航天组织风险综合评价模型构建与应用

冯帆 刘召军 侯保江 徐进 徐凡

(北京航天长征飞行器研究所，北京 100048)

0 引言

我国航天型号进入一个新的发展时期，重大航天型号不仅结构复杂，而且具有性能高、数量技术新、周期短等不同于一般产品研制的特点，整个生命周期充满各种风险[1]。航天工程是庞大、复杂的系统工程，生成风险所涉及的因素种类复杂且数量众多，了解和掌握航天工程中的风险来源、关键环节并对其进行分析、管理及控制，对提升航天项目管理水平、促进航天事业发展具有重要意义。针对航天项目管理过程中存在的主要风险因素，结合具体项目实践经验，建立综合评价模型，将定性的风险评估转化为定量的风险相关程度度量值，综合评价项目关键环节，进而根据不同类型航天项目重点关注的管理要素提出决策支持与依据，紧前策划，有的放矢，从风险根源上制定针对性措施，促进航天项目有效实施。

1 层次分析模型构造

航天项目风险具有多层次性、多样性、动态性的特点，因此风险评估涉及多个风险指标[2]。结合航天项目实施经验，将项目总风险分解为技术、进度、质量、管理4个不同维度的风险评价准则，进行数学建模和量化评估。

在数学模型的选择上，为更符合航天项目管理架构，贴合现有航天企业组织结构，将层次分析法(AHP)引入风险分析、评价及决策流程，依据管理层级建立准则层和因素层，层次化分析项目风险，多因素评价准则重要程度，将定性描述指标转化为定量度量指标。

层次分析法的基本思想是建立描述系统特征的独立递阶层次结构，两两比较系统中不同因素间的相对重要性，并给出比例值，构建上下层要素间的判断矩阵，得出下层相关要素对上次要素的相对重要序列，依据重要序列判定不同风险因素间的相对权重，进而依据量化指标给出风险控制建议。

综合航天项目实践经验，进行具有普遍适用性的风险因素识别，结果见表1。

表1 风险识别因素

构建项目风险识别因素后，对不同因素两两之间的相对重要性进行量化标定，相对重要性的量化指标定义为标度aij。风险评价准则见表2。

表2 风险评价准则

识别风险因素并指定评判准则后，引入层次分析法(AHP)构造风险综合评价模型。层次分析法是美国运筹学家萨蒂(Saaty)提出的定性与定量相结合的决策分析方法，将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化，将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，进而得出不同因素的权重。该方法把研究对象作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策，将思维过程数学化、系统化，能够把多目标、多准则、难以全部量化处理的决策问题划分为多层次单目标问题，结果简单明确，容易被决策者了解和掌握，其构造过程分为如下三步[3-4]：

(1)构造判断矩阵，依据表2所设定的评价准则，通过专家调查法，对属于同一层级的因素相对于上一层级因素的重要程度进行两两比较，构建判断矩阵A。

式中，aij代表因素i与因素j相比对于上一层级因素的相对重要程度；n代表该层级的因素个数。aij>0，aij=1/aji，aii=1。

将幂值进行归一化处理，得到因素权重，公式如下

(3)对判断矩阵进行一致性判断。求解判断矩阵A的最大特征根值λmax，公式如下

式中，W为由归一化因素权重wi组成的归一化因素权重矩阵。

计算相容性指标CI和一致性指标CR，公式如下

式中，平均随机一致性指标RI可以通过查表法进行确定，见表3。

表3 平均随机一致性指标

当CI≤0.1时，判断矩阵的一致性可以接受；当CI>0.1时，判断矩阵应做修正。

判断矩阵一致性通过后，因素权重wi(i=1，…，n)即可作为本层次因素相对于上一层次因素的重要程度。

2 单层次评估模型建立

根据所识别的航天项目普遍适用性风险因素，分层级构建评估模型。以某航天工程项目为应用实例，建立项目风险层级结构，如图1所示。可划分为A-Bx，B1-4-Cxx两个评估层次，分别建立单层次评估模型，计算不同层次之间的相对权重。

图1 某项目风险层级结构

根据项目应用背景，对相关专家进行意见采集和数据转化，形成各个层级的判断矩阵，进行层次单排序，并逐层检验判断矩阵的一致性。

2.1 A-Bx层(目标-准则层)

目标层设定为项目总风险，即本文的评估对象；准则层设定为技术风险、质量风险、进度风险和管理风险4个评价准则。目标-准则层模型构建主要是为了评估4个评价准则对于项目总风险的相对重要程度。步骤如下：

(1)构造准则层判断矩阵B。

(2)层次单排序。目标-准则层分析结果见表4。

表4 目标-准则层分析结果

(3)一致性检验。目标-准则层一致性检验结果见表5。

表5 目标-准则层一致性检验结果

计算结果显示，最大特征根为4.043，根据RI表查到对应的RI值为0.882，因此CR=CI/RI=0.016<0.1，通过一次性检验。

2.2 B1-4-Cxx(准则-因素层)

因素层主要是对风险评价准则进行进一步分解，细化评价因素，将各准则下的因素贡献率进行计算排布，以更加直观地表征项目实施过程中可能出现的各种风险点及对应的影响权重。

2.2.1 技术风险准则

(1)构造技术风险因素层判断矩阵C1。

(2)层次单排序。分析结果见表6。

表6 技术风险准则-因素层分析结果

(3)一致性检验。检验结果见表7。

计算结果显示，最大特征根为7.102，根据RI表查到对应的RI值为1.341，因此CR=CI/RI=0.013<0.1，通过一次性检验。

2.2.2 进度风险准则

进度风险准则计算过程与技术风险准则相同，经过判断矩阵构造、层次单排序及一致性检验后，可得各个风险因素的权重值，见表8。

表8 进度风险准则-因素层AHP层次分析结果

2.2.3 质量风险准则

质量风险准则计算过程与技术风险准则相同，经过判断矩阵构造、层次单排序及一致性检验后，可得各个风险因素的权重值，见表9。

表9 质量风险准则-因素分析结果

2.2.4 管理风险准则

管理风险准则计算过程与技术风险准则相同，经过判断矩阵构造、层次单排序及一致性检验后，可得各个风险因素的权重值，见表10。

表10 管理风险准则-因素分析结果

3 多层次评估模型综合分析

根据对单层次A-Bx，B1-4-Cxx的模型构建及评估，可计算得出最底层(因素层)对于最高层(目标层)A-Cxx的相对重要性权值并进行层次总排序。

该过程从最高层向最底层依次进行。将不同层级间的权重进行累积，进而得到最底层风险因素相对于最顶层总风险的重要程度权重值，即项目各风险点对于整个项目的影响程度。本项目风险因素排序结果见表11。

表11 风险因素排序

综合分析各风险因素的综合排名，可针对其重要程度制订对应措施。以本文列举的项目为例，重要程度排名前4位的风险因素分别为：技术指标达成风险、关键技术突破风险、协作单位失误导致项目拖延风险和设计质量风险。根据此评估结果，可判断此项目风险点主要集中在技术层面，对于设计质量要求较高，属于技术风险型项目。

4 应对措施及建议

根据此评估结果制订风险方案，在资源有限的情况下优先保障关键风险因素的有效释放，紧前采取措施，合理统筹资源，保障项目成功。针对本项目排名前5位的风险要素，可制订如下应对措施。

4.1 技术指标达成风险

技术指标达成风险大，说明本项目技术指标要求高，在方案论证环节即存在较大隐患，方案闭合难度大。因此，应提前对项目所涉及的技术指标、关键技术进行多轮论证与复查，充分利用专家力量，参与整个方案论证过程，深入把关、全面指导，调动优质设计资源，保证方案指标的闭合。

4.2 关键技术突破风险

关键技术突破风险大，说明本项目技术难度高，面临很多新技术难题，在方案设计阶段需要高度关注关键技术应用验证。建议充分设置试验验证环节，通过对大量试验结果的分析，验证关键技术的可行性，评估技术成熟度[5]，在项目初期排除技术突破风险。

4.3 协作单位失误导致项目拖延风险

协作单位失误导致项目拖延风险大，说明外部协作单位对于本项目的顺利完成影响较大。因此，应对项目涉及的协作单位进行重点监督、定期检查和技术交底等，紧盯协作单位的工作进展，确保其保质保量履约，避免在项目推进过程中出现短线瓶颈。

4.4 设计质量风险

航天项目的组织实施严格遵循质量体系标准[6]，为规避设计质量带来的项目风险，需严格督促项目团队对标标准开展工作，采取定期检查的方式保证设计质量。同时设置检查项，逐项检查，发现不符合标准之处立即督促整改，确保设计质量可控。

4.5 工艺可行性风险

针对项目工艺可行性存在的风险，组织工艺方案评审，邀请行业专家进行工艺可行性把关。针对高风险工艺，通过仿真、试制等环节，紧前化解风险。

5 结语

本文建立了航天组织风险综合评价模型，以实际项目的具体实施过程为基础，从技术风险、进度风险、质量风险和管理风险4个维度划分评价准则，并细化风险评价因素，进行层次单排序。将从业人员定性感知具象化，用定量的影响因素权重进行风险数字化描述，针对项目总风险进行层次总排序，让决策者对各风险因素对项目总风险的贡献值有了更直观的认知，为后期进行风险预警和措施制订提供了强有力的数据支撑。

本文所建立的综合评价模型在不同项目背景下可对因素层设置进行动态调整，以适应不同项目特性。后续此模型还可以进一步优化，在前端数据采集、数据预处理的基础上，将主观评估引入客观评价修正环节，以提升评价模型的准确性，为航天工程风险监控和风险管理提供更加科学的决策依据。