基于熵權TOPSIS法的鐵路工程工期風險評價研究

摘要：目前，國內外學者對于鐵路工程工期延誤風險的研究并不多，急需建立一套完整的評價體系，對擬建鐵路工程項目風險進行及時把控。通過對其他類型工程工期延誤文獻的研究，結合鐵路工程項目特點，整理出包含5個主維度、18個二級風險指標的評價體系。以滬蘇湖鐵路工程項目為研究對象，對工期延誤風險做系統性評價。結果表明：設計圖樣完好性及供應時效性、材料的及時供應及質量、工程變更、征地拆遷效率4項指標是影響滬蘇湖鐵路工程項目工期風險的主要因素。根據現場實際情況分析原因，得到相關管理啟示，為國內鐵路在建項目風險管控提供參考。

關鍵詞：鐵路工程；工期延誤；TOPSIS法；風險評價

0 引言

我國鐵路工程項目具有投資量大、工期長、參與主體多等特點，涉及的多方組織關系也異常復雜。相關數據顯示，雖然鐵路投資規模繼續保持與“十三五”期間同等水平，但新建鐵路投產里程預計呈下降趨勢。新建鐵路建設項目投資總額逐步遞減，而業主方要求的建設工期也愈來愈短，技術及質量水平要求逐年提高。加上鐵路工程施工外部環境存在許多不確定性因素，這些因素導致施工單位在施工合同履約階段面臨諸多風險。有關新建鐵路工程項目施工風險管理的課題越來越受到工程界關注，其中工期延誤風險管理是目前較為熱門的研究方向之一。

1 工期風險相關文獻綜述

在建工程項目的質量、工期、投資三大目標是相互影響的［1］：趕工期的同時會增加投資額并對項目的質量產生影響；高質量要求的項目也會增加投資但工期會相應順延；建設項目投資的增加或減少，會對質量與工期產生潛移默化的影響。工期管理貫穿整個鐵路工程項目，是否如期完成履約義務，意味著能否按時竣工交付及投產使用，這對項目的經濟利益有直接影響。目前，國內外學者對工期延誤風險的研究較多，以下將從工期風險的研究方法與造成工期風險延誤的指標因素兩個方面展開分析。

國內學者對工期延誤的風險研究大多采用構建模型方式，選擇實際工程項目進行實證的定性定量研究，所涉及的多為管理科學常規方法。李郎聆［2］通過對中老鐵路建設過程中關鍵線路與整體線路間的進度指標進行對比分析，針對不同的分析結果提出不同的管理策略。唐鉅德［3］以某檢修基地工程項目為研究對象，通過運用模糊綜合評價法對構建的評價體系進行賦分，將得到的結果進行分析，提出對策與建議。周方明等［4］將BP神經網絡算法、遺傳算法（GA）與主成分分析方法進行有機結合，選用大連市某擬建項目為研究對象，預測出工期風險的系數，并制訂應對計劃。武菲菲等［5］運用PERT網絡技術進行實例分析，以關鍵線路為基準，合理進行優化布置。項勇等［1］通過構建BAYES網絡確定地鐵項目工期風險之間的各種關系，對風險發生概率進行權重排序，指出在后續的管理實踐中應加以防范。李素英等［6］采用FAHP法對石濟高速鐵路進行工程風險研究，發現工期進度指標所占權重較大。袁永博等［7］采用系統動力學方法研究整個津濱輕軌工程的風險情況，系統性地分析工期差值原因，通過演算得到21條工期風險回路。

研究學者除了對研究方法進行鉆研，對影響工期延誤的因素也建樹頗深。張少夏等［8］通過對隧道施工的工序進行研究，歸納出機械故障、施工過程遇到困難、社會因素、管片開裂4種主要因素。項勇等［1］將工期風險劃分為物資風險、管理風險與不可抗力風險三大評價維度，并對成都地鐵7號線的實際案例工程提出了可靠性建議。張曉楠［9］運用模糊數學的方法研究水利水電工程工期延誤原因，將主維度歸結為內因與外因，以詳盡了解風險控制與合理規避風險。陳小文［10］在研究建筑工程施工風險過程中，將設計變更、材料供給運輸、技術難題作為工期風險的評價指標。張思琦等［11］最終確定了33項影響高校基建工程進度風險的評價指標，并提出規避工期風險的可行性建議。劉洋［12］在研究境外鐵路工程項目時，將工期風險劃分為意外事故、沖突爭議、資源不足與工程變更，最終通過實證研究，為我國企業進入國外鐵路市場提供參考。

通過以上相關文獻的歸納可知，國內學者在研究工期風險時一般采用關鍵工期法、計劃評審技術，以及對各個工程技術與工序之間的聯系進行科學合理地分析。但因工程建設項目周期很長，只是按照施工工序分析工期延誤的原因不能全面識別整個施工階段風險。此外，在進行工期風險的定量分析時，研究者常常采用層次分析法、模糊綜合評價法等方法，在評估過程中受主觀因素影響較大，難有較強的說服力，導致風險評估結果不準確、有局限性，因此亟須建立一套新的評價體系與研究方法。

2 鐵路工程項目工期風險評價體系的建立

通過對工程項目風險影響因素的文獻研習，綜合考慮鐵路工程項目參建單位眾多、涉及土木專業廣泛等特點，建立鐵路工程項目工期風險評價體系，見表1。其中，以內部因素與外部因素為一級指標，設立物設資金因素、管理因素、意外事故、沖突爭議和自然條件5個層面共18個指標的評價體系。

3 基于熵權TOPSIS法的綜合評價模型構建

指標權重賦值是綜合評價類試驗較為重要的環節，客觀準確的數值對于后續試驗的開展有著重要意義。采用熵權TOPSIS法具有以下優點：一是對比其他主觀賦值方法，在TOPSIS評價體系中選擇熵權法確定風險因素的權重是合理可靠的；二是TOPSIS方法適用范圍較廣，對多層次的風險評價排序適應性良好。

本文選擇以滬蘇湖鐵路工程項目為實證研究對象。在調研過程中，通過專家打分法獲得指標數據集，作為熵權法權重的依據。利用在線問卷進行訪談。受訪專家基于實際工作經驗與研究經歷，在評價過程中將工期風險發生概率劃分為“非常可能”“可能”“一般”“難發生”和“較難發生”，量化對應的評分為5分、4分、3分、2分和1分。利用TOPSIS法將數據有序結合，得到最終結果。具體計算步驟如下：

（1）設待評價的風險指標個數為m，每個風險因素的評價屬性得分為n，Xij表示的是第i個風險指標（i=1，2，…，m）對應第j個指標評語（j=1，2，…，n）的實際觀測值，則評價屬性的原始矩陣如下

Xij=X11X12…X1nX21X22…X2nXm1Xm2…Xmn（1）

（2）計算第i個風險因素占第j項評價屬性的權重Pij，公式如下

Pij=Xij∑mi=1Xij（2）

（3）計算第j項評價屬性的熵值ej，公式如下

ej=-1Inm∑mi=1pijIn（pij）（3）

（4）計算第j項評價差異系數Gj，公式如下

Gj=1-ej（4）

（5）計算第j項評價屬性權重wj，wj為標準化后的結果，公式如下

wj=gj∑nj=1gj（5）

（6）確定各項評價指標的最優值向量Y+與最劣值向量Y-，公式如下

Y+=（maxYi1， maxYi2， …， maxYin）（6）

Y-=（minYi1， minYi2， …， minYin）（7）

（7）記評價指標的權重為W=（w1，w2）T，則各風險指標因素與正理想解D+i、負理想解D-i之間的歐式距離如下

Di+=∑nj=1wj（maxyij-yij）20.5（8）

Di-=∑nj=1wj（minyij-yij）20.5（9）

（8）計算各個風險指標因素的評分Ai，運用歐式距離的相對貼近值表示，公式如下

Ai=Di-Di++Di-（10）

若Ai的值為1，則表明該風險因素達到了最大風險等級；若Ai的值貼近0，則表明該項風險因素較小。一般情況下，評分值在（0，1）：靠近1的一端，表明風險越大；靠近0的一端，表明風險越小。

4 案例研究

4.1 工程概況

滬蘇湖鐵路工程項目是從上海經蘇州至湖州的鐵路站前工程，主要包含路基工程、橋涵工程與軌道工程。該項目可綜合概括為“兩線三段落”：“兩線”即滬蘇湖鐵路與滬昆鐵路改線；“三段落”即松江南站段落、客整所段落、石湖蕩貨場段落。該項鐵路工程的重大意義在于將虹橋樞紐往南遷移，徹底打開了松江新城的格局，同時也加強了蘇州與上海的聯系，為建立新的經濟實體紐帶奠定了空間基礎。

4.2 數據分析

本次調研將前文開發的量表轉化成問卷形式，線上訪談有相關工作經驗及研究經歷的20名滬蘇湖鐵路工程項目工作人員，所選受訪者均從事鐵路工程項目3年以上，并具有一定的實踐經驗。對鐵路工程工期風險發生的可能性進行賦分評價。經過式（1）～式（2）方法處理后，得到原始數據標準化處理結果，見表2。

根據式（3）～式（10）將以上數據進行處理，得到各項風險指標最終評分值，見表3。

4.3 結果分析

通過本次試驗，得出以下結果：影響滬蘇湖鐵路工程項目工期最為顯著的幾項指標排序為Q12設計圖樣完好性及供應時效性（0.852 8）＞Q1材料的及時供應及質量（0.844 3）＞Q16工程變更（0.818 8）＞Q13征地拆遷效率（0.816 4）。

結合項目實際情況分析可知，滬蘇湖鐵路工程項目在松江南工區存在大的設計變更，項目管理人員多次向設計方反映變更圖樣遲遲沒有下達，而設計方也由于不可抗力原因一直沒有在最終版圖樣上簽章，直接導致松江南工區關鍵節點工期延誤。在石湖蕩工點的填筑工程中，前期C組填料短缺，施工進程緩慢，原因是上海地處長江沖積扇平原，地質松軟，沒有合適的施工土料，大部分填料都是從外省運送至工區現場，運輸時間較長。工程變更也是工期延誤的主要原因之一，除了前文提到的松江南設計變更，在石湖蕩工點路基工程中也存在變更，原設計采用旋噴樁工藝，但在實際施工過程中發現現場地質對該項軟基處理工藝并不適用，因此向監理業主報告。按照相關規定，要等到批復文件下達后才能進行施工，因此該段工程的工期需要順延，相應后續的填筑工序也滯后。對于征地拆遷而言，該段發生在石湖蕩工點，其內容包含石湖新路小里程側林木遷改、北側林木遷改、10kV電力改遷，廣庵路雨水泵站、農機站羊圈的征地及通信、電力線遷改。由于征拆要考慮多方面因素，例如要與當地居民談妥賠償、拆遷用地需要得到當地規土局的批準等，再加上石湖蕩工點靠近營業線施工，需要注意的問題及細節會更多。

5 結語

本文以滬蘇湖鐵路工程項目為實證對象，研究鐵路工程工期延誤風險的主要影響因素。從項目特征和經濟體量上看，滬蘇湖鐵路工程具有一定代表性，其經驗與結論可以推廣至普適性鐵路站前工程項目。對此，提出以下三點管理啟示：

（1）加強與業主、設計、監理三方的溝通。工程項目的特點之一就是發生變更的概率高，其原因可能是前期設計時沒有考慮周全，也可能是在建過程中突發狀況。當發生工程變更時，應及時與三方進行溝通，商量可行的方案。特殊情況下，施工方亦可根據自身對工程項目的熟悉度，自行提出修改方案，提請三方審批。作為施工總承包方，按時完成合同約定的內容是責任意識的體現。

（2）加強建筑材料及其他周轉材料的供應及時性。物料的充足供應是施工順利進展的前提，保證供應商及時提供物料是控制工期風險的關鍵。常用的控制方法是對合同的把控，供應商如若出現非不可抗力原因造成物料供給的滯后，應當按照影響后果的嚴重程度做出賠償。

（3）加強項目內部的管理因素。組織架構完善是項目管理的前提，施工技術方案交底是有序施工的保障，安全管理則是重中之重。管理人員應著手加強對項目部的管理，堅持定期組織安全培訓，加大加快對施工技術方案的審查力度，為施工提供技術支持。

施工單位突發不可抗力導致的工期延誤在行業內屬于正常現象，因此，如何維護自身的合法權益，以及如何與監理業主進行有效溝通以達到合理索賠的目的是未來的研究重點。

參考文獻

［1］項勇，任宏.工程項目工期風險因素影響分析——基于貝葉斯網絡理論和非疊加原理［J］.技術經濟與管理研究，2015（2）：3-7.

［2］李郎聆.海外鐵路工程進度風險管控分析——以中老鐵路為例［D］.天津：天津大學，2019.

［3］唐鉅德.上海和諧型大功率機車檢修基地工程施工風險評價與分析［D］.上海：東華大學，2015.

［4］周方明，張明媛，袁永博.基于PCA-GA-BP的工程項目工期風險預測研究［J］.工程管理學報，2011（5）：534-538.

［5］武菲菲，王學海，程鐵信.基于PERT的多因素影響下的項目工期風險評價［J］.工業工程，2015（6）：89-92.

［6］李素英，田崖，吳永立.基于FAHP模型的鐵路工程項目風險評估研究［J］.鐵道工程學報，2019（7）：92-99.

［7］袁永博，閆國棟，王艾琳，等.系統動力學在建設工程風險識別中的應用［J］.數學的實踐與認識，2010（11）：99-106.

［8］張少夏，黃宏偉.影響隧道施工工期的風險分析［J］.地下空間與工程學報，2005（6）：936-939.

［9］張曉楠.基于模糊數學的工期風險綜合評價的研究［D］.大連：大連理工大學，2015.

［10］陳小文.建筑工程施工風險影響因素分析與評價研究［D］.杭州：浙江大學，2017.

［11］張思琦，朱曉林.基于工期風險管理的高校基建工程進度審計研究［J］.中國內部審計，2021（4）：17-20.

［12］劉洋.境外鐵路建設工期風險因素識別及形成路徑的分析［J］.鐵路工程技術與經濟，2018（1）：6-9.

收稿日期：2022-09-28

作者簡介：

趙俊逸（通信作者）（1995—），男，助理工程師，研究方向：技術經濟。

于浩（1994—），男，助理工程師，研究方向：工程物流。

朱浩鋮（2000—），男，研究方向：工程管理。