基于集對-層次分析法的長距離引水工程超支風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

(東營市利津縣水利局,山東 東營 257400)

1 引 言

目前，我國水資源短缺現(xiàn)象十分嚴(yán)重，且空間分布也不均衡。因此，有必要采取科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的跨區(qū)域調(diào)水，解決我國水資源空間分布不平衡的問題。但是，跨區(qū)域引水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了純水利工程的范疇。施工中的不確定因素較多，往往造成成本超支。

國內(nèi)許多專家學(xué)者對工程造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。李曉英等通過研究大型水電工程建設(shè)項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)，為施工企業(yè)成本控制提供有效的決策信息[3]。有關(guān)專家等提出了用粗糙集和決策熵評價(jià)模型來評價(jià)水利工程監(jiān)理投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，也提出了將CIM模型與蒙特卡羅模擬技術(shù)相結(jié)合的投資風(fēng)險(xiǎn)分析方法，研究了大型水利工程投資概率風(fēng)險(xiǎn)，為成本分析提供了經(jīng)驗(yàn)[4-6]。陳光念等基于層次分析法對工程項(xiàng)目超預(yù)算、超概算、超期決算問題進(jìn)行了評價(jià)，并建立了基于層次分析法的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型[7-8]。徐娜等應(yīng)用WBS-BRS對水利工程全過程管理進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別，可以有效地控制水利工程實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。本文研究的成本超支是指結(jié)算價(jià)格大于預(yù)算價(jià)格。

2 評價(jià)指數(shù)系統(tǒng)建立

結(jié)合長距離引水工程的特點(diǎn)，選擇WBS-RBS 4作為評價(jià)指標(biāo)，結(jié)合文獻(xiàn)查閱[11-12]，對長距離引水工程全過程中的成本超支風(fēng)險(xiǎn)(結(jié)算價(jià)格大于預(yù)算價(jià)格)進(jìn)行識別。WBS-RBS方法是一種有效的風(fēng)險(xiǎn)識別方法，能夠?qū)?xiàng)目周期中的成本超支風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，掌握項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)。通過WBS-RBS和文獻(xiàn)查閱，從引水工程五個(gè)階段共選取28個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，建立了引水工程風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

表1 基于集對-層次分析法的長距離水利樞紐引水工程風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)

續(xù)表

3 項(xiàng)目成本超支風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型

集對-層次分析法是1989年我國學(xué)者趙克勤提出的確定性、不確定性的系統(tǒng)分析方法[13]。區(qū)間層次分析法是層次分析法范疇中的一類，它是用相對軟的區(qū)間數(shù)來表示原始數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)。集對-層級分析法相結(jié)合可以綜合定量和定性方法，具有客觀性和主觀性[14]。

3.1 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)前人的研究，風(fēng)險(xiǎn)概率及其影響程度影響風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模。因此，通過風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及其影響程度來研究長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.1 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)概率標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國家風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)8，成本超支風(fēng)險(xiǎn)概率可分為五個(gè)等級，見表2。

3.1.2 長距離調(diào)水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)的影響評價(jià)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)，超額風(fēng)險(xiǎn)對成本的影響程度分為五個(gè)等級，見表3。

表2 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)的概率評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表3 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)影響分級標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模定義為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率與風(fēng)險(xiǎn)損失程度的乘積。具體公式如下：

R=G(p,r)=pr

(1)

式(1)中，R為風(fēng)險(xiǎn)等級，p是風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，r是風(fēng)險(xiǎn)影響度。通過該公式可以得到風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模的大小。為了便于集對分析和分級，本文利用模糊區(qū)間理論對風(fēng)險(xiǎn)度進(jìn)行分類，詳情見表4。

表4 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)分級區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)

3.2 確定風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重

(2)

(3)

不確定區(qū)間數(shù)判別矩陣為

一致性數(shù)判別矩陣必須滿足集對分析的對立性要求，表示為M=(mij)m×m，其中，計(jì)算公式中mij以式(4)計(jì)算：

(4)

相容數(shù)判別矩陣的權(quán)重向量M為ω=[ω1,ω2,ω3,…,ωn]，ω可以用式(5)計(jì)算，i=1,2,3…m。

(5)

(6)

(7)

距離矩陣的權(quán)重可用公式(8)計(jì)算，k=1,2,3…m。

(8)

3.3 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

關(guān)聯(lián)度可以從同一性、差異性和對立性的角度來評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)水平，并且能夠較好地解決評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)屬于一定水平時(shí)的不確定性，提高評價(jià)的準(zhǔn)確性[15]。

3.3.1 單因素聯(lián)動(dòng)措施的計(jì)算

假設(shè)存在P風(fēng)險(xiǎn)因素。長距離引水工程處于一定階段，每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素都有q指標(biāo)。索引矩陣的構(gòu)造如下：

假設(shè)q指數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)被劃分為B風(fēng)險(xiǎn)級別，并且標(biāo)準(zhǔn)矩陣值為

式中，xq0～xq1指數(shù)q的標(biāo)準(zhǔn)極限值為I級；xq1～xq2指數(shù)q標(biāo)準(zhǔn)限值為II級；xq(C-1)～xqB指標(biāo)q標(biāo)準(zhǔn)限值為B級。通過專家調(diào)查和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)得到的樣本指標(biāo)集形成集對。當(dāng)某一指標(biāo)處于這一水平時(shí)，就視為同一，取值為1；當(dāng)該指標(biāo)處于兩個(gè)水平以上時(shí)，就視為對立，取值為-1；當(dāng)該指標(biāo)處于相鄰水平時(shí)，就視為差異，取值區(qū)間為[-1，1]。建立四個(gè)關(guān)聯(lián)度函數(shù)，如圖1所示。

3.3.2 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)綜合關(guān)聯(lián)度與評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)水平

3.3.2.1 單層次集對評價(jià)

單級評價(jià)指標(biāo)體系關(guān)聯(lián)度和指標(biāo)權(quán)重的乘積為總風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度，見表5。

μ(1)j=11-2(yj-xj(1))xj(2)-xj(1)-1ì?í????? yj∈[xj(0),xj(1)]yj∈[xj(1),xj(2)]yj∈[xj(2),xj(4)]μ(2)j=1-2(xj(1)-yj)xj(1)-xj(0)11-2(yj-xj(2))xj(3)-xj(2)-1ì?í???????? yj∈[xj(0),xj(1)]yj∈[xj(1),xj(2)]yj∈[xj(2),xj(3)]yj∈[xj(3),xj(4)]μ(3)j=-11-2(xj(2)-yj)xj(2)-xj(1)11-2(yj-xj(3))xj(4)-xj(3)ì?í???????? yj∈[xj(0),xj(1)]yj∈[xj(1),xj(2)]yj∈[xj(2),xj(3)]yj∈[xj(3),xj(4)]μ(4)j=-11-2(xj(3)-yj)xj(3)-xj(2)-1ì?í????? yj∈[xj(0),xj(2)]yj∈[xj(2),xj(3)]yj∈[xj(3),xj(4)]

圖1 Ⅰ～Ⅳ級風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度計(jì)算函數(shù)

表5 單級集對

3.3.2.2 多級集對評價(jià)

遠(yuǎn)程引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是多級集對評價(jià)。計(jì)算方法是按單層次對評價(jià)指標(biāo)的各類風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行評價(jià)，并按上級權(quán)重綜合評價(jià)結(jié)論，完成基于低級綜合評價(jià)的高級評價(jià)，逐步計(jì)算到最終，這類評價(jià)即Y型多級集對評價(jià)。

4 案例分析

山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程全系統(tǒng)始于山東省引黃濟(jì)青工程渠首博興縣引黃閘，最終到達(dá)威海市米山水庫，輸水工程干渠總長526km，涉及215棟不同規(guī)模的建筑物。總投資413億元，其中靜態(tài)投資225億元(主項(xiàng)目175億元，水庫及上游水污染防治水土保持項(xiàng)目40億元)。

4.1 確定和排序指標(biāo)權(quán)重

可以獲得一致性判別矩陣權(quán)重，如下：

ω=(0.4760,0.1667,0.2480,0.1090)

距離矩陣的權(quán)向量為

Δ1ωj=[0.068,0.033,0.034,0.013]

Δ2ωj=[0.034,0.043,0.086,0.049]

根據(jù)式(8)和式(9)，使用集對法構(gòu)建4個(gè)指標(biāo)關(guān)聯(lián)區(qū)間，并將權(quán)重值傳遞和排序來確定決策風(fēng)險(xiǎn)因子下4個(gè)指標(biāo)的區(qū)間不確定性權(quán)重，如下：

某些部分的相對權(quán)重、不確定部分的權(quán)重和上述兩者的綜合權(quán)重如下：

ωCE=(0.45,0.17,0.27,0.11)

ωUNCE=(0.44,0.18,0.29,0.09)

ω=(0.63,0.09,0.25,0.03)

4.2 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

聘請5位專家對二級指標(biāo)進(jìn)行初步風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。基于評價(jià)指標(biāo)的分類標(biāo)準(zhǔn)與關(guān)聯(lián)度函數(shù)獲得風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度數(shù)值與風(fēng)險(xiǎn)水平，見表6。

表6 長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)聯(lián)度與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

續(xù)表

單因素關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果風(fēng)險(xiǎn)級別等級“高”的因素為：投資估算B11、引水工程建設(shè)不經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)B12、引水不利線路選擇B13、引水工程B22調(diào)查數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、引水工程設(shè)計(jì)錯(cuò)誤B31、中標(biāo)價(jià)低于結(jié)算價(jià)B43、合同文件內(nèi)容缺陷B53、施工單位造假成本B82；處于“很高”等級的因素為：價(jià)格(勞動(dòng)力、材料、機(jī)械)B71、施工變更風(fēng)險(xiǎn)B91、設(shè)計(jì)變更風(fēng)險(xiǎn)B92；其他風(fēng)險(xiǎn)因素屬于中等水平。

根據(jù)關(guān)聯(lián)度，在施工期的五個(gè)階段中，成本決策和施工階段的超限風(fēng)險(xiǎn)較高。更高層次風(fēng)險(xiǎn)是不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，是造成成本超支的主要原因。建設(shè)方必須采取相應(yīng)的轉(zhuǎn)移措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)階段的超額風(fēng)險(xiǎn)，投標(biāo)和竣工驗(yàn)收階段雖處于中等水平，在可接受范圍內(nèi)，但為了防止風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展到較高或更高水平，有必要對投標(biāo)和竣工驗(yàn)收階段成本控制措施進(jìn)行跟蹤觀察。

5 結(jié) 論

通過WBS-RBS和文獻(xiàn)查閱，對長距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的分析，建立了長距離引水工程成本超支評價(jià)指標(biāo)體系，采用集對-層次分析法進(jìn)行了計(jì)算。以遠(yuǎn)距離引水工程成本超支風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重為視角，結(jié)合關(guān)聯(lián)度計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)水平。

計(jì)算結(jié)果表明，引水工程造價(jià)超支風(fēng)險(xiǎn)主要發(fā)生在決策和施工階段。結(jié)合實(shí)際情況，引水工程已基本完成，超限嚴(yán)重。此外，成本超支的主要原因是在決策和施工階段沒有規(guī)避和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)。

研究得出的結(jié)論與實(shí)際情況相符，說明本研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，希望通過研究，為建設(shè)單位提供有效的成本超支風(fēng)險(xiǎn)決策信息，防止成本超支，為建設(shè)部門節(jié)約投資。