基于物元可拓理論的輸變電工程造價風(fēng)險評價

崔祥，張云寧，吳蓉，楊帆

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 211100；2.江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇南京 211100）

基于物元可拓理論的輸變電工程造價風(fēng)險評價

崔祥1，張云寧1，吳蓉2，楊帆1

(1.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 211100；2.江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇南京 211100）

造價管理面臨的不確定因素是造成輸變電工程“三超”現(xiàn)象的主要原因之一，其管理核心就是對這些不確定性因素進行合理的預(yù)測和評估。結(jié)合輸變電工程建設(shè)的特殊性、其造價以及計價的特點，基于風(fēng)險特性分析輸變電工程建設(shè)造價風(fēng)險因素，構(gòu)建造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系，并將層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合，形成主觀賦值權(quán)重與客觀計算權(quán)重結(jié)合使用的評價指標(biāo)組合權(quán)重。在此基礎(chǔ)上建立模糊可拓評價模型，測算風(fēng)險指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，得到相應(yīng)的風(fēng)險綜合評價等級。最后結(jié)合江蘇省某工程實例，對輸變電工程造價風(fēng)險進行綜合評價，從而為多方案的比選提供科學(xué)依據(jù)。

輸變電工程；工程造價；風(fēng)險評價；物元；模糊可拓

近年來我國經(jīng)濟快速發(fā)展，導(dǎo)致用電需求迅猛增長，只有大力開展輸變電工程建設(shè)，才能緩解電力供應(yīng)緊張的狀況。伴隨電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展突飛猛進，在其建設(shè)過程中，凸顯出投資大、效益低、造價管理存在漏洞等問題。造價管理面臨復(fù)雜多變的環(huán)境和各種各樣的不確定因素，這些不確定因素往往會造成輸變電工程投資目標(biāo)失控、“三超”現(xiàn)象的發(fā)生。因此，輸變電工程造價風(fēng)險管理的核心就是對這些不確定性因素進行合理的預(yù)測和評估。美國早于1992年就成立了專門研究項目風(fēng)險的風(fēng)險管理委員會(Risk Management Committee)，尤其著重于造價風(fēng)險的管控［1］。之后大量的研究集中在工程風(fēng)險的分析和預(yù)測，Arocena利用數(shù)據(jù)包絡(luò)方法對電力工程建設(shè)費用估算進行了研究［2］；Boskers等人［3］和任傳普［4］都利用蒙特卡洛技術(shù)對項目中遇到的風(fēng)險進行模擬預(yù)測；Kim等人［5］利用遺傳算法(GA)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)對工程造價進行了預(yù)測評價研究。

模糊評價方法因其對具有模糊性和隨機性的指標(biāo)有很好的適用效果，可用于輸變電工程造價風(fēng)險的評價，但無法避免評價指標(biāo)之間存在的關(guān)聯(lián)性，且所賦權(quán)重主觀性較強，從而影響評價的實際效果。本文引入熵權(quán)法，與層次分析法結(jié)合使用，形成主觀賦值權(quán)重與客觀計算權(quán)重的評價指標(biāo)組合權(quán)重，提高評價結(jié)果的科學(xué)性和可信度。再次，構(gòu)建模糊可拓評價模型，計算各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和方案風(fēng)險等級，進而實現(xiàn)造價風(fēng)險的綜合評價。

1 輸變電工程造價風(fēng)險因素識別與分析

工程造價形成基礎(chǔ)是建筑產(chǎn)品的價值。由于輸變電工程建設(shè)的特殊性、其造價以及計價的特點，影響輸變電工程造價的因素十分廣泛。從宏觀的角度看，政府行為、市場供求狀況、建筑科學(xué)技術(shù)水平、社會經(jīng)濟發(fā)展水平都直接或間接地影響工程造價［6］。對于某一具體輸變電工程來說，其設(shè)計水平、施工水平、自然環(huán)境狀況、業(yè)主的價值取向、管理行為等都對工程造價產(chǎn)生直接或間接的影響，并貫穿整個建設(shè)過程。

表1 輸變電工程項目造價風(fēng)險指標(biāo)體系

本文構(gòu)建的輸變電工程造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系遵循全面性、可操作性和代表性原則，通過研究影響輸變電工程造價的風(fēng)險因素［7～10］以及專家調(diào)研，初步挑選風(fēng)險評價指標(biāo)，并基于風(fēng)險特性對其進行分類和篩選，最終形成涵蓋5個二級指標(biāo)和17個三級指標(biāo)的輸變電工程造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系，其中三級指標(biāo)對工程造價描述較為全面清楚，涵蓋輸變電工程造價風(fēng)險關(guān)鍵因素，具有可操作性，具體評價指標(biāo)體系見表1。

2 基于模糊物元可拓理論的造價風(fēng)險評價模型

在輸變電工程造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，為解決評價指標(biāo)中存在的模糊不相容問題，本文引進基于物元分析和模糊數(shù)學(xué)的模糊可拓模型［11］，將輸變電造價風(fēng)險按風(fēng)險程度分為5個等級，從大到小依次為很大、較大、一般、較小、很小，形成評語集N={N1，N2，N3，N4，N5}，其中N1表示很大，以此類推。然后采用以下的方法和步驟構(gòu)建輸變電工程造價風(fēng)險評價模型。

2.1 物元評價模型的構(gòu)建

首先，采用專家調(diào)查法對前文所列輸變電造價風(fēng)險評價指標(biāo)進行劃分，按照上述5個風(fēng)險等級依次對應(yīng)確定經(jīng)典域R1、R2、R3、R4、R5，其中R1表示風(fēng)險很大物元模型經(jīng)典域，R2表示風(fēng)險較大物元模型經(jīng)典域，以此類推。

式中，Nj表示所劃分的j個等級，c1，c2，…，cn是Nj的n個不同特征，vj1，vj2，…，vjn分別是Nj關(guān)于c1，c2，…，cn所取值的范圍，即經(jīng)典域。

其次，確定節(jié)域。5個風(fēng)險等級取值范圍的并集即為輸變電工程造價風(fēng)險各指標(biāo)的節(jié)域。令：

式中，p表示待評對象等級的全體；vp1，vp2，…，vpn分別是p關(guān)于c1，c2，…，cn的所取值的范圍，即p的節(jié)域。

最后，確定待評物元。各指標(biāo)的數(shù)值通過輸變電工程造價風(fēng)險指標(biāo)數(shù)據(jù)或分析結(jié)果確定。即令：

式中，p0為待評物元；v1，v2，…，vn分別是p0關(guān)于c1，c2，…，cn檢測所得的具體數(shù)據(jù)。

2.2 基于模糊層次分析法和熵權(quán)法的組合賦權(quán)

(1)模糊層次分析法確定權(quán)重

利用模糊層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重大致可分為三步。首先，按照二級指標(biāo)分類將上述評價指標(biāo)按遞階層次結(jié)構(gòu)進行有序分層，并將每層的各風(fēng)險因素按照相對重要程度進行兩兩比較形成互補矩陣；然后以互補矩陣為基礎(chǔ)計算出同一層次各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；最后進行合成，得到各指標(biāo)在整個指標(biāo)層的相對位置，即為各指標(biāo)權(quán)重。

由模糊互補矩陣構(gòu)造模糊一致矩陣：如果對模糊互補矩陣按行求和，記為…，m)，實施如下數(shù)學(xué)變換，則由此建立的矩陣R=(rij)m×n是模糊一致矩陣。

基于模糊一致矩陣，各層級指標(biāo)權(quán)重基于公式(4)確定：

(2)熵權(quán)法確定權(quán)重

運用熵權(quán)法確定的指標(biāo)權(quán)重大小取決于該指標(biāo)值的差異程度，差異程度越大，表示該指標(biāo)包含的信息量越多，對整體的影響也越大，權(quán)重就越大，反之亦然［12］。熵權(quán)法通過構(gòu)建評價指標(biāo)的判斷矩陣來計算各指標(biāo)的權(quán)重值。具體計算如下：

設(shè)有l(wèi)個待評方案，n個評價指標(biāo)，定量取得各方案的評價指標(biāo)矩陣X=(xij)l×n，對指標(biāo)數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化變換，正向效益型指標(biāo)按公式(5)計算，逆向成本型指標(biāo)按公式(6)計算，得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣

計算第j項指標(biāo)下第k個方案指標(biāo)權(quán)重pij'：

計算第j項指標(biāo)的熵值ej：

計算各指標(biāo)的熵權(quán)βj：指標(biāo)所含信息量與其熵值成反比，與其熵權(quán)成正比。熵權(quán)計算為：

熵權(quán)代表各指標(biāo)間相互競爭的激烈程度，是一個相對值，而不是其實際重要程度。因此，在多方案決策中，僅使用熵權(quán)計算法很可能產(chǎn)生計算結(jié)果與實際情況不相符的問題。

(3)組合賦權(quán)

層次分析法采用主觀賦權(quán)，熵權(quán)法運用客觀計算求得權(quán)重，兩種方法各有利弊，將兩者相結(jié)合，實現(xiàn)主觀評價和客觀計算取長補短，進而得到綜合權(quán)重ωj。采用如下公式求得綜合權(quán)重［13］：

2.3 輸變電工程造價風(fēng)險綜合評價

待評物元各指標(biāo)與各等級水平的關(guān)聯(lián)函數(shù)值按公式(11)計算：

式中，Kj(vi)表示第i個指標(biāo)關(guān)于第j個等級的關(guān)聯(lián)函數(shù)值；|Vji|表示第i個指標(biāo)關(guān)于第j個等級的經(jīng)典域的取值范圍大小；Vpi表示第i個指標(biāo)節(jié)域的取值范圍；vi∈Vji表示待評物元第i個指標(biāo)的取值屬于第j等級關(guān)于第i個指標(biāo)的經(jīng)典域。

利用關(guān)聯(lián)度計算公式(11)，可以得到各指標(biāo)在每個風(fēng)險等級的關(guān)聯(lián)度值。

待評物元各等級的關(guān)聯(lián)度kj(p0)為：

輸變電工程造價風(fēng)險等級若kj(p0)=max{kj(p0)}(j=1，2，…，m)，則待評物元p0屬于j等級。

3 案例分析

江蘇某地區(qū)為了滿足用電需求，計劃新擴1座220 kV變電站，4座110 kV變電站，根據(jù)上述規(guī)劃，綜合考慮各種因素，現(xiàn)有三種均通過可行性研究的方案。方案1：1座220 kV變電站采用GIS設(shè)備，4座110 kV變電站采用GIS設(shè)備，變電站站址采用10 kV壓配電網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)接線模式；方案2：將220 kV線路抗冰設(shè)計變更為30年一遇，抗風(fēng)設(shè)計變更為30 m/s，其余和方案1一致；方案3：1座220 kV變電站采用AIS設(shè)備，4座110 kV變電站采用GIS設(shè)備，變電站站址采用10 kV壓配電網(wǎng)單電源輻射接線模式。其他參數(shù)一樣。

(1)物元評價模型的建立

根據(jù)表1基于風(fēng)險特性的輸變電工程造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系，對三個方案進行風(fēng)險綜合評價，評價等級如前文所述。每個指標(biāo)通過專家9分制打分，形成物元模型經(jīng)典域R1、R2、R3、R4、R5和節(jié)域Rp，通過對三個方案風(fēng)險指標(biāo)數(shù)據(jù)分析結(jié)果用物元P01、P02、P03表示。具體的經(jīng)典域、節(jié)域與物元如表2所示。

表2 經(jīng)典域、節(jié)域與物元指標(biāo)值

(2)造價風(fēng)險的指標(biāo)權(quán)重確定

①模糊層次法計算權(quán)重

根據(jù)公式(4)計算各層級指標(biāo)的權(quán)重：

三級指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的權(quán)重：

②熵權(quán)法計算權(quán)重

造價風(fēng)險指標(biāo)屬于逆向成本型指標(biāo)，按公式(6)對物元內(nèi)各指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化變換和歸一化處理后，運用公式(7)計算第j項指標(biāo)下第i個方案指標(biāo)權(quán)重pij'，按公式(8)、(9)得到各指標(biāo)的熵值ej和熵權(quán)βj，具體計算結(jié)果如表3所示。

表3 指標(biāo)j的熵值ej和熵權(quán)βj

③組合權(quán)重的計算

按照公式(10)計算指標(biāo)的模糊AHP法和熵權(quán)法組合權(quán)重向量為：

ω=(0.045，0.043，0.047，0.046，0.045，0.051，0.043，0.041，0.062，0.112，0.032，0.053，0.085，0.046，0.082，0.123，0.042)

(3)造價風(fēng)險綜合評價

按公式(11)計算方案1各造價風(fēng)險指標(biāo)在各等級水平的關(guān)聯(lián)度Kj(vi)，如表4所示。

表4 方案一風(fēng)險等級關(guān)聯(lián)度值

通過公式(12)得到方案1風(fēng)險等級的關(guān)聯(lián)度為：

因為k3(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案1風(fēng)險等級為“一般”。

計算方案2風(fēng)險等級的關(guān)聯(lián)度為：

因為k4(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案2風(fēng)險等級為“較小”。

計算方案3風(fēng)險等級的關(guān)聯(lián)度為：

因為k2(p)=max{kj(p)}，j=1，2，3，4，5，表示方案3風(fēng)險等級為“較大”。

(4)評價結(jié)果分析

從評價結(jié)果看，各方案評價結(jié)果依次為一般、較小和較大，根據(jù)風(fēng)險判別標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選擇方案2。方案3中，采用的技術(shù)占地較多，從而導(dǎo)致土地政策風(fēng)險、勘察技術(shù)風(fēng)險等都很大，原先的站址選擇也不合理，從而導(dǎo)致風(fēng)險等級較高，應(yīng)不予考慮。

4 結(jié)語

輸變電工程的特殊性導(dǎo)致其造價管理過程中面臨諸多風(fēng)險因素，科學(xué)的識別和評價輸變電工程造價風(fēng)險也成為造價管理人員提高造價水平的重要舉措。本文將層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合，對構(gòu)建的輸變電工程造價風(fēng)險評價指標(biāo)體系進行賦權(quán)，形成主觀賦值權(quán)重與客觀計算權(quán)重的組合權(quán)重，提高了評價結(jié)果的科學(xué)性和可信度。在此基礎(chǔ)上建立模糊可拓評價模型，計算風(fēng)險指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，得到相應(yīng)的風(fēng)險等級，用實例證明了其實用性。但此造價風(fēng)險評價過程中的風(fēng)險因素可能存在遺漏，有待進一步研究。

［1］Medley S LG.The life-cycle perspective：managing cost before it occurs［J］.Cost Engineering-Morgantown，1996，38(10)：35-39.

［2］Arocena P.Cost and quality gains from diversification and vertical integration in the electricity industry：a DEA approach［J］.Energy Economics，2008，30(1)： 39-58.

［3］Boskers N D，AbouRizk SM.Modeling Scheduling Uncertainty in Capital Construction Projects［C］//Simulation Conference，2005 Proceedings of the Winter.IEEE，2005：8.

［4］任傳普.基于蒙特卡羅模擬的工程造價風(fēng)險評估［J］.統(tǒng)計與決策，2013，(15)：81-83.

［5］Kim G H，Yoon JE，An S H，et al.Neural network model incorporating a genetic algorithm in estimating construction costs［J］.Building and Environment，2004，39(11)：1333-1340.

［6］郭琦.工程造價管理的理論與方法［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［7］張信.電網(wǎng)建設(shè)項目工程造價風(fēng)險管理及其控制策略研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2012.

［8］吳煥苗，李洪娟，王官慶.基于蒙特卡洛模擬的輸電線路工程造價風(fēng)險管理研究［J］.華東電力，2012，40(4)：0548-0551.

［9］張潔.輸變電工程造價風(fēng)險評估模型及其實證研究［D］.保定：華北電力大學(xué)，2012.

［10］高榮.電網(wǎng)項目工程造價風(fēng)險評價研究［J］.中國外資月刊，2014，(1)：140-141.

［11］李倩，張飛漣.模糊可拓工程優(yōu)選模型的城市軌道交通路網(wǎng)方案評價方法［J］.中國鐵道科學(xué)，2009，30(6)：126-130.

［12］馬力，劉雨卉，張平.組合賦權(quán)和灰色關(guān)聯(lián)分析法在房地產(chǎn)投資決策中的應(yīng)用研究［J］.土木工程與管理學(xué)報，2014，31(2)：56-61.

［13］劉楊，陳亞哲，李祥松.基于層次分析法和熵值法的產(chǎn)品廣義質(zhì)量綜合評價方法［J］.中國工程機械學(xué)報，2009，7(4)：494-498.

Power Transm ission Project Cost Risk Assessment Based on Matter Element and Extension Theory

CUIXiang1，ZHANG Yun-ning1，WU Rong2，YANG Fan1
(1.School of Business，Hohai University，Nanjing 211100，China； 2.Jiangsu Electric Power Design Institute，Nanjing 211100，China)

Uncertainties of the costmanagement are themain cause of the power transmission project "three super"phenomenon and its core is themanagementof these uncertainties reasonable prediction and assessment.With the particularity of power transmission project construction and the cost and the pricing features，this paper analyses the power transmission project construction cost risk factors based on the risk characteristics，builds risk assessment system and combines AHP and entropy，and formed evaluation index combining weights，then fuzzes extension evaluation model，measures the degree of risk associated index，gets the corresponding level of risk.Finally，take the case in an engineering in Jiangsu as an example，it gives a comprehensive evaluation of the power transmission project cost risk，asmultiple programs to provide a scientific basis for comparison and selection.

power transmission project；project cost；risk assessment；matter element；fuzzy extension

F 423；F224.7

A

2095-0985(2015)04-0090-05

2015-08-18

2015-09-25

崔祥(1990-)，男，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向為工程管理(Email：cuixiang220@126.com)