基于WBS-RBS與AHP的地鐵工程物資管理風險研究*

郭新偉，楊麗華，韓大鵬，馬少雄，鄒 超

(1.中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710025；2.陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 714099)

0 引言

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展，城市軌道交通規劃建設規模逐年攀升，而地鐵在城市軌道中占比已高達75%[1]。相比其他工程，地鐵工程體量較大，資金與資源消耗較高，項目物資成本在施工總成本中所占比例約65%[2]，對地鐵工程施工管理階段的物資管理提出了更高要求。因此，開展城市軌道交通物資管理風險研究，明確風險防范重點和對策，對保障地鐵工程施工物資管理風險防范和控制具有重要實踐意義。

當前，針對地鐵工程物資管理已開展較多研究，如張唯等[3]以北京軌道交通1，2號線為例，對線路設備改造中的物資管理進行研究，并提出針對性的保障方法；王迪[4]通過研究南京地鐵企業物資管理方模式，提出了一系列優化措施；王靜等[5]則通過對北京地鐵10號線的實踐與分析，提出物資成本管理的五道關。通過對比分析，相關研究主要是從工程實際出發，采用定性方式進行描述，缺乏定量分析，且針對物資管理風險方面的研究相對較少。WBS-RBS法是對風險進行研究的常用方法，已被廣泛應用于各類工程風險研究中，如李宗坤等[6]利用WBS-RBS法對港珠澳大橋人工島工程進行風險分解，明確重要風險源和工程總體風險度；陳桂香等[7]利用WBS-RBS法研究機場建設工程施工過程風險，并計算出風險源發生的可能性和風險損失，同時對施工階段風險進行有效評估。目前，基于WBS-RBS法應用于地鐵工程物資管理風險的研究相對較少。基于此，本研究從系統思維角度出發，將WBS-RBS，AHP及風險度理論相結合，建立基于WBS-RBS與AHP的評價模型，為地鐵工程物資管理風險防范提供有效保障。

1 理論基礎

1.1 WBS-RBS法

2005年美國著名學者D.Hillson提出了矩陣風險管理模型，被廣泛應用于風險識別過程。其中，WBS是工程管理中結構體系成熟功能完善的工作分解結構，而RBS則是以WBS分解模式為基礎，以項目目標分解為原則的一種分解結構，將WBS與RBS相融合，使兩種方法交叉應用，即構成了WBS-RBS矩陣，可實現對項目風險進行研判[8-9]。主要包括以下步驟。

1)構建WBS矩陣 根據地鐵工程施工特點及風險管理與防范的總體需求，明確物資管理中風險識別對象和范圍，在此基礎上以工作流程與工作關系為分解原則，保證分解結構清晰，由上至下包含項目所有工作[10]，如圖1所示。

圖1 項目WBS工作分解

2)構建RBS矩陣 根據工程項目目標和性質，在WBS基礎上，分析各子工作包可能存在的風險，并將其按等級劃分，分解過程嚴格遵照各風險附屬關系，直至分解到基本風險事件[10]。項目RBS風險分解如圖2所示。

圖2 項目RBS風險分解

3)構建WBS-RBS風險辨識矩陣 以WBS底層工作包所構建的集合定義為矩陣列向量，以RBS底層風險因子所構建的集合定義為矩陣行向量，從而形成風險耦合矩陣，有助于項目管理人員清晰了解和識別每項業務活動存在的風險及風險來源。風險耦合矩陣如圖3所示。

圖3 WBS-RBS 風險耦合矩陣

風險識別矩陣創建過程中，橫向為WBS工作分解，縱向為RBS風險分解，判斷每個單元格對應的工作與風險是否同時存在，如存在即在此單元格中填入數字1，如不存在則填入數字0。通過對矩陣中所包含的風險進行梳理，有效識別和掌握項目實施施工階段所涉及的物質管理風險及其所處階段，確保風險因素識別周全而不被遺漏。

1.2 AHP法

層次分析(AHP)法是將定性與定量相結合，將專家定性判斷轉化為定量數據[11]。主要步驟為：①確定影響問題決策的因素；②將同一層中的因素相互比較，并對各因素權重進行計算；③對不同層次因素進行比較、計算。

1)明確目標 從目標出發，構建AHP分析模型，主要由目標、要素和指標3個層次構成。

2)構造判斷矩陣 邀請專家根據打分標準進行打分。本研究采用九級標度法為打分標準[12]，bij表示因素i和因素j二者重要性之比，九級標度法如表1所示。

表1 九級標度法

3)確定各影響要素相對重要程度 得到各指標得分后，以數值為判斷依據，可明確各指標及各層級之間的重要程度。

計算矩陣第i行所有元素乘積Pi，如式(1)所示[11]：

(1)

式中：i為矩陣行數；j為矩陣列數。

計算Pi的n次方根Wi，如式(2)所示：

(2)

利用歸一化公式，對向量W=(W1,W1,…,Wn)T進行處理，并計算出該向量最大特征根，如式(3)～(4)所示：

(3)

(4)

式中：W為對應行向量歸一化處理的結果；i為矩陣行數；λmax為判斷矩陣最大特征值。

R.I.隨機一致性指標如表2所示。

表2 R.I.隨機一致性指標標準值

4)一致性檢驗計算 平均一致性指標C.I.和一致性檢驗比率C.R.分別如式(5)～(6)所示:

(5)

(6)

當C.R.<0.1，可認為矩陣具有良好的一致性，可將該特征向量作為后續計算的權重向量，權重計算結果有效。

1.3 風險度理論

風險度是一種定量分析方法，可分析和評估風險發生概率和風險損失。風險度理論是量化風險概率和風險所造成損失的一種方法，可用其計算和確定風險度[13]，如式(7)～(8)所示：

D=LC

(7)

F=WiD

(8)

式中：L為風險概率，取值1～5；C為風險損失，取值1～5；D為風險指數，取值1～25；F為各階段風險度。

L，C，D取值如表3所示。

表3 L，C，D取值

2 風險識別

2.1 WBS分解

在向地鐵工程物資管理人員進行咨詢的基礎上，考慮地鐵工程物資管理全生命周期，按管理行為發生時間，將其分為物資采購計劃、物資采購實施、物資現場管理3個階段，每個階段各包含3項工作。WBS分解如圖4所示。

2.2 RBS分解

通過查閱相關資料，借鑒相關工程項目，充分考慮各方面致險因素，將風險分解為自然風險、社會風險、管理風險、人為風險，如表4所示。

表4 物資管理風險分類

2.3 風險分解驗證

為保證風險分解符合工程實際情況，邀請15位實際參與地鐵工程物資管理人員進行實地問卷和訪談，以確保風險分解準確性、合理性。問卷調查主要針對風險分解過程中分解出的各項風險，按完全不重要、稍微重要、一般重要、比較重要、非常重要5個等級，并將重要程度進行等級劃分，各等級評分依次為1，2，3，4，5，參與調研人員參考評分表對風險進行打分。

為有效避免回收問卷出現打分不合理、人為主觀因素強等情況，對其可信度進行考察，判斷其對地鐵工程施工物資管理風險評估體系是否具有指導作用，并采用信度系數法(Cronbach’sα)對問卷結果進行計算分析，如式(9)所示：

(9)

信度系數Cronbach ’sα∈[0,1]，該數值越接近1，則表示本次問卷調查信度和可靠性越高，信度系數法評判標準如表5所示。由表5可知，當信度系數>0.7時，則本次問卷調查結果可被接受。

表5 信度系數法評判標準

對問卷調查中各級指標信度系數及值進行計算，其中一級指標計算結果如表6所示，二級指標計算結果如表7所示。

表6 一級風險信度系數及信度計算結果

表7 二級風險信度系數及信度計算結果

計算結果顯示，各級指標的信度值均處于可信范圍內，表示本次問卷調查的信度可被接受，且問卷中各風險設置較為合理。

2.4 風險識別矩陣

以WBS分解得到的9項工作為行，以RBS分解得到的19項風險為列，構建風險識別矩陣A，如表8所示。若該風險明確存在于該項工作中，則Aij=1，反之Aij=0。對于不易判斷的風險項也將其設為1，在后續打分時進一步分析。

表8 風險識別矩陣A

3 風險計算與評價

3.1 風險計算

根據WBS-RBS分解結果，提取出各工作中包含的各類風險，采用專家打分法，并設計層次分析專家評分表，隨后邀請5位長期從事地鐵物資管理的專家進行討論并打分，最終得到W-Ri，W11-Rij，W12-Rij，W13-Rij，W21-Rij，W22-Rij，W23-Rij，W31-Rij，W32-Rij，W33-Rij判斷矩陣，其中W-Ri為判斷4個一級風險在地鐵施工全過程中的重要程度，其他矩陣為判斷對應工作中存在的風險對應的重要程度。

通過計算并對上述10個判斷矩陣結果進行一致性檢驗，各判斷矩陣的C.R.計算值均<0.1，表明各組判斷矩陣結果均通過一致性檢驗，即本次打分結果可被接受。檢驗結果如表9所示。

表9 判斷矩陣計算結果

同樣邀請這5位專家對風險發生概率和風險后果等級進行討論，在得出一致性結論后對各風險進行打分，根據式(7)對專家打分結果計算風險指數。結果表明，R11風險水平最低，R32風險水平最高，R12，R13，R21，R44處于較低風險水平，R23，R33，R36，R38，R41，R42，R43，R45處于一般風險水平，R22，R31，R34，R35，R37處于較高風險水平。因此，在實際地鐵工程施工物資管理業務中需對風險較高的業務進行防范，各部門聯通協助采取必要的預防措施。打分結果如表10所示。

表10 打分結果

3.2 風險評價

計算各風險水平后，還需計算各工作風險度水平，以明確風險防范要點，根據式(8)進行計算。由計算結果可知，物資采購計劃階段風險度最高，其次為物資采購實施階段、物資現場管理階段，與實際情況相吻合。物資采購計劃階段是物資管理全生命周期基礎，影響因素較多，尤其是物資采購計劃制定工作，如安排不當會嚴重影響采購行為，為工程項目帶來巨大損失；物資采購實施階段是采購行為體現階段，物資采購的成功與否對工程項目質量具有重要影響；物資現場管理階段風險較低，但保管不當等因素也會對項目工期、質量造成一定程度的影響，各工作風險水平如表11所示。

表11 基本風險因素風險度

由表11可知，各基本風險因素影響程度為W12>W21>W11>W23>W13>W33>W22>W32>W31，物資管理各階段風險為W1>W2>W3。綜上所述，在地鐵工程施工物資管理過程中，物資采購計劃制定和物資采購業務管理存在較大風險。因此，地鐵工程在施工過程中，工程部、物資部需重點對各類風險進行防控，并根據日常工作經驗制定相應應急預案，其他各部門負責人各司其職，落實并加強作業人員日常業務的技能培訓和素質教育，做好物資風險管理的每道防線。

4 結語

根據地鐵工程施工物資管理的業務流程，運用WBS-RBS法對各階段致險因素進行識別和研判，建立層次化風險矩陣模型；在此基礎上引入AHP法求解目標矩陣特征向量和最大特征值，確定不同風險重要程度權重，并進行一致性檢驗；結合風險度理論求解作業單元風險度，將定性分析和定量評價相結合，為最佳物資風險管控措施提供合理理論依據，同時也能為其他工程項目風險識別和定量評價提供借鑒和參考。