航天組織風(fēng)險綜合評價模型構(gòu)建與應(yīng)用

馮帆 劉召軍 侯保江 徐進(jìn) 徐凡

(北京航天長征飛行器研究所，北京 100048)

0 引言

我國航天型號進(jìn)入一個新的發(fā)展時期，重大航天型號不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且具有性能高、數(shù)量技術(shù)新、周期短等不同于一般產(chǎn)品研制的特點(diǎn)，整個生命周期充滿各種風(fēng)險[1]。航天工程是龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，生成風(fēng)險所涉及的因素種類復(fù)雜且數(shù)量眾多，了解和掌握航天工程中的風(fēng)險來源、關(guān)鍵環(huán)節(jié)并對其進(jìn)行分析、管理及控制，對提升航天項目管理水平、促進(jìn)航天事業(yè)發(fā)展具有重要意義。針對航天項目管理過程中存在的主要風(fēng)險因素，結(jié)合具體項目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立綜合評價模型，將定性的風(fēng)險評估轉(zhuǎn)化為定量的風(fēng)險相關(guān)程度度量值，綜合評價項目關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)而根據(jù)不同類型航天項目重點(diǎn)關(guān)注的管理要素提出決策支持與依據(jù)，緊前策劃，有的放矢，從風(fēng)險根源上制定針對性措施，促進(jìn)航天項目有效實(shí)施。

1 層次分析模型構(gòu)造

航天項目風(fēng)險具有多層次性、多樣性、動態(tài)性的特點(diǎn)，因此風(fēng)險評估涉及多個風(fēng)險指標(biāo)[2]。結(jié)合航天項目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，將項目總風(fēng)險分解為技術(shù)、進(jìn)度、質(zhì)量、管理4個不同維度的風(fēng)險評價準(zhǔn)則，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和量化評估。

在數(shù)學(xué)模型的選擇上，為更符合航天項目管理架構(gòu)，貼合現(xiàn)有航天企業(yè)組織結(jié)構(gòu)，將層次分析法(AHP)引入風(fēng)險分析、評價及決策流程，依據(jù)管理層級建立準(zhǔn)則層和因素層，層次化分析項目風(fēng)險，多因素評價準(zhǔn)則重要程度，將定性描述指標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量度量指標(biāo)。

層次分析法的基本思想是建立描述系統(tǒng)特征的獨(dú)立遞階層次結(jié)構(gòu)，兩兩比較系統(tǒng)中不同因素間的相對重要性，并給出比例值，構(gòu)建上下層要素間的判斷矩陣，得出下層相關(guān)要素對上次要素的相對重要序列，依據(jù)重要序列判定不同風(fēng)險因素間的相對權(quán)重，進(jìn)而依據(jù)量化指標(biāo)給出風(fēng)險控制建議。

綜合航天項目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行具有普遍適用性的風(fēng)險因素識別，結(jié)果見表1。

表1 風(fēng)險識別因素

構(gòu)建項目風(fēng)險識別因素后，對不同因素兩兩之間的相對重要性進(jìn)行量化標(biāo)定，相對重要性的量化指標(biāo)定義為標(biāo)度aij。風(fēng)險評價準(zhǔn)則見表2。

表2 風(fēng)險評價準(zhǔn)則

識別風(fēng)險因素并指定評判準(zhǔn)則后，引入層次分析法(AHP)構(gòu)造風(fēng)險綜合評價模型。層次分析法是美國運(yùn)籌學(xué)家薩蒂(Saaty)提出的定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，將決策者對復(fù)雜系統(tǒng)的決策思維過程模型化、數(shù)量化，將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進(jìn)行簡單的比較和計算，進(jìn)而得出不同因素的權(quán)重。該方法把研究對象作為一個系統(tǒng)，按照分解、比較判斷、綜合的思維方式進(jìn)行決策，將思維過程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化，能夠把多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、難以全部量化處理的決策問題劃分為多層次單目標(biāo)問題，結(jié)果簡單明確，容易被決策者了解和掌握，其構(gòu)造過程分為如下三步[3-4]：

(1)構(gòu)造判斷矩陣，依據(jù)表2所設(shè)定的評價準(zhǔn)則，通過專家調(diào)查法，對屬于同一層級的因素相對于上一層級因素的重要程度進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣A。

式中，aij代表因素i與因素j相比對于上一層級因素的相對重要程度；n代表該層級的因素個數(shù)。aij>0，aij=1/aji，aii=1。

將冪值進(jìn)行歸一化處理，得到因素權(quán)重，公式如下

(3)對判斷矩陣進(jìn)行一致性判斷。求解判斷矩陣A的最大特征根值λmax，公式如下

式中，W為由歸一化因素權(quán)重wi組成的歸一化因素權(quán)重矩陣。

計算相容性指標(biāo)CI和一致性指標(biāo)CR，公式如下

式中，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI可以通過查表法進(jìn)行確定，見表3。

表3 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

當(dāng)CI≤0.1時，判斷矩陣的一致性可以接受；當(dāng)CI>0.1時，判斷矩陣應(yīng)做修正。

判斷矩陣一致性通過后，因素權(quán)重wi(i=1，…，n)即可作為本層次因素相對于上一層次因素的重要程度。

2 單層次評估模型建立

根據(jù)所識別的航天項目普遍適用性風(fēng)險因素，分層級構(gòu)建評估模型。以某航天工程項目為應(yīng)用實(shí)例，建立項目風(fēng)險層級結(jié)構(gòu)，如圖1所示。可劃分為A-Bx，B1-4-Cxx兩個評估層次，分別建立單層次評估模型，計算不同層次之間的相對權(quán)重。

圖1 某項目風(fēng)險層級結(jié)構(gòu)

根據(jù)項目應(yīng)用背景，對相關(guān)專家進(jìn)行意見采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，形成各個層級的判斷矩陣，進(jìn)行層次單排序，并逐層檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性。

2.1 A-Bx層(目標(biāo)-準(zhǔn)則層)

目標(biāo)層設(shè)定為項目總風(fēng)險，即本文的評估對象；準(zhǔn)則層設(shè)定為技術(shù)風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險、進(jìn)度風(fēng)險和管理風(fēng)險4個評價準(zhǔn)則。目標(biāo)-準(zhǔn)則層模型構(gòu)建主要是為了評估4個評價準(zhǔn)則對于項目總風(fēng)險的相對重要程度。步驟如下：

(1)構(gòu)造準(zhǔn)則層判斷矩陣B。

(2)層次單排序。目標(biāo)-準(zhǔn)則層分析結(jié)果見表4。

表4 目標(biāo)-準(zhǔn)則層分析結(jié)果

(3)一致性檢驗(yàn)。目標(biāo)-準(zhǔn)則層一致性檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 目標(biāo)-準(zhǔn)則層一致性檢驗(yàn)結(jié)果

計算結(jié)果顯示，最大特征根為4.043，根據(jù)RI表查到對應(yīng)的RI值為0.882，因此CR=CI/RI=0.016<0.1，通過一次性檢驗(yàn)。

2.2 B1-4-Cxx(準(zhǔn)則-因素層)

因素層主要是對風(fēng)險評價準(zhǔn)則進(jìn)行進(jìn)一步分解，細(xì)化評價因素，將各準(zhǔn)則下的因素貢獻(xiàn)率進(jìn)行計算排布，以更加直觀地表征項目實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險點(diǎn)及對應(yīng)的影響權(quán)重。

2.2.1 技術(shù)風(fēng)險準(zhǔn)則

(1)構(gòu)造技術(shù)風(fēng)險因素層判斷矩陣C1。

(2)層次單排序。分析結(jié)果見表6。

表6 技術(shù)風(fēng)險準(zhǔn)則-因素層分析結(jié)果

(3)一致性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果見表7。

計算結(jié)果顯示，最大特征根為7.102，根據(jù)RI表查到對應(yīng)的RI值為1.341，因此CR=CI/RI=0.013<0.1，通過一次性檢驗(yàn)。

2.2.2 進(jìn)度風(fēng)險準(zhǔn)則

進(jìn)度風(fēng)險準(zhǔn)則計算過程與技術(shù)風(fēng)險準(zhǔn)則相同，經(jīng)過判斷矩陣構(gòu)造、層次單排序及一致性檢驗(yàn)后，可得各個風(fēng)險因素的權(quán)重值，見表8。

表8 進(jìn)度風(fēng)險準(zhǔn)則-因素層AHP層次分析結(jié)果

2.2.3 質(zhì)量風(fēng)險準(zhǔn)則

質(zhì)量風(fēng)險準(zhǔn)則計算過程與技術(shù)風(fēng)險準(zhǔn)則相同，經(jīng)過判斷矩陣構(gòu)造、層次單排序及一致性檢驗(yàn)后，可得各個風(fēng)險因素的權(quán)重值，見表9。

表9 質(zhì)量風(fēng)險準(zhǔn)則-因素分析結(jié)果

2.2.4 管理風(fēng)險準(zhǔn)則

管理風(fēng)險準(zhǔn)則計算過程與技術(shù)風(fēng)險準(zhǔn)則相同，經(jīng)過判斷矩陣構(gòu)造、層次單排序及一致性檢驗(yàn)后，可得各個風(fēng)險因素的權(quán)重值，見表10。

表10 管理風(fēng)險準(zhǔn)則-因素分析結(jié)果

3 多層次評估模型綜合分析

根據(jù)對單層次A-Bx，B1-4-Cxx的模型構(gòu)建及評估，可計算得出最底層(因素層)對于最高層(目標(biāo)層)A-Cxx的相對重要性權(quán)值并進(jìn)行層次總排序。

該過程從最高層向最底層依次進(jìn)行。將不同層級間的權(quán)重進(jìn)行累積，進(jìn)而得到最底層風(fēng)險因素相對于最頂層總風(fēng)險的重要程度權(quán)重值，即項目各風(fēng)險點(diǎn)對于整個項目的影響程度。本項目風(fēng)險因素排序結(jié)果見表11。

表11 風(fēng)險因素排序

綜合分析各風(fēng)險因素的綜合排名，可針對其重要程度制訂對應(yīng)措施。以本文列舉的項目為例，重要程度排名前4位的風(fēng)險因素分別為：技術(shù)指標(biāo)達(dá)成風(fēng)險、關(guān)鍵技術(shù)突破風(fēng)險、協(xié)作單位失誤導(dǎo)致項目拖延風(fēng)險和設(shè)計質(zhì)量風(fēng)險。根據(jù)此評估結(jié)果，可判斷此項目風(fēng)險點(diǎn)主要集中在技術(shù)層面，對于設(shè)計質(zhì)量要求較高，屬于技術(shù)風(fēng)險型項目。

4 應(yīng)對措施及建議

根據(jù)此評估結(jié)果制訂風(fēng)險方案，在資源有限的情況下優(yōu)先保障關(guān)鍵風(fēng)險因素的有效釋放，緊前采取措施，合理統(tǒng)籌資源，保障項目成功。針對本項目排名前5位的風(fēng)險要素，可制訂如下應(yīng)對措施。

4.1 技術(shù)指標(biāo)達(dá)成風(fēng)險

技術(shù)指標(biāo)達(dá)成風(fēng)險大，說明本項目技術(shù)指標(biāo)要求高，在方案論證環(huán)節(jié)即存在較大隱患，方案閉合難度大。因此，應(yīng)提前對項目所涉及的技術(shù)指標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行多輪論證與復(fù)查，充分利用專家力量，參與整個方案論證過程，深入把關(guān)、全面指導(dǎo)，調(diào)動優(yōu)質(zhì)設(shè)計資源，保證方案指標(biāo)的閉合。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)突破風(fēng)險

關(guān)鍵技術(shù)突破風(fēng)險大，說明本項目技術(shù)難度高，面臨很多新技術(shù)難題，在方案設(shè)計階段需要高度關(guān)注關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用驗(yàn)證。建議充分設(shè)置試驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，通過對大量試驗(yàn)結(jié)果的分析，驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)的可行性，評估技術(shù)成熟度[5]，在項目初期排除技術(shù)突破風(fēng)險。

4.3 協(xié)作單位失誤導(dǎo)致項目拖延風(fēng)險

協(xié)作單位失誤導(dǎo)致項目拖延風(fēng)險大，說明外部協(xié)作單位對于本項目的順利完成影響較大。因此，應(yīng)對項目涉及的協(xié)作單位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督、定期檢查和技術(shù)交底等，緊盯協(xié)作單位的工作進(jìn)展，確保其保質(zhì)保量履約，避免在項目推進(jìn)過程中出現(xiàn)短線瓶頸。

4.4 設(shè)計質(zhì)量風(fēng)險

航天項目的組織實(shí)施嚴(yán)格遵循質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)[6]，為規(guī)避設(shè)計質(zhì)量帶來的項目風(fēng)險，需嚴(yán)格督促項目團(tuán)隊對標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)開展工作，采取定期檢查的方式保證設(shè)計質(zhì)量。同時設(shè)置檢查項，逐項檢查，發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)之處立即督促整改，確保設(shè)計質(zhì)量可控。

4.5 工藝可行性風(fēng)險

針對項目工藝可行性存在的風(fēng)險，組織工藝方案評審，邀請行業(yè)專家進(jìn)行工藝可行性把關(guān)。針對高風(fēng)險工藝，通過仿真、試制等環(huán)節(jié)，緊前化解風(fēng)險。

5 結(jié)語

本文建立了航天組織風(fēng)險綜合評價模型，以實(shí)際項目的具體實(shí)施過程為基礎(chǔ)，從技術(shù)風(fēng)險、進(jìn)度風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險和管理風(fēng)險4個維度劃分評價準(zhǔn)則，并細(xì)化風(fēng)險評價因素，進(jìn)行層次單排序。將從業(yè)人員定性感知具象化，用定量的影響因素權(quán)重進(jìn)行風(fēng)險數(shù)字化描述，針對項目總風(fēng)險進(jìn)行層次總排序，讓決策者對各風(fēng)險因素對項目總風(fēng)險的貢獻(xiàn)值有了更直觀的認(rèn)知，為后期進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警和措施制訂提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

本文所建立的綜合評價模型在不同項目背景下可對因素層設(shè)置進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)不同項目特性。后續(xù)此模型還可以進(jìn)一步優(yōu)化，在前端數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，將主觀評估引入客觀評價修正環(huán)節(jié)，以提升評價模型的準(zhǔn)確性，為航天工程風(fēng)險監(jiān)控和風(fēng)險管理提供更加科學(xué)的決策依據(jù)。