基于交互作用的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)源分析

黃鵬 狄鵬 徐一帆

(1.海軍工程大學(xué)管理工程與裝備經(jīng)濟(jì)系，湖北 武漢 430033；2.國防科技大學(xué)信息通信學(xué)院，湖北 武漢 430010)

0 引言

項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理(Project Risk Management，PRM)是項(xiàng)目管理中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其基本過程由風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控四個(gè)主要階段組成[1]。在風(fēng)險(xiǎn)分析中，評(píng)估和分析風(fēng)險(xiǎn)源，明確風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生的概率和對(duì)項(xiàng)目的影響，是風(fēng)險(xiǎn)管理中的重要一環(huán)?，F(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)分析方法一般基于兩個(gè)：定性方法、定量方法。通過這兩個(gè)方法中的一個(gè)對(duì)概率和影響進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果用風(fēng)險(xiǎn)值表示，即概率和影響兩者的乘積[2-3]。

隨著工程項(xiàng)目日益復(fù)雜，不確定性越來越大，風(fēng)險(xiǎn)源之間出現(xiàn)了多種多樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這種關(guān)聯(lián)關(guān)系[4-6]形成了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源相互依存的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)。在該風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)“上游”風(fēng)險(xiǎn)源可能會(huì)影響多個(gè)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生概率，或者一個(gè)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生概率可能會(huì)受多個(gè)“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響。但現(xiàn)有方法，譬如失效模式和效果分析[7-8]、故障樹和原因樹[9]等約束性較強(qiáng)，一般用來評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)源的自發(fā)概率。這些方法沒有考慮風(fēng)險(xiǎn)源之間的交互作用，無法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源之間的復(fù)雜交互影響進(jìn)行建模[10-11]，難以精確描述項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際情況，常使得項(xiàng)目管理者弱化,甚至忽略對(duì)某些關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知，降低了風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)措施的有效性。

本文主要研究在風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)項(xiàng)目影響后果不變的情況下，考慮交互影響作用的風(fēng)險(xiǎn)源概率分析。通過設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣(Risk Structure Matrix，RSM)，將風(fēng)險(xiǎn)交互模型引入PRM過程，建立能夠反映交互作用的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型；通過風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)矩陣的運(yùn)算，得到各風(fēng)險(xiǎn)源的交互作用強(qiáng)度，即一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率；最后根據(jù)其交互作用的特性將風(fēng)險(xiǎn)源分為四類，分別為常數(shù)、吸收器、載體和倍增器，為風(fēng)險(xiǎn)源精細(xì)化識(shí)別并制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制措施提供參考。

1 風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度

1.1 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型的建立

風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型的建立過程同時(shí)是風(fēng)險(xiǎn)源交互關(guān)系的識(shí)別過程，而建立風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型需要識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)源之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣(Design Structure Matrix，DSM)方法[12-14]可以幫助分析風(fēng)險(xiǎn)源之間的相互關(guān)系。

風(fēng)險(xiǎn)源之間的關(guān)系類型一般分為以下三種[15]：

(1)依賴。風(fēng)險(xiǎn)源之間存在單向性指向關(guān)系，如風(fēng)險(xiǎn)源R1的發(fā)生會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)源R2的發(fā)生概率，但并無反向影響。

(2)相互依存。風(fēng)險(xiǎn)源直接或在一個(gè)更大的循環(huán)中存在相互指向的關(guān)系，如風(fēng)險(xiǎn)源R1的發(fā)生會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)源R2的發(fā)生概率，反之亦然；或者風(fēng)險(xiǎn)源R1的發(fā)生會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)源R2的發(fā)生概率，風(fēng)險(xiǎn)源R2的發(fā)生會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)源R3的發(fā)生概率，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)源R3的發(fā)生會(huì)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源R1的發(fā)生概率產(chǎn)生影響時(shí)，那么風(fēng)險(xiǎn)源R1和風(fēng)險(xiǎn)源R3則為相互依存關(guān)系。

(3)獨(dú)立。風(fēng)險(xiǎn)源不相關(guān)。風(fēng)險(xiǎn)源之間可能存在多個(gè)不同類型的關(guān)系，即風(fēng)險(xiǎn)交互關(guān)系，本質(zhì)上這是兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源之間潛在的因果關(guān)系。風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣是一個(gè)二元方陣，當(dāng)出現(xiàn)由Rj到Ri的指向關(guān)系時(shí)，RSMij=1；否則RSMij=0。圖1給出了一個(gè)示例。

a) b)圖1 風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣圖a)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣圖 b)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖

圖1中風(fēng)險(xiǎn)源R3的發(fā)生會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)源R1的發(fā)生概率，存在R3到R1的指向關(guān)系，故RSM13=1。其他同理。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度的評(píng)估

得到風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣后，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度(RNM)進(jìn)行評(píng)估。

風(fēng)險(xiǎn)源之間的交互強(qiáng)度可以直接或者間接評(píng)估。直接評(píng)估是由一個(gè)或多個(gè)專家根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)或?qū)I(yè)知識(shí)直接給出風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度；間接評(píng)估包括比較單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的原因(發(fā)生概率是否受到“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響)和影響(是否影響“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的發(fā)生概率)。由于一般具有多個(gè)交互作用，本文采用基于AHP進(jìn)行成對(duì)比較的方法[16-17]，對(duì)交互作用進(jìn)行評(píng)估，得到風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度值。這里以圖2中RSM矩陣的R3為例，對(duì)該方法進(jìn)行介紹。

步驟1：分解RSM的向量。

對(duì)于每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)Ri，將與Ri相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的行向量BCVi(可能的原因)和列向量BEVi(可能的后果)隔離開來。這一步驟使風(fēng)險(xiǎn)源能夠產(chǎn)生原因和影響的向量，如風(fēng)險(xiǎn)源R3被分隔為原因向量BCV3和影響向量BEV3。

步驟2：辨識(shí)相對(duì)強(qiáng)度。

對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源Ri建立兩個(gè)交互比較矩陣：原因交互比較矩陣CCMi和影響交互比較矩陣ECMi。在圖2中，有兩個(gè)并行成對(duì)的比較過程。一個(gè)過程是每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源的行比較，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)源R3，有一對(duì)被比較“上游”風(fēng)險(xiǎn)源R2和R4(RSM32=RSM34=1)，此時(shí)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)源R3被在觸發(fā)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)源R2和風(fēng)險(xiǎn)源R4哪個(gè)對(duì)其影響更大，結(jié)果用0.1～0.9之間的數(shù)值表示。數(shù)值越大表示影響程度越大；另一個(gè)過程是列比較，根據(jù)相同的原則進(jìn)行。

圖2 從RSM到RNM的轉(zhuǎn)換過程

步驟3：計(jì)算最大特征向量。

計(jì)算矩陣CCMi和ECMi的特征向量，找到與最大特征值相對(duì)應(yīng)的最大特征向量NCVi和NEVi。最大特征向量反映了矩陣CCMi和ECMi產(chǎn)生的最大效果(原因和影響)集中于哪些風(fēng)險(xiǎn)源，從而舍棄風(fēng)險(xiǎn)源之間交互作用較弱的部分，使問題得到合理簡(jiǎn)化。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)源R3，其最大特征向量有兩個(gè)，分別為原因向量NCV3和影響向量NEV3。

步驟4：聚合特征向量。

將NCVi和NEVi分別聚合成原因矩陣NCM和影響矩陣NEM。NCM的第i行對(duì)應(yīng)于CCMi的主特征向量；NEM的第j列對(duì)應(yīng)于ECMj的主特征向量。

步驟5：聚合交互強(qiáng)度矩陣。

將NCM和NEM聚合成交互強(qiáng)度矩陣RNM，RNMij定義為從風(fēng)險(xiǎn)源Rj到Ri的交互關(guān)系的強(qiáng)度，即風(fēng)險(xiǎn)源Ri被“上游”風(fēng)險(xiǎn)源Rj觸發(fā)的概率，具體公式為

0≤RNMij≤1

例如，RNM43=0.25表示風(fēng)險(xiǎn)源R4被R3觸發(fā)的概率為0.25。

RNM不僅可以表示在風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)險(xiǎn)源之間交互關(guān)系的存在，而且可以體現(xiàn)其交互強(qiáng)度，交互關(guān)系強(qiáng)度綜合了原因和影響兩個(gè)方面。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)源分類

通過風(fēng)險(xiǎn)源交互強(qiáng)度分析，風(fēng)險(xiǎn)源之間雖然存在交互關(guān)系，但其特性并不相同，對(duì)于不同的“下游”風(fēng)險(xiǎn)源Rk，Ri表現(xiàn)出不同的影響作用。本文在Eckert等[18]對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，將風(fēng)險(xiǎn)源分為以下四類：

(1)常數(shù)。它們不受其他風(fēng)險(xiǎn)源或外部環(huán)境的影響，同時(shí)也不會(huì)導(dǎo)致其他風(fēng)險(xiǎn)源的變化。

(2)吸收器。它們?cè)陲L(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中受到較多“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響，而不會(huì)或較少地引起“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的變化。吸收器型風(fēng)險(xiǎn)源可用式(1)判斷，即

(1)

RNMki為風(fēng)險(xiǎn)源Ri對(duì)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源Rk的觸發(fā)概率，Ui為風(fēng)險(xiǎn)源Ri的“上游”風(fēng)險(xiǎn)集,I(Ui)為集合Ui中元素的個(gè)數(shù)。

若RNMki符合式(1)，則風(fēng)險(xiǎn)源Ri對(duì)于Rk為吸收器型風(fēng)險(xiǎn)源。

(3)載體。它們?cè)陲L(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中不會(huì)增加交互強(qiáng)度，只是將自身受到的影響進(jìn)行傳遞。載體型風(fēng)險(xiǎn)源可用式(2)判斷，即

(2)

若RNMki符合式(2)，風(fēng)險(xiǎn)源Ri對(duì)于Rk為載體型風(fēng)險(xiǎn)源。

(4)倍增器。它們?cè)陲L(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響遠(yuǎn)大于自身受到其“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響，倍增器型風(fēng)險(xiǎn)源概率可用式(3)判斷，即

(3)

若RNMki符合式(3)，風(fēng)險(xiǎn)源Ri對(duì)于Rk為倍增器型風(fēng)險(xiǎn)源。

通過比較風(fēng)險(xiǎn)源交互作用及其強(qiáng)度，可以將具體風(fēng)險(xiǎn)源歸類到以上四類風(fēng)險(xiǎn)中，而對(duì)于不同類的風(fēng)險(xiǎn)所制定的響應(yīng)措施將有所不同。

2 實(shí)例分析

以某大型工業(yè)廠房建設(shè)項(xiàng)目為例，對(duì)其建設(shè)過程中的風(fēng)險(xiǎn)源交互進(jìn)行分析。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，建筑耐火等級(jí)為二級(jí)，投資2300萬元，風(fēng)險(xiǎn)源見表1。

運(yùn)用本文1.1所述方法對(duì)該項(xiàng)目建模，確定風(fēng)險(xiǎn)源交互關(guān)系，得到該風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣圖，見圖3。

按1.2中所述步驟，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源的成對(duì)比較，得出該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度矩陣圖，見圖4。

圖4中RNM矩陣的元素表示了風(fēng)險(xiǎn)源的交互強(qiáng)度，綜合了其受到“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響及對(duì)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響。例如風(fēng)險(xiǎn)源R7(系統(tǒng)調(diào)試及施工難度大)受到來自R15(項(xiàng)目管理組織結(jié)構(gòu)不合理)和R17(各利益相關(guān)者的協(xié)調(diào)難度大)兩個(gè)“上游”風(fēng)險(xiǎn)源的影響，當(dāng)R15發(fā)生后，觸發(fā)R7發(fā)生的概率為0.278 7，而R17發(fā)生后觸發(fā)R7發(fā)生的概率為0.151 4；同時(shí)R7只對(duì)一個(gè)“下游”風(fēng)險(xiǎn)源R10(工期拖延或設(shè)計(jì)變更帶來的成本增加)造成影響，其觸發(fā)R10發(fā)生的概率為0.503 7。

在圖4的基礎(chǔ)上，可以依據(jù)本文1.3所述的風(fēng)險(xiǎn)源分類原則對(duì)該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分類，見表2。

表1 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)源列表

圖3 風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣圖a)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)矩陣圖 b)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖

圖4 風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度矩陣圖

風(fēng)險(xiǎn)源交互作用“上游”風(fēng)險(xiǎn)源影響強(qiáng)度“下游”風(fēng)險(xiǎn)源影響強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)類型風(fēng)險(xiǎn)源交互作用“上游”風(fēng)險(xiǎn)源影響強(qiáng)度“下游”風(fēng)險(xiǎn)源影響強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)類型R1R30.230 8ⅣR90.060 8ⅣR11R90.426 0R100.673 6R80.680 7ⅢR2R60.213 2ⅣR12R220.301 5R130.408 3ⅣR3R4R5R10.230 8R50.175 3R60.125 1R250.188 4R260.182 6R40.121 6R180.912 9R100.208 7ⅡR50.121 6ⅡR100.169 4ⅢR40.175 3ⅡR100.293 0ⅡR13R14R15R120.408 3R220.550 5R160.238 7R140.371 2R150.371 2R170.105 8R190.303 0R200.214 3R70.278 7ⅡⅣⅡⅣⅡⅡR6R7R8R20.213 2R230.500 0R150.278 7R170.151 4R90.088 9R100.207 9R110.680 7R40.125 1ⅡR100.503 7ⅣR100.166 7ⅡR16R17R18R19R90.092 9ⅣR140.238 7ⅣR170.196 6ⅣR140.105 8R70.151 4ⅢR160.196 6R90.197 9ⅢR200.633 0R50.912 9ⅣR140.303 0R90.453 7ⅣR9R10.060 8R160.092 9R170.197 9R190.453 7R200.214 9R80.088 9ⅡR100.292 7ⅢR110.426 0ⅢR20R21R22R140.214 3R90.214 9ⅢR180.633 0ⅣⅠR120.301 5ⅣR130.550 5Ⅳ

(續(xù))

注：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ分別表示常數(shù)、吸收器、載體和倍增器。

常數(shù)型風(fēng)險(xiǎn)源比較容易辨識(shí)。如R21(當(dāng)?shù)刂伟矤顩r不良)和其他風(fēng)險(xiǎn)源均不相關(guān)，無“上游”和“下游”風(fēng)險(xiǎn)，所以將其劃分為常數(shù)型。

風(fēng)險(xiǎn)源R10受到來自R3(規(guī)劃手續(xù)不全或工程規(guī)劃與政府規(guī)劃沖突)、R4(設(shè)計(jì)方案不合理)、R5(新技術(shù)應(yīng)用受阻)、R7(系統(tǒng)調(diào)試及施工難度大)、R8和R9的影響，被觸發(fā)概率分別為0.208 7，0.169 4，0.293 0，0.503 7，0.166 7，0.202 7，故其“上游”風(fēng)險(xiǎn)集U10={R3,R4,R5,R7,R8,R9}，I(U10)=6，通過比較得

故R10對(duì)于R8為吸收器型風(fēng)險(xiǎn)源；而RNM11,10≥1.2RNM10,7，故R10對(duì)于R11為倍增器型風(fēng)險(xiǎn)源。

其他風(fēng)險(xiǎn)源依據(jù)同樣的原則，均可劃分至相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)類別。

對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的類別劃分，可以使管理者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源有更清晰的認(rèn)識(shí)，幫助管理者針對(duì)不同類別的風(fēng)險(xiǎn)源制定相應(yīng)的響應(yīng)措施，尤其對(duì)于“倍增器”風(fēng)險(xiǎn)源應(yīng)重點(diǎn)控制，可以從降低影響強(qiáng)度、減少影響范圍兩方面考慮。

3 結(jié)語

本文將風(fēng)險(xiǎn)交互模型引入項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理過程，提出了一種考慮交互作用的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型，并通過風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)矩陣運(yùn)算，得到了各風(fēng)險(xiǎn)源的交互作用強(qiáng)度。在運(yùn)算過程中包含了風(fēng)險(xiǎn)源交互作用程度兩兩比較的差別信息，解決了現(xiàn)有方法大多只評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)源自發(fā)概率而不考慮交互關(guān)系的問題，為風(fēng)險(xiǎn)分析，尤其是風(fēng)險(xiǎn)源發(fā)生概率評(píng)估提供了新思路。同時(shí)，基于風(fēng)險(xiǎn)交互強(qiáng)度矩陣和項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)源交互關(guān)系特性的不同，將風(fēng)險(xiǎn)源劃分為常數(shù)、吸收器、載體和倍增器四種類型，這種做法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源的劃分適用性強(qiáng)，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)措施的制定有一定的參考價(jià)值，可有效提高風(fēng)險(xiǎn)管理效益。