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    基于直覺模糊集的水利工程施工進度風(fēng)險評價

    2022-07-28 06:44:44
    四川水泥 2022年7期
    關(guān)鍵詞:模糊集指標值標度

    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[1]。成本、質(zhì)量以及進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,施工進度的延長會增加施工成本,過分縮短施工進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度,保障水利工程施工成本與質(zhì)量的同時保障施工進度,對水利工程施工進度進行風(fēng)險評價非常有必要。20世紀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,認為一個客觀事物的表面現(xiàn)象與實際存在著必然的模糊聯(lián)系。該理論逐漸被應(yīng)用到風(fēng)險評價領(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)水利工程施工進度風(fēng)險評價現(xiàn)狀來看,急需新的進度風(fēng)險評價方法,解決傳統(tǒng)方法在實際應(yīng)用中存在的間接經(jīng)濟價值較低的問題?;诖?,本文提出基于直覺模糊集的水利工程施工進度風(fēng)險評價方法(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度風(fēng)險的評價過程

    1.1 選擇與計算評價指標

    根據(jù)水利工程施工進度的影響因素,本著一致性、綜合性、代表性以及獨立性原則確定評價指標。影響水利工程施工進度的因素有很多,大致可以分為人為、環(huán)境、技術(shù)、社會以及資金五大類。任何一個水利工程施工都離不開人的參與,每個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、施工隊伍的經(jīng)驗、管理人員的業(yè)務(wù)水平等,都會影響施工進度計劃的實施效果。水利工程施工能否正常運行,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)不僅僅是一個工程施工,周圍的居民和當(dāng)?shù)卣壬鐣蛩匾矔κ┕みM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建立一級指標層,在此基礎(chǔ)上建立二級指標層,如表1所示。

    表1 水利工程施工進度評價指標

    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——人員最近一段時間內(nèi)業(yè)務(wù)考核最高成績;

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

    x——業(yè)務(wù)能力考核標準[4]。

    自然條件對水利工程施工進度影響程度計算公式為:

    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)時間。

    技術(shù)因素對水利工程施工進度影響程度計算公式為:

    式中:h——技術(shù)因素對水利工程施工進度影響程度;

    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度影響程度計算公式為:

    式中:p——社會因素對水利工程施工進度影響程度;

    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度影響程度計算公式為:

    式中:x——資金因素對水利工程施工進度影響程度;

    a——施工方撥款效率;

    z——資金挪用時長;

    v——預(yù)算缺口資金數(shù)量。

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

    1.2 量化評價指標

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

    式中:α——歸一化處理后的指標值;

    κ——歸一化系數(shù),通常情況下該系數(shù)取值為0.1;

    Xmin——水利工程施工進度指標的最小值;

    Xmax——水利工程施工進度指標的最大值;

    υ——水利工程施工進度指標的中值。

    根據(jù)水利工程施工進度評價需求,將選擇的評價指標劃分為一級、二級、三級、四級、五級五個等級,歸一化處理后的指標值在40~50 為一級,指標值在50~60 為二級,指標值在60~70 為三級,指標值在70~80 為四級,指標值在80~90為五級,按照該標準對評估指標進行量化。

    1.3 分析評價指標權(quán)重

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

    假設(shè)水利工程施工進度是一個模糊域U,評價指標是模糊域U中的一個元素M,由二級指標建立的集合為模糊子集,分別將0和1兩個數(shù)賦值給模糊域中的共維差異里的中介過渡的兩個極點[6]。在模糊域U中建立水平坐標系,在坐標軸的正向數(shù)軸上建立一個范圍在0-1的閉區(qū)間,在該區(qū)間內(nèi)對于任意一個模糊子集中任意一個元素都可以指定一個數(shù)u,該數(shù)為元素的絕對隸屬度,即評價指標的絕對隸屬度[7]。利用直覺模糊集的隸屬度函數(shù)求出每個指標的絕對隸屬度,對任意兩個指標的絕對隸屬度進行差值計算,得到指標的相對隸屬度,表示為對于水利工程施工進度評價指標的相對重要程度。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、極端十個程度語氣,根據(jù)指標的相對隸屬度確定程度語氣,再根據(jù)程度語氣確定指標的標度,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標度

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

    式中:?M——指標權(quán)重值;

    γ——指標標度;

    i——標度集合P中標度數(shù)量;

    ε1——指標絕對隸屬度;

    ε2——指標相對隸屬度;

    l——指標歐式距離。

    1.4 施工進度風(fēng)險評價

    根據(jù)指標權(quán)重值,利用評估函數(shù)對水利工程施工進度風(fēng)險進行綜合分析,計算公式為:

    式中:?——水利工程施工進度風(fēng)險系數(shù);

    k——評估指標數(shù)量;

    τ——評估指標的量化值;

    μ——評估指標實際值。

    結(jié)合計算出的風(fēng)險系數(shù)確定風(fēng)險等級,此次設(shè)定了非常低、比較低、一般、比較高以及非常高五個等級。風(fēng)險系數(shù)小于0.2,表示水利工程施工進度風(fēng)險非常低,不需要采取任何措施;風(fēng)險系數(shù)在0.2~0.4 之間,表示水利工程施工進度風(fēng)險比較低,可以采取一些小的措施;風(fēng)險系數(shù)在0.4~0.6 之間,表示水利工程施工進度風(fēng)險一般,需要采取一些措施對進度風(fēng)險進行控制;風(fēng)險系數(shù)在0.6~0.8 之間,表示水利工程施工進度風(fēng)險比較高,需要加大施工進度風(fēng)險的控制力度;風(fēng)險系數(shù)大于0.8,表示水利工程施工進度風(fēng)險非常高,必須采取有效措施和手段進行控制。按照上述標準確定水利工程施工進度風(fēng)險等級,完成對水利工程施工進度風(fēng)險定性評價。

    2 直覺模糊法評價施工風(fēng)險的實例

    某水利工程預(yù)計施工周期為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度風(fēng)險產(chǎn)生的間接經(jīng)濟價值進行計算和比較。將該水利工程施工分成8個階段,按照直覺模糊集的施工風(fēng)險評價過程對每個階段施工進度進行指標量化、權(quán)重分析、綜合評價,利用OUD軟件計算出2種方法產(chǎn)生的間接經(jīng)濟價值。間接經(jīng)濟價值是指按照評價結(jié)果對進度風(fēng)險進行控制與管理后節(jié)省的施工成本價值,其計算公式為:

    式中:y——間接經(jīng)濟價值;

    p——水利工程日施工成本;

    t——風(fēng)險控制后節(jié)省的施工天數(shù);

    u——進度風(fēng)險會造成的經(jīng)濟損失。

    實驗將間接經(jīng)濟價值作為實驗結(jié)果,對2種方法進行對比分析,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)濟價值比較高,間接經(jīng)濟價值與水利工程施工預(yù)計進度風(fēng)險損失基本一致,說明直覺模糊法可以有效降低水利工程施工進度風(fēng)險成本,同時也驗證了直覺模糊集在水利工程施工進度風(fēng)險評價中具有良好的應(yīng)用價值。

    表3 2種方法間接經(jīng)濟價值對比(單位:萬元)

    3 結(jié)束語

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

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