基于集对分析法的工程项目造价风险评价

孔令祯，　张云宁，　杨　骏，　张雪娇

(1. 河海大学　商学院， 江苏　南京　211100； 2. 中国电建集团昆明勘察设计院有限公司， 云南 　昆明　650051；

3. 上海十三冶建设有限公司， 上海　201999 )



基于集对分析法的工程项目造价风险评价

孔令祯1，张云宁1，杨骏2，张雪娇3

(1. 河海大学商学院， 江苏南京211100； 2. 中国电建集团昆明勘察设计院有限公司， 云南 昆明650051；

3. 上海十三冶建设有限公司， 上海201999 )

摘要：工程项目投资大、建设周期长和不确定性多等特点决定了其在造价管理过程中具有很大的风险，造价“三超”现象不断发生，严重阻碍了我国建筑行业的健康发展。论文在已有研究的基础上，结合工程项目造价风险管理现状，首先利用WBS-RBS结合文献阅读的方法对工程项目风险因素进行了识别，构建了包括28个二级风险因素的工程项目造价风险评价指标体系。其次，在此基础上又运用集对分析方法建立了工程造价风险评估模型，并利用改进SPA-IAHP法计算出各个风险评价指标的权重并排序。最后通过计算联系度对造价风险进行综合评价，得出综合风险等级。通过算例对模型可行性进行了验证，能够为风险管理者的风险决策提供依据。

关键词：工程项目；造价风险；全过程；集对分析

近年来，随着经济的快速发展和城市化进程的加快，我国建筑业发展迅速。数据显示：2014年我国建筑业总产值达到了176713亿元，同比增长10.2%[1]。然而，由于工程造价管理具有复杂性、不确定性和模糊性等特点，使得造价管理存在很多风险，造价“三超”现象时有发生。

近年来国内外许多专家对造价风险识别与评估问题进行了有益的探索，取得了丰硕成果。周和生等[2]提出了全过程造价管理的思想和理念，要求按照项目建设过程进行造价风险管理，对后来研究产生了较大影响。危佳[3]基于AHP，对导致工程造价“三超”现象的风险因素进行评价，建立了基于AHP方法的工程风险评估模型。Dikmen等[4]构建了一种基于项目实施风险影响网络的时间成本模型，并对识别出的风险发生场景运用蒙特卡罗方法进行了模拟，对实践工作有一定的指导意义。Kim等[5]率先将贝叶斯推理和贝叶斯模型平均技术运用于风险管理，构建了基于概率的工程成本预测模型，开辟了风险管理的新思路。尽管国内外在造价风险管理领域已取得了很大的进步，形成了比较成熟和完整的理论体系，但是，缺乏针对建设项目全过程造价风险的研究。论文尝试从工程项目全过程造价风险管理这一视角，对造价风险进行了识别和评估，将风险管理贯穿项目始终，对实践工作具有一定的指导意义。

1全过程造价风险识别

风险识别方法有很多，在权衡各个风险识别方法利弊的基础上，选择WBS-RBS结合文献阅读法进行工程造价风险识别。WBS-RBS风险识别法是一种既能分析风险细节还能兼顾项目风险全局的风险识别方法，能够全面识别项目整个生命周期中的风险，建立层次结构分明的风险评价指标体系[6]。

1.1识别过程

WBS-RBS法中，WBS(Work Breakdown Strueture)指工作分解结构，RBS(Riks Breakdwon Sturcture)指风险分解结构。是将项目本身和项目风险进行分解，构建出项目结构分解树和项目风险分解树，然后利用最底层的分解结果将两者交叉构建成项目风险识别矩阵，最后再利用专家调查法判断风险因素的存在性[7]。风险识别流程如图1所示：

1.2识别结果

刘仁辉等[8]根据工程项目阶段性特点，从投标报价、市场竞争、工程特性、参与各方和环境五方面对造价风险因素进行了识别，得到了包含6个一级指标和16个二级指标的指标层次结构。徐志凡[9]通过大量文献阅读，结合电网建设项目实际情况，得出包括规划风险、立项风险、审批风险、项目变更风险等在内的6个一级指标和18个二级指标的指标体系。李晨、谢赤等也从不同角度对造价风险进行了识别[10,11]。

按照风险识别流程，对工程项目和项目造价风险进行分解，形成风险识别矩阵。结合已有研究文献，对识别矩阵结果进行整理[8～11]，得到如表1所示的造价风险评价指标体系。

表1　造价风险识别结果

2建立造价风险评估模型

集对分析可以从同一性、差异性和对立性三个方面综合考虑事物间的关系，能够更加全面和准确地描述事物之间的联系。将其应用于工程造价风险评估，可以将定性与定量结合起来，集合主观评价和客观评价的优势[12]。

2.1工程造价风险评价

风险值的大小与风险发生的概率和风险的影响程度有关。因此，论文从风险发生概率和风险影响两个角度对工程造价风险进行研究。

2.1.1造价风险概率评价

风险发生概率是指各类风险事件发生的可能性大小，论文从定性和定量两个方面将风险评价标准分为5级，分级标准如表2所示。

表2　风险发生概率评价标准

2.1.2风险影响程度评价

风险影响程度是指风险发生后对工程总造价造成的影响，风险影响程度很难用定量的方法进行度量，论文运用半定量指标将风险影响程度划分为A，B，C，D，E五级，如表3所示：

表3　工程造价风险影响程度分级标准

结合风险损失程度和风险发生的概率两个风险变量，定义风险量为：

R=F(p,r)=p×r

(1)

式中：R为风险程度大小，即风险量；p为风险发生可能性大小，即风险发生的概率；r为风险发生后对造价的影响程度，即损失大小。

表4　工程造价风险等级划分区间标准

2.2建立风险判断矩阵和评价指标标准矩阵

工程造价管理者根据项目的实际情况和风险评价标准，对工程项目全过程中各阶段的风险进行评价。假设某一阶段有p个风险因素，每个风险有q个指标，则指标矩阵为：

矩阵中，xij表示第i个风险的第j个指标的测定值，假设风险等级分为C级，可得到评价指标分级标准矩阵为：

2.3基于改进SPA-IAHP法确定造价风险因数权重

(2)

(3)

则，区间判断矩阵为：

针对区间数判断矩阵，则满足互反性的一致性数字判断矩阵为M=(mij)m×m，其中，mij的计算式为：

(4)

一致性数字判断矩阵M的权重向量为w=(w1,w2,…,wm)，wi可由式计算：

(5)

Δ1mij=mij-aij′

(6)

Δ12mij=aij″-mij

(7)

极差矩阵的权重按(8)式计算：

(8)

通过公式便可计算出评价指标的权重为：

在权重确定过程中，对于确定性部分，因为aj、cj∈[-1,1]，并且aj+cj≤1，故1+aj-cj∈[0,1]，因此论文用1+aj-cj表示评价指标确定性区间权重，用1-bj表示评价指标不确定性区间的权重，最后将确定性和不确定性分别进行归一化处理得到：

(10)

(11)

运用集对分析理论综合评价指标的确定性与不确定性，得到造价风险评价指标的SPA-IAHP综合权重计算公式：

(12)

通过公式计算便可以得到工程造价风险评价指标权重w=(w1,w2,…,wm)。

2.4联系度计算

在对风险进行评价时，通常通过判断风险属于哪一等级来评价风险的大小，但是风险评价标准分解具有模糊性，可能导致样本归属风险级别的差异性问题，影响风险评价的准确性。为了更加准确地对风险进行评价，论文引入IDO(Identify Difference Opposition)联系测评，从同、异、反三方面判断风险评价指标的风险等级，能够提高评价结果的准确性[15]。

2.4.1单因素联系度计算

计算风险联系度是运用SPA进行工程造价风险评价的关键，论文运用联系测度IDO来计算联系度，其基本原理是：首先，通过专家调查得到样本数据，然后将样本指标集与评价标准集形成集对。当评价值属于某一确定级别时，具有同一性，取值为1；当相隔两级及以上时，具有对立性，取值为-1；当评价值属于相邻级别时，具有差异性在-1和1之间取值。构造出的4个联系度函数如下所示：

(1)Ⅰ级风险等级联系度函数

(2)Ⅱ级风险等级联系度函数

(3)Ⅲ级风险等级联系度函数

(4)Ⅳ级风险等级联系度函数

2.4.2总联系度风险计算及风险等级评判

(1)单层次集对分析评价

单层次是指评价指标中目标层下只有一层的评价指标体系。单层次评价总联系度是将计算求得的IDO联系度与评价指标权重相结合，最后得到得风险总联系度(表5)。

表5　单层次SPA评价表

②多层次集对分析评价

工程项目造价风险管理是一个多目标、多阶段包含大量不确定性的过程，需要对风险因素进行多层次集对分析评价[16]。首先，对每一类风险因素按照单层次进行评价，然后把评价结果按照权重进行高层次综合，高层次评价结果在低层次综合评价的基础上完成，这样层层类推便形成多层级集对分析评价结果。

3算例分析

3.1项目概况

为了验证风险评价模型的可行性，论文以南京市公共卫生医疗中心项目为例进行算例分析。本项目定位为“小综合、大专科、强防治、应突发”的现代化大型公共医疗防治中心。项目总占地面积113100 m2，总建筑面积121068 m2，建设期拟定为40个月，总投资为59691.4万元。

3.2风险排序

工程造价风险因素识别之后，对风险因素的权重进行计算，通过计算权重大小对风险因素排序。论文通过邀请5位理论和实践经验丰富的专家对风险因素的重要性进行判断。以决策阶段的决策风险为例，对四个评价指标进行两两比较，得到风险指标的重要性比较区间为：

求得一致性数字判断矩阵权重为：

w=(0.476,0.1667,0.248,0.109)

极差矩阵的权重向量为：

Δ1wj=[0.068,0.033,0.034,0.013]，

Δ2wj=[0.034,0.043,0.086,0.049]

经计算得到，项目规模不合理A11，建设标准不经济或变更A12，场地选择不佳A13，投资估算不准确的风险A14四个评价指标的区间权重分别为：[0.408,0.51]、[0.1334,0.21]、[0.214,0.334]、[0.096,0.1158]，然后再运用集对分析原理，将权重区间转化为精确的权重值并排序，各个指标权重区间的联系度为：

u1=0.408+(0.51-0.408)i+(1-0.51)j=0.408+0.102i+0.49j

u2=0.1334+(0.21-0.1334)i+(1-0.21)j=0.1334+0.077i+0.79j

u3=0.214+(0.334-0.214)i+(1-0.334)j=0.214+0.12i+0.666j

u4=0.096+(0.115-0.096)i+(1-0.116)j=0.096+0.019i+0.884j

根据公式分别计算确定性部分相对权重和不确定性部分综合权重为：

wCE=(0.45,0.17,0.27,0.11)

wUNCE=(0.44,0.18,0.29,0.09)

w=(0.63,0.09,0.25,0.03)

同理可得到其他种类风险的权重如表6所示

表6　工程造价风险评价指标权重及排序

3.3风险综合评价

5位专家通过熟悉该项目造价资料后，对各阶段造价风险评价指标体系的28个二级指标进行初始风险评价。以专家评价为基础，根据评价指标分级标准和联系度函数公式，计算出各个造价风险因素联系度并得出风险等级，结果如表7所示。

表7　因素联系度及风险评价

3.4结果分析

根据单因素联系度计算风险评价结果可知：风险因素中属于高度风险的有：人、材、机价格上涨、设计变更和技术变更；属于较高风险的有：项目规模不合理、建设标准不经济或变更、场地选择不佳、勘查数据缺少、设计深度不够或错误、低价中标，高价结算风险、合同内容缺陷风险、现场管理混乱；其余属于中度风险。根据总联系度计算结果可知，决策阶段和施工阶段风险属于较高风险，勘察设计阶段、招标阶段和竣工验收阶段风险属于中等风险。高度风险和较高风险由于发生的概率较高，造成的损失较大，属于不可接受的风险，造价管理人员必须采取相应措施对其进行管控；中等风险虽然可以接受，但是造价管理人员需对其进行追踪观察，给予足够重视。从评价结果可以看出单个和综合风险因素所处的风险等级，并能够通过联系度判断风险的发展趋势。

4结语

工程项目由于受到各种内、外部不确定性因素影响，具有较大风险，导致工程预算经常超支。论文在专家调查的基础上，对工程项目全过程造价风险进行了研究。首先通过WBS-RBS和文献阅读法对工程项目的风险进行了全面、系统地识别，构建了基于全过程的工程造价风险评价指标体系。其次，运用改进GSPA-IAHP法计算了造价风险因素的权重，并得出了每个风险因素的风险等级和联系度，建立了基于集对分析方法的工程造价风险评估模型。

最后将风险评价模型应用于南京市公共卫生医疗中心的具体案例上，通过案例分析，得出了案例项目风险因素的风险等级和联系度，并确定了风险的等级和发展趋势，可以帮助风险管理者对造价风险进行动态管控。

参考文献

[1]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[Z].北京：中国统计出版社,2015.

[2]周和生，尹贻林.建设项目全过程造价管理[M].天津：天津大学出版社，2008.

[3]危佳.基于AHP层次分析法的工程造价“三超”风险控制的研究[D].南昌：江西理工大学，2010.

[4]Dikmen I，Birgonul M T，Tah J H M，et al. Web-based risk assessment tool using integrated duration-cost influence network model[J]. Journal of Construction Engineering and Management，2012，138(9)：1023-1034.

[5]Kim B C，Reinschmidt K F. Combination of project cost forecasts in earned value management[J]. Journal of Construction Engineering and Management，2011，137(11)：958-966.

[6]全吉，黄剑眉，张水波，等.基于风险链和风险地图的风险识别和分析方法——以某海外EPC电力工程为例[J].南方能源建设，2014, 1(1)：92-96.

[7]薛瑶，刘永强，戴伟，等.WBS-RBS法在水利工程全过程管理中的风险识别[J].中国农村水利水电，2014，(2)：71-74.

[8]刘仁辉，张劲强，韩喜双.三角模糊数的工程项目风险识别[J].哈尔滨工业大学学报，2008，40(10)：1617-1620.

[9]徐志凡, 侯丽丽.基于模糊聚类最大树算法的电网建设项目造价风险的关键因素识别[J].现代电力, 2011，28(3)：90-94.

[10]李晨.建设项目工程造价风险研究[D].西安：西安科技大学，2014.

[11]谢赤，张娟，孙柏.大型水电工程造价风险评估及其关键因素识别[J].水力发电学报，2010，29(3)：63-68.

[12]常永娟.集对综合评价方法研究及其在电力系统中的应用[D].北京：华北电力大学，2013.

[13]文洁.集对分析法在工程造价风险评估中的应用研究[D].长沙：湖南大学，2013.

[14]李德顺.基于广义集对分析的系统危险性评价研究[D].沈阳：东北大学，2010.

[15]韩晓刚，黄延林，陈秀珍. 改进的模糊综合评价法及在给水厂原水水质评价中的应用[J].环境科学学报，2013，33(5)：1513-1518.

[16]赵书强，李勇，王春丽.基于集对层次分析法的输电网规划动态综合评判[J].华北电力大学学报，2009，36(5)：17-21

Risk Evaluation of Engineering Project Cost Based on Set Pair Analysis

KONGLing-zhen1,ZHANGYun-ning1,YANGJun2,ZHANGXue-jiao3

(1. School of Business， Hohai University， Nanjing 211100， China；

2. Powerchina Kunming Engineering Co Ltd，Kunming 650051， China；

3. Shanghai MCC13 Construction Co Ltd， Shanghai 201999， China)

Abstract:The project of large investment, long construction period and high uncertainty characteristics determine has a big risk in the cost management process,the overrun of the project cost always exists,which seriously hindered the healthy development of China's construction industry. Based on the existedresearch, combined with the current situation of project cost risk management, this paper firstly makes use of WBS-RBS method to identify the risk of engineering projects, and constructs the risk evaluation index system of two risk factors.Secondly，on the basis of this, the paper establishes a risk evaluation model of engineering cost risk assessment by using the method of set pair analysis method, and calculates the weight and sort of a risk evaluation index by using the improved GSPA-IAHP method. Finally, this paper gets the comprehensive risk level by calculating the degree of connection degree. The feasibility of the model is verified by a numerical examplewhich can provide the basis for the risk management.

Key words：engineering project; cost risk; whole process; set pair analysis

中图分类号：TU723.31

文献标识码：A

文章编号：2095-0985(2016)01-0090-07

通讯作者：张云宁(1960-)，男，江苏南京人，副教授，研究方向为国际工程管理及BIM应用(Email：2630911794@qq.com)

作者简介：孔令祯(1991-)，男，河南卫辉人，硕士研究生，研究方向为工程项目管理与风险管理(Email：759603689@qq.com)

收稿日期：2015-08-30修回日期： 2015-10-16