EPC 模式全生命周期视角的风险系统动力学研究

吴 强，陈德义

（广州大学 管理学院，广东 广州510006，E-mail：18279185305@163.com）

EPC 是英文Engineering（设计）、Procurement（采购）、Construction（施工）的缩写。EPC 模式，是指业主选择一家总承包商或者总承包联营体负责整个工程项目的设计、设备和材料的采购、施工以及试运行的全过程、全方位的总承包任务[1]。应用EPC 模式可以降低工程总成本，提升投资效益，能充分发挥以设计为核心的主导作用，加快工程项目设计和施工进度。但同时EPC 模式具有投资规模大、采购成本高、前期工作量大以及发包人要求不明确等特点，使EPC 项目面临更多的风险，给业主及总承包商或者总承包联营体带来相应的损失。随着我国对EPC 项目的推广，风险管理的研究备受学术界关注。风险是指对人类有价值的事物产生不确定性后果的状态[2]。本文所提到的EPC 模式下全生命周期风险管理是指某一主体（风险管理者、决策者）针对工程项目某一阶段，识别上一阶段及该阶段所能影响工程质量、工期、成本和安全等全部的外部因素和内部因素，实时动态分析、监控和应对，并将其结果做为下一阶段风险动态分析和管控的依据，以达到工程全生命周期各个阶段风险的有效管控和应对的活动过程。

关于EPC 模式下工程项目的风险，国内外学者进行了不同程度的研究。王一川等[3]、赵政等[4]基于项目总承包商视角，在对EPC 项目风险因素识别的基础上，结合熵权理论构建风险评价标准，并运用改进的Fuzzy-ISM 模型对风险网络进行分析；侯思婷等[5]采取博弈论纳什均衡理论进行综合赋权对EPC 项目进行分析；高慧等[6]通过案例分析法，系统地分析和总结了EPC 模式下总承包商面临的主要风险；刘强等[7]结合国际工程总承包项目全生命周期各个阶段特点，从全生命周期、责任方的视角，对整个风险管理动态过程进行研究；Ke H[8]建立EPC 供应链管理模型，对其EPC 总承包服务供应链风险进行识别和分析；Tang 等[9]利用解释结构模型探索风险之间的相互作用机制。这些研究大部分是静态化及分段式碎片化对EPC 工程风险因素进行识别和评价，但风险因素不是固定不动的，它会随时间进程或项目进展而动态变化，这些因素之间究竟如何相互作用并影响EPC 工程顺利实施的相关研究尚且缺乏。系统动力学仿真模型是诊断和分析多因素风险成因的有效方法，通过反馈回路分析可以定性地推断每个风险的可能性和影响，可以有效地处理相互作用的、动态的项目风险[10]。

本文基于EPC 模式全生命周期视角，采用文献统计分析法和系统动力学模型，对项目全生命周期进行风险识别和提取以及建立SD 模型，分析各影响因子之间的因果关系及其内在联系，并对其中部分子系统进行模型仿真分析，探讨风险因素的作用机理，揭示风险的层级影响规律，为项目管理者动态、有效、全面的管控风险提供理论基础和决策依据。

1 EPC 模式风险因素识别与提取

1.1 EPC 建设项目全生命周期

国内外学者[11，12]通常将项目全生命周期过程划分为概念规划期、计划制定期、实施运行期及终止报废期4 个阶段。站在项目管理者视角上，从项目开始立项时起，直到完全脱离该项目，风险也贯穿于整个项目全生命周期。为此，本文将EPC 建设项目划分为前期启动阶段、招投标阶段、实施阶段、试运行阶段和运维阶段，并基于这5 个阶段进行风险因素识别和SD 模型建立和分析。

1.2 EPC 建设项目风险因素识别

风险识别是对特定的项目主体，依据全面系统、科学合理及持续性原则[13]，在项目全生命周期理论下，找出影响项目安全、投资、进度、质量等目标顺利实施的所有风险因素及风险产生条件。本文利用中国知网（CNKI）数据库，总结EPC 模式下各阶段风险因素，形成一份初始项目风险清单，对EPC 建设工程中风险因子全生命周期的发生阶段、表现形式进行详细的描述，并反复对该清单上的风险因素进行补充和删除，最终归纳识别出40项EPC 模式全生命周期总承包商风险因子，形成风险清单，具体如表1 所示。

2 系统动力学仿真模型建立

2.1 风险系统分析

由表1 可知，一、二级风险因子均为工程内部和外部的各种原因所产生的风险因素，其最终的表现形式为成本的增加、工期的延迟以及安全、质量的不合格。因此以上述风险因素汇总表为基础，将其划分为原因维度风险和结果维度风险。其中，原因维度风险包括：法律风险中政策变化风险、设计方案中设计变更风险、采购中设备、材料质量风险、施工中环境变化风险以及运维中管理风险等；结果维度风险主要4 个模块为主：安全风险模块、成本风险模块、工期风险模块和质量风险模块，原因维度的风险因素均纳入到四大结果风险模块中。各模块之间相互联系，相互影响，组成整体，四大模块的总体结构图如图1 所示。

2.2 风险因素系统动力学模型的建立

由于项目风险之间的累加效应和交互作用，采取降低某种风险应对措施的同时经常会带来其他的关联效应，因而使得风险变得愈加复杂化。系统动力学是研究系统动态行为的一种计算机仿真技术，它通过各种因果图、流程图、树状结构分析图对风险管理过程中的因素、事件进行分析[18]。为了将风险因素之间各反馈关系以及风险传导路径进行全局把控，让管理者及时、准确地识别目标风险因素并采取相应的防范措施，建立风险因素SD 模型。应用系统动力学仿真软件Vensim PLE 建立全生命周期项目的风险识别因果关系图，如图2 所示。

3 模型信息反馈与模拟仿真分析

由图2 可以看出各风险因素之间的关联性。借助Vensim PLE 软件的“原因树”和“结果树”功能

按钮来反馈出引起EPC 项目四大模块风险的主要原因和目标风险发生后所引起的后果。由于篇幅限制，本文主要对工期风险模块和质量风险模块进行分析，相应的风险原因树和结果树如图3~图6所示。

表1 EPC 模式全寿命周期总承包商风险因素汇总表

图1 各模块间相互关系

3.1 工期、质量风险模块信息反馈

通过图3 和图5 可以清晰地看出，引发工期风险和质量风险的因素众多。在工期风险模块，工程质量的不足、设计缺陷、政策的变动以及自然灾害的发生等都会给项目工期带来风险，造成工期的延后；在质量风险模块，加班带来的施工人员工作状态、管理者能力不足以及施工进度压力等会给工程的质量带来风险，造成工程质量的不合格，使得工程需要返工，从而造成项目总成本的增加。

而由图4 和图6 可以看出工期风险和质量风险发生所带来的后果，例如发生工期风险会导致项目增加总成本、降低工程质量以及引发安全风险等一系列问题；发生实际工程质量风险将会增大进度压力、增加未来运营管理成本以及项目总成本等。工期风险及质量风险的结果树越大，表示目标风险发生所带来的后果越多越严重，相应的损失也就越大。当项目实施过程中发生工期拖延风险和质量风险时，就要对结果树中所引起的后果加以重视，以免二次风险的发生。

图2 风险因果关系SD 模型图

图3 工期风险原因树

图4 工期风险结果树

图5 质量风险原因树

图6 质量风险结果树

3.2 工程量、质量风险模块仿真分析

采用系统动力学Vensim PLE 软件中的仿真程序进行数值仿真模拟分析。将图2 中质量及工程量这两个子部分因果关系图转化成存量流量图，如图7 所示。取Initial Time=0，Final Time=100，Time Step=1，Unit for Time=Month。部分逻辑方程的建立借鉴了江黎[14]、刘佩[20]等的研究，部分方程式如下：期望工程量=5000（单位：task）；管理者能力=0.95（单位：dmnl）；自然风险=0.14（单位：dmnl）；剩余工程量=MAX（期望工程量+返工工程量-通过验收工程量，0）（单位：task）；工程量偏差=（自然风险×0.075+政策风险×0.119+诚信风险×0.111+施工管理风险×0.391+设计缺陷风险×0.188+经济风险×0.116）×剩余工程量（单位：task）。运行结果如图8、图9 及表2 所示，选取前10 个月的运行数据结果进行分析。其中曲线current 表示初始条件（管理者能力为0.95，自然风险为0.14）运行下的曲线结果；曲线current1 表示“自然风险不变，管理者能力为0.9”时运行结果；曲线current 2 表示“自然风险不变，管理者能力为0.8”时运行结果；current 3 数据表示“自然风险为0.29，管理者能力不变”时运行结果。

图7 工程质量及工程量变化子部分存量流量图

图8 模拟条件下“需要验收的工程量”曲线图

通过图8 和图9 可知，其他条件不变，管理者能力从最初的0.95 依次降为0.9 和0.8 时，“需要验收的工程量”相比初始条件都相对减少，“剩余工程量”相对增加。这说明项目管理者能力的降低直接影响到实际工程质量，使之降低，从而使工程完工质量不过关，需要验收的工程量也相对减少，导致返工的工程量以及剩余工程量都相应的增加，使得项目工期延后，成本增加。当管理者能力不变，自然风险由0.14 增加至0.29 时，实际工程质量为0.661；而自然风险不变，管理者能力由0.95 降低至0.8 时，实际工程质量为0.674。虽然实际工程质量变化不大，但是相对于管理者能力变化所带来的影响，自然风险的变化对于工程量偏差的影响却很大。由表2 当中的数据可知，current 2 比current 3 之间的工程量偏差达到了近60 个单位的task，这说明自然风险增加比管理者能力降低所带来的工程量风险更为严重，从而也间接地引起工期延后及项目成本的增加。即自然风险的增加相对于管理者能力的下降，更容易引起项目工期延后及成本上升风险。

图9 模拟条件下“剩余工程量”曲线图

表2 模拟条件下前10 个月的工程量偏差

3.3 讨论与措施

从以上的风险分析可以得到，目标风险之间的联系是非常紧密的，每一个风险因素都有可能出现在各个模块中，每一个风险因素都不容忽视，尤其是针对项目后期的运营风险，当前期的项目管理不善，导致工程存在质量不达标风险时，对后期建筑维护及运营成本的影响相当大，同时建筑的寿命也会低于设计年限。所以，当项目前期及实施过程中发生风险时，出现的问题不仅仅是在当期显现，随着时间的推移，后期会显露出更大更多的风险。从全生命周期的角度，针对风险防范“预防为主，防治结合”的思想，提出如下措施：

（1）做好全过程风险的动态监控。一个良好的EPC 项目风险管控过程有助于预测不确定性，提前关注各大风险因素动态，实时有重点、动态监控项目中目标风险，以便及时预防和做出事发应对措施。

（2）可编制具体的风险预防方案，做好风险危险性和风险等级的分类以及风险发生后能够采取的措施。在具体项目中，可安排专人或风险部门编制和管理风险，提前做好风险的预防措施，同时事后也可整理存档，为今后类似工程提供经验借鉴。

（3）提高管理人员的风险预防意识和科学管理能力。EPC 项目周期长，管理者需要将风险防范意识贯穿于项目全生命周期中，同时管理者也需要提高自身的科学管理能力，当风险发生时，管理者要冷静沉着应对，应用科学方法将损失降到最低。

4 结语

本文以系统动力学为基础，将EPC 项目全生命周期分为5 个阶段，对其风险进行识别和汇总，建立了EPC 项目风险因果关系模型，并对系统中工期风险模块、质量风险模块进行原因树、结果树以及各反馈回路进行分析，揭示了风险因子之间的因果关系及内在联系，将工程质量及工程量两个子部分进行数值仿真模拟分析，探讨了风险因素作用机理，提出风险管控重点，对业主以及总承包商风险识别和后期的风险预防、管控提供了理论基础和决策依据。本文将EPC 风险研究拓展到项目全生命周期，同时项目管理也可基于全生命周期风险视角，将风险的不确定性引入到项目管理领域作为一种新的思考方法，通过对风险的管控更好地管理项目实施。