风险量化方法在核电项目工期分析的应用研究

    汪捷 赵天宇 李霞 夏新沛

    中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）2-191-02

    摘 要 采用新技术的核电项目由于其缺乏实际建设的经验数据，建设 过程中设计、采购、设备制造、建造施工、调试等过程中都存在很多不确定性因素，采用传统的关键路径方法分析得到的总工期目标实现概率偏低，故而引入风险量化方法分析项目工期。本文通过对GER T技术的研究与实践，建立更加符合现实的进度风险模型，经过蒙特卡洛模拟得到总工期概率分布图和敏感性因素分析图，给风险管理者以及进度管理者一定的目标导向指引，提高整个工程建设项目的进度管控及风险管控。

    关键词 核电进度 风险 风险量化 进度分析

    一、引言

    以往核电项目，工程总工期常用关键路径法（CPM）进行分析。CPM往往适用于以往曾执行过多次、持续时间明确的项目活动。在项目实际工作中，部分活动的持续时间是不确定的（如建设过程中主设备、DCS预计到货时间屡屡推后），实际执行中往往会受到各种因素的影响而产生变化，总工期的关键线路也不一定唯一，CPM得到的总工期分析结果实现的概率偏低，次关键路径的分析准确性不高。为此引入风险量化分析方法，结合蒙特卡洛仿真模拟分析计算项目总工期目标，同时还能筛选出影响总工期实现的高敏感风险因素及任务作业，给风险管理者以及进度管理者一定的目标导向指引，明确重点作业高概率发生风险因素，进而集中开展风险防范、应对控制等积极动作，有的放矢，提高整个工程建设项目的进度管控及风险管控能力。

    二、核电进度工期分析方法现状

    某核电首堆示范工程的项目前期阶段，由于其缺乏实际建设的经验数据，建设过程中设计、采购、设备制造、建造施工、调试等過程中都存在很多不确定性因素，采用传统的关键路径方法较难确定项目总工期，故而引入风险量化方法分析项目建造总工期，并根据分析结果确定了项目工期（包括基础工期和风险预留工期）。

    针对工期不确定的进度计划进行风险量化分析，是以一个概率分布区间代替传统的确定的工期输入，对进度模型中的作业工期采用三点估算法确定进度风险区间，输入最乐观值、最可能值、最悲观值，通过蒙特卡洛模拟，得到总工期概率分布和敏感性因素分析图。项目管理者在实际项目实施阶段，往往存在更多不确定性，例如逻辑关系不确定，主要体现在：

    1.设计的反复迭代过程，尤其是对于首堆，设计方案变化频繁，从初步设计到详细设计，可能又由于一些原因再回到初步设计，而且设计的变化对设备制造、施工会形成一个叠加和放大效应。

    2.新设备的研制也存在反复的过程。

    3.现场施工作业会根据不同的预计图纸出版时间和设备交货时间调整逻辑关系，以减少其对现场工期的影响。

    GERT图示评审技术可应用于工期不确定、逻辑不确定的的问题，网络中可以出现回路，可以有多个概率分支来建立逻辑不确定的模型。本文将主要通过对GERT技术的研究与实践，建立更加符合现实的进度计划模型，帮助我们制定更加科学合理可行的进度计划，找到计划执行中需要关注的关键点，确保项目目标能够在理想的进度和费用条件下实现。

    三、风险量化分析流程

    （一）确定风险分析目标

    进度风险分析通常以总工期为目标，计算项目总工期实现的概率，在项目启动初期为确定项目总工期目标、进度管理方案（预留风险工期）、合同谈判进度部分提供数据支持。进度风险分析也可以以某个重要里程碑节点为目标。

    （二）识别风险，并进行定性分析，初步判明风险的严重程度

    风险是不确定性对目标的影响，分为外部风险和内部风险。对于国内核电项目，外部风险主要是指政策风险和业主风险；对于国外项目，外部风险就要考虑政治风险、法律法规风险、汇率风险等。在进行风险识别时，首先要分析当前项目的具体情况，从工程初始清单的众多风险中找出对实现工程目标有影响的主要风险事件，作为风险评价的主要对象。识别出的风险包括风险类别/领域、风险事件、风险原因、影响的后果。

    （三）确定项目主要活动及逻辑关系，建立进度风险模型

    1.列出进度风险模型中的作业条目。2.确定逻辑关系。在进度计划的作业之间通常有四种逻辑关系：完成到开始（FS）、完成到完成（FF）、开始到开始（SS）、开始到完成（SF）。但项目实际执行情况中，工程设计和设备研发阶段的进度计划都存在循环的可能，可能是带反馈的回路也可能是带概率分支的逻辑关系。

    （四）数据收集，输入模型中各项作业的工期

    工期不确定性大多服从三角分布、β分布，因此最常用到的概率分布方式就是三角分布和β分布。

    每项作业的最乐观工期、最可能工期、最悲观工期三个参数通常采用德尔菲法获取，由专家对工期提出意见，将专家的意见加以整理、归纳，经过多轮反复，得到比较一致、可靠性高的结论。

    （五）风险影响评估和方案选择

    通过蒙特卡洛模拟，进行多次仿真运行，得到总工期概率分布和敏感性分析图。

    四、核电项目建造工期分析

    根据以往工程建设的经验反馈，并结合国内外先进的建造技术，某核电项目建造采取的技术将进一步进行设计优化和工期优化。对于设计优化带来的不确定性，将以逻辑不确定和工期不确定相结合的方式进行建立进度风险模型。

    （一）PRA软件介绍

    Primavera Risk Analysis（简称PRA）是一款基于蒙特卡洛法的成本和进度风险分析软件，通过直接与项目进度计划以及费用估算相集成来建立风险和不确定性模型。

    （二）建立核岛建安进度仿真模型

    某核电项目在采用“开顶法”施工方案后，核岛建安关键路径发生了变化，土建和安装交叉施工更加密集。原核岛建安以里程碑节点“穹顶吊装”为分界点，开顶法施工是在反应堆厂房内部混凝土+16.0m平台施工完后，先引入设备就位，后吊装穹顶，土建安装交叉进行。

    开顶法施工导致预应力张拉推迟，进度上影响后续贯穿件安装、外穹顶砼和安全壳打压以及装料节点。为了减小其对总工期的影响，必须将预应力张拉工期由9个月压缩至7个月，扶壁柱区域的贯穿件和管道安装工期、项目调试工期都做了部分压缩。因此在模型中针对预应力张拉的工期使用概率分支设置为实现概率不同的两个工期，并据此调整后续作业施工逻辑及工期。施工主逻辑简图如图1：

    （三）数据采集及录入

    模型中每项作业的最乐观工期、最可能工期、最悲观工期三个参数是采用德尔菲法，邀请工程公司、业主、施工单位等各方专家评估每项作业的工期。

    （四）核岛建安工期仿真模拟

    建安工期以冷态功能试验开始为这一阶段的结束点，通过PRA软件里运行10000次模拟仿真，生成建安工期概率分布曲线如图2：

    实现概率为50%的建安工期为50个月（冷态功能试验开始时间为2023-11-30），实现概率为80%的建安工期为51.5个月（冷态功能试验开始时间为2024-1-18），而47个月的期望工期实现概率不到1%。

    五、分析与结论

    通过使用PRA软件，运用风险量化分析方法计算得到某核电项目建安工期和总工期如下表所示：

    通过蒙特卡洛抽样模拟得到的结果，某核电项目实现建安工期的期望工期的概率不到1%，主要风险因素是预应力张拉、预应力张拉结束后的扶壁柱相关区域管道、贯穿件安装和压力容器等主要设备供货进度。某核点项目在以往项目的基础上做了大量的设计优化，关键路径也较示范工程发生了部分偏移，在此基础上实现47个月的项目建安期望工期存在较大的挑战。

    综上，使用风险量化的方法分析项目进度可以计算出50%、80%实现概率的工期，以及项目的敏感性因素分析，据此给领导决策项目进度目标提供技术支持，并根据敏感性因素分析结论，明确项目较大风险事项以进行有针对性的重点管理。