中国工程管理论坛2015武汉东湖通道工程复杂性评价分析与对策

1武汉东湖通道工程复杂性评价分析与对策摘要：借鉴国内外类似项目经验结合武汉东湖通道工程的实际情况，本文从目标复杂性、技术复杂性、管理决策复杂性、环境多变性和信息动态性等五个方面构建东湖通道工程复杂性评价指标体系，运用灰色聚类模型对东湖通道工程复杂性进行评价，在此基础上，针对高复杂性因素进行风险事件分析，并提出相应的管理对策。关键字：东湖通道工程、灰色聚类模型、复杂性评价、对策EvaluationandcountermeasureanalysisonthecomplexityofWuhanEastLakeChannelProjectHuyunpinQinhailingZhouhongchengHuangchengmingXuhan（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，WuhanUniversityoftechnology，Hubei，Wuhan，430070）Abstract:ThispaperbuildstheindexsystemonthecomplexityevaluationofWuhanEastLakeChannelProjectfromfiveaspectsincludingtargetcomplexity,technologycomplexity,managementdecisions,environmentalvariabilityanddynamicinformationbydrawinglessonsfromthesimilarunderwatertunnelsathomeandbroadcombinedwiththepracticalfactsoftheproject.Then,itevaluatesthecomplexityusinggrayclusteringmodel.Onitsbasis,itidentifiestheriskeventsfromthehighcomplexityfactorsandputsforwardcorrespondingmanagementcountermeasures.Keyword:EastLakeChannelProject,grayclusteringmodel,complexityevaluation,countermeasure东湖通道工程包含东湖隧道和团山隧道。隧道工程与其他工程相比，具有隐蔽性、复杂性和不确定性等突出特点，因而投资风险较大，在设计、施工决策中会遇到很多困难和障碍。尤其是复杂的水下隧道工程和城市景区的地下工程，如果决策考虑不周，均可能对社会和国家造成重大损失和不良的社会影响。国内外隧道与地下工程曾发生不少重大工程事故，给社会敲响了警钟。胡群芳[1]等通过统计得出2003-2011年我国仅地铁隧道施工事故就达89起，其中2006-2009年的年平均事故死亡人数达21.25。隧道与地下工程的决策问题已经成为了亟待解决的核心问题。为了解决大型复杂项目东湖通道工程的科学决策问题，需对该工程的复杂性因素进行识别和评价，并针对重大复杂风险因素提出相应的管理对策，以服务于项目管理者决策。复杂系统的研究最早可追溯到1963年EdwardNortonLorenz提出的混沌理论，任何初始条件的微小变化，都可能造成后期结果的巨大差异，从而产生许多系统的复杂性问题。国内外学者通过大量研究针对大型建设工程提出了许多复杂性评价方法，主要有结构方程模型[2]、熵权法[3]、模糊综合评判法[4]、图模型法[5]等，这些方法从不同层面对系统复杂性进行了度量，取得了一定的成果同时也具有相应的局限性。本文从一个新视角出发，通过将模糊层次分析法与灰色聚类模型相结合，从不同层面对东湖通道工程项目2复杂性进行了评价，并基于评价结果提出了相应的管理对策。1东湖通道工程复杂性评价指标体系的建立1.1东湖通道工程的复杂性东湖通道工程是一个巨大的复杂系统。其作为武汉市重点道路交通工程，兼有环境、景观、文化功能，建设目标多而复杂。通道建设同时涵盖道路、桥梁、隧道、景观绿化、交通、排水、照明、通风、消防、监控等多专业，涉及业主方、设计方、施工方、监理方等众多参建主体和市城建委、环保局、水务局、规划局等行政主管部门，工程协调量大，建设内容十分庞杂；工程涉及的许多关键技术超出目前现有规范，设计及审批困难较大，并面临许多国际性难题，如空气净化，工程采用围堰明挖法施工，涉及分段围堰及湖底淤泥处理等技术，运用难度较大；工程建设地点位于国家级风景区内，沿线涉及的拆迁及改造必须满足风景区的整体美学要求。建设过程中湖面占用、填湖面积、道路水体污染及施工中的排放及噪音等问题关乎民众切身利益，社会舆论压力十分巨大；整个工程的建设工期十分紧张，前后仅26个月，面对临时便道铺设、围堰堰体施工、淤泥处理、主体结构施工、堰体拆除、湖面恢复等多步工作，任何环节的拖延都会影响整个工期；以上关于工程建设目标、内容、专业、参与方等的复杂性同时也带来了信息管理的难度。因此，东湖通道工程的建设与管理是一个非常复杂的系统工程。1.2东湖通道工程复杂性评价指标体系的建立基于以上分析，结合国内外类似项目经验从目标复杂性、技术复杂性、管理决策复杂性、环境多变性和信息动态性等五个方面对影响东湖通道工程复杂性因素进行了识别，并构建相应的复杂性评价指标体系，如图1-1所示。其中东湖通道工程复杂性用X表示，复杂性一级指标用Xi（i=1,2,3,4,5）表示，复杂性二级指标用Xij（j对应二级指标的位置）表示。目标多元化X11工程自身使用功能的复杂性X12工程建设生态目标的复杂性X13工程社会文化效益目标复杂性X14各阶段目标非一致性X15专业多样性X21专业技术协调难度大X22技术标准特殊性X23技术运用难度大X24项目决策参与方众多X31管理决策者专业背景多样性X32管理决策程序繁多X33管理决策过程中协调难度大X34宏观环境复杂性X41自然生态环境复杂性X42信息来源的复杂与多样性X51信息加工传递方式的多样性X52信息流分布和密集度呈动态性X53东湖通道工程复杂性X目标复杂性X1技术复杂性X2管理决策复杂性X3环境多变性X4信息动态性X5安全环境复杂性X43图1-1：东湖通道工程复杂性评价指标体系2指标复杂性权重及隶属度确定2.1基于层次分析法的复杂性指标权重的确定3（1）数据的收集以指标体系1-1为基础，设计问卷，主要由来自东湖通道工程建设单位、施工单位、设计单位和相关行政管理部门等单位的管理人员或现场技术人员及部分专家学者进行填写。本问卷共发出50份，回收30份，其中有效份数为20份。（2）复杂性指标层次权重和组合权重计算对有效问卷进行分析，计算得出各指标的层次权重及组合权重如表2-1所示。表2-1：复杂性指标层次权重及组合权重指标目标复杂性X1（权重0.107）X11X12X13X14X15层次权重0.0950.3660.1790.2360.125组合权重0.0100.0390.0190.0250.013指标技术复杂性X2（权重0.389）管理决策复杂性X3（权重0.166）X21X22X23X24X31X32X33X34层次权重0.1080.1870.2920.4130.1600.0990.2500.491组合权重0.0420.0730.1140.1610.0260.0160.0410.081指标环境多变性X4（权重0.272）信息动态性X5（权重0.066）X41X42X43X51X52X53层次权重0.0970.3330.5700.5820.3090.109组合权重0.0260.0910.1550.0390.0210.0072.2基于模糊综合评价法的指标复杂性隶属度的确定通过对东湖通道不同参与方的管理及技术人员和熟知本工程的专家学者进行问卷调查，确定指标复杂性隶属度。共发出问卷100份，回收50份，有效问卷33份。其中复杂性隶属度分五个等级，用1、2、3、4、5依次表示指标复杂性程度（由低到高），运用统计学知识进行问卷分析，通过加权求和法计算出各个指标的复杂性隶属度Xij。为便于分析，将Xij运用公式进行归一化处理。因Xij处于区间[3.730，4.175]，取复杂性隶属度最大值Xmax=4.180与最小值Xmin=3.720。结果如表2-2所示。表2-2：指标复杂性隶属度计算值及归一化结果代号代号代号X113.7300.02X234.0900.80X413.9350.47X124.1250.88X244.1300.89X423.9690.54X133.8500.28X313.9700.54X434.1560.95X143.9000.39X323.7600.09X514.0310.68X154.0000.61X333.9350.47X524.0300.67X213.7900.15X344.1750.99X533.9680.54X223.9300.463东湖通道工程复杂性灰色评价分析3.1复杂性评价中心点三角白化权函数的确定（1）指标灰类的划分采用5个评价灰类，灰类序号为k（k=1，2，3，4，5），分别表示复杂性“低”、“较4低”、“一般”、“较高”、“高”，结合专家意见，确定各指标所属灰类，分别为：[0.02，0.3），[0.3，0.55），[0.55，0.70），[0.70，0.85），[0.85，0.99）将灰区间[0.02,0.99]的端点分别向左延拓至0.01，向右延拓至1。（2）三角白化权函数的确定令λk=(αk+αk+1)/2（αk、αk+1为灰类k的左右端点，λk为灰类k的中心点），连接（λk，1）与第k-1个灰类的起点αk-1和第k+1个灰类的终点αk+2，得到j指标关于k灰类的三角白化权函数（j表示对应指标）。则各个区间对应的中心点序列λ0，λ1，λ2，λ3，λ4，λ5，λ6的值依次为：0.015，0.16，0.425，0.625，0.775，0.92，0.995，对于指标j的一个观测值x，可由公式3-1[6]求出对应的聚类函数将实际值依次代入即可求出对应聚类系数。………………………………（3-1）3.2分级指标白化权聚类系数计算（1）二级指标Xij白化权聚类系数计算根据灰色聚类模型的计算原理，计算得出各个二级评价指标的白化权聚类系数如表3-1所示。表3-1：二级评价指标Xij白化权聚类系数代号实际值0.020.880.280.390.610.150.460.800.890.034500.5470.13200.931000000.4530.8680.07500.8250000000.92500.1750000.276000000.8280.20700.724000000.1720.793代号实际值0.540.090.470.990.470.540.950.680.670.5400.517000000000.42500.77500.7750.4250000.4250.57500.22500.2250.57500.6330.70.57500000000.3670.300000.067000.6000（2）一级指标Xi及总目标X白化权综合聚类系数计算将二级指标的白化权聚类系数与对应权重值加权求和，按公式3-2计算各个一级指标及总目标的综合聚类系数，如表3-2所示。………………………………（3-2）m为一级指标i下二级指标个数，Wij为j指标相对于i准则的权重。表3-2：一级指标Xi与总目标X复杂性综合聚类系数代号权重值σ1σ2σ3σ4σ5X10.1070.1320.2950.1160.1010.265X20.3890.1000.1540.0330.3280.378X30.1660.0510.2610.14800.0335X40.27200.2170.21300.342X50.06600.0470.6470.3060X10.0620.1970.1500.1580.2743.3复杂性评价分析根据表3-1、3-2的白化权聚类系数计算分析可知：（1）东湖通道工程整体复杂