基于一圖四表法的鐵路建設工程質量風險管理信息化研究

張 駿，李 擎

（1.上海鐵路局 建設管理處，上海 200071；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

基于一圖四表法的鐵路建設工程質量風險管理信息化研究

張 駿1，李 擎2

（1.上海鐵路局 建設管理處，上海 200071；2.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044）

本文在分析鐵路系統正在推廣的鐵路建設工程質量風險管理“一圖四表法”優缺點的基礎上，通過把“一圖四表法”的理念與流程與信息技術相融合，提出了構建質量風險管理信息系統的解決方案。論述了信息系統主要數據源的數據標準，構建了質量風險動態跟蹤模型、質量風險預警模型與質量風險公示圖自動生成模型，并介紹了信息系統的功能設計及實際應用情況。應用效果表明，系統實現了風險源信息的統一管理與多級共享,實時跟蹤與預警風險狀態，自動繪制質量風險公示圖，風險管理的水平和效率提升。

鐵路建設工程；風險管理；一圖四表法；信息系統

鐵路項目具有規模大、技術含量高、結構復雜、技術標準和質量標準高、持續時間長、協作單位多等特點，決定了鐵路建設項目管理存在風險的必然性，如果不加以有效防范，將直接影響建設目標的順利實現，甚至釀成嚴重后果[1～2]。盡管長期以來鐵路部門高度重視風險管理工作，但危及安全生產的問題和隱患仍然不少[3]。

上海鐵路局在鐵路建設工程項目管理實踐中于2013年提出了以“一圖四表法”為核心的鐵路建設工程質量風險管理體系[4]，并成功應用于上海鐵路局管轄范圍內的鐵路建設項目管理中，取得了顯著成效。

鐵路建設工程質量風險管理的“一圖四表法”是指通過應用質量風險管理的理論方法，整合風險識別、分析、評估、應對、監控、后評價等主要環節，采用質量風險公示圖、質量風險識別分析登記表、質量風險應對計劃責任展開表、質量風險動態過程監控表和質量風險處置結果評定表，將質量風險管理方法顯性化，形成風險管理體系，達到綜合提高、系統優化的效果[4]。

本文提出基于一圖四表法利用信息技術建立鐵路建設工程質量風險管理信息系統（簡稱“風險管理信息系統”），使其成為鐵路建設工程質量風險管理高效便捷的工具。將從質量風險數據的標準化、質量風險控制相關模型建立和風險管理信息系統功能設計，以及信息系統的應用效果等方面進行論述。

1 風險管理信息系統數據分析模型的構建

1.1 數據來源及標準化

《質量風險公示圖》、《質量風險識別登記表》、《質量風險應對計劃責任展開表》、《質量風險動態過程監控表》、《質量風險處置結果評定表》（以上4個表簡稱“質量風險控制表”）是構建風險管理信息系統的主要數據源。它們的標準化是進行計算機管理的基礎，具體內容包括數據內容的標準化、編碼的標準化和更新頻率的標準化等，根據一圖四表法實際需求以及計算機數據庫建庫的一般原則對標準化進行了設計。圖1是一圖四表數據內容的標準化結構圖，表1是一圖四表數據錄入單位及更新頻次要求。

圖1 風險管理信息系統主要數據內容標準圖

表1 風險管理信息系統主要數據源錄入單位及更新頻次要求

1.2 工程質量風險動態跟蹤數據分析模型

對于一個特定的風險源，圖1給出的質量風險控制表中的數據可構成一個時間序列，數據之間存在著關聯關系，基于人工的一圖四表法在實際應用中難以挖掘這些數據之間的聯系，作者利用時間序列分析技術，構建鐵路建設工程質量風險動態跟蹤數據分析模型（簡稱“質量風險動態跟蹤模型”），由計算機自動計算，可幫助管理者分析風險源管理歷史中存在的問題，以及未來的變化趨勢，在鐵路建設工程領域實現了風險源狀態變化軌跡及特征的自動分析。

質量風險動態跟蹤模型實現方法是基于質量風險控制表提供的數據，構建對風險源狀態的評價指標（KPI）[5]集合，在平面直角坐標系（X軸表示時間，Y軸表示某一KPI）中繪制KPI軌跡曲線圖，最后分析每個KPI曲線變化特征[6]。模型中，質量風險關鍵指標（KPI）的選取可依據對風險狀態的管理需要確定，但必須能夠利用質量風險控制表記錄的歷史數據計算出。例如：KPI指標集合可包括風險的發生概率、危害程度、風險等級變化率、殘余風險等級等。

設質量風險關鍵指標用Qj表示，其中，j∈{1, 2, …, m}，m代表KPI體系中的指標總個數。在時刻ti，Qj的指標值用Ki表示，其中，i∈{1, 2, …, n}。Ki的時間變化率用vi表示指標Qj的歷史變化軌跡如圖2所示，X軸為時間，Y軸為Qj值，其中，Qo、Qm、Qa、Qb和Qc是Qj的預警閾值，它們的具體作用將在1.3節中進行詳細說明。Qj軌跡曲線的變化特征利用以下方法進行分析。

模型利用Qj的時間序列數據{K1, K2, …, Ki,…,Kn}及其時間變化率vi的時間序列數據{v2, v3,…, vn}，分別計算兩個時間序列的均值如公式（1）、（3）所示和均方差如公式（2）、（4）所示，用于反映歷史上該質量風險指標Qj的總體波動及變化趨勢情況，分析風險變化規律。Qj值變化曲線如圖2所示。

圖2 Qj值變化曲線示意圖

時間序列Ki的均值和均方差δK的計算公式如下：

其中：

δK的大小反映歷史上質量風險的總體波動情況，δK的值小，說明歷史上質量風險變化平穩。δK的值大，說明歷史上質量風險變化有跳躍，反映管理者對風險的控制管理可能存在問題。

時間序列vi的均值v–和均方差δv的計算公式如下：

其中：

δv的大小反映歷史上質量風險時間變化率的總體波動情況，δv的值小，說明歷史上質量風險時間變化率的變化速度平穩。δv的值大，說明歷史上質量風險變化加速度大，管理者應特別關注這類風險，因為發生劇變的可能性更大。

1.3 質量風險預警數據分析模型

及時感知風險的狀態，并在風險的狀態惡化時快速預警是風險控制的關鍵步驟，也是目前鐵路建設領域亟需解決的難題，在質量風險動態跟蹤模型的基礎上，通過對風險源狀態指標KPI分級管理，提出鐵路建設工程質量風險預警數據分析模型（簡稱“質量風險預警模型”），讓計算機自動判斷，自動關聯責任人，自動發出預警信息，在鐵路建設工程領域中實現了風險預警的自動化。

質量風險預警模型的實現方法[7]是基于質量風險動態跟蹤模型提供的某個Qj數值大小的變化數據，通過設置不同等級的預警閾值，根據Qj值所在的閾值范圍向管理者發布不同等級的質量風險預警信息。如圖2所示，Qo為規劃的預定安全生產值，Qm為實際生產中達到的最佳安全生產值，Qa為預警預備值，Qb為預警臨界值，Qc為預警危險值。其中，正常生產區域為[Qa，Qm]預備預警區域為[Qb，Qa]，預警區域為[Qc，Qb]，預警危險區域為[0，Qc]。

預警類型用Az表示，其中z={0, 1, 2, 3}，具體模型如公式（5）所示。

利用該預警模型，一旦質量風險控制表的數據發生更新，計算機就會自動判斷預警級別、自動判斷向何人發出預警，利用短信平臺自動發出。

1.4 質量風險公示圖自動生成數據模型

計算機利用鐵路建設工程質量風險公示圖自動生成數據模型（簡稱“質量風險公示圖自動生成模型”）可將質量風險控制表提供的風險事件、風險部位和風險等級信息自動地標記到公示圖上。繪制公示圖的底圖是設計單位提供的線路平面圖，該平面圖一般采用的是二維經緯度坐標系，而質量風險控制表中的風險源的坐標是鐵路線路一維里程坐標，因此實現公示圖自動生成的關鍵是線路一維里程坐標與二維經緯度坐標的轉換算法。

質量風險公示圖自動生成模型算法如下：

（1）數據準備：從設計單位獲取全線平面圖和線路控制點經緯度坐標數據庫；

（2） 風險源里程坐標獲取：從質量風險識別分析登記表中讀取某個風險源R的里程信息，得到其一維里程坐標為L；

（3） 風險源相鄰控制點坐標獲取：從線路控制點數據庫中查出與風險源R左右相鄰的控制點R1和R2，從控制點數據庫中讀出R1的里程為L1，經緯度坐標為（x1,y1），R2的里程為L2，經緯度坐標為（x2,y2）；

（4） 風險源經緯度坐標計算：利用風險源R的里程坐標和相鄰控制點R1、R2的經緯度坐標通過公式（6）[8]計算R的經緯度坐標；

圖3 系統功能結構圖

（5）風險源標注信息獲取：從質量風險控制表中讀取風險源R的風險事件、風險等級和風險部位等信息；

（6）風險源信息標注：在線路平面圖上自動標注與布局風險源R的信息文本框。

利用該算法，計算機可動態繪制質量風險公示圖，確保了質量風險識別分析登記表中的風險信息與質量風險公示圖中反映的風險信息同步、一致。同時，與原來的人工繪制相比，大大提高了效率，節約了人力與物力。

2 風險管理信息系統功能設計

2.1 系統功能概述

系統功能結構如圖3所示。

2.2 功能設計

（1）質量風險識別分析登記功能根據用戶填寫的質量風險信息，自動賦予風險源唯一編碼，實現風險源信息的便捷查詢與統計分析。

（2）質量風險公示圖功能根據識別到的質量風險，利用鐵路建設工程質量風險公示圖自動生成模型，動態生成質量風險公示圖，實現質量風險信息空間分布動態可視化表達。

（3）質量風險預警功能根據風險源Qj值變化軌跡所在的閾值范圍通過短信向相關責任人的智能移動終端發布預警信息，提高相關責任人對風險的警覺性，實現對風險的有效控制。

（4）質量風險責任展開計劃功能基于質量風險識別分析登記表中的數據，輔助用戶編制風險應對計劃，使每條風險預防控制措施都落實到責任部門和責任人，實現質量風險責任展開計劃的查詢與統計分析。

（5）質量風險動態跟蹤功能根據質量風險責任展開計劃表，輔助用戶記錄風險事件在應對過程中所采取的措施和風險源狀態，實現風險動態跟蹤信息的查詢與統計分析。通過質量風險動態跟蹤模型繪制風險源Qj值變化曲線圖分析風險的變化趨勢，輔助管理者了解每個風險源狀態隨著時間的變化特征，并為質量風險預警功能積累數據。

（6）質量風險處置結果評定功能根據質量風險動態跟蹤表，輔助用戶清晰記錄風險處置過程的詳細信息和風險處置后最終狀態的綜合評定結果，記錄無法完全避免的殘余風險及制定的后續處置措施，實現風險處置結果評定信息的查詢與統計分析，并為運營階段的風險觀測和監測提供依據，實現風險的閉環管理。

3 應用效果分析

為了實現系統數據實時共享的功能，系統采用Oracle數據庫技術及B/S體系結構，基于Internet網絡技術和VPN技術，全方位實現了鐵路建設項目質量風險管理信息的實時交互。經過在鐵路局的試點應用，主要取得了以下顯著效果：

（1）為一圖四表法提供了一個信息化的工具，方便一圖四表法大規模推廣和深度應用。

（2）實現了鐵路建設工程質量風險控制的可視化，提高了質量風險表達效率。質量風險公示圖的繪制從原來1周縮短到1 h，更新頻率從原來的半年提高到實時更新。

（3）輔助實現了鐵路建設工程質量風險處置過程的動態跟蹤，從原來的每周1次的總結評定變為計算機實時跟蹤，讓管理者準確掌握每個風險的變化趨勢，使得質量風險處置更具實時性和高效性。

（4）從傳統的每周1次評定發布預警信息，實現了計算機實時評定和自動發送質量風險預警信息，達到了質量風險及時預防、預控目的。

（5）輔助實現了鐵路建設工程質量風險處置結果的評定，使得質量風險管理實現了閉環管理。

4 結束語

本文通過研究制定一圖四表的數據標準，建立質量風險跟蹤模型、質量風險預警模型與質量風險公示圖自動生成模型和系統功能設計等方面詳細論述了基于一圖四表法的風險管理信息系統的構建過程，并對該管理信息系統的實際應用效果進行了總結。應用效果表明，系統實現了對鐵路建設工程質量風險控制的可視化、動態跟蹤、自動預警、閉環管理等功能，使鐵路建設工程風險管理躍上一個新的水平。如何保證風險管理信息系統采集數據的質量以及如何實現與鐵路建設項目管理信息系統功能的進一步整合是下一步研究的重點。

[1] 孫永福. 在鐵路建設中全面推行現代項目管理[C]. 鐵路建設項目管理論集. 北京：中國鐵道出版社，2004：209-217.

[2]王峰.高速鐵路建設工程質量風險管理理論研究與實踐[C]. 鐵路工程建設管理探索與實踐. 上海：上海鐵路局，北京：清華大學出版社，2013，4.

[3] 盛光祖. 推行安全風險管理實現鐵路安全發展 [C]. 安全風險管理大家談，北京：鐵道部政治部宣傳部 ，北京：中國鐵道出版社，2013：2-5.

[4] 王 峰. 高速鐵路建設工程質量風險管理“一圖四表法”[C]. 鐵路工程建設管理探索與實踐. 上海：上海鐵路局，北京：清華大學出版社， 2013： 2-12.

[5] Duncan W R. A guide to the project management body of knowledge (PMBOK Guide)[M]. 4th ed. USA: Project Management Institute, 2008.

[6] 孫華山. 安全生產風險管理[M]. 北京：化工工業出版社，2006.

[7] 趙暑生，張龍祥. 鐵路建設項目管理[M]. 北京：中國鐵道出版社， 2004：170-173.

[8] 吉章偉. 鐵路建設工程項目管理綜合數據平臺研究[D].北京：北京交通大學，2007.

責任編輯 徐侃春

Informatization of railway construction project quality risk management based on One Figure and Four Tables Method

ZHANG Jun1, LI Qing2
( 1. Construction Management Department, Shanghai Railway Administration, Shangha 200071, China; 2. School of Traff i c and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China )

Based on the analysis of advantages and disadvantages of One Figure and Four Tables Method(AFFTM) which was promoted by railway system in railway construction engineering quality risk management. By combined the concepts and processes of AFFTM with information technology, this paper presented the implementation scheme of structuring Railway Construction Project Quality Risk Management Information System(RCPQRMIS). The paper analyzed the data standard of RCPQRMIS, and created the quality risk dynamic tracking model, the quality risk pre-warning model as well as the quality risk publicity figure generated automatically model. The paper also introduced the functional modules of RCPQRMIS, and the practical applications of RCPQRMIS. The application results showed that the System implemented the unif i ed management of the risk source information and multi-level sharing, real-time tracking and pre-warning of risk state, automatically drawing quality risk publicity fi gure. The eff i ciency and the level of risk management were greatly enhanced.

railway construction project; risk management; One Figure and Four Tables Method; MIS

U2∶TP39

A

1005-8451（2014）12-0013-05

2014-06-19

張 駿，高級工程師；李 擎，在讀博士研究生。