模糊層次分析法案例

基于模糊層次分析法對平贊高速公路工程風險分析的研究

答辯人：王奇志專業(yè)：交通運輸工程導師：李升朝長安大學經(jīng)管學院分類號:U49;F510710-2014523012第一頁，共五十頁。摘要本文針對山區(qū)高速公路工程項目可能出現(xiàn)的風險因素進行研究，共分五章。首先介紹高速公路工程風險的定義和特征，及其評估方法。接著詳細介紹了層次分析法和模糊層次分析法的原理、定義、計算及優(yōu)點。用以上方法對平贊高速各種風險進行了評估、計算和分析。針對各種類型風險，提出了不同的應對措施。第二頁，共五十頁。第一章緒論1研究的背景和意義2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀3研究的內(nèi)容和方法第三頁，共五十頁。1.1研究的背景和意義A平贊高速公路是太行山高速公路的中間一段，北接西柏坡高速，沿太行山東麓向南至邢臺界。B沿線涉及五個縣區(qū)，22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，85個村，地域廣泛，地質(zhì)復雜，山高坡陡，交通閉塞。C涉及政府多個部門，投資大，從規(guī)劃到運營周期長。D

因此要對工程中可能出現(xiàn)的各種風險因素進行權(quán)重分析，以便找出最不利的因素，提前采取相應措施，避免或減少損失，保證工程的順利實施。第四頁，共五十頁。國外研究現(xiàn)狀1994年尼日利亞開始在其國內(nèi)的高速公路建設項目中使用風險分析方法2011年MatthewHallowell對美國高速公路工程中的風險因素運用模糊層次分析法進一步研究并整理，將各種因素逐漸量化進行計算。國外在許多大型項目中得到了非常廣泛的運用，并且取得了很好的效果。第五頁，共五十頁。國內(nèi)研究現(xiàn)狀2009年孔德勝發(fā)表了《公路工程施工階段的風險管理探究》后，逐漸開始有人深入研究層次分析法的運用。2011年周建昆發(fā)表了《云南省高速公路工程風險評價與管理》用層次分析法，對南山高速的風險做了計算和評價，并提出了應對措施。之后，不斷有人進行深入研究和實際運用。高速公路工程風險分析和評估仍處在學習和提高階段，并隨效益突顯而日臻完善。第六頁，共五十頁。研究的主要內(nèi)容風險評估的定義、分類、方法等研究層次分析法的原理、計算過程，并且在平贊高速公路中進行計算和分析。研究模糊層次分析法的優(yōu)點，原理，計算過程，并在平贊高速公路中進行運用。針對平贊高速公路工程風險評估的結(jié)果，提出一系列解決方案和措施。第七頁，共五十頁。研究的主要方法在本文的風險研究中用到了多種方法：層次分析法專家打分法系統(tǒng)分析法理論研究和實例分析結(jié)合法建立模型法定量分析法第八頁，共五十頁。第二章山區(qū)高速公路工程特點及風險2.1山區(qū)高速公路工程特點2.2項目風險因素評估2.3山區(qū)高速公路風險因素的界定2.4高速公路工程風險評估的步驟2.5山區(qū)高速公路工程項目風險因素考慮范圍2.6山區(qū)高速公路項目的主要風險因素分析第九頁，共五十頁。2.1山區(qū)高速公路工程特點1工程環(huán)境復雜2人員管理困難3

安全隱患多第十頁，共五十頁。2.2.1山區(qū)高速公路項目風險的定義山區(qū)高速公路工程項目風險：

高速公路工程從初期規(guī)劃到后期運營維護整個過程中，可能會出現(xiàn)的情況，導致?lián)p失或者產(chǎn)生一些影響和后果。第十一頁，共五十頁。風險識別風險分析應對措施2.2風險評估風險評估是對事件發(fā)生之前可能會發(fā)生的各種風險因素進行測評，量化風險因素可能會帶來的損失。步驟：第十二頁，共五十頁。2.2.2風險因素的特點客觀存在性、風險多變性風險多樣性、風險相對性風險相關(guān)性、風險無形性第十三頁，共五十頁。2.4山區(qū)高速公路工程風險評估的步驟確定高速公路工程風險因素的識別進行風險因素評估提出各項應對措施過程風險監(jiān)督檢查工程結(jié)束否？高速投入使用YN第十四頁，共五十頁。2.5山區(qū)高速公路風險因素考慮范圍區(qū)域經(jīng)濟及宏觀經(jīng)濟的風險工程地質(zhì)風險外界環(huán)境方面考慮的風險周圍資源及環(huán)境風險第十五頁，共五十頁。2.6山區(qū)高速公路工程項目主要風險因素分析聘請專家論證，根據(jù)專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗得出的風險因素主要有以下：1市場變化2工程地質(zhì)3周圍資源及自然環(huán)境

4區(qū)域及宏觀經(jīng)濟5技術(shù)人員指揮錯誤6施工人員違章操作7材料供應斷貨8材料價格突發(fā)上漲9材料型號供應錯誤10設備安裝調(diào)試故障11運行突發(fā)故障12技術(shù)風險……..共計19項第十六頁，共五十頁。第三章模糊層次分析法對平贊高速工程風險評價3.1平贊高速公路簡介3.1模糊層次分析法簡介3.2山區(qū)高速公路項目風險專家評價3.2平贊高速公路簡介3.3風險因素的判斷矩陣3.3山區(qū)高速公路項目風險專家評價3.4模糊層次分析法的運用3.4風險因素的判斷矩陣模型3.5根據(jù)權(quán)重值分析結(jié)果3.5模糊層次法的運用3.6評價結(jié)果及預防措施3.6根據(jù)權(quán)重值分析結(jié)果第十七頁，共五十頁。3.1模糊層次分析法的特點建立系統(tǒng)化和層次化的結(jié)構(gòu)體系，體系中的各元素兩兩比較，生成矩陣進行量化分析。定性和定量相結(jié)合。模糊算法能根據(jù)人的心理特點，建立模型，判斷最終結(jié)果。符合人的思維，增加決策準確性。第十八頁，共五十頁。模糊層次分析法的階段模型設計模型的設計專家咨詢專家咨詢，得到程度值。矩陣建立，計算分析矩陣的建立，計算和分析形成分析報告形成分析報告第十九頁，共五十頁。3.2平贊高速公路簡介7.19洪災第二十頁，共五十頁。3.3.3風險評估方法的選擇風險評估有多種方法：

專家調(diào)查法、層次分析法、CIM法、蒙特卡洛模擬法等。本文采用專家評估法。路橋?qū)I(yè)專家9人社會學專家1人經(jīng)濟學方面專家5人項目管理方面專家5人（問卷調(diào)查的方法獨立完成、統(tǒng)一程度值。后附表格）第二十一頁，共五十頁。3.4風險因素的判斷矩陣模型平贊高速公路項目風險分析AB3施工材料及機械B1外界環(huán)境B2施工人員B4施工方法方案B5產(chǎn)生的影響C1市場及投資風險C2工程地質(zhì)C3周圍資源及自然環(huán)境C4區(qū)域及宏觀經(jīng)濟影響C5人員組織管理風險C6技術(shù)人員指揮錯誤C7施工人員違章操作C8材料供應斷貨風險C9材料價格突發(fā)上漲C10材料型號供應錯誤C11設備安裝調(diào)試故障C12運行突發(fā)故障風險C13技術(shù)風險C14戰(zhàn)略規(guī)劃及目標定位C16產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟安全風險C17土地利用風險C18移民搬遷風險C19社會影響風險C15方案經(jīng)濟效益風險項目層標準層方案層第二十二頁，共五十頁。風險影響程度值程度值風險因素的影響程度說明1工程受風險因素影響極小2工程受風險因素影響非常小3工程受風險因素影響小4工程受風險因素影響較小5工程受風險因素影響一般6工程受風險因素影響較大7工程受風險因素影響大8工程受風險因素影響非常大9工程受風險因素影響極大第二十三頁，共五十頁。層次法：兩風險因素比較的標度取值首先按層次法進行計算，對A中的B1B2B3B4B5,進行比較，從而得出那個風險最大。兩風險因素比較的取值：標度值說明1兩個風險因素相比較，一樣重要3兩個風險因素相比較，前者比后者稍微重要5兩個風險因素相比較，前者比后者明顯重要7兩個風險因素相比較，前者比后者強烈重要9兩個風險因素相比較，前者比后者極端重要2，4,6,8兩個風險因素相比較，結(jié)果介于對應1-9標度的中間值1/k，k=1,2…9如果元素ci與元素cj的相對重要性比值為aij，那么元素cj與元素ci的相對重要性比值為aji=1/aij第二十四頁，共五十頁。3.4.2建立風險矩陣根據(jù)上述風險因素結(jié)構(gòu)圖，得出風險因素矩陣第二十五頁，共五十頁。3.4.3建立A的判斷矩陣,

同樣使用MATLAB，eig（A）得出λ值，找出λmax的值5.4271，其對應的特征向量為經(jīng)驗證，滿足一致性要求，也就是求得的特征向量值WA有效第二十六頁，共五十頁。建立B1外界環(huán)境的判斷矩陣使用MATLAB，eig（B1）得出λ值，找出λmax值是：4.1145，其對應的特征向量為:查表3.4：矩陣階數(shù)34567891011120.580.901.121.241.321.411.461.491.521.54得到R·I=0.90，代入公式得到說明判斷矩陣滿足一致性要求，也就是求得的特征向量W1有效。第二十七頁，共五十頁。五個風險因素判斷矩陣特征向量計算結(jié)果同樣適用MATLAB軟件計算出其他對應的特征向量：W1W2W5W4W3第二十八頁，共五十頁。3.4.4計算C層次風險因素中的權(quán)重根據(jù)平贊高速公路項目風險層次中的權(quán)重值，使用MATLAB計算，[x,y]=eig(B);[maxy,m]=find(y==max(max(y)));W=x(:,m)/sum(x(:,m))得出前面各個矩陣的權(quán)重：B1的權(quán)重值是[0.4869,0.3031,0.1395,0.0705]TB2的權(quán)重值是[0.6370,0.2583,0.1047]TB3的權(quán)重值是[0.0873,0.1143,0.3167,0.2048,0.2734]T

B4的權(quán)重值是[0.1571,0.5936,0.2493]TB5的權(quán)重值是[0.1216,0.0866,0.5544,0.2374]T第二十九頁，共五十頁。層次分析法的結(jié)果通過層次分析法,對風險因素建立矩陣并計算得出各個方面風險因素符合一致性要求,并求出了各個矩陣的權(quán)重值矩陣,說明最主要的風險是:

人員組織管理風險

戰(zhàn)略規(guī)劃及項目定位風險第三十頁，共五十頁。3.5.1建立模糊判斷矩陣根據(jù)圖3.2的風險因素的結(jié)構(gòu)圖，和表3.3定義的模糊層次分析法的標度值建立模糊判斷矩陣：

（3.16）進行兩兩比較，以便得出哪個因素的風險更大，這些值用0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9來表示，具體取值參考表3.5。第三十一頁，共五十頁。3.5.1模糊層次分析法的標度值定義標度值含義具體說明0.5同等重要兩因素相比較，同等重要0.6稍微重要前一因素比后一因素稍微重要0.7明顯重要前一因素比后一因素明顯重要0.8重要得多前一因素比后一因素重要得多0.9極端重要前一因素比后一因素極端重要0.10.2,0.3,0.4相反比較兩因素相比較，

根據(jù)標度值建立風險模糊判斷矩陣，由模糊層次分析法的標度值定義可知：第三十二頁，共五十頁。第三十三頁，共五十頁。

使用MATLAB工具計算，計算風險因素模糊互補矩陣的權(quán)重矩陣，得到特征向量值：a=[0.2428,0.2237,0.1641,0.2061,0.1634]T3.5.1模糊層次分析法建立A的矩陣并計算第三十四頁，共五十頁。3.5.1建立B1外界環(huán)境的模糊判斷矩陣使用MATLAB工具計算：[x,y]=eig（B1）[maxy,m]=find(y==max(max(y)))w=x(;m)/sum(x(;,m))求出風險模糊一致矩陣的權(quán)重矩陣。b1=[0.3165,0.2743,0.2223,0.1868]T第三十五頁，共五十頁。模糊層次分析法的計算b1=[0.3165,0.2743,0.2223,0.1868]Tb2=[0.4019,0.3333,0.2648]Tb3=[0.1527,0.1659,0.2373,0.2129,0.2312]Tb4=[0.2667,0.4269,0.3065]Tb5=[0.2229,0.2009,0.3290,0.2472]T同樣計算方式得出以下結(jié)果：第三十六頁，共五十頁。3.5.3層次總排序計算C層的總排序權(quán)重，可以由b1，b2，b3，b4，b5，得到以下矩陣：MatLab計算第三十七頁，共五十頁。層次排序后的權(quán)重根據(jù)平贊高速風險因素總排序，就是將C層的所有風險因素的重要性與最高層A層的重要性進行比較，并且排序。具體風險因素C各個因素及權(quán)重所有因素相對于項目A的權(quán)重值B1B2B3B4B50.24280.22370.16410.20610.1634C10.316500000.07685C20.274300000.06660C30.222300000.05397C40.186800000.04536C500.40190000.08990C600.33330000.07446C700.26480000.05924C8000.1527000.02506C9000.1659000.02722C10000.2373000.03894C11000.2129000.03494C12000.2312000.03794C130000.266700.05497C140000.426900.08798C150000.306500.06317C1600000.22290.03642C1700000.20090.03283C1800000.32900.05376C1900000.24720.04039第三十八頁，共五十頁。3.6根據(jù)權(quán)重分析結(jié)果根據(jù)權(quán)重值的大小，可以看出整個項目中風險最大的是人員組織管理，也就是說如果人員調(diào)配不合理，導致整個人員在施工中不能發(fā)揮其作用。具體風險因素權(quán)重值C5人員組織管理風險0.0899C14戰(zhàn)略規(guī)劃及目標定位錯誤風險0.08798C1市場風險0.07685C6技術(shù)人員指揮錯誤風險0.07446C2工程地質(zhì)0.0666C15選用方法和方案的經(jīng)濟效益風險0.06317C7施工人員違章操作風險0.05924C13技術(shù)風險0.05497C3周圍資源及自然環(huán)境0.05397C18移民搬遷風險0.05376C4區(qū)域及宏觀經(jīng)濟影響風險0.04536C19社會影響風險0.04039C10材料型號供應錯誤風險0.03894C12運行突發(fā)故障風險0.03794C16產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟安全風險0.03642C11設備安裝調(diào)試故障0.03494C17土地利用風險0.03283C9材料價格突發(fā)上漲風險0.02722C8材料供應斷貨風險0.02506第三十九頁，共五十頁。第四章山區(qū)高速公路風險的應對策略和措施4.1山區(qū)高速公路風險宏觀控制策略4.2山區(qū)高速公路風險的微觀控制策略4.3山區(qū)高速公路建設風險應對措施第四十頁，共五十頁。4.1宏觀控制策略1以科學發(fā)展觀為指導，建設優(yōu)質(zhì)高效高速公路2以區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展為目標，優(yōu)化路網(wǎng)布局3合理規(guī)劃河北省高速公路網(wǎng)，做好互聯(lián)互通第四十一頁，共五十頁。4.2微觀控制策略風險特點風險應對方法采取措施，可以避免風險規(guī)避不能避免，但能減損風險減損不能避免減損，只能申請轉(zhuǎn)移風險轉(zhuǎn)移不能避免減損，只能承擔應對風險承擔應對第四十二頁，共五十頁。4.3山區(qū)高速公路工程風險應對策略山區(qū)高速公路工程建設項目風險應對策略

風險轉(zhuǎn)移風險規(guī)避風險減損風險承擔應對工程地質(zhì)人員組織管理風險技術(shù)人員指揮錯誤材料型號供應錯誤設備安裝調(diào)試故障技術(shù)風險周圍資源及自然環(huán)境施工人員違章操作材料供應斷貨風險材料價格