CN106971268A - 一种综合ahp与fce的桥梁施工定性风险评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，属于桥梁施工风险技术领域，本发明通过AHP确定各风险因素的权重，并对权重进行一致性检验，确保了权重确定的客观性与逻辑性；引入FCE综合分析，为定性风险提供合理量化的方法；基于AHP的FCE风险分析法，充分发挥了层次分析法与模糊综合评价的优势，有很好的运用前景；相比常用风险评价方法，基于AHP的FCE评估结果更具有客观性与逻辑性，可以将无法定量的因素合理的定性分析；在FCE综合分析模型中引入AHP确定权重，进行数学矩阵运算，得到客观的风险评估结果，从而选择最低风险的施工方案，为桥梁工程质量与施工安全奠定基础。

Description

一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法

技术领域

本发明属于桥梁施工风险技术领域，具体涉及一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法。

背景技术

随着施工技术的不断进步，桥梁工程呈现出结构功能多样、施工规模大、施工工期长、施工难度高、施工影响因素错综复杂等特点。因此，我国桥梁工程的建设过程存在各种风险，若对这些风险不加控制，会造成很严重的工程质量事故及人身安全事故。

风险评价分为定性风险与定量风险。

定量分析方法的思想是对构成风险的各个要素和潜在损失的水平赋予数值或货币金额，当度量风险的所有要素都被赋值，风险评估的整个过程和结果就都可以被量化了，如蒙特卡罗法等。主要回答“有多大可能”方面的问题。定量分析方法有两个指标最为关键，一个是事件发生的可能性，一个就是威胁事件可能引起的损失。理论上讲，通过定量分析可以对安全风险进行准确的分级，但这有个前提，那就是可供参考的数据指标是准确的，可事实上，在工程实际中，定量分析所依据的数据的可靠性是很难保证的，再加上数据统计缺乏长期性，计算过程又极易出错，这就给分析的细化带来了很大困难，所以目前工程实际应用中的风险分析，采用定量分析或者纯定量分析方法的已经比较少了。

定性评估是根据经验，对生产工艺、设备、环境、人员配置和管理等方面的安全状况进行定性的判断。定性分析带有很强的主观性，往往需要凭借分析者的经验和直觉，或者业界的标准和惯例，为风险管理诸要素(风险事故发生的可能性，现有应对策略的效力等)的大小或高低程度定性分级，例如“高”、“中”、“低”三级。主要回答“有没有”、“是不是”方面的问题，具体采取的方法有小组讨论、检查列表、问卷法、人员访谈法、专家调查法等，该方法实际操作相对容易，但也可能因为操作者的经验和直觉的偏差而使分析结果失准；施工定性风险评价的重要性日益凸显。

常用的施工风险评价方法包括专家打分法、德尔菲法、蒙特卡洛法、层次分析法、CIM模型、模糊分析法等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，以达提高桥梁施工定性风险评价准确性目的。

一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，包括以下步骤：

步骤1、确定桥梁施工三层风险因素；

步骤2、采用专家评判法将每层风险因素进行两两比较，获得每层风险因素的判断矩阵，进而获得各判断矩阵权重，并进行一致性检验；

步骤3、采用模糊综合分析法对桥梁施工风险进行安全等级划分；

步骤4、采用专家打分法确定每个风险因素的隶属度并进行评价，根据每个风险区间内的人数占总人数的比例构成每层风险因素的模糊运算隶属矩阵；

步骤5、按照由第三层至第一层的顺序，分别将各风险因素的判断矩阵权重与模糊运算隶属矩阵相乘，获得最终桥梁施工风险因素模糊评价，根据最大评价值所对应的安全等级，确定桥梁施工风险级别。

步骤1所述的桥梁施工三层风险因素，具体为：

第一级风险因素包括：桥梁施工风险因素；

第二级风险因素包括：项目外部风险、技术风险和非技术风险；

第三级风险因素包括：所属于项目外部风险的自然环境风险、经济风险和政治风险；所属于技术风险的设计风险、施工风险和其他风险；所属于非技术风险的组织管理风险、合同风险和人材机风险。

步骤3所述的安全等级，包括：很低、较低、中等、较高和很高。

本发明优点：

本发明提出了一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，对桥梁工程施工过程中定性风险的评估给出合理参考，并为专项风险评估的制定提供有效依据；通过AHP确定各风险因素的权重，并对权重进行一致性检验，确保了权重确定的客观性与逻辑性；引入FCE综合分析，为定性风险提供合理量化的方法；基于AHP的FCE风险分析法，充分发挥了层次分析法与模糊综合评价的优势，有很好的运用前景；相比常用风险评价方法，基于AHP的FCE评估结果更具有客观性与逻辑性，可以将无法定量的因素合理的定性分析；在FCE综合分析模型中引入AHP确定权重，进行数学矩阵运算，得到客观的风险评估结果，从而选择最低风险的施工方案，为桥梁工程质量与施工安全奠定基础。

附图说明

图1为本发明一种实施例的综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法流程图；

图2为本发明一种实施例的AHP分析方法流程图；

图3为本发明一种实施例的FCE模糊综合评价法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明实施例中，以某大桥为例进行说明，该大桥按照单项、单位、分部、分项的工作分解顺序，可分为3个分部工程：上部结构、下部结构和附属结构；11个分项工程：挖孔灌注桩、重力式桥台、柱式桥墩、支座、T型梁、桥面铺装层、防水层、排水设施、伸缩缝、梁板湿接缝和防撞护栏。分项工程可分解为若干个分项工程。如：挖孔灌注桩可分为开挖工程、桩孔、钢筋工程、混凝土工程；重力式桥台可分为混凝土工程、钢筋工程、模板工程。柱式桥墩可分为钢筋工程、模板工程、混凝土工程。支座可分为钢筋工程、混凝土工程、支座安装；T型梁包括预制、运输、架设等可操作工作包。并对每个工作包进行风险识别可得出风险结构。

本发明实施例中，综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法；方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、确定桥梁施工三层风险因素；

本发明实施例中，第一层风险因素包括：桥梁施工风险因素；第二层风险因素包括：项目外部风险、技术风险和非技术风险；第三层风险因素包括：所属于项目外部风险的自然环境风险、经济风险和政治风险；所属于技术风险的设计风险、施工风险和其他风险；所属于非技术风险的组织管理风险、合同风险和人材机风险；

本发明实施例中，第三层风险因素具体风险如表1所示：

表1

本发明实施例中，根据项目分解结构以及罗列出来的风险因素构造出该方案的风险结构图，并确定目标层、准则层、指标层和方案层。

步骤2、采用专家评判法将每层风险因素进行两两比较，获得每层风险因素的判断矩阵，进而获得各判断矩阵权重，并进行一致性检验；

本发明实施例中，采用AHP方法确定权重，AHP全称Analytic Hierarchy Process，是由美国匹兹堡大学教授T.L.Saaty在20世纪70年代中期在《层次分析法AHP》一书中提出，流程图如图2所示；

本发明实施例中，确定RBS后，邀请有经验的专家对层风险因素进行两两比较，根据前表几的分值表，经评分可得若干判断矩阵，并计算各判断矩阵的权重、排序并做一致性检验。计算结果如下表：

判断矩阵A如表2所示：

表2

项目风险U	项目外部风险U1	技术风险U2	非技术风险U3
				项目外部风险U1	1	1/5	1/3
技术风险U2	5	1	3
				非技术风险U3	3	1/3	1

本发明实施例中，求出各行元素的几何平均值，将上述平均值进行归一化处理，计算每个因素的权重；

本发明实施例中，通过计算判断矩阵的特征向量和特征值分别为：

w＝[0.105 0.637 0.258]^T，λ_max＝3.239，

一致性检验通过；

本发明实施例中，当CR＜0.1时，可认为矩阵A中各元素的估计基本统一；当CR＞0.1时，则可认为专家对各矩阵元素评价不一，需重新进行专家评分或放弃该矩阵；RI为随机性指标，经验值可以从下表查询；

表3 RI随机性指标的选取

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
												RI	0	0	0.58	0.9	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45	1.49	1.51

本发明实施例中，运用层次分析法确定每层风险因素的权重后，要以目标层为基准，对每层次的因素进行排序。对某一评价目标而言，各层次的相对权重为ω_i，ω_ij，ω_ijk，ω_ijkl…，则一般可表达：ω_i＝ω_i·ω_ij·ω_ijk·ω_iikl；

判断矩阵B如表4所示：

表4

本发明实施例中，通过计算判断矩阵的特征向量和特征值分别为：

w₁＝[0.290 0.655 0.055]^T，λ_max＝3.080，一致性检验通过；

判断矩阵C如表5所示：

表5

技术风险U2	设计风险u21	施工风险u22	其他风险u23
				设计风险u21	1	3	2
施工风险u22	1/3	1	1/2
				其他风险u23	1/2	2	1

本发明实施例中，通过计算判断矩阵的特征向量和特征值分别为：

w₂＝[0.54 0.163 0.297]^T，一致性检验通过；

判断矩阵D如表6所示：

表6

非技术风险U3	组织管理风险u31	合同风险u32	人材机风险u33
				组织管理风险u31	1	5	3
合同风险u32	1/5	1	1/2
				人材机风险u33	1/3	2	1

本发明实施例中，通过计算判断矩阵的特征向量和特征值分别为：

w₃＝[0.648 0.122 0.23]^T，一致性检验通过；

并将结果汇总于表7：

表7

步骤3、采用模糊综合分析法对桥梁施工风险进行安全等级划分；

FCE模糊综合评价法，FCE全称Fuzzy Comprehensive Evaluation。美国学者L.A.Zadeh于1965年提出模糊集合的概念，流程图如图3所示；

模糊综合分析法的主要步骤：(1)、根据RBS分层建立风险集，U＝{U₁，U₂，U₃，...，U_n}；(2)、划分评价等级V，V＝{V₁，V₂，V₃，...，V_n}。如可分为V＝{很高，较高，中等，较低，很低}；(3)、确定隶属度及模糊矩阵；

本发明实施例中，根据模糊综合分析法的步骤建立FCE分析模型：建立风险集，U＝{自然环境风险，经济风险，政治风险，设计风险，施工风险，其他风险，组织管理风险，合同风险，人材机风险}，划分评价等级V＝{很低，较低，中等，较高，很高}；

步骤4、采用专家打分法确定每个风险因素的隶属度并进行评价，根据每个风险区间内的人数占总人数的比例构成每层风险因素的模糊运算隶属矩阵；

本发明实施例中，运用专家打分法确定每个风险因素的隶属度并进行评价，将结果汇总与汇总于上表几中，可得到若干模糊矩阵。

方案X的计算过程如下：

本发明实施例中，风险评语对应具体数值如表8所示：

表8

很低	较低	中等	较高	很高
					0～0.2	0.2～0.4	0.4～0.6	0.6～0.8	0.8～1

本发明实施例中，每个方案中单因素评估专家评价情况如表9所示；

表9

本发明实施例中，由每个风险区间内的人数占总人数的比例构成模糊运算隶属矩阵；

本发明实施例中，项目外部风险隶属矩阵为：

第一行第一列0.4代表的意义是：专家在项目外部风险中认为自然环境风险属于很低风险，打分在0～0.2区间的有4位；

第二行第一列0.5代表的意义是：专家在项目外部风险中认为经济风险属于很低风险，打分在0～0.2区间的有5位；

第三行第一列1代表的意义是：专家在项目外部风险中认为政治风险属于很低风险，打分在0～0.2区间的有10位；

同理获得：

技术风险隶属矩阵：非技术风险隶属矩阵：

步骤5、按照由第三层至第一层的顺序，分别将各风险因素的判断矩阵权重与模糊运算隶属矩阵相乘，获得最终桥梁施工风险因素模糊评价，根据最大评价值所对应的安全等级，确定桥梁施工风险级别。

本发明实施例中，方案X一阶风险模糊评价具体如下：

项目外部风险评价：

技术风险评价：

非技术风险评价：

本发明实施例中，二价风险模糊评价具体如下：

本发明实施例中，根据最大隶属度原则施工阶段项目外部风险的最大值为0.0525根据风险评语对比表，风险很低；技术风险的最大值为0.234，属于较高风险。非技术风险的最大值为0.138，属于中等风险。因此在施工过程中，需重点控制技术风险，对施工设计做好风险控制与规避。通过二阶风险模糊评价可知，此施工阶段定性风险最大值为0.252，属于较高风险，应做好专项风险分析。

Claims (3)

1.一种综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定桥梁施工三层风险因素；

步骤2、采用专家评判法将每层风险因素进行两两比较，获得每层风险因素的判断矩阵，进而获得各判断矩阵权重，并进行一致性检验；

步骤3、采用模糊综合分析法对桥梁施工风险进行安全等级划分；

步骤4、采用专家打分法确定每个风险因素的隶属度并进行评价，根据每个风险区间内的人数占总人数的比例构成每层风险因素的模糊运算隶属矩阵；

步骤5、按照由第三层至第一层的顺序，分别将各风险因素的判断矩阵权重与模糊运算隶属矩阵相乘，获得最终桥梁施工风险因素模糊评价，根据最大评价值所对应的安全等级，确定桥梁施工风险级别。

2.根据权利要求1所述的综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，其特征在于，步骤1所述的桥梁施工三层风险因素，具体为：

第一层风险因素包括：桥梁施工风险因素；

第二层风险因素包括：项目外部风险、技术风险和非技术风险；

第三层风险因素包括：所属于项目外部风险的自然环境风险、经济风险和政治风险；所属于技术风险的设计风险、施工风险和其他风险；所属于非技术风险的组织管理风险、合同风险和人材机风险。

3.根据权利要求1所述的综合AHP与FCE的桥梁施工定性风险评价方法，其特征在于，步骤3所述的安全等级，包括：很低、较低、中等、较高和很高。