建設項目全壽命周期成本的CIM風險評估模型

余恬，葉青

（華僑大學 土木工程學院，福建 廈門361021）

建設項目全壽命周期成本（LCC）是設計、開發、建造、使用、維護和報廢過程中發生的費用總和［1-2］.建設項目全壽命周期成本控制對優化成本、節約資源、實現建筑業“綠色化”戰略等方面都有重要意義［3］.大型的建設項目具有科技含量高、風險大、周期長、涉及單位眾多等特點，因而現代項目的管理必須是全系統、全壽命的管理［4］.隨著項目的進展，許多原先不確定性因素會逐步變為確定性的因素，因此加強建設項目全壽命周期各階段的風險識別非常重要，能夠大大提高項目決策的科學性和項目成功的概率［5］.在進行LCC風險管理時，各階段不可分別考慮，應作為一個整體綜合考慮，相互協調，最終才能達到成本風險控制的目的［6］.目前國內的建設項目LCC控制仍處于一個亟待發展的階段，可操作性及較為系統的基礎理論仍然很少.控制區間和記憶（CIM）模型利用直方圖具有相同寬度區間的特點進行概率疊加［7］表示變量的概率分布，可以解決風險事件獨立和相關兩種情況下風險的綜合估計.但CIM模型在運算過程中只能兩兩比較，且概率分布空間必須一致.目前，廣泛使用的是變量獨立的并聯響應模型，而變量獨立的串聯響應模型及變量相關的CIM模型鮮有涉及.本文在建立風險評價指標體系的基礎上，運用控制區間和記憶模型（CIM），輔以層次分析法（AHP），建立了建設項目LCC風險評估模型，對風險做出了預測和評價.

1 建設項目LCC風險評價體系的建立

建設項目全壽命周期成本（LCC）構成可按階段劃分，也可按成本構成要素劃分，對項目整個生命周期內的風險進行評估亦可從多個角度分解考察.由于建設工程項目顯示了明確的階段性，各階段分工明確，所以文中按項目的主要階段識別風險，以期更有序的對項目的成本風險進行評估，從而有利于管理者對項目各階段的風險做好相應的準備.

根據資料查閱及專家學者的總結分析［6，8］，建立建設項目全壽命周期成本風險評價體系，如圖1所示.各階段成本風險管理的重點及控制目標：決策階段需選擇合適的建設項目，確定相應的投資目標及合理的報價策略；設計階段需落實投資目標，制定合理的設計方案（勘察設計是關鍵）；施工階段需實現項目的安全、質量、進度、費用目標，是風險集中階段；運行階段需維持項目的使用功能，控制項目的運營費用；報廢回收階段需將建筑廢棄物轉化為再生資源和再生產品，降低對社會、環境的影響［6］.

圖1 LCC風險評價體系Fig.1 LCC risk evaluation system

2 基于CIM的風險評估模型

一項活動S存在n個風險因素，任一因素出現都會影響活動S，風險因素X1，X2，…，Xn概率分布組合模型稱為“并聯響應模型”.項目風險因素的出現帶有隨機性，因此將各個風險變量看作相互獨立，適用并聯響應模型.用“概率乘法”疊加并聯概率曲線，即先將兩個風險因素的概率分布相乘，再與第三者相乘，依此類推，確定全過程的概率曲線［9］.當n個風險因素疊加完成后得到活動S的概率分布，其組合影響概率為

式（1）中：k表示所對應行的行數.

由于建設項目成本風險綜合評價體系具有結構多層次、多因素、評估模糊性等特點，對各類風險因素的直接量化比較困難.因此選用層次分析法確定各階段的風險權重，然后運用CIM并聯模型計算各階段內子風險因素的概率分布，最后將二者相乘得到各風險層次的比重來直觀地反應項目的風險程度.對建設項目全壽命周期成本風險進行預測和評價有如下5個具體步驟.

1）根據給出的風險綜合評價體系，建立風險因素層次圖.

2）讓每位專家按1～9的評分原則 （因素i與因素j同樣重要時，取值1；因素i比因素j重要很多時，取值9），對各階段風險因素兩兩比較和打分，以獲得判斷矩陣，并用層次分析法計算出各階段的風險權重，建立風險因素權重集.

3）采取問卷調查法，讓每位專家對末層風險因素i給出評價j，確定末層風險因素概率分布.評價集V＝｛高風險，較高風險，適中風險，較低風險，低風險｝，每個末層風險因素概率分布Pi，j＝Ni，j／N.其中，Ni，j為把風險因素i歸為同一風險等級j的專家人數；N為專家總數.

4）用CIM并聯模型，計算各階段風險因素的概率分布.

5）根據步驟2）所求出的各階段風險因素權重，計算出項目總風險的概率分布［10］.

3 實例分析

貴州省貴陽市某安置房工程結構類型為底框架結構，工程總建筑面積為18 782.42m2，建筑層數為6層.項目投標總價2 496萬元，工程大部分施工層的柱混凝土和梁板混凝土強度等級基本一致 .該工程位于城內，環保要求高，施工中必須有效控制環境因素及危險源對周邊的影響.由于地質特點以及當地行業現狀等因素，在項目全壽命周期尤其是前期存在較大不確定性，風險易發.

3.1 層次分析法確定風險因素權重

針對風險因素之間相互存在的重要性，讓10位專家對各階段的風險因素進行兩兩對比評分，同樣請這10名專家對29個末層風險因素的風險等級程度做出評價，結果分別如表1，2所示.

表1 各階段風險因素比較矩陣Tab.1 Risk factor comparison matrix in each stage

表2 風險等級概率分布Tab.2 Probability distribution of risk level

1）根據表1得到AHP判斷矩陣A，然后對每一列向量進行歸一化處理 .即

2）對歸一化處理后的式（2）按行進行求和，即可得

3）對求和后的式（3）進行歸一化處理，可得

式（4）中：ωi即為近似特征向量，即是各因素相對于上一層次的權重向量.

4）采用算術平均數法（取近似值法）求最大特征根λmax和其正交化特征向量，即

3.2 CIM模型計算概率分布

1）采用CIM模型，計算出表2中各階段風險因素的概率分布.首先，將任意兩個風險因素進行并聯疊加.以設計階段C的風險概率計算為例，即首先將C1和C2進行并聯疊加，然后再將疊加后的結果C12任意與剩余的風險因素C3進行并聯疊加，可以得出設計階段C各層次風險等級發生概率.其他各階段也以同樣方法求得.各階段風險概率分布結果，如表3所示.

表3 各階段風險概率分布Tab.3 Risk probability distribution of each stage

2）與之前計算的各主風險權重相乘，可得本項目成本風險概率.當風險等級為高、較高、適中、較低和低時，項目總風險概率分布分別為0.000 596，0.010 264，0.111 310，0.303 655，0.573 175.由此可知本項目風險集中在較低和低風險層次，低風險的可能性最大.

由表3可知：設計階段風險適中概率較大，應予以注意和防范，而其余階段都集中于低風險層次，這也應證了前文提到的設計準備階段風險的多發性、更易產生嚴重后果的普遍特點.

4 結論

利用層次分析法確定建設項目全壽命周期各階段的風險因素權重，使用CIM模型定量分析次級風險，并結合實例對建設項目全壽命周期成本風險按階段進行評估.CIM模型的操作簡單明了，成本風險評價結果具有一定可靠性和客觀性，可以為項目風險管理人員提供參考，有利于風險管理的順利實施.

項目管理者應該著重加強設計階段的風險防范，并認真布置應對措施.如市場調研的覆蓋范圍盡量擴大，選取適當的有效的樣本點；設計招投標應嚴格把關，審查各單位素質，盡量選擇經驗豐富、口碑良好的設計單位.項目定義錯誤和決策失誤是項目決策階段面臨的主要風險，是在各階段、各項活動和要素在全壽命周期中能分析和識別出的可能存在的風險，減少這種風險的方法就是進行科學的不確定性和風險評估.

然而，風險變量之間實際上具有一定相關性，CIM模型仍然是一個較為理想化的模型，這將導致不可避免的誤差.同時，由于諸多因素和條件的限制，本文未能細致地進行風險因素分析及劃分.

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