【老旧小区海绵化改造项目风险演化SD仿真模型构建案例分析8100字】

老旧小区海绵化改造项目风险演化SD仿真模型构建案例分析 1 1 1 2 3 3 3 4 4 7 9 9 9 本章在探讨其风险演化机理的基础上，以X小区为例，借助系统动力学模型进行风险反1.1系统动力学模型构建思路本研究以X小区海绵化改造项目为例，工程位于西安市主城区范围内，具体位置见图4-1。项目用地面积约为28855m²,现状建筑占地约8106m²,绿地占地约7940m²,绿地率为27.52%,其余均为硬化路面及广场，地势大致呈南高北低、西高东低走势。小区路面雨水漫流，影响人们生活和出行，现状如下图4-2所示。N临潼区0510203040临潼区雁塔区根据小区绿地、道路等现状条件，采用下沉式绿地、透水铺装、排水管道等多种海绵设施进行海绵化改造，其中绿化改造面积8988m²,透水铺装改造面积10773m²,蓄水池改造250m³,实现年径流总量控制率85%,对应设计降雨量为21mm的海绵改造目标。项目地处西安市已建成繁华区，实施过程面临着建设内容多、建设周期短、施工难度大等诸多制约因素，涉及小区总人数1570人，计划建设270天，工程参与人数为300人，计划建设资金约1659.06万元。项目存在以下风险：由于海绵城市推行时间较短，项目在实施前期，管理组织实施不够高效，跨部门协调机制、监督机制和绩效考核等各项制度不够完善；实际海绵城市建设推进过程中，宣传不够充分，导致公众对海绵城市的认知不够；在项目实施过程中，相关配套技术不够成熟，技术人员资源明显不足等风险。因此管理人员为控制工程进度，选择增加人员和加班策略进行控制，实际建设384天。1.1.2模型构建流程系统动力学最初被称为工业动态学，是由美国麻省理工学院(MIT)的福瑞斯特教授 (J.W.Forrester)于1956年创建[73,是一种集系统论、信息论、控制论和计算机技术为一体的系统仿真方法，具有分析复杂系统的优势。借助系统动力学方法解决问题，需要先明确SD建模的目的，对问题产生的原因形成模型假设，再从问题的根源出发，建立模型仿真模型，并对其进行模型测试和方案实施。本研究从系统动力学的基本原理出发，借鉴系统动力学在建筑领域的应用经验，将其引入老旧小区海绵化改造的风险管理研究中，结合实际老旧小区海绵化改造项目风险因素，按照系统分析、结构分析、模型优化以及仿真应用四个步骤进行风险系统模型的构建，进一步探索风险的演化规律，为老旧小区海绵化改造项目管理提供理论和决策依据。首先，广泛搜集老旧小区海绵化改造案例，深入研读相关文献，进行系统分析，明确研究目的，确定系统边界；其次，在理论研究的基础上确定老旧小区海绵化改造主要风险因素，明确风险因素间的相互作用，并绘制因果关系图；然后进行模型的构建、函数方程的编写以及模型的仿真和检验，再依据结构分析过程所绘制的因果回路图和定义的模型变量，进行各变量参数进行赋值，最后利用系统动力学软件Vensim进行仿真模拟和模型检验优化。具体流程如下图4-3所示。是1.2风险演化的系统分析1.2.1模型假设为确保老旧小区海绵化改造项目风险的严谨度和科学性，本文结合老旧建筑改造和海绵城市特点，以系统动力学基本理论和研究方法为基础，对模型做出如下假设：(1)假设本模型不考虑施工过程中的雨、雪、地震等不可抗力对工程施工进度、质量和资金的影响；(2)鉴于人员加班或者额外雇佣均有限，因此倘若工程的进度压力超出工作人员负荷，项目管理人员会适当选择工期顺延。(3)虽然不同风险范畴之间存在影响关系，但始终作用于工程，因此假设不同风险通过相互影响关系对工程造成的间接影响均视为风险自身对工程的直接影响。(4)本次研究的重点在于不同风险对于工程进度、建设资金和工程质量的影响，因此假设不同风险对其他成本的影响程度相同，即采取相同的权重。1.2.2系统边界确定本文旨在研究老旧小区海绵化改造项目风险系统中存在的主要风险因素和风险因素对工程进度、建设资金以及工程质量的影响关系，以期从更加整体和宏观的角度探索风险1.3风险演化SD模型构建因果回路图(causalloopdiagram,CLD)是表示系统反馈理分析，根据系统动力学建模步骤，通过Vensim软件建立老旧小区海绵化改造项目风险案+思想意识+十风险>其他费用一<剩余建设工期><思想意识每日工资<剩余建设工期>返工人数+++返工速度+++返工速度十<工程技术/十工人工作时间<工程技术/十十十十++X+X气气十十<计划建设工期><计划建设工期>十十人员疲劳十¥++十十十工程技术风险十十十<工作强度>项目发起人项目发起人<人员疲劳>施工技术<人员疲劳>施工技术图4-4老旧小区海绵化改造项目风险因果关系图Fig.4-4TheCausalityDiagramoftheRiskofSp(1)因果树分析由风险关系反馈模型可知，环境政策风险、思想意识风险、经济管理风险以及工程技术风险的发生会导致工程进度延误，从而引起建设总资金增加和工程质量下降，其原因树和结果树如下图4-5和4-6所示。和结果树如下图4-5和4-6所示。人员疲劳生产效率人员调配计划建设工期实际工程质量-—返工工程人均生产率返工人数返工速度每日工资工程技术风险思想意识风险其他费用环境政策风险经济管理风险人员总数加班工资实际建设工期人力费用工人工作时间人员疲劳工作强度疲劳对工程质量的影响实际建设工期实际工程质量建设总资金(2)关键反馈回路分析从老旧小区海绵化改造因果关系图中可以看出，主要存在以下两条最关键的反馈循环：1)回路一：风险导致工期延长→+剩余建设工期→+工作强度→+人员疲劳→-生产效率→-实际建设工期→+剩余建设工期。该回路为正反馈回路，属于工程进度影响的内部回路，通过该回路可以看出风险导致工程进度发生延误，为控制工程进度，加大了人员工作强度，但人员加班引起的疲劳导致生产效率降低，从而引起实际建设工期和剩余建设工期延长。2)回路二：风险导致工期延长→+剩余建设工期→+工作强度→+人员疲劳→+疲劳对工程质量的影响→-实际工程质量→-返工工程→+实际建设工期→+剩余建设工期。该回路为正反馈回路，属于工程进度与工程质量间的回路。通过该回路可以看出风险导致工程进度发生延误，因此需要加大人员工作强度，导致人员疲劳程度增强，影响实际工程质量，导致工程进度发生延误。1.3.2动态模型构建与变量说明(1)动态模型构建存量流量图是在因果关系图的基础上，进一步区分不同变量的性质，以更为直观的符号刻画系统要素之间的关系，明确系统的反馈形式和控制规律。其建模过程涉及了状态变基于所绘制的因果回路图，将风险分为环境政策、思想意识、经济管理以及工程技术4个子系统，构建以状态变量、速率变量、辅助变量和常量四种变量形式的风险存量流量图，如下图4-7所示。(2)系统变量说明本模型选取了环境政策风险水平、思想意识风险水平、经济管理风险水平、工程技术风险水平、风险导致工程进度延误、工作强度和实际建设工期7个变量作为状态变量；选取环境政策风险变化率、思想意识风险变化率、经济管理风险变化率、工程技术风险变化率以及总风险变化率5个变量作为速率变量；选取识别的风险因素、每天正常工作时间、生产效率、计划建设工期、期望工程质量等46个变量为辅助变量。风险系统具体辅助变量说明如下表4-1所示。Tab.4-1AuxiliaryVariableDescription设计方案变更风险建筑自身环境风险设计变更风险民意风险竖向规划不受重视计划建设工期每天正常工作时间项目发起人决策风险缺乏勘测检测机制原始勘测资料缺失每日工资缺乏协同设计平台加班工资设计目标把控风险人均生产率施工目标未达到返工速度疲劳对工程质量的影响缺乏日常检查与维护市场投融资风险疲劳对人均生产率的影响疲劳对人均生产率的影响因子竖向规划不合理4老旧小区海绵化改造项目风险演化SD仿真模型构建宏观政策风险环境政策风险水平加班工资<思想意识风险水平><剩余建人员总数设工期>返工人数、民意风险思想意识风险险变化率<工程技术风险水平>其他成本计划建设工期其他成本计划建设工期工人工作时间剩余建设工期<实际建剩余建设工期人力成本实际建设工期经济管理风<工作强度>疲劳对工程质<思想意识_风险水平>总风险变化率<计划建设工期>缺乏勘测人员调配_生产效率检测机制工程技术风<Time市场投融运维管理制险变化率设计方案变更频繁程质量疲劳对工程资风险度不完善质量的影响未达到风险项未达到风险项灰绿设施结设计目标合不到位把控风险缺乏日常检查与维护缺设运技设计目标合不到位图4-7老旧小区海绵化改造项目风险存量流量图Fig.4-7Riskstockflowdiagr1.4系统模型特征方程与参数设定海绵化改造案例经验进行部分边界点初始值的确定，采用德尔菲法(附录4《老旧小区海绵化改造项目风险仿真系统边界点初始值估计问卷》),对其余边界点的最小值a、最可能值m和最大值b进行赋值，主要考虑风险因素发生后果的严重程度。问卷主要由熟知X小区海绵化改造项目的管理人员进行打分确定，并运用公式X=(a+4m+b)/6进行计算，取X;的平均值为最终初始值结果，最终边界点初始值如下表4-2所示。Tab.4-2EstimatedResultsofInitialVa设计方案变更风险民意风险设计变更风险竖向规划不受重视项目发起人决策风险缺乏勘测检测机制思想意识风险原始勘测资料缺失缺乏协同设计平台设计目标把控风险计划建设工期施工目标未达到每天正常工作时间81缺乏日常检查与维护每日工资市场投融资风险加班工资(1)层次分析法归一归一化权重计算组合权重确定判断矩阵构建明确研究目的组合权重确定判断矩阵构建明确研究目的否1)明确研究目的，构建层次模型。该层次模型主要由目标层、准则层以及2)构造判断矩阵。根据研究需要，本文结合德尔菲法，对系统动力学部分风险因素采用九级标度法(1-9级)的分值进行判断，假设因素层中存在n个子表示因素i和因素j的重要性之比，九级标度法如表4-3所示。Tab.4-3Nine-levelScaling标度(bij值)1二者同等重要3i比j稍微重要j比i稍微重要5i比j明显重要j比i明显重要7i比j强烈重要j比i强烈重要9i比j极为重要j比i极为重要i和j的重要性处于bi;j=2n-1与bi;j=2n+1之间3)确定各影响要素的相对重要程度。计算各因素的权重，并根据数值大小①判断矩阵第i行元素间的连乘：式中：W为矩阵对应行数的n次方根矩阵对应行各个因素之间的乘积。③向量W=[w₁,W₂,W₃,…,W.]的归一化处理和最大特征根计算：4)一致性检验，随机一致性指标标准值如表4-4所示：Tab.4-4R.I.StandardValueofRando1234567890.1,则表明矩阵的一致性较好，所确定的特征向量就是权重向量，权重计算结(2)灰色关联分析法度”,分析各子项之间的数值关系，判断各子项的权重，是一种分析各个因素对1)明确分析数列：2)确定参考数据列：参考数据列是相对理想化的比较标准值，通常用各个指标的最优(劣)值来3)无量纲化参考数据列：4)对每个被评价对象的比较序列与参考数列的绝对差值进行计算。即：5)确定以下两个公式的值：6)计算关联系数：式中：p为分辨系数，且0<p<1。p值域关联系数、区分强度均呈负相关，常取7)计算关联度，通常取关联系数的均值，记为：8)归一化计算权重：(3)本文将层次分析法和灰色关联分析法按照一定比例进行线性组合，得到组合权重矩阵αij,组合权重计算公式如下：式中：y取0.5(最佳集成权重结果是主观权重和客观权重各占一半)1.1.3权重参数计算结果结合系统动力学模型中的因素，进行(附录5《老旧小区海绵化改造项目风险系统动力学因素重要度调查问卷》)设计，并采用德尔菲法，根据层次分析法和灰色关联分析法的计算原理，依据公式(4-1)～(4-18)进行权重计算，结果如下表4-5所示。Tab.4-5WeightCalculationResults风险类别因素名称综合权重老旧小区海绵化改造项目风险思想意识风险工程技术风险思想意识风险民意风险竖向规划不受重视表4-5(续)风险类别因素名称综合权重项目发起人决策风险缺乏勘测检测机制原始勘测资料缺失缺乏协同设计平台设计目标把控风险缺乏日常检查与维护市场投融资风险设计方案变更风险设计变更风险致为1个月，设计阶段约2个月，施工阶段约6个月。为保证良好的风险模拟效果，特将模拟时长设置为16个月，约500天，主要模拟X小区海绵化改造从立总风险变化率=环境政策风险水平*0.119+思想意识风险水平*0.167+经济管环境政策风险水平=INTEG(环境政策风险变化率，0.579)环境政策风险变化率=宏观政策风险*0.512+建筑自身环境风险*0.305+施工思想意识风险水平=INTEG(思想意识风险变化率，0.629)思想意识风险变化率=民意风险*0.500+海绵城市理念认识不清*0.210+竖向经济管理风险水平=INTEG(经济管理风经济管理风险变化率=跨部门合作风险*0.061+项目发起人决策风险*0.089+缺乏勘测检测机制*0.091+原始勘测资料缺失*0.061+缺乏协同设计平台*0.060+设计目标把控风险*0.141+施工目标未达到*0.163+海绵材料供应风险*0.083+运工程技术风险水平=INTEG(工程技术风险变化率，0.738)工程技术风险变化率=缺乏改造设计经验*0.103+竖向规划不合理*0.189+设计方案变更频繁*0.196+设计变更风险*0.192+施工技术风险*0.162+灰绿设施结人力成本=人员总数*(加班工资+每日工资)*实际建设工期*工人工作时间其他成本=150000*(工程技术风险水平*0.25+0.25*思想意识风险水平+0.25建设总资金=人力成本+其他成本返工人数=IFTHENELSE(剩余建设工期<=0,0,MAX(人员总数*(剩余建设工期一返工工程)/剩余建设工期，0))疲劳对工程质量的影响=工作强度*疲劳对工程质量的影响的因子量的影响，0)FINALTIME=5001.5模型测试过程中具有重要地位。本文通过Vensim的