重大工程項目復雜性識別及定量測度

周之皓，湯育春，王廣斌，陸 瑩，曹冬平

（1.同濟大學經濟與管理學院，上海 200092；2.東南大學土木工程學院，江蘇南京 210096）

0 引言

重大工程項目關系國計民生，對經濟發展、生態環境、社會福祉均有極其重要的影響［1］。由于重大工程項目涉及的方案、主體、環境具有多層次、跨組織等顯著的復雜性特征，傳統的項目管理實踐已難以適應重大工程項目復雜性對項目管理人員帶來的嚴峻挑戰，進而在重大工程項目的施工階段成本超支、工期延長、公眾利益沖突等情況屢見不鮮［2］。早在20 世紀，工程項目便已按實施的復雜性程度分門別類并觸發不同的管理機制［3］，復雜性管理是重大工程項目管理的重要組成部分［4］。然而，對重大工程項目的模糊界定使得項目管理人員不明確何時應啟動復雜性管理。

國內外學者對項目復雜性的研究主要分為復雜性屬性研究與復雜性構成研究兩大類［5］，前者致力于明晰項目復雜性的概念與內涵，后者主要分析重大工程項目復雜性的構成和形成機理。目前，鮮有學者針對重大工程項目開展復雜性評估研究，且現有復雜性測度較為依賴項目管理人員的知識與經驗，例如利用德爾菲訪談、扎根理論和結構方程模型建立復雜性定性評價體系并邀請項目管理人員進行主觀打分，不難發現，其尚未將隱性的復雜性概念轉化為項目管理人員可觀測、可審計的顯性變量，這使得項目復雜性評估結果的精確度難以得到保障，進而容易產生管理策略的錯誤決策。

為彌補現有研究的不足，將基于文獻綜述進一步明晰重大工程及其復雜性的概念與內涵，并結合TOE（technical,organizational and environmental）理論框架與專家訪談開發項目復雜性量表，進而通過探索性因子分析與信效度檢驗識別出可觀測的重大工程項目復雜性評價指標，并基于網絡分析法建立項目復雜性測度模型，利用此模型開展案例研究以驗證其合理性，為重大工程項目復雜性管理提供科學的定量證據。

1 重大工程項目及其復雜性的概念界定

重大工程項目可從其影響范圍（reach）、生命周期（duration）、投資規模（cost）、風險和不確定性大?。╮isks and uncertainties）、主體多樣（widely disparate actors）、飽受爭議性（arenas of controversy）、法律與監管（legal and regulatory issues）、價值破壞性（value destruction）等8 個維度進行描述［6］，不難發現其中影響范圍、生命周期、投資規模與主體多樣這4 個維度易于量化，并且現有研究已給出了相關的定量準則以界定重大工程項目，例如：Bruzelius 等［7］指出重大工程應為大規模、復雜的投資，通常耗資1 億美元以上，需要多年開發和建設，涉及多個公共和私人利益相關者，具有變革性，并影響數百萬人；Sun 等［8］指出重大工程的施工工期多在2 年以上且使用周期多在50 年及以上并對社會產生多重影響。綜上所述，定義重大工程項目一般為投資規模超過1 億美元、施工工期超過2 年、使用壽命達50 年及以上，對社會具有多重影響的新建或改造的基礎設施項目。

項目復雜性是項目自身的固有特征［9］。此概念最早由Baccarini［10］提出，即為項目各組成要素之間的差異性（differentiation）與相互依賴性（interdependency）。在此基礎上，有研究指出項目中各子任務的相互作用決定了項目復雜性的性質以及復雜性水平［11］；并且，各要素之間的差異性與相關性均可視為項目的結構復雜性（structural complexity），而結構的復雜性與不確定性（uncertainty）構成了項目的復雜性［12］，其中，不確定性包含目標的不確定性和實現項目目標的知識方法的不確定性兩個維度［13］。同時，不能忽視項目復雜性具有動態的交互屬性［14］，例如：項目組成要素的數量、各組成要素的活躍程度、各組成要素之間的交互程度、項目與外部環境（自然環境、市場環境、政策環境等）交互程度都加劇了項目的復雜性［15］。已有研究指出項目復雜性可以分為3 個層次：組成項目各要素的數量與多樣；項目要素之間的相互作用即交互；項目與其外部系統的交互作用［4］。綜上所述，項目的復雜性由其自身的結構復雜性與不確定性所引發，其中項目結構復雜性包含構成項目各要素之間的差異性和各要素之間的相互依賴性兩個維度，不確定性由項目目標的不確定性和實現項目目標的知識方法的不確定性兩個維度組成；同時，項目復雜性受其自身內部要素（技術、組織）之間的交互及其與外界環境和系統的交互所促長，并隨項目進展動態變化。

關于項目復雜性的評價研究，Baccarini［10］將項目復雜性分為技術復雜性（technological complexity）和組織復雜性（organizational complexity）兩個維度；Maylor 等［16］在組織復雜性和技術復雜性的基礎上，增加了資源復雜性（resource complexity）；Xia等［17］也在借鑒Baccarini 的分類基礎上，結合項目復雜性的屬性，將項目復雜性分成了4 個維度：結構組織復雜性（structural-Org）、結構技術復雜性（structural-IT）、動態組織復雜性（dynamic-Org）以及動態技術復雜性（dynamic-IT）。關于重大工程項目的復雜性，Bosch-Rekveldt 等［18］基于文獻和訪談等質性研究方法首次提出了TOE 分析框架，將重大工程項目復雜性分為技術復雜性、組織復雜性和環境復雜性。在此基礎上，國內外學者發展出各類精細化的大型工程項目復雜性評價體系，例如：項目內部復雜性（組織復雜性、任務復雜性、技術復雜性）和項目外部復雜性（環境復雜性、制度復雜性、社會復雜性）［4］；利益相關者管理復雜性、

項目治理復雜性、法律復雜性、財政規劃復雜性等11 類［19］。主觀性指標的冗雜致使量化評估難以實現，進一步限制管理人員將復雜性管理納入項目管理實踐。因此，沿用TOE 體系將重大工程項目復雜性劃分為技術復雜性、組織復雜性、環境復雜性。

2 重大工程項目復雜性影響因素識別與測度體系建立

基于文獻綜述識別重大工程項目復雜性的影響因素。目前，專門研究重大工程項目復雜性的文獻較少，故將關鍵詞拆分成 “項目復雜性”與“重大工程”兩方面檢索，其中“重大工程”的近義詞有“大型工程”和“基礎設施”。各詞語除其本身外，根據使用習慣分別有幾種同義稱謂，如表1 所示。

表1 檢索詞匯及其同義稱謂

從中國知網（CNKI）和Web of Science 對上述檢索詞進行中英文文獻檢索，在1900 年至2021 年期間共檢索出中文文獻41 篇、英文文獻72 篇。去除重復與不相關文獻，共篩選出13 篇相關文獻，其中中文文獻3 篇、英文文獻10 篇?？煽闯?，目前國內外學者對重大工程項目復雜性的研究較少。不少學者針對普通工程項目提出了復雜性評價測度體系，此類體系及其指標可供借鑒，故進行文獻補充。再次檢索出中文文獻48 篇、英文文獻131 篇，篩選不相關文獻得到補充中文文獻11 篇、英文文獻20 篇。兩次檢索文獻合并，去除重復文獻中文1 篇、英文4 篇，最終得到相關中文文獻13 篇、英文文獻26 篇，共39 篇。通過對最終確定的39 篇文獻進行整理和分析，提取識別出TOE 框架下重大工程項目復雜性影響因素如表2 所示。

表2 重大工程項目復雜性構成要素與影響因素

3 重大工程項目復雜性量表開發

3.1 量表題項編制

量表采用文獻綜述、實務界專家訪談和小樣本測試三步法建立。第一步基于以上提取出的重大工程項目復雜性測度指標提出重大工程復雜性測量初始題設。第二步進行實務界專家訪談，將初始題設提供給專家審閱，基于此對題設的設問方式和具體數值進行修改。共計對初始題設進行了5 處修改，包括：（1）因不同項目施工工期不同，涉及施工交叉作業的天數不能有效反映項目交叉作業對項目總工期管控的影響，故將題設兩種交叉作業天數改成交叉作業占總工期比例；（2）題設9 中因一年的計算周期跨度太大不易實際計算，而每周內部利益相關者前來視察的頻次更易度量，故將計算周期修改為每周；（3）題設13 補充“相鄰項目施工時序”選項；（4）因不同項目投資金額不同，超額數值的多少不能反映超支程度，故將題設15 中的超支水平以所占總投資百分比計；（5）將題設16 停工時間的計算單位修改為天數。在此基礎上，通過對10 位專家（均為工齡20 年以上，具有多項重大工程項目經驗）的訪談確定了題設的各選項對應具體取值范圍。以題設4 為例，確定各選項取值范圍的過程如表3 所示。第三步進行小樣本測試，共邀請10 位參與過重大工程項目的人員（均非第二階段實務界專家訪談專家）進行問卷填寫。經過充分與專家進行交流挖掘量表在實際填寫過程中可能出現的問題，并根據專家意見對量表題設與選項進行進一步修訂。經過本階段量表測試，形成最終用于問卷發放的重大工程項目復雜性測度量表。

表3 確定量表各選項取值范圍示例

3.2 問卷發放與收集

正式問卷調查的時間從2022 年2 月中旬開始，到2022 年6 月下旬結束。調查涉及中國境內北京市、江蘇省、浙江省、四川省等地區，國外包括哥斯達黎加共和國、安哥拉共和國、孟加拉國等地區。由于地域限制等客觀原因，采用線下紙質問卷與線上電子問卷同步進行的形式向重大工程項目管理人員開展問卷調查，共發放線上問卷84 份（邀請項目總負責人填寫，之后請其發放給下屬高級項目管理者填寫并向筆者回饋發放人數），回收65 份，回收率77.4%；線下調查問卷36 份，回收36 份，回收率100%，合計回收101 份問卷。剔除問卷的標準包括：（1）核查判斷受訪者是否認真有效填寫問卷，若問卷題設選項均為同一選項或排列呈明顯規律分布，視為無效問卷；（2）去除問卷中填答不完整、漏填者；（3）去除同一重大工程項目填寫明顯雷同的問卷。共剔除7 份無效問卷，得到有效問卷94 份（以下簡稱“樣本”），有效回收率為78.3%，有效問卷數量與問卷題設的數目之比為5 ∶1，參考吳明隆［19］194-240的觀點，滿足后續統計分析的需要。樣本的描述性統計分析如表4 所示。

表4 樣本的描述性統計分析

3.3 相關性分析

由表5 可看出各變量的均值在2.840 到3.468 之間，說明調研對象整體對各變量的評價接近于3.000，表示所調研項目預備一定的項目復雜性。除此之外，同一維度下的各變量相互之間均顯著相關。

3.4 探索性因子分析

首先，對調查問卷數據進行Bartlett 球形檢驗與樣本適當性檢驗（KMO 值）。如表6 所示，Bartlett球形檢驗值為909.918，df=153，P＜0.001，KMO 值為0.825，表明量表適合進行因子分析。

表6 樣本KMO 和Bartlett 檢驗結果

然后，采用主成分分析，進行最大方差法正交旋轉處理，顯示旋轉后的解，以檢驗重大工程項目復雜性量表的建構效度。共分析出3 個因子，累計方差貢獻率為62.272%，這與基于TOE 復雜性測度理論體系相吻合。如表7 所示，旋轉后得到各題項最高因子荷載均大于0.5，無需刪除題項。

表7 重大工程項目復雜性的旋轉成分矩陣

3.5 信度檢驗

采用校正的項目總相關（corrected-item total correlation，CITC）和Cronbach'sα信度系數對重大工程項目復雜性量表進行信度分析，以驗證重大工程項目復雜性量表的可靠性。其中，CITC 作為凈化條款的標準，信度系數α用于檢驗條款的內部一致性。如表8所示，各維度子量表的系數值均大于0.700，內部一致性信度良好，CITC 值均大于0.300，表示每個題項與其余題項加總的一致性高。其中，組織復雜性因素量表的α系數值大于0.700，表明其內部一致性信度較為良好；由于測量變量OC9的“項已刪除的α系數”值顯著高于0.799，因此刪除題項OC9，則任務復雜性因素量表的α系數值大于0.800，表明其內部一致性信度良好，除OC5外，其他“項已刪除的α系數”列的數值均小于其系數，表示各子量表的內部一致性信度佳。OC5表示文化多樣性，以項目組織人員的國籍數目顯化，由于受新冠疫情影響以及人脈關系限制，本研究問卷發放對象有近60%在中國境內，而國內項目參與者國籍多為1 至3 種，故樣本選取未能實現波及全球范圍，存在客觀誤差；同時，刪除指標OC5并未明顯提高組織復雜性維度α系數，故可不刪除。最終，重大工程項目復雜性量表整體α系數值為0.877，大于0.800，表明其內部一致性信度良好。

表8 重大工程項目復雜性量表信度分析結果

3.6 效度檢驗

通過文獻綜述、實務界專家訪談以及問卷預測試等3 個階段確定最終采納的量表，既反映了重大工程項目復雜性因素研究文獻的已有成果，又結合了重大工程項目的特征。以下進一步采用驗證性因子分析測量重大工程項目復雜性各維度內部題項的結構效度、聚斂效度和區分信度。

3.6.1 結構效度檢驗

根據擬合指標的標準，如表9 所示，χ2/df 值在1～3 區間內，表示模型屬于簡約適配程度；RMSEA值小于0.080，較為適配；SRMR 值小于0.100，較為適配；GFI 值接近可被接受閾值0.900；IFI、CFI、TLI 均大于0.900。故可認為技術復雜性、組織復雜性和環境復雜性適合衡量重大工程項目復雜性水平。

表9 重大工程項目復雜性量表結構效度檢測結果

3.6.2 聚斂效度檢驗

從表10 可看出，除OC5 標準化負荷外，3 個維度下各題項因子載荷均大于0.600，根據吳明隆［19］194-240的觀點，說明各題項對其所在維度具有較高代表性；同時各維度的平均方差變異系數（AVE）均大于0.500，組合信度（CR）均大于0.800，說明量表整體聚斂效度明顯。

表10 重大工程項目復雜性量表聚斂效度檢測結果

3.6.3 區分效度檢驗

由表11 可知，3 個維度之間的相關性系數均小于0.500，且均小于對應AVE 平方根，根據吳明?。?9］194-240的觀點，說明各維度之間不僅具有一定的關聯性，還具備區分度，即重大工程項目復雜性3 個子維度的區分效度理想，這同時也驗證了TOE理論框架的合理性。

表11 重大工程項目復雜性量表區分效度檢測結果

4 基于網絡層次分析的重大工程項目復雜性計算方法

網絡層次分析（analytic network process，ANP）模型是基于層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）模型改進的決策模型。通過將已有重大工程項目復雜性評價指標體系轉化為ANP網絡結構模型，可以分析得到不同測度指標的重要程度，獲得指標權重。將重大工程項目復雜性評價指標體系和ANP網絡層次結構一一對應，目標即為重大工程項目復雜性計算，控制層包含評價指標的3 個維度，網絡層包含17 個二維項目復雜性評價指標對應的元素，如圖1 所示。利用Super Decision 軟件繪制指標之間的相互影響關系圖，如圖2 所示。

圖1 重大工程項目復雜性評價指標結構

圖2 重大工程項目復雜性評價指標網絡層影響關系

判斷矩陣的打分由20 位多年從事重大工程項目管理的人員進行，受訪對象主要集中在35～45 歲的年齡段，工作年齡15 年以上，學歷以大學本科、碩士研究生為主，有一位博士研究生。由于長期扎根重大工程項目建設，對重大工程項目管理較為熟悉了解，所以這些受訪對象對指標的重要度判斷有著良好的參考意義。在Super Decision 軟件中輸入受訪者的評價信息，若一致性系數CR 小于0.100，則利用軟件自動計算判斷矩陣最大特征值的特征向量并標準化，從而得到權向量即各指標權重值。對受訪專家的20 份判斷矩陣分值經過Excel 平均處理，最終形成的指標權重見表12。在評價指標層面，技術復雜性普遍被認為是影響重大工程項目復雜性的最重要指標；在二級影響因素層面，各指標權重相差甚微，這同時驗證了以上通過文獻綜述提取出各影響要素的準確與有效。

表12 重大工程項目復雜性評價指標權重

結合工程實際與專家訪談結果，提出重大工程項目各復雜性測度指標的二級影響因素計算方法如表13 所示。

表13 重大工程項目復雜性測度二級影響因素計算方法

進一步，結合表12 和表13，重大工程項目復雜性計算公式如下：

5 案例分析

為對上述構建的重大工程項目復雜性評價信息模型及評價模型進行驗證，選擇中國華東某市大型地下空間二期工程三工區項目A，以其施工期間項目復雜性評價為例進行分析。項目自2022 年4 月下旬開工，總占地面積約2.5 萬m2，總建筑面積約10萬m2，包含基坑工程、地下主體結構、設備及管線安裝、裝飾裝修等工程，地塊內部同時配套兩條城市軌道交通附屬工程（基坑深度分別約為27 m 和36 m）。該項目建成后將成為該市最具特色、規模最大的省級重大工程項目。對該項目復雜性評價信息進行搜集提取如表14 所示。

表14 重大工程項目A 各復雜性評價指標得分與復雜性計算結果

根據重大工程項目復雜性計算公式，評價結果如下：

（1）項目復雜性整體層面，復雜性處于中等偏上水平。

（2）各復雜性維度層面，組織復雜性較低，而環境復雜性較高，得分遠高于其他維度，表明該項目的組織結構較為簡單且穩定，但由于該項目為多個單項工程的組合，故其施工工期、投資總額與組織目標均處于一般水平。本項目距長江堤壩僅600 m且橫跨長江古河道，而基坑最深開挖達51 m（國內目前地下空間綜合體開挖最深基坑），基巖埋深達到120 m，地下水系豐富、滲透系數大等難題為項目建設帶來極大困難。在項目建設期間，受新冠疫情防控影響多次停工，這些均促漲了施工環境復雜性。同時，項目結合施工情況采用了許多先進技術，例如對超深地鐵車站采用上三層明挖順做法與下三層蓋挖逆做法的施工工藝，地下連續墻鋼筋籠吊裝采用新型吊點、吊裝扁擔（扁擔外設鋼管）等，并采用無人機等智慧系統加強對現場的高效實時監控，故技術復雜性得分也相對較高。

（3）各復雜性評價指標層面，TC2、OC7、EC3、EC4與EC5評價計算值達到了5 分，復雜性程度高。針對TC2，需加強對工程進度即搭接作業的控制，尤其注意對工序搭接時間節點的把控，并對工作界面進行合理、有效與清晰的區分，同時協同好各分包單位的入場與退場時間，做好施工過程監督。OC7反映了利益相關者對項目復雜性的貢獻，故需加強對內部利益相關者的協調與控制，尤其對分包商加強管理，這與針對控制TC2指標的策略相輔相成。EC3、EC4與EC5分別反映政治、經濟與自然環境的改變對項目的影響，在后續建設期間，項目決策團隊需緊跟時事，關注政策迭代情況與市場動態，并有效評估周邊環境對項目建設的影響，將外部環境對項目的影響降至最小。

通過此次評價，提出有針對性的復雜性管理措施投入實踐，在下一次復雜性評價時，重點觀察TC2、OC7、EC3、EC4和EC5等指標的評價原始值和評價計算值與本次得分對比是否有所下降，以追蹤復雜性管理策略的實行效果。

6 結論

基于文獻綜述識別重大工程項目復雜性評價指標，并通過三輪問卷設計形成重大工程項目復雜性調查問卷，基于問卷調查和統計分析建立了包含3個維度（技術復雜性、組織復雜性、環境復雜性）與17 個二級評價指標的重大工程項目復雜性定量評價指標體系，在此基礎上，運用ANP 模型確立各指標權重并歸納各指標具體計算方法，進一步提出重大工程項目復雜性計算公式，并通過案例分析驗證了模型的有效性，實現重大工程項目復雜性定量評價。項目復雜性定量評估使得評價信息來源明晰、準確與可靠，建立含項目整體層、復雜性維度層和評價指標層的三層次復雜性管理策略體系，既實現了對項目整體復雜性的宏觀把控，又有助于明確復雜性管理方案中的重點控制維度及具體措施。

但對重大工程復雜性評價信息的掌握還需考慮時效性。后期研究可考慮將評價指標體系與建筑信息模型（BIM）相結合，構建重大工程項目復雜性動態評價系統。隨著項目建設周期中關鍵時間節點的推進，多輪次提取BIM 模型中的各類屬性信息，并將其與復雜性評價指標進行關聯，實現重大工程項目復雜性的動態評價與實時反饋，便于項目管理人員根據評價結果不斷調整管理策略，進而實現項目績效的可持續優化。