軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目風險管理研究

摘要：為保證項目順利交付，開展項目風險管理研究是十分必要的?；陧椖咳芷?，通過WBS-RBS分解建立綜合風險框架，對各類風險進行定位與定性；利用FTA故障樹對項目各類風險進行識別和總體風險水平進行估計，獲得項目風險清單。根據項目風險清單，采用基于FMEA方法的改進后的RPN模型，對各類風險進行評價分級，將所有風險歸類為重大風險和一般風險。根據風險分級結論，采用FMEA方法對重大風險進行確定并提出應對策略。基于風險管理研究成果進行項目風險管控，最終達成項目預期技術、成本、進度和質量等各方面的目標。

關鍵詞：非標裝備，攪拌摩擦焊，風險管理，故障樹法，失效模式與影響分析

0 引言

2020年H公司中標了國內首例軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目。該項目具備眾多高標準和高要求，其集中體現在技術指標達成、功能需求滿足、成本控制、上線時間保證和質量可靠性等方面，導致項目實施壓力巨大，成功的不確定性陡然上升。

作為項目實施的主體，H公司在以往的大型非標研制項目實施過程中，經常出現延遲交付、成本超預算、質量問題頻發、技術實現率低等各種問題，導致項目進度、成本、質量及技術實現受到嚴重影響，項目失敗或損失的風險極高。

因此，為實現軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的成功，開展軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目風險管理研究，對項目可能存在的風險進行識別與分析、評價與應對，最終形成一個科學的風險管理體系，將項目整體風險控制在較低的水平十分必要。

根據軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的實際情況，確定項目風險管理的目標為如下4點：

（1）技術風險管理目標。控制項目設計的全過程，實現所有技術的穩定應用，保證交付后失效功能數量不大于1項。

（2）成本風險管理目標。對成本進行嚴格管控，確保實際發生成本占銷售合同金額比例（即毛利率）不低于30%。

（3）進度風險管理目標。按照項目節點進行管理，盡可能地按照合同要求交付，延期時間不超過1個月。

（4）質量風險管理目標。所有過程嚴格控制質量，實現質保期內故障停機次數不超過3次，總體停機時間不超過5d，平均無故障間隔時間不低于1000h。

1 項目風險識別與估計

軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的全生命周期持續時間長，過程復雜。因此，采用WBS-RBS方法確定項目整體的風險框架，對風險進行定位和定性。

WBS-RBS方法的主要步驟是：首先，通過WBS方法對項目全生命周期的工作內容進行梳理，建立整體WBS架構；其次，在WBS架構的基礎上，開展項目全生命周期的RBS分解；最后，建立WBS-RBS關聯矩陣，并對各項風險進行定位與定性，確保項目中的風險不會遺漏^[1]。

1.1 項目WBS分解

軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目WBS分解的對象是項目全生命周期，即從項目啟動到驗收交付的整個過程。軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目WBS分解見表1。

1.2 項目RBS分解

根據H公司的實際生產運營情況，將項目整體發展過程中存在的風險分為4類：技術風險、成本風險、進度風險和質量風險，各類風險分析如下：

（1）技術風險。軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目大部分內容屬于新型功能研發，包含了新技術和新結構的研制和應用。技術風險來源于技術功能的開發、執行、應用和維護等，其中主要包括：技術實現性風險、技術可靠性風險、執行難度風險及維護難度風險。

（2）成本風險。軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目開展過程中，影響成本的因素錯綜復雜。H公司采用項目自結算制度，即項目的硬成本支付受到項目到款的嚴格約束，如果頻繁出現計劃內成本超預算或者計劃外支出，會導致項目開展受阻，甚至可能導致項目無法完成。成本風險來源于項目過程中所有發生成本的活動，其中主要包括：人力成本風險、采購成本風險、生產成本風險及研發成本風險。

（3）進度風險。由于投標競爭壓縮項目周期，合同簽訂的項目實施周期僅14個月，同時，項目涉及技術創新，存在較多不確定因素，可能發生各種意外情況，導致各個階段的進度受到影響，關鍵節點無法保證。進度風險來源于影響項目關鍵鏈的關鍵活動，其中主要包括：研發風險、供貨風險、裝配風險及協調風險。

（4）質量風險。裝備的質量直接影響客戶的使用體驗和評價。裝備涉及工序是客戶產品生產的關鍵工序，無論是裝備功能失效、指標參數下降，還是運行不穩定，都會影響客戶方對裝備質量的評價，甚至導致項目無法驗收。質量風險來源于影響裝備整體或零部件質量水平的各個活動中，其中主要包括：性能風險、檢驗風險、設計風險及流程風險。軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目風險RBS分解見表2。

1.3 WBS-RBS關聯矩陣分析

在完成WBS和RBS分解后，為了將項目全生命周期的工作內容和存在的風險進行關聯，建立WBS-RBS關聯矩陣，對風險進行定位與定性，得到項目總體風險辨識示意圖。據此能夠確定風險分布情況，確保風險不會遺漏，也能夠將其作為下一步分析的依據^[2]。

WBS-RBS風險綜合框架與關聯矩陣如圖1所示，橫向為項目WBS分解，豎向為項目RBS分解，通過關聯兩個矩陣，反映了風險因素與項目活動的相關性。

1.4 基于FTA故障樹法的風險識別與估計

為進一步識別和分析軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的全生命周期風險，采用FTA故障樹法對風險進行深入研究。通過分析FTA故障樹的結構，可以對風險發生概率進行估計^[3]。

當底事件之間發生的邏輯關系為或門時，根事件發生的概率的函數為

P（F（x））=1-∏ni=1（1-P（x_i））（1）

式中，P（F（x））為根事件發生的概率；P（x_i）為事件x_i發生的概率。

當底事件之間發生的邏輯關系為與門時，根事件發生的概率的函數為

P（F（x））=∏ni=1P（x_i）（2）

通過一定方法獲取底事件發生的概率后，可以通過根事件下設的事件之間的邏輯關系，選擇上述相關公式，得到根事件發生的綜合概率，可將其定義為該類風險的總體風險水平^[4]。

項目全生命周期中，最主要的風險為技術風險、成本風險、進度風險和質量風險。因此，FTA故障樹的根事件為技術指標不達標、成本超預算、進度超預期和質量不可靠，分別對這4項根事件進行FTA分析，并繪制故障樹。以技術風險為例，對根事件進行FTA分析，技術指標不達標事件分割表見表3。

技術指標不達標根事件下屬的底事件中，存在4個中間事件，需要對其進行進一步分割，外協外購件性能不足事件分割表、設計過程發生變更事件分割表、加工過程不達標事件分割表和裝配調試不到位事件分割表見表4～表7。

根據以上表格中根事件、中間事件和底事件，繪制技術指標不達標故障樹圖，如圖2所示。

為獲取每個底事件的發生概率，以2015—2019年非標攪拌摩擦焊裝備交付數據為基礎，對每個底事件發生頻數進行統計，獲得底事件發生頻率，作為根事件發生概率估算依據。技術指標不達標底事件統計數據見表8。

根據根事件發生概率計算式（1）和式（2），代入相關數據，得到技術風險總體風險水平如下

P=1-[（1-P_X1）]×[（1-P_X2）×（1-P_X3）]×[（1-P_X4）×（1-P_X5）]×[1-（P_X6×P_X7×P_X8）]×[（1-P_X9×（1-P_X10）]=1-（1-0.022 7）×[（1-0.037 9）×（1-0.045 5）]×[（1-0.015 2）×（1-0.075 8）]×（1-0.015 2×0.060 6×0.030 3）×[（1-0.007 6）×（1-0.015 2）]≈20.17%

同理，可得到成本超預算故障樹圖、質量不可靠超預算故障樹圖和進度超預期故障樹圖，如圖3、圖4和圖5所示。

同理，根據相關數據及公式進行計算，軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目各類風險總體風險水平見表9。

1.5 項目全生命周期風險清單

在完成軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的全生命周期WBS-RBS分解及基于FTA故

障樹法的風險識別后，可得到軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目的風險匯總清單。

2 項目風險分析與評價

在國內研究中，基于FMEA方法，項目風險分析有一種新的風險評價模型，該模型引入了兩個新的術語，即“風險損害度”及“風險容忍值”。風險損害度用于衡量因風險所產生的損失，在風險發生時，為了能夠使項目繼續開展，公司需要付出資金對風險損害進行補償，或者舍棄部分權益，以此來避免項目的失敗。風險容忍值為發生風險后所需要投入的資源^[5]。

結合“風險損害度”及“風險容忍值”，對FMEA工具中的風險順序數RPN值的計算公式進行了改進，并建立了風險評價模型，公式如下

RPN=D×R+T（3）

式中，RPN為風險順序數；D為風險損害度；R為風險概率；T為風險容忍值。

在此模型中，風險容忍值越高，說明風險發生后所需要投入的資源越多，風險越重大。但按照常規理解，風險容忍值越高，應代表其越能忍受風險，此模型的風險容忍值定義容易導致誤解。同時，由模型可以看出，風險容忍值和風險順序數的計算相關度與風險損害度不同，但實際二者具有相似的效應。

為解決上述問題，對該風險模型進行改進，公式如下

式中，RPN為風險順序數；D為風險損害度；R為風險概率；T為風險容忍度。

在本模型中，采用“風險容忍度”概念代替原“風險容忍值”概念。風險容忍度越高，表示對風險的接受能力越強。根據公式，風險容忍度越高，則風險順序數越小，風險越不重要，符合邏輯理解。風險損害度和風險概率對風險順序數的影響不變，風險損害度和風險概率數值越高，風險順序數越大，代表風險越重要。

綜上所述，改進后的風險評價模型中的風險順序數可以解釋為：在平均風險容忍度下，風險產生損失的期望值。期望值越高，風險越重大，越需要重點關注和應對。最終，基于以上改進后的風險評價模型，對項目風險清單內的風險進行評價。

2.1 風險損害度評價

本項目中，將資產投入值I，項目進度S和對裝備質量的影響Q作為風險損害度的評價因素。風險損害度評價表，見表10。

根據風險損害度評價因素在項目開展過程中的重要性，確定三者對風險損害度的影響權重分別為：資產投入值2，項目進度4，產品質量4。

2.2 風險容忍度評價

風險容忍度為在風險真正演變為事故時，公司對這一事故的可接受程度。風險容忍度評價表，見表11。

2.3 項目風險評價與風險順序數清單

采用改進后的RPN模型，對所有風險因素進行評價，獲得相應的風險順序數清單（表12）。為便于區分，不同風險采用不同字母表示。

根據得到的RPN值，可生成項目風險RPN值散點圖，如圖6所示。

通過圖6，可以看到，RPN值在60～90間為空白區間，以此作為分界線，將風險順序數超過90作為重大風險因素，共識別出6項重大風險因素，項目重大風險因素見表13。

3 項目風險應對

針對重要風險因素，采取基于FMEA方法的風險應對措施。采用新措施后，風險嚴重度和探測度均降低，整體的RPN值隨之降低，說明風險能夠得到有效控制。FMEA方法下風險應對措施的分析與對照表見表14。

4 項目風險管理實施成果評價

本文開展的風險管理研究工作與項目同步進行，將風險管理體系完全應用于項目的實施過程中。2021年7月，軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目在客戶現場完成最終驗收，裝備的功能和指標完全滿足客戶的要求，裝備使用情況良好，獲得了客戶一致好評。項目的順利交付證明了項目整體風險管理的有效性，項目整體風險管理的成功推動了風險管理目標的實現。項目風險管理目標完成情況見表15。

5 結語

風險管理理念體現在風險識別、評價和應對方面，同時，風險管理也是一個持續、動態的過程，想要在管理過程中風險管理水平螺旋上升，需要不斷地更新和優化管理方法。

58HbML49QxC4nEp1dkBsBA==軌交車體非標攪拌摩擦焊裝備研制項目是大型非標攪拌摩擦焊裝備項目的典型代表，這套風險管理體系和方法可以向同類型的大型非標裝備研制項目進行推廣應用，從而有效降低該類項目的風險發生概率，提高此類項目的完成質量。

參考文獻

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收稿日期：2024-03-14

作者簡介：

錢璐楠（1992—），男，工程師，副總經理，研究方向：項目管理、攪拌摩擦焊技術、機械裝備技術。