跨区域水电工程项目群风险多级模糊综合云评价.pdf

第46卷第17期人民长江Vo1．46．No．172015年9月YangtzeRiverSep．，2015文章编号：1001—4179(2015)17—0108—05跨区域水电工程项目群风险多级模糊综合云评价江新，徐平，吴园莉2，朱沛文，(1．三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002；2．湖北省水电工程施工与管理重点实验室(三峡大学)，湖北宜昌443002)摘要：跨区域水电项目群工程量大、环境复杂、风险事故极易发生。而现有的水电项目群风险评价方法在处理随机性、模糊性和评价主体主观性等方面存在不足，为此，提出了基于云模型改进的跨区域水电项目群风险多级模糊综合评价方法。首先，系统分析了风险因素，并构建了多级模糊评价指标体系；其次，利用云模型算法改进的多级模糊评价方法，建立风险评语集云模型、风险因子权重云模型、隶属度云模型以及综合评价结果云模型；最后，用所建模型对某水电站左右岸泄洪和放空建筑物工程项目风险进行评价，结果表明该评价方法具有一定的可行性和实用性。关键词：云模型；风险评价；多级模糊综合评价；跨区域水电项目群中图法分类号：TV5文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．17．026水电项目群是指多个具有一定内在关联性的水电性分析的工程项目群FAHP风险评价方法，解决了评项目构成的群体，一般修建在偏远山区的各大流域上，价者主观估计的可靠性问题。而各大流域流经地域广，穿过多个省市，使水电项目群以上研究未能全面考虑水电项目群风险的模糊不可避免地出现跨区域建设的情况。跨区域项目群所性、随机性等特点，研究方法不能有效解决主观评价定处环境比较特殊，具有区域差异性，即处于不同的社性概念与定量转化问题，且目前对跨区域项目群风险会、自然环境中，导致整体工程决策、组织实施难度大，的研究成果较少。为此，笔者采用基于云模型的多级使项目集群中的风险管理问题更具复杂性。由于区域模糊综合评价方法对跨区域水电项目群风险进行评差异，不同子项目处于不同环境可能存在不同的风险，价，利用云模型定性定量的转化功能，把评价主体主观它们相互交叉作用，表现出极强的传播效应，其过定性概念定量化，充分考虑风险的模糊性和随机性。程中某些风险效应得以累加，导致风险事故极易发生。最后通过云图直观展示评价结果，以期完善水电项目为顺利实现项目群目标，保障业主利益，确保风险评价群风险评价方法，提高风险应对效果。结果客观真实至关重要。1跨区域水电项目群风险分析风险评价方法的选择对评价结果的客观真实性具有较大影响。近年来，国内外学者对项目群风险评价1．1风险识别方法进行了相关研究：Ipsilandis等提出了项目群风险本文跨区域是指水电项目群的建设范围超过规定的多标准满意度分析方法；Asan等提出了一个模糊区域(一个省、直辖市或者自治区)，而非以建设单位的多指标群决策(MCDM)方法，研究模糊集不确定的活动是否超过企业注册所在地范围为标准。笔者将信息的项目群风险评估过程；韩金山等针对独立性风跨区域水电项目群内涵界定为：规划占地或者施工范险所导致的直接损失和间接损失采用不同的建模方围超过规定区域的水电项目群。譬如溪洛渡水电站位法，评价项目群风险损失；江新等建立了基于可靠于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江峡谷收稿日期：2015—04—20基金项目：国家自然科学基金项目(51378110)；水电工程施工与管理湖北省重点实验室(三峡大学)开放基金(2014KSD05)作者简介：江新，男，教授，硕士生导师，主要从事工程项目群管理、移民工程及系统决策理论等方面的教学与研究工作。E—mail：jiangx163@163．eom 第l7期江新，等：跨区域水电工程项目群风险多级模糊综合云评价109段，左右岸处于不同的省市，属于典型的跨区域水电项的各个组成要素进行综合评价的方法，并广泛应用于目群。跨区域项目群风险是指由于区域差异，包括建解决多因素和多目标的决策问题¨。它正确反映系设环境，人文政治经济等多种环境的不同，导致业主在统内部综合因素相互作用的过程，有利于对各个复杂进行各类决策、项目组织实施中产生许多影响项目群系统进行合理全面的评价分析。首先系统分析各评价目标实现的不确定因素。本文从业主的角度，对跨区指标之间的层级关系，构造多级评价指标体系，运用层域水电项目群风险进行系统分析和评价。次分析法确定各层指标权重，然后进行模糊综合评判，业主单位在对跨区域水电项目群规划、决策、施工最后得出综合评价结果。管理过程中势必会遇到因其原处区域和其他区域之间设是跨区域水电项目群风险影响因子构成的的差异而引起的成本变化、价格变化、管理组织协调方集合，由图1可得U={外部风险，内部风险}，式手段变化，导致施工资源的供应不及时，产生资源冲其中外部风险包括：社会环境风险、建设环境风险、公突风险。。。跨区域项目群工程量大、环境复杂、协调共环境风险；内部风险包括：决策风险、安全风险、人力与安全问题突出，对业主单位的决策、组织实施、管理资源风险、合同风险、组织管理风险。根据安全风险分协调等综合实力提出了更高的要求。另外，风险的发级的基本思想，并集合业主单位对风险影响的可接受生与否除了取决于业主单位多方面的能力外，还依赖程度，将跨区域水电项目群风险划分为4个等级H：于项目的外部环境，如区域间市场经济、施工环境、相可接受，、有条件可接受、不期望和不可接受关法律法规执行力、政府的干预程度等。然而，无论从。设为跨区域建设项目群风险等级构成的集合，业主单位自身看还是从水电项目群外部环境看，项目则V={1，2，3，4}。群所处环境都不是一成不变的，而是处于不断变化之依据多级模糊综合评价法，对已建立的跨区域水中。为系统分析潜在的风险，将项目群所处的内外环电项目群风险评价指标体系中的风险逐层进行权重赋境看作一个模糊系统，动态、全面探析可能存在的值和模糊映射，综合评价跨区域项目群风险。得出综不确定因素，辨识各类跨区域水电项目群风险。合评价结果矩阵后，依据最大隶属度原则，确定最终评1．2风险评价指标价结果。模糊综合评价的合成算法为C=RS(1)基于对跨区域水电项目群风险的定义，从外部和式中，c为该层次的综合评价结果矩阵；R为跨区域内部两方面对跨区域项目群可能面临的风险进行归纳项目群风险因子权重构成的权重向量；s为下级子结分析，发现该项目群风险具有较为明显的系统性和层点对上级父节点的隶属度构成的模糊矩阵。次性。本着简明科学性、系统层次性、全面可比性、定性与定量相结合等原则，将评价指标划分为2个2．2基于云模型的多级模糊综合评价方法一级，8个二级，22个三级，具体见图1。为保障风险评价结果真实可靠，必须解决多级模糊综合评价法在处理随机性、评价主体主观性等方面2多级模糊综合云评价模型构建的不足。而云模型改进的多级模糊综合评价方法，就2．1多级模糊综合评价方法是利用云模型的定性概念与定量描述的不确定转换功多级模糊综合评价是利用模糊集理论对某一系统能，通过期望E、熵E和超熵日三个数字特征，将模图1跨区域水电项目群风险评价指标体系 110人民长江糊性、随机性和离散性进行有机结合，较好解决了上述风险因子权重，同时也对熵和超熵进行计算，使对评价评价方法的不足，不仅考虑项目群风险的模糊性，也充语言的模糊性、离散性描述更加客观。分体现风险的随机性，真实表征风险的特性。表2跨区域项目群风险因子云模型标度准则2．2．1跨区域项目群风险评语集云模型根据业主单位对风险影响的可接受程度，构建跨区域项目群风险评语集V=，：，，，}。对于评语集中的每一个评语标准，业主都有量化标准进行范围界定，即每个评语都存在双边约束[F，F⋯]。FF⋯分别表示评语取值的最小边界和最大边界，具体评价标准和评价值范围如表1所示。双边约束可以采用具有相应E，E，日三个数字特征的云模型进行表示。云模型的3个数字特征的计算式为注：表中M，分别为跨区域项目群风险因子i和的重要性。轰J一‘H=i。式中，i为常数，根据评语本身的模糊程度进行合理的轰熹设定。表1风险等级Hei=。2．2．3跨区域项目群风险隶属度云模型∑∑根据跨区域项目群风险等级，采用专家打分法对∑生E风w险因子R(1≤i≤8)进行打分(表示第i位专家的打分)，然后统计打分数据，采用逆向隶属云发生2．2．2跨区域项目群风险权重云模型∑Ⅵ器原理∑，对Ⅵ评价数∑据进行处理，计算各因子的3个数字多级模糊综合评价法综合了层次分析法和模糊综特征值E，E，，即可确定相应的隶属度云模型。合评判法各自的优点，在运用层次分析法计算各指标∑埘因子的权重时，其重要的计算步骤是构造两两判断矩一E=：(4)阵，相互比较，确定相对权重。选择一个合适的标度方法对两两相对重要性进行标度是非常关键的。传统的E=√詈h一(5)层次分析法采用Satty标度，要求专家用1～9之间的=一个自然数来确定两个因子的相对重要性问题。其重~／．s一E：(6)要性的确定很容易受到专家的个人经验、偏好等主观2．2．4综合评价结果云模型因素的影响。为此，本文构建基于云模型特性的跨区基于云模型的多级模糊综合评价是将云模型与多域项目群风险重要性标度方法，标度准则如表2所示。级模糊综合评价方法相结合的一种新型风险评价方重要性标度准则确定后，构造满足一致性检验的法，不再是单一的依靠传统的多级模糊评价方法的最判断矩阵(随机一致性指标c．R．<0．1)，计算各指大隶属度原则或者加权平均法来进行决策，而是在多标相对权重。本文先利用云模型标度构造判断矩阵，级模糊综合评价法的基础上，加上云模型的定性知识然后利用求和法计算各因子权重，对判断矩阵中的各描述与定性概念和定量数值之间的转换作用，构造权行数据进行计算得到权重云E，E和日计算式(见重云模型和隶属度云模型，利用所得的权重云模型式(3))。R?(E!，E，)对隶属度云模型进行加权平均运算，根据式(3)可以计算得到各因子的权重云模型求得综合评价值，与评语集云模型进行比较，确定跨区尺?(E!；，E，)。采用云模型标度的判断矩阵计算各域项目群风险等级。 第17期江新，等：跨区域水电工程项目群风险多级模糊综合云评价表3各指标因子的权重云模型特征参数3实例应用分析国内某水电开发公司规划在某流域修建一大型水电站，该电站采用坝式开发，枢纽建筑物主要由拦河坝、两岸泄洪及放空建筑物、右岸首部式地下引水发电系统等组成，且两岸泄洪及放空建筑物位于不同的省根据风险等级评定标准和各等级评价值范围，通市，可视作跨区域项目群进行管理。该水电工程项目过专家对各风险因子进行打分(0≤xi≤8)，统计打群具有区域差异、环境复杂、施工管理难度大等特征，分样本，利用公式(4)、(5)、(6)，采用逆向云发生器将存在多种相互关联的风险，如图1所示。这些并存的数据样本转换为参数(E，E，H)，确定隶属度，得到关联风险在项目群内部各枢纽建筑物间表现出极强的模糊矩阵：传播性，使风险效应得以扩散、累加。为避免风险事故2．1300．1590．270发生，减少业主风险损失，现以左右岸泄洪和放空建筑5．9380．1840．315物为对象进行风险综合评价研究。2．0390．1240．2263．1风险评语集云模型7．1540．0770．145S=朗风一3．3260．1350．259根据有关专家对该项目左右岸泄洪和放空建筑物子一2．1700．2020．351进行的风险评估，并结合业主单位对各级风险取值的一—肼num0m03．4120．09l0．195量化标准，确定4个风险等级的评估值范围，分别是3．2850．1390．241。[0，3)，：[3，5)，，[5，7)，[7，8]，根据公式(2)，计算各风险等级的3个㈣数字特征值，用相应的云模型利用所得的权重云模型对隶属度云模型进行加权平均运算，得到改进的跨区域项目群风险多级模糊综表示风险等级。计算结果分别为：如—一1m，7m4m合评价结果云模型：E=4．422，E：0．139，H=E1=1．5rE2=4r一0肌000．25。其相应的云模型如图3中C所示。ftEi=0．5{E=0．33．i：0．一0’m028m08mO【：0．o2E3=6rEd=7．5r一m0mOm0{【E3=0．33{E=0．17【：o日。：0．—一02nu29m090．02根据计算结果绘制相应的评语集云模型，见图2。一0Om0图3综合评价结果云模型与风险评语集云模型对比噬解将综合评价结果云模型与风险评语集云模型(、、和)进行比较，可以直观地看到，该项目左右岸泄洪和放空建筑物的风险等级位于和，之间，E=0．139，H=0．25，随机性大，离散程度高，评价结果分布比较分散，充分体现了风险的随机性和离散性。由图3可以看出，此项目群风险波动基本都处图2跨区域项目群风险评语集云模型于[3，5)范围内，即此跨区域项目群左右岸泄洪和3．2评价过程分析放空建筑物风险是有条件可接受的。该工程其他枢纽依据跨区域项目群风险因子云模型标度准则，构建筑物也存在相似风险，运用该方法进行风险评价，可建判断矩阵，根据公式(3)计算各指标因子的权重云以得到整个项目群风险评估结果。E，E和日。据此得到相应的权重云模型R(E：，根据对此项目左右岸泄洪和放空建筑物全过程的E，)，并经过一致性检验。各因子相应的数字特管理追踪和信息反馈，得知水电开发公司在项目群的征如表3所示。决策、组织管理过程中遇到棘手问题，主要包括对两个 112人民长江2015年区域的社会环境不熟悉、公共关系不融洽、人力资源受况基本相符，证明该方法具有一定的可行性和实用性。到区域经济水平差异的影响以及施工组织协调管理难参考文献：等问题，容易导致风险事故的发生。然而，这些风险损[1]江新，赵静．工程项目群的AHP—NET风险评价模型[J]．中国安全科学学报，2012，22(10)：158—163．失大都在业主单位可以接受的范围内，也存在采取措[2]IpsilandisP，SamarasG，MplanasN．Amuhicriteriasatisfactionanaly—施反而不经济的不确定事件，即风险处于有条件可接sisapproachintheassessmentofoperationalprogrammes[J]．Interna—受等级。由此得出，该跨区域水电项目群左右岸泄洪tionalJournalofPrnjectManagement，2008，26(6)：601—611．和放空建筑物风险评价结果与实际情况基本相符，证[3]AsanU，SoyerA，BozdagC．E．Afuzzymulti—criteriagroupdecision明该评价方法具有一定的可行性和实用性。makingapproachtoprojectriskassessment[J]．AnalysisandCrisisResponse，RACR2013：915—924．4结论[4]韩金山，廖丽莎．项目群独立性风险损失建模研究[J]．项目管理技术，2010，8(5)：13—19．(1)从外部和内部两个方面对跨区域项目群可能[5]江新，李琦，赵静．基于可靠性分析的工程项目群FAHP风险评价面临的风险进行归纳分析，发现其表现出较为明显的模型[J]．长江科学院院报，2014，31(09)：126—131．系统性和层次性。从业主风险管理的角度，将评价指[6]江新，刘晓培，裴利民．工程项目群风险管理系统思维模式研究标划分为2个一级，8个二级，22个三级指标，构建跨[J]．人民长江，2013，44(05)：103—106．[7]江新，朱沛文，沈力．基于ANP和云模型的水电项目群资源冲突区域项目群风险评价指标体系。风险评估[J]．中国安全科学学报，2014，24(11)：152—158．(2)运用基于云模型的多级模糊综合评价法对项[8]田林钢，宋永嘉，孙淑侠．水利工程施工期业主风险的多层次模糊目群风险进行评估，把评价主体主观定性概念定量化，综合评价研究[J]．水力发电学报，2008，27(4)：141—145．充分考虑项目群风险所具有的模糊性、随机性和离散[9]李卓玉，唐文哲，强茂山，等．水电开发风险因素研究[J]，水力发性，直观得到更具真实性、可靠性的评价结果，提高风电学报，2叭3，32(1)：293—298．[10]张秋文，章永志，钟鸣．基于云模型的水库诱发地震风险多级模险应对效果，减少业主风险损失。糊综合评价[J]．水利学报，2014，45(1)：87—95．(3)对实例中水电项目群左右岸泄洪和放空建筑[11]徐征捷，张友鹏，苏宏升．基于云模型的模糊综合评判法在风险物进行风险仿真评估，将跨区域项目群风险综合评价评估中的应用[J]．安全与环境学报，2014，12(2)：69—72．结果云模型与评语集云模型进行对比，直观得到研究(编辑：邓玲)对象风险等级为有条件可接受，其评价结果与实际情Riskevaluationofinter——regionalhydropowerprojectsbymultilevelfuzzycomprehensivemodelandcloudmodelJIANGXin一，XUPing一，WUYuanli。一，ZHUPeiwen’。(1．CollegeofHydraulicandEnvironmentalEngineering，ChinaThreeGorgesUniversity，Yiehang443002，China；2．HubeiKeyLaboratoryofConstructionandManagementinHydropowerEngineering，ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，Chi—na)Abstract：Theinter—regionalhydropowerprojectischaracterizedaslargeengineeringquantity，complexenvironmentandpronetoriskandaccident．Toovercomethedeficienciesofthecurrentrisk—assessmentmethodsinhydropowerprojectssuchasrandomness，fuzzinessandsubjectivityofevaluationbody，weproposetheimprovedmultilevelfuzzycomprehensiveevaluationmodelonthebasisofcloudmodeltoassesstheriskoftheinter—regionalhydropowerprojects．Weanalyzedtheriskfactorssys—tematicallyandestablishedthemultilevelfuzzyevaluationindexsystem，whichwasimprovedbythecloudmode1．Thecorre—spondingcloudmodelsofremarkset，riskfactorWeight，membershipdegreeandcomprehensiveevaluationresultsareconstruc—ted．Theestablishedmethodwasusedtoassesstheriskoftheflooddischargingprojectsonbothbanksofahydropowerstation，andtheassessingresulthassomeapplicabilityandpracticalmeaningsKeywords：cloudmodel；riskassessment；muhilevelfuzzycomprehensiveevaluation；inter—regionalhydropowerproject