基于交互作用的项目风险源分析

黄鹏 狄鹏 徐一帆

(1.海军工程大学管理工程与装备经济系，湖北 武汉 430033；2.国防科技大学信息通信学院，湖北 武汉 430010)

0 引言

项目风险管理(Project Risk Management，PRM)是项目管理中的一项重要内容，其基本过程由风险识别、风险分析、风险响应和风险监控四个主要阶段组成[1]。在风险分析中，评估和分析风险源，明确风险源发生的概率和对项目的影响，是风险管理中的重要一环。现有的风险分析方法一般基于两个：定性方法、定量方法。通过这两个方法中的一个对概率和影响进行评估，评估结果用风险值表示，即概率和影响两者的乘积[2-3]。

随着工程项目日益复杂，不确定性越来越大，风险源之间出现了多种多样的关联关系。这种关联关系[4-6]形成了一个风险源相互依存的风险网络。在该风险网络中，一个“上游”风险源可能会影响多个“下游”风险源的发生概率，或者一个“下游”风险源的发生概率可能会受多个“上游”风险源的影响。但现有方法，譬如失效模式和效果分析[7-8]、故障树和原因树[9]等约束性较强，一般用来评估风险源的自发概率。这些方法没有考虑风险源之间的交互作用，无法对风险源之间的复杂交互影响进行建模[10-11]，难以精确描述项目风险的实际情况，常使得项目管理者弱化,甚至忽略对某些关键风险的认知，降低了风险响应措施的有效性。

本文主要研究在风险源对项目影响后果不变的情况下，考虑交互影响作用的风险源概率分析。通过设计风险结构矩阵(Risk Structure Matrix，RSM)，将风险交互模型引入PRM过程，建立能够反映交互作用的风险网络模型；通过风险网络矩阵的运算，得到各风险源的交互作用强度，即一个风险引发另一个风险发生的概率；最后根据其交互作用的特性将风险源分为四类，分别为常数、吸收器、载体和倍增器，为风险源精细化识别并制定相应风险控制措施提供参考。

1 风险交互强度

1.1 风险网络模型的建立

风险网络模型的建立过程同时是风险源交互关系的识别过程，而建立风险网络模型需要识别风险源之间的关系。设计结构矩阵(Design Structure Matrix，DSM)方法[12-14]可以帮助分析风险源之间的相互关系。

风险源之间的关系类型一般分为以下三种[15]：

(1)依赖。风险源之间存在单向性指向关系，如风险源R1的发生会影响风险源R2的发生概率，但并无反向影响。

(2)相互依存。风险源直接或在一个更大的循环中存在相互指向的关系，如风险源R1的发生会影响风险源R2的发生概率，反之亦然；或者风险源R1的发生会影响风险源R2的发生概率，风险源R2的发生会影响风险源R3的发生概率，当风险源R3的发生会对风险源R1的发生概率产生影响时，那么风险源R1和风险源R3则为相互依存关系。

(3)独立。风险源不相关。风险源之间可能存在多个不同类型的关系，即风险交互关系，本质上这是两个风险源之间潜在的因果关系。风险结构矩阵是一个二元方阵，当出现由Rj到Ri的指向关系时，RSMij=1；否则RSMij=0。图1给出了一个示例。

a) b)图1 风险结构矩阵图a)风险结构矩阵图 b)风险结构网络图

图1中风险源R3的发生会影响风险源R1的发生概率，存在R3到R1的指向关系，故RSM13=1。其他同理。

1.2 风险交互强度的评估

得到风险结构矩阵后，对风险交互强度(RNM)进行评估。

风险源之间的交互强度可以直接或者间接评估。直接评估是由一个或多个专家根据他们的经验或专业知识直接给出风险交互强度；间接评估包括比较单个风险源的原因(发生概率是否受到“上游”风险源的影响)和影响(是否影响“下游”风险源的发生概率)。由于一般具有多个交互作用，本文采用基于AHP进行成对比较的方法[16-17]，对交互作用进行评估，得到风险交互强度值。这里以图2中RSM矩阵的R3为例，对该方法进行介绍。

步骤1：分解RSM的向量。

对于每个风险Ri，将与Ri相关风险对应的行向量BCVi(可能的原因)和列向量BEVi(可能的后果)隔离开来。这一步骤使风险源能够产生原因和影响的向量，如风险源R3被分隔为原因向量BCV3和影响向量BEV3。

步骤2：辨识相对强度。

对每个风险源Ri建立两个交互比较矩阵：原因交互比较矩阵CCMi和影响交互比较矩阵ECMi。在图2中，有两个并行成对的比较过程。一个过程是每个风险源的行比较，对于风险源R3，有一对被比较“上游”风险源R2和R4(RSM32=RSM34=1)，此时评估风险源R3被在触发时，风险源R2和风险源R4哪个对其影响更大，结果用0.1～0.9之间的数值表示。数值越大表示影响程度越大；另一个过程是列比较，根据相同的原则进行。

图2 从RSM到RNM的转换过程

步骤3：计算最大特征向量。

计算矩阵CCMi和ECMi的特征向量，找到与最大特征值相对应的最大特征向量NCVi和NEVi。最大特征向量反映了矩阵CCMi和ECMi产生的最大效果(原因和影响)集中于哪些风险源，从而舍弃风险源之间交互作用较弱的部分，使问题得到合理简化。对于风险源R3，其最大特征向量有两个，分别为原因向量NCV3和影响向量NEV3。

步骤4：聚合特征向量。

将NCVi和NEVi分别聚合成原因矩阵NCM和影响矩阵NEM。NCM的第i行对应于CCMi的主特征向量；NEM的第j列对应于ECMj的主特征向量。

步骤5：聚合交互强度矩阵。

将NCM和NEM聚合成交互强度矩阵RNM，RNMij定义为从风险源Rj到Ri的交互关系的强度，即风险源Ri被“上游”风险源Rj触发的概率，具体公式为

0≤RNMij≤1

例如，RNM43=0.25表示风险源R4被R3触发的概率为0.25。

RNM不仅可以表示在风险网络中风险源之间交互关系的存在，而且可以体现其交互强度，交互关系强度综合了原因和影响两个方面。

1.3 风险源分类

通过风险源交互强度分析，风险源之间虽然存在交互关系，但其特性并不相同，对于不同的“下游”风险源Rk，Ri表现出不同的影响作用。本文在Eckert等[18]对风险源分类的基础上进行了进一步改进，将风险源分为以下四类：

(1)常数。它们不受其他风险源或外部环境的影响，同时也不会导致其他风险源的变化。

(2)吸收器。它们在风险网络中受到较多“上游”风险源的影响，而不会或较少地引起“下游”风险源的变化。吸收器型风险源可用式(1)判断，即

(1)

RNMki为风险源Ri对“下游”风险源Rk的触发概率，Ui为风险源Ri的“上游”风险集,I(Ui)为集合Ui中元素的个数。

若RNMki符合式(1)，则风险源Ri对于Rk为吸收器型风险源。

(3)载体。它们在风险网络中不会增加交互强度，只是将自身受到的影响进行传递。载体型风险源可用式(2)判断，即

(2)

若RNMki符合式(2)，风险源Ri对于Rk为载体型风险源。

(4)倍增器。它们在风险网络中对“下游”风险源的影响远大于自身受到其“上游”风险源的影响，倍增器型风险源概率可用式(3)判断，即

(3)

若RNMki符合式(3)，风险源Ri对于Rk为倍增器型风险源。

通过比较风险源交互作用及其强度，可以将具体风险源归类到以上四类风险中，而对于不同类的风险所制定的响应措施将有所不同。

2 实例分析

以某大型工业厂房建设项目为例，对其建设过程中的风险源交互进行分析。项目结构形式为框架结构，使用年限为50年，建筑结构安全等级为一级，建筑耐火等级为二级，投资2300万元，风险源见表1。

运用本文1.1所述方法对该项目建模，确定风险源交互关系，得到该风险结构矩阵图，见图3。

按1.2中所述步骤，进行风险源的成对比较，得出该项目风险交互强度矩阵图，见图4。

图4中RNM矩阵的元素表示了风险源的交互强度，综合了其受到“上游”风险源的影响及对“下游”风险源的影响。例如风险源R7(系统调试及施工难度大)受到来自R15(项目管理组织结构不合理)和R17(各利益相关者的协调难度大)两个“上游”风险源的影响，当R15发生后，触发R7发生的概率为0.278 7，而R17发生后触发R7发生的概率为0.151 4；同时R7只对一个“下游”风险源R10(工期拖延或设计变更带来的成本增加)造成影响，其触发R10发生的概率为0.503 7。

在图4的基础上，可以依据本文1.3所述的风险源分类原则对该项目风险源进行分类，见表2。

表1 项目风险源列表

图3 风险结构矩阵图a)风险结构矩阵图 b)风险结构网络图

图4 风险交互强度矩阵图

风险源交互作用“上游”风险源影响强度“下游”风险源影响强度风险类型风险源交互作用“上游”风险源影响强度“下游”风险源影响强度风险类型R1R30.230 8ⅣR90.060 8ⅣR11R90.426 0R100.673 6R80.680 7ⅢR2R60.213 2ⅣR12R220.301 5R130.408 3ⅣR3R4R5R10.230 8R50.175 3R60.125 1R250.188 4R260.182 6R40.121 6R180.912 9R100.208 7ⅡR50.121 6ⅡR100.169 4ⅢR40.175 3ⅡR100.293 0ⅡR13R14R15R120.408 3R220.550 5R160.238 7R140.371 2R150.371 2R170.105 8R190.303 0R200.214 3R70.278 7ⅡⅣⅡⅣⅡⅡR6R7R8R20.213 2R230.500 0R150.278 7R170.151 4R90.088 9R100.207 9R110.680 7R40.125 1ⅡR100.503 7ⅣR100.166 7ⅡR16R17R18R19R90.092 9ⅣR140.238 7ⅣR170.196 6ⅣR140.105 8R70.151 4ⅢR160.196 6R90.197 9ⅢR200.633 0R50.912 9ⅣR140.303 0R90.453 7ⅣR9R10.060 8R160.092 9R170.197 9R190.453 7R200.214 9R80.088 9ⅡR100.292 7ⅢR110.426 0ⅢR20R21R22R140.214 3R90.214 9ⅢR180.633 0ⅣⅠR120.301 5ⅣR130.550 5Ⅳ

(续)

注：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ分别表示常数、吸收器、载体和倍增器。

常数型风险源比较容易辨识。如R21(当地治安状况不良)和其他风险源均不相关，无“上游”和“下游”风险，所以将其划分为常数型。

风险源R10受到来自R3(规划手续不全或工程规划与政府规划冲突)、R4(设计方案不合理)、R5(新技术应用受阻)、R7(系统调试及施工难度大)、R8和R9的影响，被触发概率分别为0.208 7，0.169 4，0.293 0，0.503 7，0.166 7，0.202 7，故其“上游”风险集U10={R3,R4,R5,R7,R8,R9}，I(U10)=6，通过比较得

故R10对于R8为吸收器型风险源；而RNM11,10≥1.2RNM10,7，故R10对于R11为倍增器型风险源。

其他风险源依据同样的原则，均可划分至相应的风险类别。

对风险源的类别划分，可以使管理者对风险源有更清晰的认识，帮助管理者针对不同类别的风险源制定相应的响应措施，尤其对于“倍增器”风险源应重点控制，可以从降低影响强度、减少影响范围两方面考虑。

3 结语

本文将风险交互模型引入项目风险管理过程，提出了一种考虑交互作用的风险网络模型，并通过风险网络矩阵运算，得到了各风险源的交互作用强度。在运算过程中包含了风险源交互作用程度两两比较的差别信息，解决了现有方法大多只评估风险源自发概率而不考虑交互关系的问题，为风险分析，尤其是风险源发生概率评估提供了新思路。同时，基于风险交互强度矩阵和项目中的风险源交互关系特性的不同，将风险源划分为常数、吸收器、载体和倍增器四种类型，这种做法对风险源的划分适用性强，对于风险响应措施的制定有一定的参考价值，可有效提高风险管理效益。