[论文解读] Assessing Risk in Costing High-energy Accelerators: from Existing Projects to the Future Linear Collider

Philippe Lebrun, Peter H. Garbincius|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2012

Graphite, nuclear technology, radiation studies参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文利用欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）和大型电子正 positron 对撞机（LEP），以及费米国家加速器实验室（Fermilab）的万亿电子伏特对撞机（Tevatron）和NOvA实验的经验，分析高能加速器项目中的成本风险，以开发适用于未来直线对撞机（如ILC和CLIC）的风险评估方法。研究识别了成本偏差的主要来源，并提出了具有区域敏感性的风险建模方法，以提高大型科学项目成本预测的准确性。

ABSTRACT

High-energy accelerators are large projects funded by public money, developed over the years and constructed via major industrial contracts both in advanced technology and in more conventional domains such as civil engineering and infrastructure, for which they often constitute one-off markets. Assessing their cost, as well as the risk and uncertainty associated with this assessment is therefore an essential part of project preparation and a justified requirement by the funding agencies. Stemming from the experience with large circular colliders at CERN, LEP and LHC, as well as with the Main Injector, the Tevatron Collider Experiments and Accelerator Upgrades, and the NOvA Experiment at Fermilab, we discuss sources of cost variance and derive cost risk assessment methods applicable to the future linear collider, through its two technical approaches for ILC and CLIC. We also address disparities in cost risk assessment imposed by regional differences in regulations, procedures and practices.

研究动机与目标

• 识别并系统化大型公共资金资助的高能加速器项目中成本偏差的来源。
• 开发适用于未来直线对撞机项目（如ILC和CLIC）的标准化成本风险评估方法。
• 解决由于法规、程序和项目管理实践差异导致的区域间成本风险评估差异。
• 弥合以往项目的经验与下一代加速器开发未来规划需求之间的差距。
• 支持资助机构在项目批准前要求进行严格、基于证据的成本风险评估。

提出的方法

• 分析CERN的LEP和LHC，以及Fermilab的Tevatron、主注入器（Main Injector）和NOvA实验等主要项目的历史成本数据。
• 识别技术新颖性、工业合同复杂性以及土木工程挑战等反复出现的风险因素。
• 应用源自项目管理和系统工程的风险建模技术，以改进加速器成本估算。
• 比较不同地区（如CERN与Fermilab）的风险评估实践，以考虑其法规和程序框架的差异。
• 为未来直线对撞机的两种技术方案（ILC和CLIC）量身定制风险调整后的成本估算框架。
• 利用一次性工业市场的实证数据，校准成本预测中的不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 大型高能加速器项目中成本偏差的主要来源是什么？
• RQ2 如何将以往项目的风险评估方法适应于ILC和CLIC等未来直线对撞机设计？
• RQ3 法规和项目实践的区域差异在多大程度上影响成本风险评估？
• RQ4 尽管在规模和技术上存在差异，各类加速器项目中是否普遍存在共同的风险因素？
• RQ5 如何实现成本风险建模的标准化，以提高资助决策的透明度和可靠性？

主要发现

• 以往项目中显著的成本超支主要由技术不确定性和首次应用的工业合同引起。
• 涉及新颖技术和一次性市场基础设施的项目，其成本风险始终较高。
• 采购和法规实践的区域差异，即使在相似项目中，也会导致风险评估结果的显著不同。
• 将结构化风险建模应用于ILC和CLIC设计，可提高成本预测的可靠性，并支持更优的资助决策。
• LEP、LHC和Fermilab项目的历史数据为未来直线对撞机项目的风险评估提供了经验证的基础。
• 标准化的风险评估框架可降低不确定性，并增强大型科学项目公共资金投入的透明度。