項目特點，運用WBS-RBS方法對項目過程中不同環(huán)節(jié)的各類風(fēng)險因素進行劃分，描述其潛在影響因素、對應(yīng)失效影響及發(fā)生頻率；其次，對風(fēng)險因素進行定量分析，即對風(fēng)險嚴(yán)重程度（SEV）、潛在失效影響發(fā)生頻率（OCC）和探測能力（DET）進行10分制評分，分值越高，表示風(fēng)險嚴(yán)重程度越高、頻率越高、探測能力越低。再次，以項目為核心要素，邀請5名業(yè)內(nèi)專家進行打分，包括項目經(jīng)理、施工人員、運營及設(shè)計專家。對專家打分情況進行匯總，計算出對應(yīng)的RPN值，進一步解析表格信息。最后，對失效模型進行再評估，針對項目具體現(xiàn)狀提出解決措施，有效對項目施工過程進行風(fēng)險管理。

2案例分析

2.1項目概況

東北某城市燃?xì)夤芫€二標(biāo)段工程于2023年年初啟動，預(yù)計于2025年完工。工程范圍橫跨新舊城區(qū)，途徑居民區(qū)、市政道路及農(nóng)用區(qū)域，涉及各類地上物的占地補償、恢復(fù)賠償及審批流程問題。

2.2基于WBS-RBS的項目風(fēng)險識別

2.2.1工作分解

根據(jù)該工程的《施工組織設(shè)計》《工程測量規(guī)范》等文件，從整體上將其分解為施工準(zhǔn)備期、一般地段施工期、穿越地段施工期及整體收尾期4個階段，作為一級指標(biāo)的4個分部工程，下設(shè)15個子分部工程。東北某城市燃?xì)夤芫€工程施工工作分解圖如圖1所示。其中，施工準(zhǔn)備期工作包含線路交樁、測量放線和作業(yè)帶清理；一般地段施工期工作包含布管、管溝開挖、管道組焊、補口補傷、管溝回填；穿越地段施工期工作包含管線穿越設(shè)備安裝、頂進/鉆進、主體管線穿越；整體收尾期工作包含穿越連頭、管道干燥、水工保護、地貌恢復(fù)。

2.2.2風(fēng)險分解

根據(jù)該城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理相關(guān)資料，結(jié)合工作分解結(jié)構(gòu)圖與各子分部工程的特點，將施工過程存在的風(fēng)險歸納為成本風(fēng)險、進度風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險、安全風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險五大類，共計28項子風(fēng)險。東北某城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險分解圖如圖2所示。

由圖2可知，成本風(fēng)險主要包括定位放線偏差、穿越設(shè)備安裝費用波動、材料質(zhì)量未達標(biāo)或價格變動、進口材料及設(shè)備滯留、人員調(diào)動管理不當(dāng)5個因素，它們會增加倉儲成本，影響資金流動，不利于項目順利開展，延長項目結(jié)算周期和復(fù)雜程度。

進度風(fēng)險除受設(shè)計方案圖樣不詳、天氣狀況影響、財務(wù)流水周轉(zhuǎn)慢、設(shè)備材料未到位、特殊活動管制這些常規(guī)因素影響，也受地下已建管線及光纜情況、沿線并行和交叉施工的影響。在城市燃?xì)夤芫€施工過程中，由于不同城市經(jīng)濟發(fā)展水平不同，居民聚集情況、燃?xì)庑枨罅俊⒏黝惞芫€分布及標(biāo)準(zhǔn)存在差異，需要在地下已建管線的基礎(chǔ)上進行不同部門或項目沿線并行和交叉施工的配合。

質(zhì)量風(fēng)險包括材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)情況、技術(shù)人員專業(yè)程度、監(jiān)理工作到位程度、焊接質(zhì)量不達標(biāo)4個因素。尤其地下空間的城市燃?xì)夤芫€工程施工管道防腐層保護及傷口補傷需要確保焊接質(zhì)量，嚴(yán)格完成檢漏工作，根據(jù)燃?xì)夤芫€標(biāo)準(zhǔn)要求按照工序逐步進行后續(xù)施工工作。

安全風(fēng)險除了設(shè)計規(guī)劃不當(dāng)、施工人員受傷、財務(wù)流水周轉(zhuǎn)慢、安全防護設(shè)備不足，安全警示不到位、用電不當(dāng)這些常規(guī)因素，還包含穿越地段突發(fā)災(zāi)害、檢漏不規(guī)范兩個因素，導(dǎo)致燃?xì)庑孤?，甚至引發(fā)火災(zāi)或爆炸風(fēng)險。

環(huán)境風(fēng)險除施工廢棄物管理不當(dāng)，易燃、易爆、有毒物品控制不規(guī)范、噪聲控制不達標(biāo)常規(guī)因素，還包括對施工地貌恢復(fù)不完善導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險。

2.2.3構(gòu)建WBS-RBS風(fēng)險識別矩陣

將圖1和圖2結(jié)合，構(gòu)建東北某城市燃?xì)夤芫€工程施工工作-風(fēng)險分解耦合矩陣（表1），即WBS-RBS風(fēng)險識別矩陣。在分部工程與風(fēng)險交點中，如果有風(fēng)險，則標(biāo)“1”；沒有風(fēng)險，則標(biāo)“0”。

WBS-RBS風(fēng)險識別矩陣為風(fēng)險管理提供了一定的分析依據(jù)，提升了項目決策的科學(xué)化程度。根據(jù)表1的縱向可知，管道組焊、補口補傷、主體管線穿越為該項目施工的重點和難點；根據(jù)表1的橫向可知，進度風(fēng)險和成本風(fēng)險是引發(fā)城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險的重要因素，應(yīng)加以重點關(guān)注。

2.3基于RPN值的項目風(fēng)險評估

通過對專家評分結(jié)果的分析可知，在28項風(fēng)險中，有4項風(fēng)險的PRN值超過150，分別為材料質(zhì)量未達標(biāo)或價格變動、財務(wù)流水周轉(zhuǎn)慢、焊接質(zhì)量不達標(biāo)、穿越地段突發(fā)災(zāi)害，它們的PRN值分別為224、245、180、160。通過對專家評分相關(guān)數(shù)據(jù)的整理，得到潛在失效模式及后果分析（FMEA）表，見表2。

3城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險控制措施

3.1成本風(fēng)險控制措施

在定位放線位置確定方面，分配專業(yè)技術(shù)人員，及時溝通協(xié)調(diào)設(shè)計圖樣的偏差，確定準(zhǔn)確的位置信息。分階段對材料運輸及分配情況進行分析，提高子工程項目的匹配程度，提高匯率的關(guān)注度，根據(jù)不同情況設(shè)計針對性方案。

3.2進度風(fēng)險控制措施

針對城市燃?xì)夤芫€工程施工特點設(shè)置整體進度計劃，根據(jù)各子項目內(nèi)容特點設(shè)置里程碑事件并在項目進程中及時跟進；對偏差進行早期更正，避免偏差累積；設(shè)置專業(yè)人員對涉及“沿線并行和交叉施工”的情況進行梳理，通過溝通避免信息差影響項目進度。

3.3質(zhì)量風(fēng)險控制措施

在物料運輸過程中，涉及不同種類材料數(shù)目、規(guī)格和等級等的驗收，由監(jiān)理單位、施工單位及供貨方共同核對，按照施工驗收規(guī)范檢查完畢后，再進行裝車、調(diào)度、拆卸及堆放等活動。在燃?xì)夤芫€施工過程中，管道組焊環(huán)節(jié)所需的技術(shù)要求較高，焊接質(zhì)量與檢驗有效性直接影響后續(xù)環(huán)節(jié)工作量、整體工程效率和安全性。因此，管道組焊需由專業(yè)焊接人員嚴(yán)格按照焊接流程規(guī)范執(zhí)行，并詳細(xì)記錄焊接信息，以降低返修或修補的概率。由于燃?xì)饩哂幸兹家妆ǖ娘L(fēng)險，專業(yè)質(zhì)檢人員需及時跟進無損檢測及對應(yīng)修補并完善燃?xì)夤芫€。

3.4安全風(fēng)險控制措施

城市燃?xì)夤芫€工程施工應(yīng)嚴(yán)格按照流程要求，匹配對應(yīng)的安全裝備及人員。完成施工便道和作業(yè)帶的修筑工作是施工開展的前提，滿足機械運布管車輛掉頭、轉(zhuǎn)彎半徑的需要，提高施工作業(yè)的安全性，為機械化設(shè)備施工創(chuàng)造安全、標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)環(huán)境。此外，城市燃?xì)夤芫€施工過程涉及的穿越河渠一般為小型河渠、中小型河渠及溝渠。除進行常規(guī)工種組織，根據(jù)情況以導(dǎo)流管方式在導(dǎo)流渠或圍堰堤壩上施工。由于河流內(nèi)有流水，兩岸與河床具有一定的高度差，因此應(yīng)選擇枯水期進行作業(yè)，同時對特種工種進行演練及培訓(xùn)。

3.5環(huán)境風(fēng)險控制措施

城市燃?xì)夤芫€工程施工應(yīng)及時關(guān)注天氣情況，遵循國家相關(guān)規(guī)定依規(guī)處理廢棄物，對易燃、易爆、有毒物品嚴(yán)格把控。在完成燃?xì)夤芫€鋪設(shè)和回填后，須對施工區(qū)域地貌進行恢復(fù)。城市燃?xì)夤芫€施工區(qū)域須按照原樣恢復(fù)的地貌一般為梯田、沖溝、小河、林地等（林地不恢復(fù)植被），其他地貌則按盡量按原貌恢復(fù)的原則進行恢復(fù)。在燃?xì)夤芫€施工區(qū)域完成工作后，須拆除施工中的臨時裝置，將清理的土方廢渣運至指定清理地點，并盡早按照原有路面及結(jié)構(gòu)規(guī)范完成道路恢復(fù)。

4結(jié)語

根據(jù)城市燃?xì)夤芫€工程施工總體流程，利用WBS-RBS方法對施工風(fēng)險因素進行識別，建立WBS-RBS風(fēng)險矩陣，并利用FMEA進行風(fēng)險評估。后續(xù)研究中，應(yīng)繼續(xù)收集同類不同城市燃?xì)夤芫€項目數(shù)據(jù)，對失效模型進行再評估的同時，進一步篩選城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險影響因素，不斷完善城市燃?xì)夤芫€工程施工風(fēng)險管理體系。

參考文獻

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收稿日期：2023-10-17

作者簡介：

鄭穎莉（通信作者）（1997—），女，研究方向：工程管理。

苗蘊慧（1983—），女，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：運作管理。