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文章信息
- 刘光凤, 周直, 许茂增
- LIU Guang-feng, ZHOU Zhi, XU Mao-zeng
- 区间灰色模糊不确定语言集在工程项目风险因素排序中的应用
- Application of Interval Grey Fuzzy Uncertain Linguistic Set in Construction Project Risk Factors Ranking
- 公路交通科技, 2017, 34(9): 93-99
- Journal of Highway and Transportation Research and Denelopment, 2017, 34(9): 93-99
- 10.3969/j.issn.1002-0268.2017.09.013
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文章历史
- 收稿日期: 2016-09-09
工程项目风险因素排序,作为工程项目风险辨识的关键工作之一,是为了确定主要风险因素,为后续合理配置资源采取针对性的预控措施提供理论依据。但是,因工程项目的一次性,建设过程的复杂性和不确定性,导致难以收集足够多的类似项目基础数据,更多地需要依赖建设专家的经验,给出评判信息,帮助工程项目风险因素排序。这里的信息,因建设专家的工作经历、知识水平、对工程项目的认识程度以及其自身主观判断的局限性和思维的模糊性等影响,体现一定信息量的不完全性和不充分性(即灰性)、信息概念的不明确性(即模糊性)以及信息的语言描述性。如果不能准确地表达这些信息的特征,在各种风险因素的影响下,将数倍放大风险,影响风险因素排序结果的准确性,降低项目管理者预控风险的能力。
虽然,近年来工程项目风险因素排序方法已取得一定的成果,如模糊层次分析法[1]、灰色TOPSIS法和COPRAS-G法[2]、因子分析法[3]、层次分析法[4]、模糊集和扩展VIKOR法[5]、改进层次分析法[6]、ANP与模糊理论[7]、主观评分法与模糊综合评价[8]、实证研究[9]、三角模糊数和层次分析法[10]、语言变量与时间变量[11]、二元语义[12]、灰色模糊多属性群决策模型[13]、三角模糊软集[14]、解释结构模型[15]等。但是,这些方法主要集中在模糊分析,少部分可以进行语言分析或灰色模糊分析,还未见到对工程项目风险因素排序进行灰色模糊语言分析的研究。
综上,对工程项目风险因素排序进行灰色模糊语言分析,是解决工程实际问题和扩展工程项目风险管理理论的需要。而区间灰色模糊不确定语言集,作为最新的灰色模糊语言理论,能够运用区间灰度、隶属度和不确定语言变量,同时表达信息的灰性、模糊不确定性和语言描述性。因此,将区间灰色模糊语言集用于表达工程项目风险因素排序的基础信息,结合C-OWA算子,建立工程项目风险因素排序模型,对其进行灰色模糊语言分析,以确定主要风险因素,是必要的和可行的。
1 区间灰色模糊不确定语言集 1.1 语言评价集定义1[16]:设H=[H0, H1, H2, …, H(f-2), H(f-1)],是一个离散、有序的语言评价集,f为语言词个数,奇数,通常取3,5,7,9等,H中的任何元素与其下标之间存在严格单调递增关系。
定义2[17]:为减少语言决策信息的丢失,将H拓展为连续、有序的语言评价集H′={Hh|h∈R},拓展后Hh与其下标h之间仍存在严格单调递增关系。
1.2 C-OWA算子定义定义3[18]:闭区间数[a, b]的连续区间数据OWA算子Fρ([a, b]),简称C-OWA算子,定义为:
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(1) |
式中,ρ:[0, 1]→[0, 1],ρ(0)=0,ρ(1)=1,ρ为基本的单位区间单调函数,即y>z⇒ρ(y)>ρ(z)。若ρ(y)=yθθ≥0,则有:
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(2) |
定义4[19]:设区间灰色模糊不确定语言集,表示为
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(3) |
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(4) |
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(5) |
D为工程项目风险;C为工程项目风险分析准则集,C=[Cc], c=1, 2, …, m,Cc为第c个准则,γ为准则权重向量,γ=[γc]1×m,
U为工程项目风险分析指标集,U=[xi], i=1, 2, …, n,xi是指第i个指标。文中的指标是指工程项目风险因素。
H为评语集,H=[Hh], h=0, 1, 2, …, f-1。Hh为评语词。本研究中的评语词指风险影响损失的大小。若f取5,则有:H0为风险影响损失极小;H1为风险影响损失较小;H2为风险影响损失适中;H3为风险影响损失较大;H4为风险影响损失极大。
S为专家集,S=[Ss], s=1, 2, …, k,Ss是指第s个专家,δ为专家权重向量,δ=[δs]1×k,
uics为隶属度,是肯定的风险影响概率,是指专家Ss估计风险因素xi对项目管理基本目标Cc的风险影响隶属于
利用区间灰色模糊不确定语言集和C-OWA算子,建立工程项目风险因素排序的区间灰色模糊不确定语言模型,其步骤如下:
(1) 建立工程项目风险分析层次结构
以工程项目风险为评价目标,以项目管理基本目标为评价准则,以工程项目风险因素为评价指标,建立风险分析层次结构。
(2) 获取区间灰色模糊不确定语言数决策表
邀请专家Ss估计:风险因素xi对项目管理基本目标Cc的风险影响损失的评语为
(3) 计算专家群的区间灰色模糊不确定语言数
已知专家权重δ=[δs]1×k,利用式(5),对
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(6) |
式中,
(4) 计算
利用式(1),计算
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(7) |
式中
若ρ(y)=yθ(θ≥0),利用式(2),则有:
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(8) |
(5) 计算
计算
![]() |
(9) |
式中
若ρ(y)=yθ(θ≥0),则有:
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(10) |
(6) 计算综合期望风险影响损失
已知准则权重γ=[γc]1×m,对
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(11) |
(7) 排序
设
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(12) |
即,若
以南京市纬三路过江隧道风险因素排序为例,对所建模型进行可行性验证。其中,已知:
(1) 邀请5位行业专家参评,即S=[Ss], s=1, 2, 3, 4, 5,且专家权重δ=[0.149 4,0.224 9,0.250 5,0.175 3,0.199 9]。
(2) 以南京市纬三路过江隧道风险为评价目标,以项目管理基本目标“安全、质量、成本、工期、环境”为评价准则,与行业专家进行协商,总结出可能诱发其风险的影响因素作为评价指标,构建风险分析层次结构,见图 1,且准则权重γ=[0.212 6,0.199 1,0.249 7,0.267 3,0.071 3]。
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图 1 南京市纬三路过江隧道风险分析层次结构 Fig. 1 Risk analysis hierarchical structure of Weft Three Road Cross-river Tunnel in Nanjing |
|
(3) 评语词个数f取5,隶属度和区间灰度被平均划分为5个等级,见表 1。
评语词 | 等级 | 风险影响损失极小 | 风险影响损失较小 | 风险影响损失适中 | 风险影响损失较大 | 风险影响损失极大 |
对应值 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
隶属度 | 等级 | 极低 | 较低 | 一般 | 较高 | 极高 |
对应值 | [0, 0.2] | (0.2, 0.4] | (0.4, 0.6] | (0.6, 0.8] | (0.8, 1.0] | |
区间灰度 | 等级 | 极可信 | 较可信 | 一般可信 | 较不可信 | 极不可信 |
对应值 | [0, 0.2] | (0.2, 0.4] | (0.4, 0.6] | (0.6, 0.8] | (0.8, 1.0] |
其具体计算过程和结果如下所示:
(1) 请受邀专家Ss,根据纬三路过江隧道建设实况、图 1和表 1以及2.2节中的步骤(2),估计各风险因素xi对各项目管理基本目标Cc的区间灰色模糊不确定语言数矩阵
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(2) 已知θ=2[19],利用式(6)、式(8)、式(10)、式(11),计算各风险因素的综合期望风险影响损失,详见图 2。
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图 2 计算结果 Fig. 2 Calculating result |
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(3) 利用式(12),根据图 2所示计算结果,对各风险因素的影响大小进行排序,结果为:突发施工事故风险>施工管理风险>设计变更风险>不可抗力灾害风险>前期决策失误风险>施工组织设计变更风险>工程量变化风险>合同管理风险>资源供应风险>组织管理风险>政治法律风险>新材料、设备、技术、工艺应用风险>废物处理风险>回购风险>单价变化风险>费率变化风险。
事实证明,因南京市纬三路过江隧道同时面临超大盾构直径、深水位、高水压、薄覆土、复合地质,相比其他陆上隧道,由盾构刀具损坏与高压换刀、盾构反力座承台破坏、盾构机上浮、盾口密封失效、工作面失稳、开挖面冒顶、隧道整体上浮、涌水涌砂等引发的突发施工事故风险,水下施工的监督、管理、控制、协调失误等引发的施工管理风险,水文地质资料完整性和准确性降低等引发的设计变更风险将更容易发生[13]。这与理论预测的排序结果中排在前面的突发施工事故风险、施工管理不当风险、设计变更风险、不可抗力灾害风险、前期决策失误风险等,具有较高的相符性。故认为,运用本研究所建模型进行工程项目风险因素排序是可行的。
4 结论基于区间灰色模糊不确定语言集和C-OWA算子的工程项目风险因素排序模型,运用区间灰色模糊不确定语言数表达工程项目风险信息,结合C-OWA算子,对风险因素进行排序。在理论方面,有利于促进工程项目风险管理与控制理论体系的完善;在实践方面,能够更全面、更真实地表达工程项目风险信息的灰性、模糊性和语言描述性,提高工程项目风险因素排序结果的准确性,帮助项目管理者更准确地了解建设过程中可能面临的主要风险因素,提醒他们合理配置资源预控主要风险源,以减少建设过程的安全事故、质量事故、工程造价,缩短工期,协调环境,进而有效管理和控制工程风险。文章不足之处在于,需要已知专家权重和准则权重,希望在未来研究中加以改善。
[1] | GOHAR A S, KHANZADI M, JALAL M P, et al. Construction Projects Risk Assessment Based on Fuzzy AHP[C]//Proceeding of 2009 Student Conference on Research and Development. New York:IEEE, 2009:570-573. |
[2] | ZAVADSKAS E K, TURSKIS Z, TAMOŠAITIENE J. Risk Assessment of Construction Projects[J]. |
[3] | 张仕廉, 李鹏. 基于因子分析法的建筑工程设计风险因素实证研究[J]. 中国安全科学学报, 2011, 21(3): 131-138 ZHANG Shi-lian, LI Peng. Empirical Research of Construction Engineering Design Risk Factors Based on Factor Analysis[J]. China Safety Science Journal, 2011, 21(3): 131-138 |
[4] | 许崇帮, 田海宁, 周宁. 鳌峰山隧道洞口段风险源辨识与风险评估分析[J]. 公路交通科技, 2012, 29(10): 96-101 XU Chong-bang, TIAN Hai-ning, ZHOU Ning. Distinguishing of Security Risk Source and Risk Assessment of Portals of Aofengshan Tunnel[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2012, 29(10): 96-101 |
[5] | EBRAHIMNEJAD S, MOUSAVI S M, TAVAKKOLIMO-GHADDAM R, et al. Evaluating High Risks in Large-scale Projects Using an Extended VIKOR Method under a Fuzzy Environment[J]. International Journal of Industrial Engineering Computations, 2012, 3(3): 463-476 |
[6] | 李凤伟, 杜修力, 张明聚, 等. 改进的层次分析法在明挖地铁车站施工风险辨识中的应用[J]. 北京工业大学学报, 2012, 38(2): 167-172 LI Feng-wei, DU Xiu-li, ZHANG Ming-ju, et al. Application of Improved AHP in Risk Identification During Open-cut Construction of a Subway Station[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2012, 38(2): 167-172 |
[7] | 周国恩. 基于ANP与模糊理论的寒区隧道冻害风险评估与管理研究[J]. 现代隧道技术, 2013, 50(1): 60-66 ZHOU Guo-en. On Risk Assessment and Management of Frost Damage in a Tunnel Located in a Cold Region Based on ANP and Fuzzy Theory[J]. Modern Tunnelling Technology, 2013, 50(1): 60-66 |
[8] | 魏永幸, 丁兆峰, 罗一农. 滑坡风险识别与评价的研究[J]. 铁道工程学报, 2013, 30(7): 95-99 WEI Yong-xing, DING Zhao-feng, LUO Yi-nong. Research on Recognition and Evaluation of Landslide Risk[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2013, 30(7): 95-99 |
[9] | 万欣, 秦旋. 基于实证研究的绿色建筑项目风险识别与评估[J]. 建筑科学, 2013, 29(2): 54-61 WAN Xin, QIN Xuan. Risk Identification and Evaluation of Green Building Projects Based on Empirical Study[J]. Building Science, 2013, 29(2): 54-61 |
[10] | 范英, 李辰, 晋民杰, 等. 三角模糊数和层次分析法在风险评价中的应用研究[J]. 中国安全科学学报, 2014, 24(7): 70-74 FAN Ying, LI Chen, JIN Min-jie, et al. Research on Application of Triangular Fuzzy Number and AHP in Risk Evaluation[J]. China Safety Science Journal, 2014, 24(7): 70-74 |
[11] | 刘安英, 魏法杰, 赵廷弟. 基于语言信息的动态项目风险评价方法[J]. 系统工程与电子技术, 2014, 36(12): 2456-2460 LIU An-ying, WEI Fa-jie, ZHAO Ting-di. Method for Dynamic Risk Evaluation Based on Language Information[J]. Systems Engineering and Electronics, 2014, 36(12): 2456-2460 |
[12] | 索玮岚, 陈锐. 考虑复杂关联情境的城市典型生命线运行风险因素识别方法研究[J]. 中国管理科学, 2014, 22(8): 130-140 SUO Wei-lan, CHEN Rui. Study on Identification Method for Risk Factors of Urban Typical Lifeline Operation Considering a Complex Interdependent Context[J]. Chinese Journal of Management Science, 2014, 22(8): 130-140 |
[13] | 刘光凤, 陈方伟, 周直, 等. 基于灰色模糊多属性群决策的越江隧道投资风险辨识[J]. 现代隧道技术, 2015, 52(4): 41-48 LIU Guang-feng, CHEN Fang-wei, ZHOU Zhi, et al. Identification of Investment Risks for River-Crossing Tunnels Based on Grey Fuzzy Multi-Attribute Group Decision Making[J]. Modern Tunnelling Technology, 2015, 52(4): 41-48 |
[14] | 王浩伦, 徐翔斌, 甘卫华. 基于三角模糊软集的FMEA风险评估方法[J]. 计算机集成制造系统, 2015, 21(11): 3054-3062 WANG Hao-lun, XU Xiang-bin, GAN Wei-hua. Risk Evaluation Method in FMEA Based on Triangular Fuzzy Soft Sets[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2015, 21(11): 3054-3062 |
[15] | 王琳, 周世军. 基于解释结构模型的塔梁同步施工风险因素分析[J]. 公路交通科技, 2015, 31(2): 100-107 WANG Lin, ZHOU Shi-jun. Analysis of Risk Factors of Synchronous Construction of Pylon and Beam Based on Interpretive Structural Model[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2015, 31(2): 100-107 |
[16] | HERRERA F, HERRERA-VIEDMA E. Linguistic Decision Analysis:Steps for Solving Decision Problems under Linguistic Information[J]. Fuzzy Sets and Systems, 2000, 115(1): 67-82 |
[17] | XU Ze-shui. Induced Uncertain Linguistic OWA Operators Applied to Group Decision Making[J]. Information Fusion, 2006, 7(2): 231-238 |
[18] | YAGER R R. OWA Aggregation over a Continuous Interval Argument with Applications to Decision Making[J]. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B:Cybernetics, 2004, 34(5): 1952-1963 |
[19] | 王坚强, 吴建文. 基于区间灰色不确定语言的多准则决策方法[J]. 中国管理科学, 2010, 18(3): 107-111 WANG Jian-qiang, WU Jian-wen. Multi-criteria Decision Making Approach Based on the Interval Grey Uncertain Linguistic[J]. Chinese Journal of Management Science, 2010, 18(3): 107-111 |