اصلاح آنالیز ریسک برنامه‌ای و مدل مدیریت پیشرفته برای کل ریسک‌های چرخه‌ عمر پروژه

ضرورت داشتن یک تکنیک مناسب برای رسیدگی به ریسک‌های ناشی از شکست در ساخت- قسمت آخر

 مصطفی خوش طبخ

احسان‌ا… اشتهاردیان

۴- پیاده‌سازی مدل APRAM اصلاح شده

در این مطالعه، روش آنالیز ریسک برنامه‌ای و مدل مدیریتی پیش رفته برای ارزیابی امکان استفاده از سازه‌های CFS در مناطق لرزه‌ای در مقایسه با دیگر ساختمان‌های مورد استفاده معمولی به‌کار برده می‌شود. برای این منظور، دو طبقه ساختمان مسکونی معمولی به مساحت ۳۸۴ متر مربع واقع در کرمان (منطقه‌ای لرزه‌ای در ایران) درنظر گرفته شده است. نقشه‌ها و مشخصات واقعی برای ایجاد محدوده کاری به‌کار گرفته شده‌اند.

مشخص شده است که کارفرما در نظر دارد یک سرمایه اولیه به میزان ۱۵۰هزار دلار برای طراحی و ساخت پروژه بپردازد. این مبلغ شامل تمام هزینه‌هایی است که برای صرف شدن در ساخت ساختمان مورد نیاز است، همچنین تمامی وجوه اضافی ضروری به منظور بهبود پروژه چه به لحاظ فنی و چه مدیریتی را شامل می‌شود.

هزینه‌ها و احتمالات شکستی که در این مطالعه به‌کار گرفته شده‌اند براساس مطالعات محلی و مصاحبه با مدیران ساخت، پیمانکاران و مشاوران برآورد شده‌اند همچنین فرض شده است که منابع اضافی سالانه که برای هزینه چرخه عمر خدماتی پروژه مورد نیاز است (برای مثال بهره‌برداری و نگهداری، تعمیر، نوسازی و تخریب) توسط کارفرما در طول عمر خدماتی ساختمان تأمین می‌شوند، این منابع شامل سرمایه‌گذاری اولیه نیستند.

۵- شناسایی گزینه‌های طراحی فنی محتمل

باتوجه به سنت‌های منطقه‌ ساخت، دو گزینه‌ طراحی فنی اصلی می‌تواند در ساخت یک ساختمان مسکونی دو طبقه در نظر گرفته شود. این دو گزینه عبارتند از: سیستم ساخت معمولی (CCS) و سیستم قاب‌دار CCS.CCS در این مطالعه اشاره به استفاده از دیوارهای بنایی ترکیب شده با مهارهای بتنی به عنوان سیستم سازه‌ای اصلی دارد. در مدل APRAM شخص می‌بایست اجزایی را که می‌توانند برای CCS و CFS مورد استفاده قرار گیرند طبقه‌بندی کند.

۶- تعیین بودجه باقی مانده

هنگامی که اجزای آن گزینه‌های ساختی که از لحاظ فنی امکان‌پذیر است، مورد ارزیابی قرار گرفت حداقل هزینه توسعه برای هر گزینه تعیین می‌شود، همچنین هزینه‌های عملیاتی اسنادی مشخص می‌شوند. همان‌طور که در بخش ۳ مورد بحث قرار گرفت، هزینه عملیاتی در این‌جا برابر با هزینه توسعه ساختمان در نظر گرفته می‌شود. براساس قیمت‌های محلی برای دو سیستم سازه‌ای متفاوت، CCS و CFS، برآورد می‌شوند. بودجه باقی مانده (RB) برای هر گزینه با محاسبه تفاوت بین بودجه اولیه کل پروژه (TB) و هزینه کلی توسعه‌ ساخت تعیین می‌شود.

۷-شناسایی ریسک‌های فنی و مدیریتی

برای ارزیابی ریسک‌های شکست پروژه، همه منابع احتمالی خطا در عملکرد ساختمان به عنوان شکست‌های فنی در نظر گرفته می‌شود. این شکست‌های فنی ممکن است قبل و یا بعد از اتمام ساخت رخ دهد و درنتیجه می‌تواند به عنوان شکست‌های فنی در بخش نمودارهای D&C یا بهره‌برداری و نگهداری O&M طبقه‌بندی شوند. شایان توجه است که براساس اطلاعات به دست آمده از مطالعات محلی و مصاحبه، در مراحل D&C پروژه، ریسک‌های شکست فنی و مدیریتی پروژه می‌توانند به‌طور منطقی مستقل در نظر گرفته شوند، درحالی که در طول مرحله عملیاتی چرخه عمر پروژه کاملاً با یکدیگر مرتبط هستند. این بدان معنی است که هر مسأله‌ای که هم هزینه ناشی از تعمیر یا تعویض و هم زمان را می‌افزاید از یک مسأله فن در ساختمان به وجود می‌آید. بنابراین تنها ریسک‌های شکست فنی در طول عمر عملیاتی در نظر گرفته می‌شود. این نتیجه‌گیری صرفاً برای مطالعه موردی در این مقاله در نظر گرفته شده است (یعنی ساختمان مسکونی دو طبقه) و ممکن است در تمامی موارد صحیح نباشد. بنابراین، برای به‌کار بردن درست مدل APRAM اصلاح شده، تحقیقات مناسب ضروری است.

علاوه بر این، شایان ذکر است که طول عمر خدمات ساختمان مانند سیستم گرمایی، معمولاً بسیار کوتاه‌تر از چرخه عمر ساختمان است. بنابراین انتظار می‌رود داشتن برخی از تجهیزات و یا خدمات که در طول عمر عملیاتی پروژه، تعویض یا بازرسی و نگهداری می‌شوند، ضروری است. به عبارت دیگر، رخدادهای ریسک مرتبط با خدمات ساختمان که در طول چرخه عمر خدماتی ساختمان اتفاق می‌افتد، باتوجه به صرفاً طول عمر مؤثرشان شناسایی می‌شوند. پدیده‌های شکست فنی و مدیرتی و احتمالاً شکست مربوطه و هزینه‌ها در طول کل عمر چرخه پروژه با استفاده از روش دلفی به دست آمده‌اند. روش دلفی یک تکنیک تصمیم‌گیری گروهی است که به منظور دستیابی به توافق عمومی میان گروهی از متخصصین با استفاده از یکسری پرسش‌نامه‌ها مبادرت می‌ورزد. برای این منظور ابتدا یک پرسش‌نامه بدون نام و به صورت جداگانه توسط هر عضو گروه شامل دو مدیر ساخت، دو پیمانکار و ۳ مشاور پاسخ داده شد که راجع به ریسک‌های بالقوه یک ساختمان مسکونی دو طبقه معمولی در کل چرخه عمر در محل مورد نظر سؤال شده بود. سپس پاسخ‌ها خلاصه شده و همراه با پرسش‌نامه‌ بعدی به اعضای گروه برگشت داده شد. این بار، از پاسخ دهندگان خواسته شد تا به هر رخداد شکست نمره‌ای اعتباری از صفر تا ۱۰ بدهند. در مرحله بعد، گراف خلاصه نتایج مجدد به پاسخ‌دهندگان برگشت داده شد. از آنها خواسته شد پاسخ‌های قبلی خود را دوباره ارزیابی کنند و همان سؤالات پرسیده شد. پس از آن خلاصه‌ای از پاسخ‌ها با نمایش میانگین و انحراف استاندارد به همه اعضای گروه فرستاده شد. از پاسخ‌دهندگان درخواست شد تا تمامی پیش فرض‌های جدید مشخص شده در دور دوم و آن‌هایی که در دور اول انحراف استاندارد بزرگی داشتند مجدد ارزیابی کرده و بار دیگر نمره‌ای اعتباری اختصاص دهند. در مرحله بعد، رخدادهای ریسک شکست قطعی براساس نتایج، نهایی شدند. همین روند برای محاسبه احتمالات مربوط به شکست انجام شد. پس از ۳بار تکرار، مقادیر نهایی برای احتمالات شکست، توافق خوبی در میان گروه گذاشت.

لازم به ذکر است که احتمالات شکست در سازه‌های CFS معمولاً در مقایسه با سازه‌های CCS، پایین‌تر است. این عمدتاً به خاطر نه تنها ساخت کارخانه‌ای CFS و درنتیجه کیفیت کنترل شده است بلکه اغلب چرخه عمر یک ساختمان CFS از چرخه عمر یک ساختمان CCS مشابه به مراتب کوتاه‌تر است. لازم به ذکر است که اگرچه احتمالات شکست برای ساختمان CCS عمدتاً پایین‌تر است، اما هنوز شخص نیاز به استفاده از یک مدل مناسب دارد، برای مثال مدل APRAM اصلاح شده، برای توجیه این است که آیا استفاده از سازه‌های CFS امکان‌پذیر است یا خیر، چراکه هزینه‌های توسعه CFS از CCS بالاتر است. علاوه بر این، APRAM تفاوت بین هزینه‌های شکست در هردو سبک ساختمانی را که می‌بایست به عنوان بخشی از مقایسه دو سبک در نظر گرفت، به دقت مورد بررسی قرار می‌دهد.

در این مقاله اختلاف در عدم قطعیت‌های احتمالات و هزینه‌ها بین مراحل مختلف پروژه به عنوان داده‌های ورودی منتج شده از به‌کارگیری روش دلفی که توسط گروه خبره انجام شده است، به حساب آورده نشده‌اند. اگرچه این نکته‌ی مهمی است و می‌تواند در مطالعات بعدی نظر گرفته شود.

ریسک‌های فنی و مدیریتی به دو بخش تقسیم می‌شوند: ریسک‌های جزیی و کلی. درحالی‌که در شکست‌های کلی فنی (TTF) اشاره دارد به امکاناتی که ممکن است باعث شود ساختمان طبق مشخصات فنی به عنوان غیرقابل استفاده طبقه‌بندی شود، شکست‌های فنی کلی (PTF) شامل آن شکست‌هایی است که ساختمان را قابل استفاده ارایه می‌دهد ولی تنها در سطح بسیار پایینی از عملکرد. ریسک‌های مدیریتی عبارتند از احتمالاتی که در آن پروژه‌ها نمی‌توانند در محدوده‌ بودجه‌ی اختصاص داده شده و جدول زمانی فراهم شده به اتمام رسند. شواهد موجود نشان می‌دهد که ساختمان‌های مسکونی در محل مورد نظر به صورت قابل ملاحظه‌ای خارج از هزینه و زمان ساخته می‌شود. بنابراین همه ریسک‌های مدیریتی در این مطالعه درنظر گرفته شده‌اند و تمامی ریسک‌های شکست مدیریتی شناسایی شده به عنوان شکست‌های مدیریتی جزیی طبقه‌بندی می‌شوند. مشابه رخدادهای ریسک‌های فنی ساختمان در طول عمر عملیاتی پروژه که به عنوان شکست‌های فنی جزیی در نظر گرفته شدند، همین فرض شده است چراکه انتظار می‌رود این شکست‌‌‌ها بر عملکرد کلی ساختمان تأثیر نمی‌گذارد. موازنه مناسب میان این ریسک‌های شکست برای دستیابی به عملکرد بهینه ساختمان ضروری است. برای مثال صرف زمان و پول بیش‌تر بر روی طراحی برای کاهش ریسک‌های شکست فنی ممکن است احتمال شکست مدیریتی تجاوز از هزینه زمان را افزایش دهد. احتمالات شکست ریسک‌های شکست فنی و مدیریتی کلی و جزیی براساس مدل درخت خطا محاسبه شده است.

مرحله بعدی تعیین کردن چگونگی تغییر احتمالات شکست ریسک‌های مختلف است. چنان‌که بودجه باقی مانده صرف می‌شود. فرض بر این است که احتمالات شکست به‌طور مداوم کاهش می‌یابد. این فرض که در اصل توسط Guikema و Paté-Cornell (2002) ارایه شده است، مربوط به این کار تحقیقاتی است و سازگاری آن نیز توسط Imbeah و Guikema تأیید شده است. این مدل شامل یک تابع ریسک کلی- هزینه برای سیستم‌های مدل‌سازی است، با فرض این که احتمالات شکست یک سیستم، به عنوان مثال بودجه باقی مانده‌ای را که برای افزایش استحکام و عملکرد سیستم صرف می‌شود، به صورت نمایی کاهش می‌دهد. بنابراین، به منظور بهینه کردن بودجه باقی مانده‌ تخصیص داده شده در گزینه‌های شناسایی شده و برای برآورد کاهش مورد انتظار احتمال شکست با تخصیص بخشی از بودجه باقی مانده، منحنی‌های نزولی نمایی برای هر ریسک شکست شناسایی شده است.

برای ارزیابی پارامترهای معادله، کشف این‌که چه مقدار از حالت شکست هر رخداد ریسک برای مقدار مشخصی از سرمایه‌گذاری کاهش می‌یابد، ضروری است. این کاهش با تعریف فاکتور کاهش تشریح می‌شود که آن نسبت بین احتمال شکست هر رخداد ریسک، قبل و بعد از سرمایه‌گذاری خاص است.

۸- بهینه‌سازی بودجه تقویت فنی در طول چرخه عمر D&C

بودجه تقویت فنی به عنوان بخشی از بودجه باقی مانده تعریف می‌شود که می‌تواند برای تقویت یا بهبود ویژگی‌های فنی ساختمان مورد استفاده قرار گیرد.

بودجه باقی مانده به عنوان بخشی از هزینه سرمایه اولیه پروژه به‌طور مستقیم برای بهبود شکست‌های فنی پروژه در طول چرخه عمر عملیاتی آن صرف نمی‌شود زیرا این شکست‌‌‌ها در طول کل چرخه عمر رخ می‌دهد، به عنوان مثال از لحاظ اقتصادی منطقی نیست مبلغ زیادی برای استفاده احتمالی در آینده کنار گذاشته شود. بنابراین بودجه باقی مانده در واقع برای رخدادهای شکست شناسایی شده در طول چرخه عمر D&C ساختمان صرف می‌شود، در نظر گرفتن ریسک‌های فنی بالقوه که ممکن است در طول عمر عملیاتی رخ دهد، قبلاً تشریح شد. مرحله بعد بهینه‌سازی بودجه باقی مانده تخصیص داده شده بر اجزای فنی هرگزینه است. برای این منظور، یک الگوریتم بهینه‌سازی غیرخطی مشابه آنچه که استفاده کردند، به‌کار گرفته شد، جهت ارضای شرایط برای بهینگی تابع لاگرانژ از نرم‌افزار ریاضیات استفاده شد. شرایط KKT برای حل مسأله بهینه‌سازی غیرخطی لازم است فراهم شود به‌طوری که برخی از شرایط قاعده ارضا شود. بهینه‌سازی، کسری بودجه باقی مانده مورد نیاز برای پرداخت هر جزء که سود کارفرما را بهینه می‌کند، فراهم می‌آورد که اساساً باتوجه به اولیت‌های تصمیم‌گیری تعریف می‌شود. سودمندی در این مورد خاص، حداقل هزینه مورد انتظار شکست است.

۹-بهینه‌سازی بودجه تقویت مدیریتی

رویکرد بهینه‌سازی غیرخطی، برای بهینه کردن بودجه تقویتی بر رخدادهای ریسک شکست شناسایی شده مختلف در طول چرخه عمر D&C استفاده می‌شود. بخشی از بودجه باقی مانده که برای بهبود حالت‌های شکست مدیریتی باقی مانده است به عنوان ذخیره مدیریتی در نظر گرفته می‌شود.

مجدداً سودمندی که به عنوان حداقل هزینه مورد انتظار شکست در نظر گرفته شد، می‌تواند برای هر تخصیص بودجه تقویت مدیریتی تعیین شود. همان‌طور که پیش‌تر گفته شد رخدادهای ریسک مدیریتی شناسایی شده در صنعت خانه‌سازی به عنوان ریسک‌های شکست جزیی که در طول چرخه عمر D&C رخ می‌دهند، در نظر گرفته می‌شوند. به عبارت دیگر فرض شده است که هر رخداد شکستی که در طول چرخه عمر عملیاتی پروژه رخ می‌دهد نتیجه‌ای از یک مسأله فنی است که ممکن است نیازمند اصلاح زمان یا هزینه و یا هر دو باشد.

۱۰- انتخاب گزینه‌های بهینه و مطابق با بودجه باقی مانده

گام آخر گزینه‌های بهینه با در نظر گرفتن هر دو ریسک شکست فنی و مدیریتی و بررسی کسری بودجه باقی مانده است که سود کارفرما را بیشینه می‌کند و به عنوان حداقل هزینه‌ی مورد انتظار شکست تعریف می‌شود. منظور از وقوع شکست شامل هر دو شکست فنی و مدیریتی در طول کل چرخه عمر پروژه است. شکست‌های مدیریتی قبل از شکست‌های فنی رخ می‌دهند، زیرا شکست فنی تنها پس از ساخته شدن ساختمان به وقوع می‌پیوندد.

باتوجه به نتایج ریاضی به دست آمده (که در اینجا عملیات انجام شده ذکر نشد)، هزینه شکست و احتمال ریسک شکست برای CFS بسیار پایین‌تر از CCS است. بنابراین از مقایسه هر دو گزینه به روشنی می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از سازه‌های CFS برای ساخت ساختمان دو طبقه در منطقه مورد نظر مقرون به صرفه‌تر است.

باید تأکید کرد که مدل APRAM اصلاح شده‌ی ارایه شده، دربرگیرنده یک تابع ریسک کلی هزینه برای سیستم مدل‌سازی است، با فرض این‌که احتمالات شکست یک سیستم به عنوان مثال بودجه باقی مانده‌ای را که برای افزایش استحکام و عملکرد سیستم صرف می‌شود، به صورت نمایی کاهش می‌دهد. قابلیت اطمینان این فرضیات می‌بایست در مطالعات بعدی با استفاده از داده‌های تاریخی بر روی پروژه‌های مشابه و یا مرتبط ارزیابی شود. همچنین مدل تنها جنبه‌های اقتصادی پروژه شامل زمان، هزینه و کیفیت را در نظر می‌گیرد. این مطالعه می‌تواند با درنظر گرفتن سایر فاکتورهای پایداری مانند فاکتورهای زیست‌محیطی و اجتماعی بهبود پیدا کند.

۱۱- نتیجه گیری

این مقاله، آنالیز برنامه‌ای و مدل مدیریت پیشرفته APRAM را به عنوان یک ابزار پشتیبانی تصمیم‌گیری مناسب برای مدیران ساخت ارایه می‌دهد به‌طوری که می‌توانند به‌طور همزمان به ریسک‌های شکست هزینه، زمان و کیفیت رسیدگی کنند. درحالی که مدل اصلی APRAM تنها آن دسته از ریسک‌هایی را که در طول مراحل طراحی و ساخت چرخه عمر پروژه ازجمله مرحله عملیاتی رسیدگی می‌کند. به منظور تشریح این روش، یک ساختمان واقعی دو طبقه مورد مطالعه قرار گرفت. ریسک‌های شکست و احتمالات آنها و هزینه شکست‌‌‌ها با استفاده از روش دلفی که با گروهی از خبرگان محلی انجام شده بود، ارزیابی شد. دو گزینه سازه‌ای امکان‌پذیر، در نظر گرفته شد. اگرچه CCS نیاز به سرمایه‌گذاری کم‌تری دارد، اما هزینه شکست آن نسبت به CFS بسیار بالاتر است. بنابراین، با استفاده از نتایج مدل نهایی، تصمیم گیرندگان به روشنی آن گزینه‌هایی را که پایدارتر و قابل اعتمادتر هستند را تصمیم‌گیری می‌کنند. همچنین آنها می‌توانند قضاوت کنند که آیا گزینه انتخاب شده می‌تواند با آستانه مقبولیت باتوجه به تمامی ریسک‌های شکست فنی و مدیریتی در طول کل چرخه عمر پروژه مواجه شود یا خیر.

مدل APRAM اصلاح شده با درنظر گرفتن نه تنها ریسک‌های طراحی و ساخت، بلکه ریسک‌های در طول مراحل بهره‌برداری و نگهداری می‌تواند به مدیران ساخت در گرفتن یک تصمیم بهتر با انتخاب بهترین گزینه، کمک کند.

منبع: ارایه شده در هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران- ۱۳۹۲