張寧 肖軼萌
(同濟(jì)大學(xué)復(fù)雜工程管理研究院,上海 200092)
機(jī)場(chǎng)工程作為航空運(yùn)輸業(yè)的重要基地、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)始終保持快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。與此同時(shí),現(xiàn)代大型機(jī)場(chǎng)工程的功能定位也發(fā)生了巨大變化,不僅要為航運(yùn)飛機(jī)起降、維護(hù)提供場(chǎng)地,而且要為機(jī)場(chǎng)周邊其他航空活動(dòng)提供設(shè)施場(chǎng)所。因此,大型機(jī)場(chǎng)工程往往是由多類型單體工程項(xiàng)目共同構(gòu)成的復(fù)雜項(xiàng)目群。
與傳統(tǒng)工程項(xiàng)目相比,復(fù)雜工程項(xiàng)目的復(fù)雜性體現(xiàn)在項(xiàng)目構(gòu)成復(fù)雜性、組織管理復(fù)雜性、進(jìn)度控制復(fù)雜性、信息溝通復(fù)雜性以及社會(huì)屬性復(fù)雜性5個(gè)方面[1-2],傳統(tǒng)的進(jìn)度管控方法已經(jīng)難以控制規(guī)模龐大、周期較長(zhǎng)、投資較大的復(fù)雜工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度。中國(guó)民用航空局發(fā)布的《民用機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)籌備總進(jìn)度綜合管控指南》(MH/T 5046—2020)將民用機(jī)場(chǎng)工程的復(fù)雜性歸納為技術(shù)復(fù)雜性、過(guò)程復(fù)雜性、環(huán)境復(fù)雜性和組織復(fù)雜性等方面[3]?;诖耍鲉误w項(xiàng)目的建設(shè)順序應(yīng)進(jìn)行合理的時(shí)序策劃。
機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)時(shí)序是指在一定投資規(guī)模下,機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群中各單體項(xiàng)目建設(shè)的先后順序及相互之間的搭接關(guān)系,以保證復(fù)雜項(xiàng)目群在最短工期內(nèi)獲得最大的綜合效益。建設(shè)時(shí)序注重項(xiàng)目群內(nèi)部不同單體工程之間在時(shí)間、空間維度上的相互關(guān)系。例如,深圳國(guó)際會(huì)展中心片區(qū)復(fù)雜項(xiàng)目群運(yùn)用層次分析法,通過(guò)權(quán)重確定不同建筑單體、不同建設(shè)工序的重要程度,進(jìn)而確定項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)序,為片區(qū)項(xiàng)目建設(shè)時(shí)序控制提供了可靠的理論依據(jù)[4]。
我國(guó)大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目的相關(guān)研究起步較晚,缺乏針對(duì)復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)時(shí)序的研究成果。目前,快速增長(zhǎng)的項(xiàng)目建設(shè)需求缺乏系統(tǒng)性的理論支持及模型提煉,因此,急需加快大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序研究進(jìn)度。
基于此,本文將定性和定量方法相結(jié)合,以某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程為例,研究大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序。首先,通過(guò)專家調(diào)查法,收集和梳理大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序主要影響因素及初始數(shù)據(jù),建立直接影響矩陣;其次,構(gòu)建DEMATEL模型,計(jì)算各因素影響度、被影響度、中心度、原因度4個(gè)指標(biāo)值,量化各因素之間的相互影響程度;最后,利用ISM-DEMATEL模型篩選出主要影響因素,輔以次要影響因素的調(diào)整,進(jìn)行大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序研究。
大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程是由多個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目組成的集合。現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)工程不是由飛行區(qū)、航站區(qū)等組成的單一功能項(xiàng)目,而是包括供水供電、排污排水、周邊市政道路橋梁、附屬工程等其他服務(wù)設(shè)施的綜合項(xiàng)目群。為了梳理大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序,以構(gòu)成項(xiàng)目群的獨(dú)立項(xiàng)目單元為分解單元,建立項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)(PBS)體系,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)度管控。
基于復(fù)雜項(xiàng)目群PBS分解結(jié)構(gòu),建設(shè)時(shí)序的研究對(duì)象既包括項(xiàng)目群分解結(jié)構(gòu)中的一級(jí)、二級(jí)及次級(jí)項(xiàng)目,也包括部分有重要建設(shè)意義的次級(jí)任務(wù)包。建設(shè)時(shí)序研究是為了厘清項(xiàng)目群各子項(xiàng)目之間在時(shí)間及空間上的建設(shè)順序,梳理子項(xiàng)目之間時(shí)間邏輯制約關(guān)系。建設(shè)時(shí)序研究是項(xiàng)目群進(jìn)度管控的基礎(chǔ),對(duì)實(shí)現(xiàn)工程管理目標(biāo)具有決定性影響。大型復(fù)雜項(xiàng)目群層次分解結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
1.2.1 安全性原則
大型復(fù)雜工程項(xiàng)目群具有規(guī)模巨大、參與方眾多、風(fēng)險(xiǎn)性較高等特點(diǎn),在進(jìn)行建設(shè)時(shí)序研究時(shí)應(yīng)首先考慮安全性原則。
1.2.2 經(jīng)濟(jì)性原則
大型復(fù)雜工程項(xiàng)目群建設(shè)直接影響社會(huì)穩(wěn)定、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,因此,在進(jìn)行時(shí)序分析時(shí)應(yīng)重視其在特定投資條件下的經(jīng)濟(jì)效益最大化問(wèn)題。
1.2.3 縮短工期原則
時(shí)序研究作為項(xiàng)目總控理論的重要內(nèi)容之一,最終目標(biāo)是通過(guò)合理的時(shí)序策劃,盡可能地縮短項(xiàng)目建設(shè)周期,管控項(xiàng)目進(jìn)度。
1.2.4 功能實(shí)現(xiàn)原則
工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)序研究應(yīng)以項(xiàng)目規(guī)劃發(fā)展、功能定位和運(yùn)營(yíng)需求為準(zhǔn)則,確保工程項(xiàng)目按期投運(yùn),確保系統(tǒng)完整性。
1.2.5 綜合平衡原則
各單體項(xiàng)目之間及各單體項(xiàng)目與外部環(huán)境之間在時(shí)間、空間上要相互配合、保持一致。
1.2.6 系統(tǒng)性原則
將項(xiàng)目群內(nèi)的各子項(xiàng)目看作一個(gè)整體系統(tǒng),以整體系統(tǒng)目標(biāo)協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)目標(biāo)。
ISM模型和DEMATEL方法是目前應(yīng)用較為廣泛的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型化方法。兩者都是基于圖論方法,通過(guò)定性分析或定量計(jì)算方法,建立結(jié)構(gòu)模型,分析系統(tǒng)中各因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)通過(guò)定性分析方法確定系統(tǒng)影響因素之間的相關(guān)性,建立鄰接布爾矩陣(相關(guān)性用0或1表示),運(yùn)用MATLAB工具得到可達(dá)矩陣、可達(dá)集以及前因集,最后得到系統(tǒng)各因素的解釋結(jié)構(gòu)矩陣。該方法是以系統(tǒng)要素之間存在的關(guān)系為分析依據(jù),但是不會(huì)對(duì)關(guān)系進(jìn)行定量分析,僅說(shuō)明要素之間的影響關(guān)系是否存在。
DEMATEL方法通過(guò)分析系統(tǒng)各因素之間的相互影響關(guān)系建立直接影響矩陣,通過(guò)一系列的矩陣運(yùn)算得到各因素的影響度、被影響度、中心度及原因度4個(gè)指標(biāo),并基于此分析致因要素,以直觀說(shuō)明系統(tǒng)各因素的重要程度。
ISM模型建立的鄰接矩陣能夠說(shuō)明系統(tǒng)各因素間的相互影響關(guān)系,而DEMATEL方法建立的直接影響矩陣不僅能夠反映各因素之間的相互影響關(guān)系,而且能夠通過(guò)數(shù)值量化描述影響關(guān)系的強(qiáng)弱程度,更加精確地反映系統(tǒng)各因素之間的關(guān)系。例如,Mousavizade 等[5]采用ISM-DEMATEL方法建立結(jié)構(gòu)模型,揭示了伊朗城市供水和污水公司知識(shí)管理的關(guān)鍵成功因素,并構(gòu)建了知識(shí)管理實(shí)施模式。
本文通過(guò)基本矩陣的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)兩種方法的集成應(yīng)用,以精準(zhǔn)地描述并分析大型復(fù)雜工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)序影響因素的關(guān)系結(jié)構(gòu)。
采用專家調(diào)查法收集大型復(fù)雜工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序影響因素。所有受訪者均具有5年及以上大型復(fù)雜工程項(xiàng)目群進(jìn)度管控工作經(jīng)驗(yàn),其工作內(nèi)容包括但不限于實(shí)際項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)序策劃。
基于調(diào)查結(jié)果,結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn)檢索結(jié)果,得到10個(gè)建設(shè)時(shí)序主要影響因素,見(jiàn)表1。
表1 建設(shè)時(shí)序主要影響因素
2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)
首先,確定各因素影響關(guān)系評(píng)價(jià)標(biāo)度,以0、1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)“無(wú)、弱、一般、強(qiáng)、較強(qiáng)”5個(gè)等級(jí)。數(shù)值越大,說(shuō)明兩個(gè)因素之間的影響程度越大。
以受訪專家給出的建設(shè)時(shí)序影響因素關(guān)系指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果作為初始輸入數(shù)據(jù),建立建設(shè)時(shí)序影響因素關(guān)系指標(biāo),見(jiàn)表2。
2.3.1 DEMATEL模型計(jì)算
影響度指標(biāo)表示某因素對(duì)其他因素的影響程度,數(shù)值越大,表示某因素對(duì)其他因素的影響程度越大;被影響度指標(biāo)反之。中心度指標(biāo)是影響度與被影響度之和,表示某因素在系統(tǒng)中的重要程度;原因度指標(biāo)是影響度與被影響度之差,表示某因素與其他因素之間的因果關(guān)系程度,原因度>0,表示該因素對(duì)其他因素影響較大,歸為原因因素組,原因度<0,表示某因素受其他因素影響較大,歸為結(jié)果因素組。DEMATEL模型計(jì)算步驟如下:
激光束焊接是一種以脈沖激光掃描AgNWs產(chǎn)生局部熔融,并改善交叉結(jié)點(diǎn)接觸,而不影響納米線網(wǎng)絡(luò)的其他區(qū)域的高效焊接方法[21].這是由于納米線網(wǎng)絡(luò)受脈沖激光輻照,兩根交叉納米線之間的納米級(jí)間隙中出現(xiàn)一定濃度的電磁場(chǎng)而在納米線結(jié)處產(chǎn)生熱量,該熱量足以激活孤立的銀原子在納米線結(jié)上融化并再結(jié)晶成焊點(diǎn).
表2 建設(shè)時(shí)序影響因素關(guān)系指標(biāo)
(1)通過(guò)DEMATEL模型計(jì)算影響度較大、被影響度較小、中心度較大、原因度>0的影響因素。以表2數(shù)據(jù)構(gòu)建DEMATEL模型直接影響矩陣A。
(2)規(guī)范化直接影響矩陣,使所有評(píng)價(jià)指標(biāo)值aij介于[0,1],得到規(guī)范化后的直接影響矩陣B,公式如下
(1)
(3)計(jì)算綜合影響矩陣C,以反映各因素之間直接影響與間接影響的疊加效應(yīng)。公式如下
C=[cij]n×n=B(I-B)-1
(2)
(4)根據(jù)綜合影響矩陣計(jì)算影響度f(wàn)αi、被影響度eαi、中心度Mαi和原因度Nαi4個(gè)指標(biāo)。公式如下
(3)
(4)
Mαi=fαi+eαi(i=1,2,…,n)
(5)
Nαi=fαi-eαi(i=1,2,…,n)
(6)
基于DEMATEL方法得到求解結(jié)果,見(jiàn)表3。
從影響度指標(biāo)來(lái)看,10個(gè)影響因素重要程度由高到低依次為:項(xiàng)目規(guī)模α2、外部制約因素α5、建設(shè)工期α6、項(xiàng)目復(fù)雜程度α3、項(xiàng)目功能需求α4、資金計(jì)劃α10、邏輯關(guān)系α7、土地狀況α8、立項(xiàng)方式α9、項(xiàng)目背景α1。其中,項(xiàng)目規(guī)模α2、外部制約因素α5、建設(shè)工期α6、項(xiàng)目復(fù)雜程度α3及項(xiàng)目功能需求α4是較為主要的建設(shè)時(shí)序影響因素。從被影響度指標(biāo)來(lái)看,建設(shè)工期α6、項(xiàng)目復(fù)雜程度α3被影響度較大,表示這兩個(gè)因素極易被其他因素影響,在時(shí)序研究中不作為主要因素。
從中心度指標(biāo)來(lái)看,建設(shè)工期α6、項(xiàng)目復(fù)雜程度α3、外部制約因素α5、邏輯關(guān)系α7、項(xiàng)目規(guī)模α2這5個(gè)因素是較為主要的影響因素。從原因度指標(biāo)來(lái)看,項(xiàng)目復(fù)雜程度α3、建設(shè)工期α6、邏輯關(guān)系α7、資金計(jì)劃α10這4個(gè)因素的原因度<0,表示受其他因素影響較大,故不作為主要影響因素。
綜上所述,對(duì)建設(shè)時(shí)序影響較大的主要因素為項(xiàng)目規(guī)模α2、項(xiàng)目功能需求α4及外部制約因素α5。
2.3.2 ISM模型計(jì)算
構(gòu)建ISM模型,通過(guò)模型計(jì)算分析項(xiàng)目群建設(shè)因素層次結(jié)構(gòu),分析影響建設(shè)時(shí)序的最深層因素,并與DEMATEL方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。步驟如下:
首先,將矩陣轉(zhuǎn)化得到整體影響矩陣H,公式如下
表3 DEMATEL模型求解結(jié)果
H=C+I
(7)
式中,I為單位矩陣。
其次,選取整體影響矩陣H中所有因素的平均值作為閾值,得到λ=0.378。
最后,根據(jù)λ計(jì)算可達(dá)矩陣K,以反映各因素之間是否存在影響關(guān)系??蛇_(dá)矩陣K見(jiàn)表4。
表4 可達(dá)矩陣K
2.3.3 繪制建設(shè)時(shí)序影響因素多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)圖
首先,計(jì)算可達(dá)集Eαi及前因集Fαi,公式如下
Eαi=(αi|αj∈Z,kij≠0)
(8)
Fαi=(αi|αj∈Z,kji≠0)
(9)
式中,Z為致因因素集合。
其次,繪制影響因素結(jié)構(gòu)模型,分析各影響因素的重要程度。計(jì)算公式如下
Eαi=Eαi∩Fαi
(10)
若公式(10)成立,說(shuō)明因素αi為該層因素,在可達(dá)矩陣K中劃去αi所在的行和列。重復(fù)以上步驟,直至所有行和列均被劃去。
最后,通過(guò)計(jì)算,得到第一層影響因素集合為
L1={α1,α3,α6,α7,α9,α10}
第二層影響因素集合為
L2={α4,α5,α8}
第三層影響因素集合為
L3={α2}
由此,繪制某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)時(shí)序影響因素多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)圖,如圖2所示。
根據(jù)第一層影響因素集合L1,得到第一層影響因素為項(xiàng)目背景α1、項(xiàng)目復(fù)雜程度α3、建設(shè)工期α6、邏輯關(guān)系α7、立項(xiàng)方式α9、資金計(jì)劃α10,這6個(gè)因素在該層次結(jié)構(gòu)中屬于最底層因素,是建設(shè)時(shí)序最直接、最表層的影響因素。
根據(jù)第二層影響因素集合L2,得到第二層影響因素為項(xiàng)目功能需求α4、外部制約因素α5、土地狀況α8。
根據(jù)第三層影響因素集合L3,得到第三層影響因素為項(xiàng)目規(guī)模α2,該因素對(duì)第一層和第二層的9個(gè)因素有影響作用,是最主要、最根本的時(shí)序影響因素。
根據(jù)以上計(jì)算過(guò)程,DEMATEL方法計(jì)算得到的項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目功能需求及外部制約因素三個(gè)重要因素在ISM層次結(jié)構(gòu)圖中位于第二、第三層級(jí),可見(jiàn)DEMATEL方法與ISM模型計(jì)算結(jié)果能夠相互印證,說(shuō)明ISM-DEMATEL模型計(jì)算結(jié)果有效。
基于上述計(jì)算結(jié)果可知,某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)時(shí)序研究可以從項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目功能需求及外部制約因素入手,再通過(guò)其他因素的調(diào)整和修正,得到最終的建設(shè)時(shí)序策劃方案。
某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程主要分為航站區(qū)項(xiàng)目、飛行區(qū)項(xiàng)目、旅客捷運(yùn)項(xiàng)目、市政配套項(xiàng)目、貨運(yùn)區(qū)項(xiàng)目和附屬設(shè)施項(xiàng)目。繪制某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)(PBS),如圖3所示。
該機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)時(shí)序策劃的基本思路是:基于ISM-DEMATEL模型計(jì)算結(jié)果,分析第一和第二級(jí)PBS項(xiàng)目的規(guī)模、功能需求、外部制約因素三個(gè)影響因素,列出各項(xiàng)目的建設(shè)優(yōu)先級(jí),再考慮其他非主要因素的影響,調(diào)整優(yōu)先級(jí)表格,最終繪制建設(shè)時(shí)序策劃圖。
本文將項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí)分為“優(yōu)先項(xiàng)目”“次級(jí)優(yōu)先項(xiàng)目”“一般優(yōu)先項(xiàng)目”“低階項(xiàng)目”4個(gè)等級(jí)?;谠摂U(kuò)建工程開工及建成投運(yùn)的總目標(biāo),對(duì)于優(yōu)先級(jí)別較高的項(xiàng)目,在時(shí)序策劃時(shí)優(yōu)先考慮其開竣工時(shí)間及工期要求;下一優(yōu)先級(jí)的項(xiàng)目時(shí)序安排需要滿足上一優(yōu)先級(jí)項(xiàng)目的時(shí)序要求。綜合各項(xiàng)目的預(yù)計(jì)工期,進(jìn)行影響因素調(diào)整,計(jì)算得到各次級(jí)PBS子項(xiàng)目預(yù)計(jì)開竣工時(shí)間,繪制項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序策劃成果圖。
基于項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目功能需求、外部制約因素三個(gè)方面,對(duì)某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程各二級(jí)PBS項(xiàng)目的影響程度進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分,再綜合各項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)排序,確定各項(xiàng)目綜合優(yōu)先級(jí)。其中,項(xiàng)目規(guī)模對(duì)于優(yōu)先級(jí)的影響主要基于投資規(guī)模,投資規(guī)模越大,優(yōu)先級(jí)越高;項(xiàng)目功能需求對(duì)于優(yōu)先級(jí)的影響主要基于項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)單位對(duì)于項(xiàng)目需求的緊迫性及重要性,功能越重要、需求越緊迫,優(yōu)先級(jí)越高;外部制約因素對(duì)于優(yōu)先級(jí)的影響主要基于外部相關(guān)方對(duì)于項(xiàng)目的要求及制約條件,要求及制約條件越多,優(yōu)先級(jí)越高。按照上述原則,劃分航站區(qū)項(xiàng)目、飛行區(qū)項(xiàng)目、旅客捷運(yùn)項(xiàng)目、市政配套項(xiàng)目4個(gè)二級(jí)PBS項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí),見(jiàn)表5。
表5 二級(jí)PBS項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí)
(續(xù))
基于表5的優(yōu)先級(jí)劃分結(jié)果,綜合考慮其他影響因素進(jìn)行局部調(diào)整,得到某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程各子項(xiàng)目工程時(shí)序優(yōu)先級(jí)。依據(jù)各項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí)順序,確定該機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)時(shí)序的主要和次要線路;基于各項(xiàng)目的工期和相互之間的邏輯關(guān)系,繪制該工程建設(shè)時(shí)序圖,以保證項(xiàng)目工期,提高進(jìn)度管控水平和效率。
本文首先通過(guò)分析建設(shè)時(shí)序影響因素,構(gòu)建了時(shí)序影響因素結(jié)構(gòu)模型;其次,通過(guò)專家調(diào)查法,篩選了項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序10個(gè)影響因素;最后,采用ISM-DEMATEL集成模型計(jì)算各影響因素的重要程度,得到大型復(fù)雜機(jī)場(chǎng)工程項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序的重要影響因素集合。
在理論方法構(gòu)建模型并論證其可行性后,將該集成模型應(yīng)用于某機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程時(shí)序研究?;贒EMATEL方法計(jì)算得到的影響因素重要性序列與ISM模型計(jì)算得到的因素多階結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)所反映的信息基本一致。經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)例檢驗(yàn),驗(yàn)證了ISM-DEMATEL模型的科學(xué)性與適用性,可為其他類型的大型復(fù)雜項(xiàng)目群建設(shè)時(shí)序研究提供參考。