琚倩茜，姜紅丙

城市軌道交通工程關(guān)鍵接口識(shí)別方法研究

琚倩茜，姜紅丙

(鄭州大學(xué) 管理工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

近年來(lái)，城市軌道交通工程接口數(shù)量和復(fù)雜度呈指數(shù)增長(zhǎng)，項(xiàng)目建設(shè)后期產(chǎn)生了大量接口問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵接口早期識(shí)別對(duì)整體工程的按時(shí)保質(zhì)驗(yàn)收至關(guān)重要?；诮涌谌蝿?wù)描述并定義城市軌道交通工程接口節(jié)點(diǎn)，基于DSM初步劃分工程接口關(guān)系，提出接口功能系數(shù)、接口成本系數(shù)和接口迭代系數(shù)3個(gè)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的接口節(jié)點(diǎn)重要度模型，并結(jié)合案例驗(yàn)證了該方法的有效性。研究成果能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌üこ剃P(guān)鍵接口識(shí)別提供依據(jù)，同時(shí)豐富了當(dāng)前接口管理理論體系。

接口管理；接口識(shí)別；城市軌道交通工程；DSM；灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)。

美國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)(CII)將工程接口定義為2個(gè)或2個(gè)以上接口方之間的信息溝通及交付成果[1]。近年來(lái)，城市軌道交通工程的自動(dòng)化和智能化程度迅速提升，不同專(zhuān)業(yè)之間的信息傳遞邏輯、功能聯(lián)動(dòng)等各項(xiàng)協(xié)作關(guān)系越發(fā)復(fù)雜，工程接口的數(shù)量和復(fù)雜度呈指數(shù)增長(zhǎng)。傳統(tǒng)工程接口識(shí)別主要依據(jù)接口矩陣粗略劃分不同子系統(tǒng)之間的接口關(guān)系。然而，業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、各專(zhuān)業(yè)承包商、供貨商、監(jiān)理方、咨詢(xún)方、運(yùn)營(yíng)方等眾多參與方在技術(shù)、責(zé)任、時(shí)間與空間等多個(gè)維度存在大量早期難以識(shí)別的工程接口，大量接口問(wèn)題在建設(shè)后期逐步顯化，導(dǎo)致不必要的成本浪費(fèi)和工期拖延，直接影響城市軌道交通工程的按時(shí)保質(zhì)驗(yàn)收，嚴(yán)重的甚至可能影響運(yùn)營(yíng)安全。因此，在項(xiàng)目早期科學(xué)、全面的識(shí)別關(guān)鍵工程接口至關(guān)重要。針對(duì)上述問(wèn)題，有學(xué)者嘗試從不同角度對(duì)工程接口進(jìn)行了識(shí)別。Al-Hammad等[2?4]從不同參與方之間的組織接口角度，識(shí)別了建筑工程領(lǐng)域多參與方之間的19類(lèi)接口問(wèn)題；LIN[5]從參與方之間的接口信息溝通角度，基于web的接口管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程接口的識(shí)別；丁烈云等[6]從城市軌道交通設(shè)備接口技術(shù)參數(shù)匹配的角度，探討了基于接口庫(kù)的地鐵工程接口識(shí)別與匹配方法；賈廣社等[7]基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法，從工期優(yōu)化的角度進(jìn)行了項(xiàng)目群工程接口的識(shí)別與優(yōu)化；Yeh等[8]基于WBS分解識(shí)別與劃分城市軌道交通復(fù)雜工程接口任務(wù)；Shokri等[9]基于圖論的方法識(shí)別了多參與方之間的工程接口網(wǎng)絡(luò)體系；Siao等[10]提出構(gòu)建多級(jí)DSM的方法識(shí)別與劃分工程設(shè)計(jì)接口。上述研究初步探討了不同類(lèi)型工程接口識(shí)別方法，但是總體上接口識(shí)別的角度較為單一，由于傳統(tǒng)接口識(shí)別方法的串行性、線性、割裂性等局限性，未考慮接口節(jié)點(diǎn)的不確定性，且針對(duì)城市軌道交通工程的接口識(shí)別方法較少，缺乏對(duì)關(guān)鍵接口科學(xué)、全面的識(shí)別方法。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程接口早期精確識(shí)別為目標(biāo)，基于接口任務(wù)細(xì)化了接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別的基本單元，基于改進(jìn)DSM初步識(shí)別工程接口，提出3個(gè)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的接口節(jié)點(diǎn)重要度模型，最后結(jié)合案例驗(yàn)證了本文方法的有效性和科學(xué)性。

1 基于接口任務(wù)DSM的工程接口 識(shí)別

城市軌道交通工程的各接口方分別在不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)介入項(xiàng)目，且存在大量的時(shí)間重疊與信息交互，各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)方之間、設(shè)備子系統(tǒng)承包商之間(如車(chē)輛、信號(hào)、環(huán)控、供電、通信、照明等)、土建承包商與設(shè)備承包商之間、設(shè)計(jì)方與相關(guān)承包商之間、承包商與供貨商之間等存在大量的工程接口，為了達(dá)成壓縮工期、節(jié)約成本、高效利用資源、多方協(xié)同工作的目標(biāo)，工程界面上接口信息的交互過(guò)程非常復(fù)雜。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣(DSM)是一個(gè)階方陣，城市軌道交通工程傳統(tǒng)接口矩陣為0-1矩陣，依據(jù)特定接口管理需求劃分的相關(guān)接口方被標(biāo)記在DSM的橫向和縱向網(wǎng)格中，接口關(guān)系在矩陣中被簡(jiǎn)單賦值為二級(jí)制數(shù)值0或1：當(dāng)網(wǎng)格所在的行元素和列元素之間存在接口關(guān)系，則該網(wǎng)格被賦值為1；反之，該網(wǎng)格被賦值為0(圖1)。如圖1示例，在8個(gè)子系統(tǒng)中，存在接口關(guān)系的子系統(tǒng)為S1-S2，S1-S6，S4-S2，S6-S2，S8-S2，S3-S5，S7-S5以及S6-S8。傳統(tǒng)接口關(guān)系矩陣能夠簡(jiǎn)單、直觀的初步識(shí)別各專(zhuān)業(yè)/子系統(tǒng)之間的工程接口，但是其識(shí)別結(jié)果過(guò)于粗略，難以描述各接口方之間基于接口任務(wù)的信息交互，因此本文提出基于接口任務(wù)的DSM精確識(shí)別工程接口。

基于任務(wù)的DSM可更為直觀的表達(dá)矩陣中各個(gè)元素(活動(dòng)或任務(wù))之間的交互關(guān)系(串行、并行、耦合)，有利于對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行可視化分析，目前已有學(xué)者利用基于任務(wù)的DSM方法解決設(shè)計(jì)接口問(wèn)題[11?12]。如圖2所示，為了描述與分析不同接口方在其對(duì)應(yīng)工程界面上的接口活動(dòng)，本文將子系統(tǒng)承包商A的進(jìn)度計(jì)劃中需要與子系統(tǒng)承包商B進(jìn)行工程信息交互的單位工作任務(wù)表示為接口任務(wù)U1(接口任務(wù)即為最小接口活動(dòng)單元)，對(duì)應(yīng)于子系統(tǒng)承包商B的接口任務(wù)D1。接口任務(wù)之間的有向連接線以理想時(shí)間邏輯先后為依據(jù)，本文用接口任務(wù)之間的“接口節(jié)點(diǎn)”描述不同接口方之間的工程接口關(guān)系。假設(shè)存在工程接口關(guān)系的2個(gè)接口方分別為U和D，接口方U的接口任務(wù)為U1，U2，U3和U4，接口方D的接口任務(wù)為D1，D2，D3和D4，將U和D之間的接口節(jié)點(diǎn)體系由一個(gè)階設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣DSM(,)′表示，其中，為工程界面上所有接口任務(wù)的總量，和分別表示矩陣元素(接口節(jié)點(diǎn))的行序號(hào)和列序號(hào)，，∈1，2,…，(圖3)。

圖1 傳統(tǒng)接口矩陣示例

圖2 接口任務(wù)與接口節(jié)點(diǎn)

圖3 基于接口任務(wù)的DSM

2 接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)

城市軌道交通工程接口節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大、接口體系龐雜，在實(shí)際工程建設(shè)過(guò)程中難以對(duì)所有的接口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，因此，本文定義并提出了3個(gè)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)，作為進(jìn)一步識(shí)別關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)的依據(jù)，并基于改進(jìn)的DSM識(shí)別和表達(dá)關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)。

2.1 接口功能系數(shù)與接口成本系數(shù)

從系統(tǒng)工程的角度，城市軌道交通工程接口的核心作用是實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)響應(yīng)關(guān)系，不同的工程接口對(duì)應(yīng)其關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)功能。因此，基于價(jià)值工程相關(guān)原理，本文將接口節(jié)點(diǎn)的功能系數(shù)與成本系數(shù)作為關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別的靜態(tài)指標(biāo)。價(jià)值工程中的“價(jià)值”，是指作為某種產(chǎn)品所具有的功能與獲得該功能的全部費(fèi)用的比值，基本公式為/，其中表示價(jià)值，表示功能，表示成本。接口節(jié)點(diǎn)的功能系數(shù)與成本系數(shù)的取值取決于接口節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的接口任務(wù)功能系數(shù)與成本系數(shù)。

接口任務(wù)功能系數(shù)反映該接口任務(wù)對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整體系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重要程度，可由下式計(jì)算：

式中：為接口任務(wù)的功能系數(shù)；為接口任務(wù)的功能分值，由專(zhuān)家打分確定。

接口任務(wù)成本系數(shù)反映該接口任務(wù)成本占總成本的比重，可由下式計(jì)算：

式中：為接口任務(wù)的成本系數(shù)；為接口任務(wù)的成本。當(dāng)為主導(dǎo)接口方(即接口節(jié)點(diǎn)信息交互只影響接口任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，為配合接口方)，則接口節(jié)點(diǎn)功能系數(shù)(反映接口節(jié)點(diǎn)對(duì)整體系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重要程度)的值為，接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)的值為；當(dāng)為主導(dǎo)接口方(即接口節(jié)點(diǎn)信息交互只影響接口任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，為配合接口方)，則接口節(jié)點(diǎn)功能系數(shù)的值為，接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)的值為；當(dāng)和互為主導(dǎo)接口方(即接口節(jié)點(diǎn)信息交互同時(shí)影響接口任務(wù)和的實(shí)現(xiàn))，則接口節(jié)點(diǎn)功能系數(shù)取和的均值，接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)的值取和的均值。

2.2 接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)

接口節(jié)點(diǎn)的本質(zhì)功能是完成是接口任務(wù)之間的信息傳遞。在理想的工程情境下，接口任務(wù)之間的有向連接線以理想時(shí)間邏輯先后為依據(jù)(圖2)，而在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，城市軌道交通工程接口節(jié)點(diǎn)信息交互的過(guò)程往往難以一次完成，需要進(jìn)行多次循環(huán)和反饋，其本身是一個(gè)迭代的過(guò)程。信息在接口界面兩側(cè)反復(fù)流動(dòng)，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了大量反饋信息，加劇了整體工程的不確定性，對(duì)應(yīng)于接口節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化(圖4)。接口成本系數(shù)和接口功能系數(shù)為反映基于預(yù)期設(shè)計(jì)或規(guī)劃目標(biāo)的靜態(tài)系數(shù)，難以反映接口任務(wù)之間的信息動(dòng)態(tài)交互強(qiáng)度及其引發(fā)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，因此，本文進(jìn)一步引入接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)描述接口節(jié)點(diǎn)狀態(tài)變化的不確定性。

本文將接口節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)分為未激活、實(shí)施、懸掛、沖突和關(guān)閉5種(圖4)。未激活狀態(tài)是指接口節(jié)點(diǎn)已生成，但上游和下游的接口任務(wù)均未開(kāi)始執(zhí)行；在上游或下游接口任務(wù)開(kāi)始之后，接口節(jié)點(diǎn)被激活，進(jìn)入實(shí)施狀態(tài)；接口節(jié)點(diǎn)的懸掛狀態(tài)是指在實(shí)施過(guò)程中有接口方不能按計(jì)劃對(duì)界面另一側(cè)的接口需求進(jìn)行及時(shí)反饋，直至產(chǎn)生新的接口響應(yīng)，接口節(jié)點(diǎn)狀態(tài)隨即恢復(fù)至實(shí)施狀態(tài)；接口節(jié)點(diǎn)的沖突狀態(tài)是指上游或下游接口任務(wù)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，接口雙方對(duì)接口的當(dāng)前屬性與處理方案產(chǎn)生分歧，直至重新達(dá)成一致并返工處理接口問(wèn)題，接口節(jié)點(diǎn)狀態(tài)隨即恢復(fù)至實(shí)施狀態(tài)；接口節(jié)點(diǎn)的關(guān)閉狀態(tài)指上游和下游的接口任務(wù)均已完成，接口信息交互過(guò)程結(jié)束，接口節(jié)點(diǎn)隨即進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。

圖4 接口節(jié)點(diǎn)狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化

依據(jù)信息論和并行工程等相關(guān)理論，本文引入接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)描述該節(jié)點(diǎn)兩側(cè)信息交互的強(qiáng)度[13?14]。為了量化，首先作出如下假設(shè)：假設(shè)接口任務(wù)與接口任務(wù)之間預(yù)計(jì)交互反饋條接口信息，與任意一個(gè)接口信息相關(guān)聯(lián)的接口任務(wù)工作量為I，對(duì)應(yīng)的接口任務(wù)總量為S，接口信息對(duì)關(guān)聯(lián)接口任務(wù)的影響因子為P，假設(shè)各個(gè)接口交付成果對(duì)接口任務(wù)的影響互相獨(dú)立。將接口任務(wù)和接口任務(wù)之間的所有接口交付成果對(duì)接口任務(wù)的影響概率疊加，即可得到接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)：

本文中“迭代”是指上游接口任務(wù)通過(guò)接口節(jié)點(diǎn)向主導(dǎo)接口任務(wù)反饋接口信息，而主導(dǎo)接口任務(wù)全部或部分完成之后，評(píng)估其執(zhí)行結(jié)果未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，需要對(duì)上游接口任務(wù)全部或部分返工，而后重復(fù)前面的過(guò)程，直到主導(dǎo)接口任務(wù)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)為止(圖5)。接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)Iij反映接口任務(wù)之間的影響程度，接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)越大，工程界面上可能產(chǎn)生的迭代次數(shù)和返工越多，接口任務(wù)流程的不確定性越大，由此可能引發(fā)的成本和工期損失越大。這類(lèi)接口節(jié)點(diǎn)需要重點(diǎn)監(jiān)控其實(shí)施過(guò)程。

圖6 基于改進(jìn)DSM的接口節(jié)點(diǎn)重要度矩陣

2.3 基于改進(jìn)DSM的接口節(jié)點(diǎn)重要度矩陣

本文在接口節(jié)點(diǎn)功能系數(shù)、接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)和接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)3個(gè)量化指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出基于改進(jìn)DSM的接口節(jié)點(diǎn)重要度矩陣(圖6)。不考慮接口任務(wù)的時(shí)間順序，將DSM 的對(duì)角線元素表示為該接口任務(wù)的功能系數(shù)，上三角矩陣中的非零元素表示該接口節(jié)點(diǎn)的迭代系數(shù)，下三角矩陣中的非零元素表示該接口節(jié)點(diǎn)的成本系數(shù)。該矩陣在直觀識(shí)別接口關(guān)系的同時(shí)，量化表達(dá)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)，為關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)重要度排序奠定基礎(chǔ)。

3 基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的接口節(jié)點(diǎn)重要度模型

上文提出了3個(gè)反映接口節(jié)點(diǎn)重要程度的量化系數(shù)，并基于改進(jìn)DSM的接口節(jié)點(diǎn)重要度矩陣直觀描述接口界面分布，本章進(jìn)一步探討綜合3個(gè)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)得到關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)排序的方法，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目早期關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別，并對(duì)關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)的懸掛和沖突狀態(tài)及時(shí)采取糾偏與協(xié)調(diào)措施，從而減少項(xiàng)目后期的各類(lèi)接口問(wèn)題。上文分析得到，城市軌道交通工程接口節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)隨著工程界面上接口信息的迭代與交互處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，接口節(jié)點(diǎn)具備不確定性。因此，城市軌道交通工程接口體系實(shí)質(zhì)上是一個(gè)灰色系統(tǒng)，對(duì)關(guān)鍵接口的識(shí)別是一類(lèi)灰色多屬性決策過(guò)程?；疑P(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)模型是一種多目標(biāo)決策與評(píng)價(jià)的方法，該方法將灰色理論與矢量投影原理相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確反映出各方案與理想方案之間的接近程度，以各方案在理想方案上的投影值大小為作為決策依據(jù)，從而避免了只考慮各個(gè)方案中的單一指標(biāo)而引起的決策偏差，使得最終的評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)和全面[15]。

本文基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)模型，綜合接口節(jié)點(diǎn)功能系數(shù)、接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)和接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)，構(gòu)建城市軌道交通工程關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)重要度模型，具體構(gòu)建過(guò)程如下：

1) 節(jié)點(diǎn)方案判斷矩陣的構(gòu)建及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。

本文將每個(gè)接口節(jié)點(diǎn)及其相關(guān)屬性視為一個(gè)評(píng)價(jià)方案，為了進(jìn)行接口節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)價(jià)，結(jié)合上文所示，接口節(jié)點(diǎn)有3個(gè)屬性，包括接口成本系數(shù)、接口功能系數(shù)和接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)，則接口節(jié)點(diǎn)可描述為a={FI, CI, I}。假設(shè)接口節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為，接口節(jié)點(diǎn)屬性個(gè)數(shù)為，則接口節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)價(jià)初始判斷矩陣為(a)′。為了消除各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)由于物理屬性和量綱不同而導(dǎo)致的不可對(duì)比性，需要對(duì)初始判斷矩陣中的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的判斷矩陣(b)′。由前文中各接口節(jié)點(diǎn)重要度指數(shù)的定義可知，接口成本系數(shù)CI，接口功能系數(shù)FI和接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)I均為正向指標(biāo)，則有：

2) 構(gòu)造灰色關(guān)聯(lián)判斷矩陣。

將標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值組成參考方案0{0, CI,0}，而后得到各評(píng)價(jià)方案與參考方案的關(guān)聯(lián)度為：

3) 確定灰色關(guān)聯(lián)投影的權(quán)重。

決定工程節(jié)點(diǎn)重要度的3個(gè)指數(shù)的權(quán)重有差異，因此這里根據(jù)各指數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)重要度的貢獻(xiàn)對(duì)灰色關(guān)聯(lián)判斷矩陣加權(quán)化處理?；诔鞘熊壍澜煌üこ剃P(guān)鍵接口識(shí)別的需求，本文基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)利用層次分析法確定各指數(shù)的權(quán)重，得到節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)價(jià)指數(shù)的權(quán)重矢量集1，2，…，W)T。將各評(píng)價(jià)方案視為矢量，則各評(píng)價(jià)方案與理想方案之間存在夾角，此夾角稱(chēng)為灰色關(guān)聯(lián)投影角，該夾角的余弦可由下式表達(dá)：

設(shè)評(píng)價(jià)方案A的模數(shù)為L：

4) 計(jì)算各方案的灰色關(guān)聯(lián)投影值并基于接口節(jié)點(diǎn)的重要度進(jìn)行節(jié)點(diǎn)排序。

將接口節(jié)點(diǎn)方案i在參考方案上的投影值稱(chēng)為灰色關(guān)聯(lián)投影值，該數(shù)值可準(zhǔn)確反映各節(jié)點(diǎn)方案與理想方案之間的接近程度。S越大，表明該評(píng)價(jià)方案與參考方案越接近，即該方案對(duì)應(yīng)的接口節(jié)點(diǎn)重要程度越高?；疑P(guān)聯(lián)投影值的大小為各方案的模數(shù)與灰色關(guān)聯(lián)投影角余弦的乘積：

4 案例分析

4.1 案例背景

為了驗(yàn)證本文提出的城市軌道交通工程關(guān)鍵接口識(shí)別方法的有效性，利用前文所述的方法對(duì)國(guó)內(nèi)某在建地鐵工程項(xiàng)目中的部分接口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)鍵接口識(shí)別。該項(xiàng)目共有包括土建子系統(tǒng)、車(chē)輛子系統(tǒng)、信號(hào)子系統(tǒng)、軌道子系統(tǒng)、電力監(jiān)控子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)(FAS)、環(huán)控子系統(tǒng)(BAS)、綜合監(jiān)控子系統(tǒng)(ISCS)等在內(nèi)的24個(gè)子系統(tǒng)。綜合監(jiān)控子系統(tǒng)(ISCS)是城市軌道交通工程在運(yùn)營(yíng)期的集成化數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，隨著工程自動(dòng)化水平的逐步提升，目前ISCS集成了大部分子系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，與多個(gè)子系統(tǒng)存在接口關(guān)系，是關(guān)鍵接口識(shí)別的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，本文選取該項(xiàng)目ISCS與BAS之間的部分工程接口作為案例研究對(duì)象，對(duì)關(guān)鍵工程接口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別與排序，并驗(yàn)證結(jié)果的有效性。

4.2 ISCS與BAS之間關(guān)鍵接口識(shí)別過(guò)程

依據(jù)ISCS和BAS的子系統(tǒng)需求文件、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件及相關(guān)接口協(xié)議文件，構(gòu)建ISCS-BAS接口任務(wù)計(jì)劃，基于改進(jìn)DSM的接口節(jié)點(diǎn)重要度矩陣，初步識(shí)別出47個(gè)接口節(jié)點(diǎn)的界面分布，依據(jù)本文提出的方法計(jì)算得到各個(gè)接口節(jié)點(diǎn)的接口成本系數(shù)、接口功能系數(shù)和接口節(jié)點(diǎn)迭代系數(shù)，而后基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的接口節(jié)點(diǎn)重要度模型，計(jì)算各接口節(jié)點(diǎn)重要度方案在參考方案上的投影值，投影值越大，對(duì)應(yīng)的接口節(jié)點(diǎn)越重要。依據(jù)本文提出的方法，案例中ISCS與BAS之間的關(guān)鍵接口識(shí)別結(jié)果(排序前十位)如表1所示。

表1 關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別結(jié)果

4.3 結(jié)果分析與效果驗(yàn)證

由表1可知，本文方法識(shí)別出32號(hào)接口節(jié)點(diǎn)、5號(hào)接口節(jié)點(diǎn)和13號(hào)接口節(jié)點(diǎn)為最關(guān)鍵的3個(gè)節(jié)點(diǎn)。而后，該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段召開(kāi)了接口協(xié)調(diào)會(huì)，邀請(qǐng)了5位城市軌道交通接口管理經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家，包括業(yè)主方項(xiàng)目經(jīng)理、ISCS項(xiàng)目經(jīng)理和BAS項(xiàng)目經(jīng)理，平均工程經(jīng)驗(yàn)超過(guò)10 a，通過(guò)專(zhuān)家打分法對(duì)47個(gè)接口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)鍵性排序，將基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的識(shí)別結(jié)果與本文提出的方法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表2所示。

經(jīng)對(duì)比分析可見(jiàn)，本文方法識(shí)別出的32號(hào)、5號(hào)、13號(hào)和40號(hào)接口節(jié)點(diǎn)均出現(xiàn)在5位專(zhuān)家排序列表中；8號(hào)和27號(hào)接口節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在4位專(zhuān)家排序列表中；7號(hào)接口節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在3位專(zhuān)家排序列表中；14號(hào)接口節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在2位專(zhuān)家排序列表中?？傮w上，與基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別結(jié)果較為統(tǒng)一。進(jìn)一步分析可見(jiàn)，32號(hào)、5號(hào)、13號(hào)和40號(hào)接口節(jié)點(diǎn)的功能系數(shù)較高，8號(hào)和27號(hào)接口節(jié)點(diǎn)成本系數(shù)較高，因此與專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)排序結(jié)果最為一致，而接口迭代系數(shù)較高的7號(hào)、6號(hào)、14號(hào)和19號(hào)接口節(jié)點(diǎn)較少出現(xiàn)在專(zhuān)家排序列表中，基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的關(guān)鍵接口識(shí)別更多考慮的是接口的靜態(tài)屬性(功能和成本)，而對(duì)接口節(jié)點(diǎn)的不確定性(接口迭代系數(shù))考慮不足?；诒疚奶岢龅年P(guān)鍵接口識(shí)別方法，在該工程的建設(shè)過(guò)程中重點(diǎn)對(duì)排序前20的接口節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)管控，并對(duì)接口節(jié)點(diǎn)的早期偏差(懸掛和沖突狀態(tài))進(jìn)行了及時(shí)的糾偏與協(xié)調(diào)，整體工程聯(lián)調(diào)并驗(yàn)收完畢之后，ISCS和BAS承包商基于接口協(xié)調(diào)記錄對(duì)該工程在項(xiàng)目后期(聯(lián)合調(diào)試階段)的出現(xiàn)接口問(wèn)題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)表明該項(xiàng)目比同類(lèi)項(xiàng)目聯(lián)調(diào)階段的接口問(wèn)題減少了近30%，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出關(guān)鍵接口識(shí)別方法的科學(xué)性和有效性。

表2 本文關(guān)鍵接口節(jié)點(diǎn)識(shí)別結(jié)果與專(zhuān)家識(shí)別結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)論

1)在傳統(tǒng)DSM接口矩陣的基礎(chǔ)上，從“接口任務(wù)”的維度定義了城市軌道交通工程的接口節(jié)點(diǎn)，細(xì)化了接口識(shí)別的“粒度”，基于接口任務(wù)的DSM提高了接口關(guān)系劃分與接口識(shí)別的精確度。

2) 提出的接口成本系數(shù)、接口功能系數(shù)和接口迭代系數(shù)從不同的維度全面表征、量化了接口節(jié)點(diǎn)的重要性，其中，接口迭代系數(shù)考慮了接口狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化與信息交互，提高了早期工程接口識(shí)別的準(zhǔn)確度。

3) 構(gòu)建了基于灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的接口節(jié)點(diǎn)重要度模型，綜合3個(gè)接口節(jié)點(diǎn)重要度系數(shù)得到接口節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)排序的方法，彌補(bǔ)了城市軌道交通工程傳統(tǒng)接口識(shí)別在識(shí)別屬性與維度上的單一性，提升了接口識(shí)別方法的科學(xué)性和系統(tǒng)性。

4) 基于案例驗(yàn)證了基于改進(jìn)DSM和灰色關(guān)聯(lián)投影評(píng)價(jià)的關(guān)鍵接口識(shí)別方法的有效性和科學(xué)性，研究結(jié)論證明，該方法可以為城市軌道交通工程接口早期識(shí)別提供有效的決策支持，依據(jù)接口節(jié)點(diǎn)排序?qū)﹃P(guān)鍵接口進(jìn)行重點(diǎn)管控，可以有效減少建設(shè)后期的接口問(wèn)題、避免不必要的返工與浪費(fèi)。

5) 在理論層面上，本文的研究成果為復(fù)雜工程關(guān)鍵接口識(shí)別提供了新視角與新方法，豐富了當(dāng)前接口管理理論體系。

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Research on key interface points identification for metro projects

JU Qianqian, JIANG Hongbing

(School of Management Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China)

In recent years, the number of interfaces between sub-systems and the complexity of interface technology have increased dramatically. It is extremely difficult to identify interface points in the early stages. The interface problems in the later construction stages lead to unnecessary cost overrun and schedule overrun. The early identification of interface has become one of the key issues for the successful acceptance of the whole project. Based on the interface task, the interface matrix is defined to map the interface points of the whole metro project. The DSM method was adopted to preliminarily identify interface points, and three interface importance indexes (interface function index, interface cost index and interface iteration index) are given. A grey relation model was established to evaluate the importance of the interface points with the three indexes. A case study was implemented to verify the effectiveness of the key interface points identification method. The research provides a theoretical basis for key interface points identification of metro projects and enriches the interface management theory system.

interface management; interface identification; metro projects; DSM; grey relation model

TU71；F572

A

1672 ? 7029(2020)10 ? 2672 ? 08

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20191111

2019?12?11

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(71801195)

琚倩茜(1987?)，女，河南鄭州人，講師，博士，從事復(fù)雜工程接口管理研究；E?mail：juqianqian800@126.com

(編輯 陽(yáng)麗霞)