基于直覺模糊集的水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

張 青 周 鑫

（青州水建工程建設(shè)有限公司，山東 青州 262500）

0 引言

水利工程近年來得到了迅速發(fā)展。規(guī)模逐漸擴(kuò)大，施工工藝逐漸復(fù)雜和多樣，施工周期逐漸延長，已經(jīng)成為目前水利工程的主要特點(diǎn)[1]。成本、質(zhì)量以及進(jìn)度是水利工程施工中主要的控制對象，三者之間存在著緊密的聯(lián)系，施工進(jìn)度的延長會增加施工成本，過分縮短施工進(jìn)度勢必會降低施工質(zhì)量。因此，為有效控制水利工程施工進(jìn)度，保障水利工程施工成本與質(zhì)量的同時(shí)保障施工進(jìn)度，對水利工程施工進(jìn)度進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)非常有必要。20世紀(jì)30年代，美國學(xué)者Henery Gatt提出了直覺模糊理論，該理論是介于過渡性理論與中介性理論中的模糊思維理論，認(rèn)為一個(gè)客觀事物的表面現(xiàn)象與實(shí)際存在著必然的模糊聯(lián)系。該理論逐漸被應(yīng)用到風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)領(lǐng)域中，并且具有良好的應(yīng)用效果。在國內(nèi)，對直覺模糊理論的研究比較少。從目前國內(nèi)水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)現(xiàn)狀來看，急需新的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，解決傳統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用中存在的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的問題。基于此，本文提出基于直覺模糊集的水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法（簡稱直覺模糊法），以供相關(guān)施工管理人員參考。

1 直覺模糊法對施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)過程

1.1 選擇與計(jì)算評價(jià)指標(biāo)

根據(jù)水利工程施工進(jìn)度的影響因素，本著一致性、綜合性、代表性以及獨(dú)立性原則確定評價(jià)指標(biāo)。影響水利工程施工進(jìn)度的因素有很多，大致可以分為人為、環(huán)境、技術(shù)、社會以及資金五大類。任何一個(gè)水利工程施工都離不開人的參與，每個(gè)施工階段都有大量的人員參與，因此人為因素對水利工程施工進(jìn)度的影響比較大，比如監(jiān)理人員的業(yè)務(wù)水平、組織人員的工作效率、技術(shù)人員的熟練程度、施工隊(duì)伍的經(jīng)驗(yàn)、管理人員的業(yè)務(wù)水平等，都會影響施工進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)施效果。水利工程施工能否正常運(yùn)行，還會受到自然條件的限制，比如地質(zhì)條件、水文條件、氣象條件等。水利工程施工中需要使用多種技術(shù)，因此，技術(shù)因素也是水利工程施工進(jìn)度的重要影響因素，涉及施工工藝、施工設(shè)備和施工材料[2]。水利工程建設(shè)不僅僅是一個(gè)工程施工，周圍的居民和當(dāng)?shù)卣壬鐣蛩匾矔κ┕みM(jìn)度產(chǎn)生影響，比如周圍居民是否順利轉(zhuǎn)移、居民是否會擾亂施工秩序等[3]。除此之外，水利工程施工進(jìn)度還會受到資金因素的影響，比如施工方撥款效率、施工資金挪用期限等。

綜合以上分析，選取人為因素H、自然因素Z、技術(shù)因素C、社會因素K以及資金因素L建立一級指標(biāo)層，在此基礎(chǔ)上建立二級指標(biāo)層，如表1所示。

表1 水利工程施工進(jìn)度評價(jià)指標(biāo)

表1中，對于人員的業(yè)務(wù)水平可以根據(jù)人員培訓(xùn)考核情況確定，其計(jì)算公式如下：

式中：s——人員的業(yè)務(wù)水平等級；

n——人員培訓(xùn)考核等級數(shù)量；

e——人員最近一段時(shí)間內(nèi)業(yè)務(wù)考核最高成績；

r——人員最近一段時(shí)間內(nèi)業(yè)務(wù)考核最低成績；

x——業(yè)務(wù)能力考核標(biāo)準(zhǔn)[4]。

自然條件對水利工程施工進(jìn)度影響程度計(jì)算公式為：

式中：w——地質(zhì)、水文、氣象等因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度；

m——影響程度等級數(shù)量；

b——施工區(qū)域上一年出現(xiàn)降雨、降雪、降霧、水文地質(zhì)災(zāi)害等頻率；

t——降雨、降雪、降霧、水文地質(zhì)災(zāi)害持續(xù)時(shí)間。

技術(shù)因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度計(jì)算公式為：

式中：h——技術(shù)因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度；

q——施工工藝熟練度；

k——施工材料特性度；

z——施工設(shè)備使用率[5]。

社會因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度計(jì)算公式為：

式中：p——社會因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度；

y——施工前期移民率；

g——施工區(qū)域不安定程度；

d——周圍居民對水利工程建設(shè)贊同率。

資金因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度計(jì)算公式為：

式中：x——資金因素對水利工程施工進(jìn)度影響程度；

a——施工方撥款效率；

z——資金挪用時(shí)長；

v——預(yù)算缺口資金數(shù)量。

結(jié)合水利工程實(shí)際情況，按照上述公式計(jì)算出每個(gè)指標(biāo)值，為后續(xù)直覺模糊集計(jì)算提供數(shù)據(jù)。

1.2 量化評價(jià)指標(biāo)

根據(jù)水利工程施工進(jìn)度管理與控制理論，結(jié)合個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)，對選擇的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化。由于水利工程施工進(jìn)度評價(jià)指標(biāo)具有一定的抽象性與模糊性，為了統(tǒng)一指標(biāo)值，對指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，其用公式表示如下：

式中：α——?dú)w一化處理后的指標(biāo)值；

κ——?dú)w一化系數(shù)，通常情況下該系數(shù)取值為0.1；

Xmin——水利工程施工進(jìn)度指標(biāo)的最小值；

Xmax——水利工程施工進(jìn)度指標(biāo)的最大值；

υ——水利工程施工進(jìn)度指標(biāo)的中值。

根據(jù)水利工程施工進(jìn)度評價(jià)需求，將選擇的評價(jià)指標(biāo)劃分為一級、二級、三級、四級、五級五個(gè)等級，歸一化處理后的指標(biāo)值在40～50 為一級，指標(biāo)值在50～60 為二級，指標(biāo)值在60～70 為三級，指標(biāo)值在70～80 為四級，指標(biāo)值在80～90為五級，按照該標(biāo)準(zhǔn)對評估指標(biāo)進(jìn)行量化。

1.3 分析評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

利用直覺模糊集對量化后的指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析，分析過程如下：

假設(shè)水利工程施工進(jìn)度是一個(gè)模糊域U，評價(jià)指標(biāo)是模糊域U中的一個(gè)元素M，由二級指標(biāo)建立的集合為模糊子集，分別將0和1兩個(gè)數(shù)賦值給模糊域中的共維差異里的中介過渡的兩個(gè)極點(diǎn)[6]。在模糊域U中建立水平坐標(biāo)系，在坐標(biāo)軸的正向數(shù)軸上建立一個(gè)范圍在0-1的閉區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)對于任意一個(gè)模糊子集中任意一個(gè)元素都可以指定一個(gè)數(shù)u，該數(shù)為元素的絕對隸屬度，即評價(jià)指標(biāo)的絕對隸屬度[7]。利用直覺模糊集的隸屬度函數(shù)求出每個(gè)指標(biāo)的絕對隸屬度，對任意兩個(gè)指標(biāo)的絕對隸屬度進(jìn)行差值計(jì)算，得到指標(biāo)的相對隸屬度，表示為對于水利工程施工進(jìn)度評價(jià)指標(biāo)的相對重要程度。在直覺模糊集的語氣算子中設(shè)立了同樣、稍微、略微、較為、明顯、十分、非常、極其、極端十個(gè)程度語氣，根據(jù)指標(biāo)的相對隸屬度確定程度語氣，再根據(jù)程度語氣確定指標(biāo)的標(biāo)度，三者之間的關(guān)系如表2所示。

表2 基于直覺模糊集模型的指標(biāo)標(biāo)度

用確定的指標(biāo)標(biāo)度建立標(biāo)度集合P，利用模糊距離表示兩個(gè)指標(biāo)之間的差異性，將標(biāo)度集合中數(shù)據(jù)帶入到直覺模糊集中，利用模糊函數(shù)求出指標(biāo)權(quán)重：

式中：?M——指標(biāo)權(quán)重值；

γ——指標(biāo)標(biāo)度；

i——標(biāo)度集合P中標(biāo)度數(shù)量；

ε1——指標(biāo)絕對隸屬度；

ε2——指標(biāo)相對隸屬度；

l——指標(biāo)歐式距離。

1.4 施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

根據(jù)指標(biāo)權(quán)重值，利用評估函數(shù)對水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算公式為：

式中：?——水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；

k——評估指標(biāo)數(shù)量；

τ——評估指標(biāo)的量化值；

μ——評估指標(biāo)實(shí)際值。

結(jié)合計(jì)算出的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)確定風(fēng)險(xiǎn)等級，此次設(shè)定了非常低、比較低、一般、比較高以及非常高五個(gè)等級。風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小于0.2，表示水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)非常低，不需要采取任何措施；風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)在0.2～0.4 之間，表示水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)比較低，可以采取一些小的措施；風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)在0.4～0.6 之間，表示水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)一般，需要采取一些措施對進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制；風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)在0.6～0.8 之間，表示水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)比較高，需要加大施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)的控制力度；風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大于0.8，表示水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)非常高，必須采取有效措施和手段進(jìn)行控制。按照上述標(biāo)準(zhǔn)確定水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)等級，完成對水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)定性評價(jià)。

2 直覺模糊法評價(jià)施工風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)例

某水利工程預(yù)計(jì)施工周期為125d，人員數(shù)量為234人，資金為1936.16萬元，施工面積為2341.16m2，屬于中小型水利工程。利用直覺模糊法與傳統(tǒng)方法對該水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行計(jì)算和比較。將該水利工程施工分成8個(gè)階段，按照直覺模糊集的施工風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程對每個(gè)階段施工進(jìn)度進(jìn)行指標(biāo)量化、權(quán)重分析、綜合評價(jià)，利用OUD軟件計(jì)算出2種方法產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值是指按照評價(jià)結(jié)果對進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制與管理后節(jié)省的施工成本價(jià)值，其計(jì)算公式為：

式中：y——間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值；

p——水利工程日施工成本；

t——風(fēng)險(xiǎn)控制后節(jié)省的施工天數(shù)；

u——進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)會造成的經(jīng)濟(jì)損失。

實(shí)驗(yàn)將間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對2種方法進(jìn)行對比分析，如表3所示。

從表3 中可以看出，本文采用方法相比于傳統(tǒng)方法，間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高，間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值與水利工程施工預(yù)計(jì)進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)損失基本一致，說明直覺模糊法可以有效降低水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)成本，同時(shí)也驗(yàn)證了直覺模糊集在水利工程施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

表3 2種方法間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值對比（單位：萬元）

3 結(jié)束語

合理安排水利工程施工進(jìn)度，準(zhǔn)確評價(jià)施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)以及有效控制施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，是水利工程施工進(jìn)度管理的重要內(nèi)容。本文結(jié)合水利工程施工進(jìn)度管理的實(shí)際需求，針對傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法中存在的問題，將直覺模糊法運(yùn)用到水利工程施工進(jìn)度管理中，提供了新的施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)思路，降低了施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，保證水利工程施工可以按照計(jì)劃進(jìn)度順利進(jìn)行，對于水利工程建設(shè)而言具有十分重要的意義。