基于后悔理论的5G通信基站建设项目风险评价

刘玮琳,孙福利,2

(1.青岛理工大学 管理工程学院,山东 青岛 266525;2.中国广电山东网络公司青岛市分公司,山东 青岛 266071)

随着移动互联网的快速发展,人们对移动通信的质量和速度要求也在不断提高。作为2020年后的新一代移动通信技术——第五代移动通信技术(5G)成为未来无线技术发展的方向[1]。第五代移动通信技术具有高速、低时延、大连接等特点,可以为用户提供更快更好的服务。同时,5G的出现和推广使通信突破了以往的固定模式,拉开了人与万物互联时代的帷幕。

随着5G技术的普及,5G基站的建设也如火如荼。2020年3月24日,工信部印发《关于加快发展5G的通知》,明确提出要加快5G网络建设和部署。截至2021年1月,中国已建成超过80万个5G基站,5G网络建设速度和规模均居世界第一。

现有的5G研究主要围绕技术、应用场景、基站三部分展开。关于5G基站的研究主要是围绕5G 基站性能、应用和规划方面。Liang等[2]采用BBWM和DQ-GRA的新型混合多属性决策模型,对16个5G基站的综合性能进行分析。Ma等[3]提出一种卷积神经网络和长短时记忆相结合的CNN-LSTM神经网络来预测用户轨迹,减少用户连接到5G基站所需的切换次数。Wang等[4]基于地理信息系统和启发式优化算法对5G基站的位置进行了深入研究,以支持5G蜂窝网络规划。这些研究为5G通信基站建设提供技术支持,一定程度上规避了5G通信基站项目建设的技术风险。

对于5G通信基站项目建设风险的研究主要集中在定性讨论上。温锐彪[5]分析了通信基站建设过程中由于电磁辐射所导致的社会环境风险;崔志远[6]表明通信基站建设的主要风险因素为基础设施配套、选址和技术;陈传凯等[7]研究了通信基站建设中的社会环境风险成因和监管方法;邵志国等[8]识别出29个移动通信基站建设项目风险指标并进行风险排序。上述学者的研究对通信基站建设风险识别作出了巨大贡献,但还存在风险来源单一的局限性。而对于通信基站建设项目风险的定量研究方面,部分学者使用AHP[9]、模糊综合评价[10]、灰色预测模型[11]等进行5G通信基站建设项目风险评价,一定程度上推进了5G通信基站建设项目的风险评价研究,但是5G通信基站建设项目风险众多,风险因素交织,风险的模糊性和不确定性程度高,简单的数学模型在量化风险上缺陷较大。综上,关于5G通信基站建设项目风险评价在研究内容和研究方法上还存在一定不足。因此,文中梳理了影响5G通信基站项目建设的风险因素,建立了组合赋权-后悔理论模型对5G通信基站建设项目风险进行评价。

文中引入的后悔理论作为一种考虑决策者有限的多属性决策法,在规避风险上有着巨大的优势,目前在风险评价领域的应用逐渐兴起[12]。使用后悔理论对5G通信基站建设项目进行风险评价,首先构建5G通信基站建设项目风险评价指标体系,然后确定指标权重,使用较多的是AHP进行主观赋权,但主观赋权只考虑专家评分大小,权重数据主观性太强,因此,引入熵权法进行客观赋权,再使用组合赋权法确定5G通信基站建设项目组合权重,最后基于后悔理论对5G通信基站项目建设风险进行评价。

1 5G通信基站建设项目风险因素识别

5G通信基站建设项目风险评价本质上属于多属性决策,因此,构建5G通信基站建设项目风险评价指标体系是风险评价的基础。评价指标体系应包含清晰、全面、具体的指标,能够反映5G通信基站建设项目风险的主要特点和内涵。本研究从社会环境、自然环境、技术、管理和合同对5G通信基站建设项目的风险进行分析和评估。最终形成的5G通信基站建设项目风险如表1所示。

表1 5G通信基站建设项目的风险清单

1)社会环境风险。主要指在5G通信基站项目建设过程中影响项目进程的社会环境因素,主要包括国家政策变动风险和居民阻碍建设风险。现有的国家和地方政策都支持建设5G通信基站,但一旦政策发生负面变动,那么5G通信基站项目建设可能会面临停工的风险。大部分公众认为来自5G

通信基站的电磁波是潜在的健康风险,这已从韩国推迟建设基站的抗议活动和英国反5G示威活动中被验证。虽然世界卫生组织等权威机构声明5G通信基站的电磁波水平属于合理范围,不会对公众健康造成影响,但公众对风险的认知并没有减少多少,所以通信基站电磁波认知成为居民阻碍5G通信基站建设的最大风险因素。

2)自然环境风险。主要指在5G通信基站项目建设过程中影响项目进程的自然环境因素,主要包括气候条件风险、 地质条件风险和自然灾害风险。因为5G需要实现全国覆盖,所以5G通信基站项目建设具有建设范围广和建设密度高的特点,因此,在建设过程中气候、地质和自然灾害都成为难以避免的风险因素。

3)技术风险。主要指在5G通信基站项目建设过程中影响项目进程的技术因素,主要包括选址风险、规划设计风险、 施工质量风险、 施工安全风险和项目交付风险。5G通信基站建设项目本质上来说属于建设工程,建设工程全寿命周期的选址、设计、施工和项目交付阶段都存在风险,由于中国在5G通信基站建设方面领先于全球,因此,能够借鉴的施工经验较少,技术风险更加突出。

4)管理风险。主要指在5G通信基站项目建设过程中影响项目进程的管理因素,包括管理流程风险、施工进度风险和管理人员水平风险。5G通信基站建设项目涉及甲方、总承包单位、各分包公司、监理等多方参与主体,其中,铁塔公司主要承担统筹管理所有参与方的任务,涉及的管理流程复杂,施工进度把控难度高,同时管理人员既要有土建施工经验,又要熟悉5G通信基站的整体建造流程,对管理人员要求较高,因此,管理流程、施工进度和管理人员的水平成为重要的风险因素。

5)合同风险。主要指在5G通信基站项目建设过程中影响项目进程的合同因素,包括合同履约风险、 合同结算风险和合同变更风险。从中国铁塔与其他合作方的合同执行情况来看,合同履约问题出现的次数较少,但合同结算争议和合同变更情况出现较多,因此,合同风险仍是5G通信基站项目的重要风险源。

2 建立5G通信基站建设项目风险评价模型

2.1 层次分析法确定主观权重

层次分析法是一种多属性决策方法,它提供了一种系统方法来评估和整合各种因素的影响。由于其简单性和灵活性,层次分析法已成功应用于工程、评估和管理等许多领域。因此,层次分析法可用于处理许多与风险相关的问题,例如风险评估、风险管理,尤其是危害评估和分析[13]。

层次分析法利用确定一组因素的相对重要性,将对无形定性标准的判断与有形定量标准相结合。层次分析法结合专家的经验得分,使用每个因素的成对比较来构建判断矩阵。最常用的比较方法是SAATY比较尺度,由整数 1～9 及其倒数组成(1/9、1/8、1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2、1、2、3、4、5、6、7、8、9)。最小值 1/9 表示相对影响最小,最大值 9 表示一个因素远比其他因素重要。每个指标的权重均采用适当的数学模型计算得出。对于n个元素,根据SAATY标度法两两比较得到判断矩阵

(1)

为了提高判断矩阵的合理性和逻辑性,可以通过一致性比率(CR)来评价,CR<0.1 才能被接受,CR定义为

(2)

式中:RI是一个随机指数,表示随机生成的成对比较矩阵的一致性;CI为计算一致性指标,公式为

(3)

若CR≤0.1,则说明该矩阵满足要求,B矩阵的特征向量即为各个指标权重Wa。

2.2 熵权法确定客观权重

根据数据之间的关系采用熵权法来确定客观权重,基于指标数据所隐含的熵,确定不同指标的相对重要性,计算指标权重[14]。这种方法抵消了专家的经验对权重计算的影响。熵权法使用的3个方程为

(4)

(5)

(6)

式中:Pij为指标值xij和指标值之和的比率,为了避免lnPij=0的情况,Pij的分母和分子需要非负平移0.1;Ej为指标xij的熵;Wb为指标值xij的指标权重。

2.3 组合赋权

层次分析法具有主观性和任意性,并具有系统性和解释性。熵权法获得的权重有时可能与实际重要性不匹配甚至矛盾,但权重具有高度的客观性,不容易受到主观因素的不利影响。因此,通过将主客观权重有效结合的组合方法实现主观判断与客观数据的结合,使评价结果更加真实。两种方法计算得到的复合权重距离函数

(7)

求解相应的组合权重W,需符合以下条件:W=αWa+βWb,α,β分别为权重分配系数,且d(Wa,Wb)2=(α-β)2,α+β=1。

2.4基于后悔理论建立5G通信基站建设项目风险评价模型

2.4.1 后悔理论概念

Loomes等[15]提出后悔理论,这是一种行为和决策分析理论。效用值计算中引入后悔和欣喜因素。根据后悔理论,决策者为所选择的替代方案将带来比其他方案更好的结果而欢欣鼓舞,否则他们会感到后悔。作为人类心理和行为过程,后悔厌恶是可以量化的[16]。

后悔理论主要通过感知效用函数来体现,主要由效用函数和后悔-欣喜函数两部分构成,函数表示为

G(x,y)=f(x)+R(f(x)-f(y)).

(8)

式中:x,y为两个备选方案;G(x,y)为选择方案x,y的感知效用函数;f(x)和f(y)分别为选择方案x和方案y的效用值;R(f(x)-f(y))为后悔-欣喜值,R>0表明决策者对在方案x,y中选择方案x感到喜悦,反之则表明决策者感到后悔。

上述过程也可以扩展到多方案的选择,若存在l个备选方案供决策者选择,根据感知效用函数公式,决策者选择方案xi(i=1,2,…,l)的感知效用函数表示为

G(xi)=f(xi)+R(f(x*)-f(xi)).

(9)

式中:f(x*)=min{f(xi)|i=1,2,…,n},易知f(x*)-f(xi)≤0,R(f(x*)-f(xi))≤0表示后悔值。

2.4.2 基于后悔理论的评价步骤

1)构建评价矩阵。对5G通信基站建设项目风险指标进行评分,指标评分规则如表2所示,构建原始评分矩阵Q=(qji)n×m(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

表2 风险等级划分

2)构建理想方案。根据原始评分矩阵Q,构建理想方案U=[u1,u2,…,un],其中,uj(j=1,2,…,n)为第j个评估指标的理想值,文中由表2可知风险等级越高评分值越大,因此,每个评估指标的理想值取各专家评分的最大值,以此减少决策者的后悔程度。

3)构建效用值矩阵。计算得出评价矩阵Q,一般效用函数都选择幂函数,构建评分值的效用值矩阵

F=[(bji)α]n×m.

(10)

式中:α为效用函数的参数,一般取0.9。

4)建立后悔-欣喜值矩阵。后悔欣喜值矩阵为

R=[1-e-β(cjα-bjiα)]n×m.

(11)

式中:后悔规避系数β取0.013 3,β取值越小,表明决策者规避后悔风险程度越不明显。

5)建立感知效用值矩阵。感知效用矩阵G的公式为

G=(gji)=F+R=[(bji)α+1-e-β(bjα-qjiα)]n×m.

(12)

6)计算综合评价风险值。第k个一级指标风险评价值的计算公式为

(13)

综合风险评价值的公式为

(14)

3 案例分析

3.1 项目概况

截止2019年3月底,W市铁塔共承接三大运营商的216处5G需求,包括98处新建站和118处存量改造站。为充分了解5G基站建设的各类风险及应对措施,经与三大运营商充分沟通,本次需要交付的工期延长至标准工期的1.5倍。W市成立了项目班组,负责项目全寿命周期内的所有业务。

3.2 项目建设风险值计算

邀请5位专家组成的团队对本案进行打分评价,他们主要从事的行业偏向于工程方面,均为拥有高级职称,有通信系统设计、通信工程设计与通信工程项目管理相关工作10 a以上经验的行业专家,表3为专家情况介绍。

表3 专家情况介绍

打分区间为[0,10],分值越高,代表该风险指标的风险程度越大、指标的重要程度越高,以此提供评价数据支撑,打分情况如表4所示。

表4 专家打分

根据层次分析法和熵权法步骤分别计算W市5G通信基站建设项目风险的主观权重和客观权重,再进行组合赋权,最终得到的权重数据如表5所示,可以看出,施工进度风险(A42)的权重最高,施工质量风险(A33)和项目交付风险(A35)次之,气候条件风险权重最低。

表5 权重计算

根据后悔理论计算步骤,计算W市5G通信基站项目建设风险值。

1)构建原始评分矩阵。以计算自然环境风险为例,首先根据表3的专家评分值构建原始评分矩阵

2)构建理想方案。建立理想点

3)确定效用值矩阵。由式(11)可求得效用值矩阵

4)建立后悔-欣喜值矩阵。根据式(12)可求得后悔-欣喜值矩阵

5)建立感知效用值矩阵。根据式(13)可求得感知效用矩阵

3.3 W市5G通信基站项目建设风险应对

分析发现,W市5G通信基站建设项目的风险主要体现为管理风险层面,处于“中度风险”,在风险应对中,应该针对不同层面的风险特征以及管理需求开展针对性的管理。

管理风险的应对。因为W市5G移动通信基站建设项目涉及到许多单位和部门,各个单位之间是否协调合作,影响到基站能否顺利开展。项目运作过程中,尽可能减少流程拖延造成的风险。项目建设前,对需要上级部门审核批准的流程进行综合统计和分析,梳理各个阶段与其他单位之间的关系,基于流程分析设定项目的进度。同时,还应该明确公司不同部门之间的职责,明确相关部门主要负责的建设内容与外部及上级的对接负责人等,保证做到专项工作专人负责,使工作中能够准确定位相关流程负责人,及时发现问题。

在项目进度风险中,首先应该基于项目质量要求以及项目流程分析设定项目进度计划。完成项目整体流程规划后,严格按照进度计划进行管理,一旦发现进度偏离计划,及时与负责人沟通,明确导致进度偏离计划的因素并采取措施,保证项目按照进度计划有效开展。

在项目管理中,还应该加强对项目人员能力素质的管理。一方面,在5G通信基站建设项目开始前,通过专项培训,尤其是与5G通信基站相关的能力素质进行综合地培训管理,保证相关人员的专项技能有所提高。在项目建设过程中,随时检查相关人员能力技能与需求的满足情况,如发现人员能力素质不满足需求,则进行短期专项培训或者相关人员调离岗位,补充能力素质与岗位需求一致的人员到相关岗位工作,以保证5G通信基站项目按计划完成。

其他风险虽然处于“极低风险”和“低度风险”,但也不能完全忽略。应充分利用大数据技术,借鉴同行业管理经验,结合行业环境分析,确定项目不同发展阶段可能面临的风险,同时加强沟通信息化,提高内外部风险的应对能力。提高员工参与意见反馈的积极性,提出内部控制体系中的问题及工作中的不适用情况,及时发现风险并采取具体措施。

4 结 论

文中提出了一种组合赋权-后悔理论的多属性决策模型来评估 5G通信基站建设项目的风险水平,得出以下结论:

1)根据权重确定结果,专家一致认为施工质量风险、项目交付风险和施工进度风险是评价5G通信基站建设项目风险的关键指标。

2)根据评估结果,W市5G通信基站项目风险得分为3.61,属于低风险区间,风险可接受但仍要关注重点风险,比如该项目的管理风险处于中度风险层次,必须加强管理风险的风险管理。

3)通过组合赋权-后悔理论的评价模型进行风险评价,最终得到准确的5G通信基站建设项目风险水平。