模糊层次分析法案例

基于模糊层次分析法对平赞高速公路工程风险分析的研究长安大学经管学院分类号:U49;F510710-2014523012摘要本文针对山区高速公路工程项目可能出现的风险因素进行研究，共分五章。首先介绍高速公路工程风险的定义和特征，及其评估方法。接着详细介绍了层次分析法和模糊层次分析法的原理、定义、计算及优点。用以上方法对平赞高速各种风险进行了评估、计算和分析。针对各种类型风险，提出了不同的应对措施。第一章绪论1研究的背景和意义2国内外的研究现状3研究的内容和方法1.1研究的背景和意义A平赞高速公路是太行山高速公路的中间一段，北接西柏坡高速，沿太行山东麓向南至邢台界。B沿线涉及五个县区，22个乡镇，85个村，地域广泛，地质复杂，山高坡陡，交通闭塞。C涉及政府多个部门，投资大，从规划到运营周期长。D因此要对工程中可能出现的各种风险因素进行权重分析，以便找出最不利的因素，提前采取相应措施，避免或减少损失，保证工程的顺利实施。国外研究现状1994年尼日利亚开始在其国内的高速公路建设项目中使用风险分析方法2011年MatthewHallowell对美国高速公路工程中的风险因素运用模糊层次分析法进一步研究并整理，将各种因素逐渐量化进行计算。国外在许多大型项目中得到了非常广泛的运用，并且取得了很好的效果。国内研究现状2009年孔德胜发表了《公路工程施工阶段的风险管理探究》后，逐渐开始有人深入研究层次分析法的运用。2011年周建昆发表了《云南省高速公路工程风险评价与管理》用层次分析法，对南山高速的风险做了计算和评价，并提出了应对措施。之后，不断有人进行深入研究和实际运用。高速公路工程风险分析和评估仍处在学习和提高阶段，并随效益突显而日臻完善。1.3.1研究的主要内容风险评估的定义、分类、方法等研究层次分析法的原理、计算过程，并且在平赞高速公路中进行计算和分析。研究模糊层次分析法的优点，原理，计算过程，并在平赞高速公路中进行运用。针对平赞高速公路工程风险评估的结果，提出一系列解决方案和措施。研究的主要方法在本文的风险研究中用到了多种方法：层次分析法专家打分法系统分析法理论研究和实例分析结合法建立模型法定量分析法第二章山区高速公路工程特点及风险2.1山区高速公路工程特点2.2项目风险因素评估2.3山区高速公路风险因素的界定2.4高速公路工程风险评估的步骤2.5山区高速公路工程项目风险因素考虑范围2.6山区高速公路项目的主要风险因素分析2.1山区高速公路工程特点1工程环境复杂2人员管理困难3安全隐患多2.2.1山区高速公路项目风险的定义山区高速公路工程项目风险：高速公路工程从初期规划到后期运营维护整个过程中，可能会出现的情况，导致损失或者产生一些影响和后果。风险识别风险分析应对措施2.2风险评估风险评估是对事件发生之前可能会发生的各种风险因素进行测评，量化风险因素可能会带来的损失。步骤：2.2.2风险因素的特点客观存在性、风险多变性风险多样性、风险相对性风险相关性、风险无形性2.4山区高速公路工程风险评估的步骤确定高速公路工程风险因素的识别进行风险因素评估提出各项应对措施过程风险监督检查工程结束否？高速投入使用YN2.5山区高速公路风险因素考虑范围区域经济及宏观经济的风险工程地质风险外界环境方面考虑的风险周围资源及环境风险2.6山区高速公路工程项目主要风险因素分析聘请专家论证，根据专业知识和实践经验得出的风险因素主要有以下：1市场变化2工程地质3周围资源及自然环境4区域及宏观经济5技术人员指挥错误6施工人员违章操作7材料供应断货8材料价格突发上涨9材料型号供应错误10设备安装调试故障11运行突发故障12技术风险……..共计19项第三章模糊层次分析法对平赞高速工程风险评价3.1平赞高速公路简介•3.1模糊层次分析法简介3.2山区高速公路项目风险专家评价•3.2平赞高速公路简介3.3风险因素的判断矩阵•3.3山区高速公路项目风险专家评价3.4模糊层次分析法的运用•3.4风险因素的判断矩阵模型3.5根据权重值分析结果•3.5模糊层次法的运用3.6评价结果及预防措施•3.6根据权重值分析结果3.1模糊层次分析法的特点建立系统化和层次化的结构体系，体系中的各元素两两比较，生成矩阵进行量化分析。定性和定量相结合。模糊算法能根据人的心理特点，建立模型，判断最终结果。符合人的思维，增加决策准确性。3.1.1模糊层次分析法的阶段模型设计•模型的设计专家咨询•专家咨询，得到程度值。矩阵建立，计算分析•矩阵的建立，计算和分析形成分析报告•形成分析报告3.2平赞高速公路简介7.19洪灾3.3.3风险评估方法的选择风险评估有多种方法：专家调查法、层次分析法、CIM法、蒙特卡洛模拟法等。本文采用专家评估法。路桥专业专家9人社会学专家1人经济学方面专家5人项目管理方面专家5人（问卷调查的方法独立完成、统一程度值。后附表格）3.4风险因素的判断矩阵模型平赞高速公路项目风险分析AB3施工材料及机械B1外界环境B2施工人员B4施工方法方案B5产生的影响C1市场及投资风险C2工程地质C3周围资源及自然环境C4区域及宏观经济影响C5人员组织管理风险C6技术人员指挥错误C7施工人员违章操作C8材料供应断货风险C9材料价格突发上涨C10材料型号供应错误C11设备安装调试故障C12运行突发故障风险C13技术风险C14战略规划及目标定位C16产业及经济安全风险C17土地利用风险C18移民搬迁风险C19社会影响风险C15方案经济效益风险项目层标准层方案层3.4.1风险影响程度值程度值风险因素的影响程度说明1工程受风险因素影响极小2工程受风险因素影响非常小3工程受风险因素影响小4工程受风险因素影响较小5工程受风险因素影响一般6工程受风险因素影响较大7工程受风险因素影响大8工程受风险因素影响非常大9工程受风险因素影响极大层次法：两风险因素比较的标度取值首先按层次法进行计算，对A中的B1B2B3B4B5,进行比较，从而得出那个风险最大。两风险因素比较的取值：标度值说明1两个风险因素相比较，一样重要3两个风险因素相比较，前者比后者稍微重要5两个风险因素相比较，前者比后者明显重要7两个风险因素相比较，前者比后者强烈重要9两个风险因素相比较，前者比后者极端重要2，4,6,8两个风险因素相比较，结果介于对应1-9标度的中间值1/k，k=1,2…9如果元素ci与元素cj的相对重要性比值为aij，那么元素cj与元素ci的相对重要性比值为aji=1/aij3.4.2建立风险矩阵根据上述风险因素结构图，得出风险因素矩阵TBBBBBA5432111111111111111654321656463626165654535251546454342414363534323132625242321216151413121654321665646362615565453525144645434241336353432312262524232111615141312的判断矩阵1313313131221213121121213221213222155453525155444342414534333231352423222125141312111BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBATAW2562.0,3997.0,2001.0,5214.0,6802.0,同样使用MATLAB，eig（A）得出λ值，找出λmax的值5.4271，其对应的特征向量为经验证，满足一致性要求，也就是求得的特征向量值WA有效建立B1外界环境的判断矩阵1314151313141431215421443424144333231342322212413121111CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCB使用MATLAB，eig（B1）得出λ值，找出λmax值是：4.1145，其对应的特征向量为:TW1186.0,2346.0,5098.0,8191.01查表3.4：矩阵阶数34567891011120.580.901.121.241.321.411.461.491.521.54得到R·I=0.90，代入公式IRnnRC1max得到1.00598.09.01441615.41maxIRnnRC说明判断矩阵满足一致性要求，也就是求得的特征向量W1有效。五个风险因素判断矩阵特征向量计算结果TW1186.0,2346.0,5098.0,8191.01TW1506.0,3715.0,9161.02TW5590.0,4262.0,6476.0,2338.0,1728.01TW3762.0,8957.0,2370.01TW3821.0,8923.0,1394.0,1957.05同样适用MATLAB软件计算出其他对应的特征向量：W1W2W5W4W33.4.4计算C层次风险因素中的权重根据平赞高速公路项目风险层次中的权重值，使用MATLAB计算，[x,y]=eig(B);[maxy,m]=find(y==max(max(y)));W=x(:,m)/sum(x(:,m))得出前面各个矩阵的权重：B1的权重值是[0.4869,0.3031,0.1395,0.0705]TB2的权重值是[0.6370,0.2583,0.1047]TB3的权重值是[0.0873,0.1143,0.3167,0.2048,0.2734]TB4的权重值是[0.1571,0.5936,0.2493]TB5的权重值是[0.1216,0.0866,0.5544,0.2374]T层次分析法的结果通过层次分析法,对风险因素建立矩阵并计算得出各个方面风险因素符合一致性要求,并求出了各个矩阵的权重值矩阵,说明最主要的风险是:人员组织管理风险战略规划及项目定位风险3.5.1建立模糊判断矩阵TBBBBBA5432154321BBBBB根据图3.2的风险因素的结构图，和表3.3定义的模糊层次分析法的标度值建立模糊判断矩阵：（3.16）进行两两比较，以便得出哪个因素的风险更大，这些值用0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9来表示，具体取值参考表3.5。3.5.1模糊层次分析法的标度值定义标度值含义具体说明0.5同等重要两因素相比较，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明显重要前一因素比后一因素明显重要0.8重要得多前一因素比后一因素重要得多0.9极端重要前一因素比后一因素极端重要0.10.2,0.3,0.4相反比较两因素相比较，jiijrr1根据标度值建立风险模糊判断矩阵，由模糊层次分析法的标度值定义可知：jiaajaijjiij，，1i5.05.05.05.05.05.05.05.0654321665646362615565453525144645434241336353432312262524232111615141312nnnnnnnnnnnnaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaA