文摘

施工进度施工项目管理模式中扮演重要角色。然而,在建设活动中,风险可能出现由于意想不到的计划改变,导致无效的交付的项目。本研究旨在揭示进度变化的法律风险传播和分析通过数值模拟对风险传播的影响。首先,建设项目由activity-on-node (AON)网络。传播风险模型,然后建立基于susceptible-infected (SI)模型考虑节点特征对传播过程的影响。接下来,模型是一个实际项目测试来检查不同参数级联故障。实验结果表明,该模型有效地识别活动最能影响项目进度和评估计划变更风险传播的影响。本研究将提供一个基础提高怡安网络的鲁棒性和控制进度变化的传播风险。

1。介绍

建设项目是一个组织的过程构建一个建筑或结构在时间、成本和质量约束(1]。考虑到每个项目的复杂性和独特性,规划和调度已经成为至关重要的施工项目管理程序(2]。然而,在建设项目计划经常改变。这些变化可能是由于业主、承包商、咨询师、设计师、或环境(3,4]。时间表的变化往往会导致工人的生产率下降和增加成本超支和拖延完成的概率5,6]。

项目经理用一个时间表来帮助计划,执行和控制项目活动(7]。目前,大多数调度工具使用activity-on-node (AON)表示和关键路径方法(CPM) [8]。怡安表示活动和活动之间的依赖关系节点和箭头,分别。基于CPM怡安网络,探讨了关键活动,并提供活动浮动时期,它允许连续监测计划并提供警报的项目延迟的可能性。不幸的是,建设项目受到风险的影响,几乎所有的直接或间接相关活动的安排(2,9]。因此,活动的开始时间和持续时间一个怡安网络不再是确定的,和识别关键路径的可能是不精确的。此外,由于复杂的逻辑在怡安网络活动之间的依赖关系,安排一个活动的变化可能会影响其成功活动(10]。这可能会导致混乱等问题计划资源(11),增加沟通成本,和误解12),启动变化风险传播整个怡安网络(8,13]。因此,有必要探索风险传播的机制的变化。

近年来,一些研究已经检查施工进度风险的建模。先前的研究主要集中在识别和评估的风险(2- - - - - -4,9,14),模拟建设项目进度风险(10,13,15),和进度风险分析活动敏感信息16- - - - - -18少),但一直注意怡安网络的拓扑结构和预测风险传播的行为从总体的角度来看(8]。风险管理在众多领域传播是一项具有挑战性的任务,从金融(19),基础设施管理(20.),和项目管理(8,21- - - - - -23]。尽管这些领域的语境差异,已经成功地应用于复杂网络建模的过程顺序风险传播到整个网络和分析参数的影响风险传播的优点和特点。特别是,基于扩散理论和复杂网络的仿真方法使研究者设计更现实的模型,考虑节点特征(24]。然而,先前的研究中,一些工作做是为了探索怡安网络的能力来维持进度变化造成的系统性风险。为了解决这个研究的差距,必须设计一个模型基于怡安网络模拟的风险传播计划的变化。本研究的新颖性,计划变更管理是研究的系统性风险。

在风险传播的背景下建设项目和进度变化,本文试图解决两个问题:(1)如何生成进度的风险传播模式的变化对怡安网络,同时考虑活动的结构特点和怡安网络;和(2)如何评估每个活动引发灾难的能力安排变化的怡安网络和增加怡安网络的弹性。

要解决这些问题,首先,怡安网络抽象为一个有向图,并安排相关的节点特征变化风险进行了分析。其次,在参考susceptible-infected (SI)模型中,一个新的风险传播模型建造进度变化,这适用于有向图表示抗风险能力的阈值被分配给每个节点。最后,实证数据集上的开发模型测试使用数值模拟来评估影响因素并确定产生重大影响的关键活动。本文的目的是探讨进度变化的法律风险传播,帮助施工项目经理控制风险传播。总体而言,本文提供了一个框架,用于模拟风险传播,是一种有价值的项目风险管理的研究。

有两个贡献的工作。首先,经典的SI模型用于风险传播的变化通过考虑更现实的假设,如指示图和抵御风险的能力。第二,这项工作可以让我们更好地了解系统性风险的计划变化风险传播和使用数值模拟预测系统性风险。

剩下的纸是组织如下:部分2评审的相关工作。节3与主要特征,定义了有向图,之后改进模型及其模拟能力变化风险传播的过程进行了讨论。部分4介绍了仿真的初始配置和随后的结果分析。给出了结论和未来的研究方向5。

2。文献综述

2.1。计划变更和风险

在建设项目中,变化是指“任何事件,导致修改原来的范围、执行时间,成本,质量和/或工作”(25]。许多研究人员研究了工程变更管理,包括计划的变化。爱et al。26)提出了一个框架的系统动力学(SD)模型来探索和后果的关系的改变。公园和Pena-Mora [27]认为意想不到的和管理的变化,这两个被表示为迭代循环的SD模型项目的过程。此外,项目变化对性能的影响进行了分析的基础上,发现状态和时间。根据公园的工作,安萨里(28)而选择变更管理政策,包括资金,外包活动,安排调整,和劳动控制考虑,成本、质量、资源、和财务指标。一个广泛的审查进度变化使用SD模型可以发现在之前的出版物(29日]。然而,在SD模型,上游变更会立即通过改变下游任务通过反馈回路,不考虑连锁反应的变化。此外,由于任务中认为是统一的大小和可替代的阶段,和依赖关系简化功能形式(30.),很难识别和控制改变的任务。Motawa et al。31日)确定变化的可能性由于项目特点和变化原因之间的因果关系和相应的影响。赵et al。32]代表信息流变化因素和变化之间使用一个基于活动的依赖结构矩阵和介绍了蒙特卡罗模拟来分析活动的变化概率。Heravi和Charkhakan33]细分实现阶段到改变的实现路径和发展风险指数利用事件树分析。然而,任务和动态变化的风险之间的相关性被忽略在这些研究。最近的变化风险的研究主要集中在基于复杂网络模型的建模更改风险传播(23),而小的工作已经完成施工变更管理。

施工进度受到不确定因素的影响,和进度风险是不可避免的。最近的研究主要集中在评估项目的总体时间,考虑到风险因素。纳西尔et al。14)建立了一个信念网络,包括活动节点代表活动持续时间值和风险节点描述项目条件,和网络的输出被纳入蒙特卡罗模拟来评估进度风险。Oliveros和Fayek34)提出了一种模糊逻辑方法结合发生的频率和不良后果了进度风险的属性,然后评估后果,延迟时间之间的关系。Okmen和Ozta2)考虑风险因素和活动之间的关联效应和捕获相关定性评估转化为量化值。Luu et al。3)的16个因素的风险和获得18这些因素之间因果关系通过专家访谈来开发一个信念网络模型。Tokdemir et al。13]假定风险源于模糊/不确定性,任务的复杂性,和脆弱性和定义劳动小时系数和学习速率,这两个活动持续时间决定,基于这些因素。曹et al。35)建立一个时间表延迟估计模型和三个完全连接层:项目属性层、一层危险因素,工作层变化。虽然持续时间预测的可靠性是至关重要的性能,以往的研究忽略了想法,累积进度变化在一个复杂的怡安网络会计为无法预料的事件被认为是风险的来源。此外,怡安网络的特点对进度拖延的影响,如活动持续时间、松弛时间,和节点度,不考虑这些方法。此外,由于连锁反应的变化,改变了一个活动的时间表可能需要更改后续活动,和转变关键路径可能引发,导致进度风险增加(36]。因此,在这项工作中,一个风险传播模型将被用于进度风险的概念扩展到包括一个活动的风险和动态变化特征,导致一个模型,然后能够说明引发灾难的计划改变。

2.2。风险传播模型

先前的研究分析了风险传播在复杂系统的动态特性,提出三种常见的数学模型:负载能力模型(37],流行病模型[38,和一个阈值模型39]。负载能力模型中,一个节点失败如果负载变得比其容量,并且负载被表示为最短路径经过的节点总数。流行病模型是用来描述疾病的传播的动态过程。其中一个基本的流行病模型是SI模型,由三个组件:易感节点,节点感染,感染率。这些组件组合在一起表示敏感节点之间传播疾病的概率和被感染节点。此外,根据一个简单的阈值模型解释了传播阈值的规则。由于困难在描述进度变化最短路径的风险,我们选择了SI模型为我们的工作和修改它通过添加一个阈值在传播过程中。事实上,缺乏一个阈值可能会使传播坚持无限网络的大小(40]。

风险传播模型已经广泛应用于各个领域,和模型的核心部分是风险指标和阈值。Ellinas et al。8]研究了大规模灾难的可能性触发一个任务失败的怡安网络拓扑和传播过程测量,怡安网络的时间和质量方面。此外,Ellinas模型扩展到包括间接接触的作用[21和承包商活动的影响36]。然而,对于Ellinas模型中的一个节点,其失败风险在给定的时间步长被认为是最大的风险,而不是合并后的风险,由于它的前辈。郭et al。22)提出了一个流分配模型来分析在怡安网络级联故障。在这个模型中,一个初始负荷风险被定义为一个函数的节点度由活动持续时间,和一个风险阈值被认为是与最初的风险。陈等人。41)提高了传染病模型来研究风险传播在紧急情况下的物流网络和感染的风险评估和风险阈值使用特征向量中心和材料保留指数,分别。李等人。23)研究了在多层网络中设计变更的风险传播与互动产品和组织层和确定风险阈值使用节点的出度。雷伊(24)建立了一个epidemic-based模型来预测先进的传播恶意软件的感染概率基于传染性邻居的数量。然而,这些模型不能描述的特征变化在怡安网络传播风险。我们所知,很少有风险传播模型用于分析计划变更的风险。特别是风险指标和计划变更的风险传播模型中阈值需要根据怡安网络和进度变化情况。

3所示。材料和方法

研究计划的风险传播变化,首次介绍了怡安网络中,节点代表活动和链接代表逻辑依赖关系。虽然网络拓扑经常分析的指标,但不适合直接描述风险传播网络的动态过程。因此,进度变化风险的风险传播模型被开发基于流行病模型和一个阈值模型。此外,活动的影响特点和怡安网络的结构被认为是在提出的模型中,使其更适合研究进度变化的传播风险。

3.1。怡安的网络建设项目

怡安网络项目进度的图形表示,在哪些节点显示活动和弧形箭头(链接)显示两个活动之间的依赖关系。有四种类型的依赖关系:finish开始(FS),完成完成(FF),开始开始(SS),开始到结束(SF)。依赖关系可能受到时间限制,落后和领先。根据项目管理知识(PMBOK) [42],滞后被定义为“的时间,后续活动将推迟对前任活动,“虽然领先”的时间,即可以先进的后续活动对前任的活动。“一旦网络开发,每个活动节点还有一个开始日期和完成日期。为了更好地理解一个怡安网络,与六个活动被认为是一个例子,如图1。使用我,j,k网络作为一个例子,前任的活动j和k是活动我。“FS + 2”之间我和j意味着之前j可以开始,完成后必须等待至少两天吗我。“党卫军”之间我和k意味着k不能启动,除非我已经启动。

怡安网络的基础上,项目进度是由一个有向图表示 ,在哪里 是节点集和 边集。是邻接矩阵吗 定义, 如果 和 如果 。一个节点是一个节点的前任吗如果 ,同样,的继任者 。前辈的集合被称为 ,和设置的继任者被称为 。节点的开始和结束日期被表示为和 ,分别。边缘的依赖和时间约束被表示为 和 ,分别。 如果有延迟和 ,和 如果有领导之间的时间和 。值得注意的是,一个怡安网络捕捉全球信息(即。(即拓扑功能)和本地信息。,activity duration, time between consecutive activities and time constraints) [8]。这些信息安排变化时发挥重要作用。因此,我们考虑一种机制基于所有这些有用的信息。

3.2。计划改变的危险传播模型

计划变化造成的风险指的是损失的可能性无法执行原来的计划。怡安网络中活动之间的依赖关系,如因果关系和资源的限制,被认为是作为一种分散风险的变化。当节点的变化风险超过他们的能力,这些节点将引发的潜在变化风险的继任者。具体来说,计划改变的风险传播介绍时间表改变一个活动的发生和变化的传播风险通过怡安网络直到感染数量的活动不再是显著增加。

3.2.1之上。假设

考虑进度变化风险的性质,提出了以下假设建立模型:(1)网络中的节点只能直接感染了他们的前辈因为两个活动之间的依赖关系是导演(2)节点有四种可能的状态:易感,感染开始日期(骶髂关节),结束日期感染(练习),同时骶髂关节和练习((骶髂关节,练习)易感节点转化为受感染国家当其变化风险超过其能力。一旦被感染的一个节点,它的状态永远不会改变。专注于预测变化风险传播的行为和评估风险传播的影响因素,恢复状态和转换从感染易感不考虑。此外,节点的进度变化可分为两种类型:开始日期和结束日期改变,分别对应于骶髂关节和练习。(3)怡安网络模型是静态的,这表明结构不会改变。事实上,怡安网络不断调整。节点被删除、添加和延误的事件,如从所有者更改订单,不断变化的环境,无效的沟通。减少模型的复杂性,强调风险传播的影响,我们假设网络结构并没有改变。(4)模型是离散的,但项目时间的节点不受感染的秩序。有两种类型的次模型:项目时间和仿真时间。每个节点的开始和结束日期是项目时间。仿真时间代表了传播的步骤,一个节点可以影响其前辈每一步。有时,这两种时间是矛盾的。例如,在图2,所有的节点都被认为是感染。我在模拟时间是初始节点被感染吗 。米和l在模拟时间都被感染吗 ,而米开始后l在项目结束时间。而不是精确地模拟执行下一个时间表的变化风险,本文侧重于测量时怡安性能面临中断。结果,仿真时间使用过程中传播的风险。(5)前安排发生变化( ),所有节点的节点。时间表的变化发生在一个节点上 。

3.2.2。动力学模型

计划改变一个怡安网络传播的有关计划的类型变化和后续节点的依赖性。日程变化分为一个结束日期和开始日期改变基于进度变化的影响的活动。图3显示了连续感染过程的进度变化的风险。假设一个结束日期变化对节点的风险我的前任我⁻发生,四种之间的依赖关系我⁻和我被认为是。(1)在图3(一个)如果依赖FS,然后结束日期的变化我⁻可能引发的风险开始日期和结束日期改变了我在同一时间。(2)如果依赖是党卫军,那么影响的可能性我时间表是非常低的。(3)如果依赖FF,然后结束日期的变化我⁻可能会触发结束日期变化的风险我。(4)如果依赖是科幻小说,那么影响的可能性我时间表是非常低的。考虑开始日期变化,类似案件可以得出结论,在图所示3 (b)。

3.2.3。风险阈值和感染率结束日期变化的风险

节点的风险阈值反映的能力活动抵制计划变化风险,和阈值是有限的,由于成本。如图3、节点我的结束日期变化可能引发风险四种情况:结束日期的变化我⁻+ FS,结束日期的变化我⁻+ FF,开始日期的变化我⁻+ SS,开始日期的变化我⁻+科幻。

(1)情况:结束日期改变的我⁻+ FS。在这种情况下,两个指标的风险阈值被认为是。首先,如果活动持续时间长,活动的能力抵抗变化结束日期将会很高。这是因为改变中断更容易吸收更长的持续时间。让的时间节点我, 是归一化函数可实现持续时间在0和1之间。结束日期时间方面的阈值的节点我, ,可以设置如下:

第二,与更大的节点出度有较高的影响他们的继任者(23),更多的资源被分配给这些节点,以防止风险变化,这表明更高的风险阈值。基于上面的分析中,节点的结束日期的阈值我, ,表示如下: 在哪里 , ,和 可调参数。与投资活动和成本被定义为能力水平。代表节点的出度我。是归一化出度的函数。和反映出度的影响和风险的持续能力,分别。

关于感染率,后续节点之间的网络结构和松弛时间影响的方式传播过程就散了。特征向量中心节点对网络的影响措施基于这样的概念:一个节点指向节点具有较高的特征向量中心建立了良好的关系。作为特征向量中心是一个很好的措施的传播力量43),它是用来评估感染率。从节点结构方面的感染率我⁻来我表示如下: 在哪里的特征向量中心节点我⁻和是归一化特征向量中心的功能。节点之间的松弛时间我和它的前身我⁻时间约束后的剩余金额是扣除时差吗 。感染率减少随着松弛时间的增加,有更多的时间来做出反应我开始(8]。因此,感染率我⁻来我等于 在哪里 是一个可调参数,定义为感染强度,然后呢是归一化松弛时间的函数。 和 反映的影响特征向量中心和松弛时间感染率,分别。

(2)情况b。结束日期的改变我⁻+ FF。在这种情况下,结束日期我直接依赖于结束日期的我⁻。因此,持续时间我不能减少的变化我⁻。除了这个,类似的表达方程(2)可以得到: 在哪里在方程(2)被它的最小值 。类似的方法计算感染率的情况使用,松弛时间的替换如下:

(3)c。开始日期的改变我⁻+ SS。计算使用方程(2)。类似于方程(4),除了松弛时间替换如下:

(4)情况。开始日期的改变我⁻+科幻。计算使用方程(5)。类似于方程(6),除了松弛时间替换:

3.2.4。风险阈值和感染率为开始日期变化的风险

开始日期的阈值和感染率变化风险计算采用类似的指标用于结束日期的变化。如图3、节点我开始日期的变化风险可能引发两种情况:结束日期的变化我⁻+ FS和开始日期的变化我⁻+ SS。

(5)情况。结束日期的改变我⁻+ FS。是节点的阈值起始日期我,它决定使用方程(5)。感染率从吗我⁻来我,是计算使用方程(4)。

(6)情况。开始日期的改变我⁻+ SS。有相同的e值的情况,然后呢是相同的方程(7)。

在六种不同情况下风险阈值和感染率在表中做了总结1。

3.2.5。转换规则

当节点的数量我的前任大于1,两个可能被感染的风险我由不同的独立风险不同的前辈,感染的风险是作为前辈的混合感染。节点的状态我在时间步t可以表示为 ,在哪里 表示风险类型。 意味着我是在年代风险米, 意味着我在我下的风险米。当 ,转换规则我可以指定结束日期变化风险如下: 在哪里 和 代表两种可能的值 。 是节点我前任的节点集,为每一个 , 和在情况下 。与此同时,表中列出的相应值1。然而,当 ,转换规则我可以指定开始日期的变化风险如下: 在哪里 表示节点的状态我在时间步t,0,1,2,3代表年代,练习骶髂关节,和(练习骶髂关节)。基于方程(9)和(10),决定如下:

两个指标是用来衡量变化风险的影响。一个是感染节点的密度 ,这是感染节点的数量比整个网络节点的数量在时间步吗 : 值为1,如果在哪里不等于0的值为0,如果等于0。是整个网络节点的数量。由于传播过程将结束,将收敛于一个稳定的价值 。 也用作相关指标 。

另一个指标是规范化雪崩大小(22]: 在哪里表示风险发生后的感染节点的数量在节点我在 。根据进度风险的类型,可以扩展到和 。

4所示。结果与讨论

仿真实验进行了检查风险传播计划建设项目的变化。这个项目的目的是提供一个高层复杂在800天。怡安网络如图4,803个节点和1388年导演边缘。在图4,节点的大小依赖于节点度是边相邻节点的数量。

归一化函数用于持续时间( ),出度( ),特征向量中心( ),和松弛时间( )相关数据的分布,如图5。这些分布沉重的跟踪,和最大截止值这任何值大于指定将被设置为指定的最大值。如图5截止值被设置为20,5,0.05,10 , , ,和 ,分别。Min-max正常化被用来规模数据。

传播的有效性模型分析了不同的参数值。参数的初始值在表列出从合理选择范围2,范围可以从以下实验实现。在模拟过程中,每一个固定参数的值被设置为相应的初始值。使用Python和NetworkX执行仿真。

之间的关系和呈现在图6,在那里改变了从0.2到3步长为0.2和设置为0.5、1、1.5、2、2.5、3。图6表明,增加的可调参数 ,感染率增加,逐渐增加。当增加到一定值,保持在一个稳定和高价值,表明限制的发展传播。这种行为证明了存在抵制计划的基本弹性变化的风险和怡安网络的规模有限。收敛速度和稳定的价值是高度相关的 。例如,更急剧增加 比 ,和稳定值前的四倍比后者。因此,怡安网络的鲁棒性增加而增加 。然而,怡安网络的鲁棒性没有显著提高 ,表明边际极限抗风险的能力。在这项研究中,怡安网络的鲁棒性是指怡安网络的承受能力变化风险传播活动引发了少量的改变。可以显示的能力和收敛速度稳定的状态。

参数的影响 , , ,和进行了调查,结果如图7。这些参数被改变从0.1到5,步长为0.1。在最初感染的节点 与最大特征向量中心节点。图7(一)显示的价值就越高是,较低的价值成为了。由于特征向量中心规范化在0和1之间,感染率有负相关关系 。此外,快速下降时约为1。图7 (b)显示,增加与 。由于节点能力和之间的负相关关系 ,的增加导致减少节点能力和增加 。图7 (c)显示增加导致更高的 ,造成的感染率和之间的积极关系 。图7 (d)表明,增加导致更高的 ,造成节点能力和积极的关系 。此外,数据显示一些异常值的出现,如 在图7 (b), 在图7 (c), 在图7 (d)。使用作为一个例子,不同的节点的出度不同,它允许对每个节点有不同的影响。当节点的出度略有改变在传播途径由风险,减少感染的可能性。

图8表明,增加参数导致的价值观被高于 ,展示效果,活动持续时间抵制结束日期变化的风险。当 ,的值和是亲密的和低。当 ,之间的区别和达到一个稳定值。

考虑一个环境定义的参数表2,每个节点我怡安被故意感染,和收集每个传播风险的大小。传播规模的直方图拟合指数分布如图9。最大传播的大小是553。有更少的大尺寸和小尺寸。

基于上述分析,可以得出一些重要见解为项目经理。首先,单个活动变化可以足以导致层叠许多下游活动的变化。与此同时,大量的活动引发改变传播的能力有限(图9)。因此,它是至关重要的对管理者识别关键活动和这些活动分配资源来抵御风险的变化。仿真模型可以帮助经理传播风险预测和评估每个活动的重要性。第二,增加风险阈值,能够抵制变化风险可以改善。经理可以提高每个节点的能力水平和分配更多的资源节点出度较高的使用方法如加速监测和反馈和冗余资源为活动做准备。然而,风险阈值是有限的成本以及减少边际容量(图6)。第三,管理者可以通过控制感染率减少传播。仿真结果表明,松弛时间活动和特征向量中心之间相关的感染率。尽管调整节点的特征向量中心是困难的,管理人员可以加强这些节点的监测,以防止感染。此外,在进行项目进度时,管理人员可以考虑分配额外的时间关键活动的时间表的变化。

5。结论

摘要风险传播模型的变化对一个怡安网络构造了基于susceptible-infected (SI)模型和阈值模型。一组因素被认为是代表风险阈值和感染率,包括能力水平、时间节点,节点出度,特征向量的中心节点,感染强度,和松弛时间。转换规则是为了确定的动力学模型。通过模拟风险传播模型中,三个结论:(1)的能力水平和感染强度影响传播的风险,但都有局限性。同时,收敛速度的传播是能力水平高度相关。(2)学位,松弛时间和活动持续时间的负面影响感染节点的数量,而特征向量中心有一个积极的影响。(3)开始日期改变风险的数量大于结束日期改变风险的数量将在抵制活动持续时间的影响。此外,受感染的节点数量的分布类似于指数分布,使其对关键节点的识别至关重要。

介绍了框架的风险传播模型领域的项目管理。框架也可以应用于其他领域的风险管理研究,如安全或质量风险。首先,网络是由节点代表资源和边代表节点之间的影响。第二,风险识别,风险传播的动态设计。第三,进行模拟评价的影响因素。

克服限制在这个工作中,以下几方面应进一步探讨在未来工作:(1)一个时间表的程度变化的影响没有被认为是在这篇文章中,和在多大程度上可能扮演重要的角色在风险传播由于其感染率的影响。因此,模型可以细化考虑更多的进度变化的特点。(2)这个模型只考虑易感(S)状态,感染(I)状态,从年代过渡到我,它忽略了缓解策略的影响,从我过渡到美国更现实的模型,模拟进度风险传播必须进行实时和更多的国家可以添加到仿真和缓解策略。(3)建设项目是非常复杂的,涉及许多不同的外部风险因素。如何将这些因素纳入模型,构建一个综合风险指标体系也将被认为是在未来的工作中。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(批准号71601047)和中国博士后科学基金(批准号2015 m581706)。