基于ANP和可拓理論的輸變電工程造價風險預警模型研究

陸中偉，張云寧，王潔雨

(河海大學 商學院，江蘇 南京 211100)

輸變電工程建設[1]是社會性基建工程，隨著“一特四大”戰(zhàn)略和電能替代戰(zhàn)略的實施，我國對輸變電工程的造價規(guī)模不斷擴大。在“十三五”規(guī)劃的指導下，電網建設規(guī)模不斷加大，預計到“十三五”規(guī)劃末期，特高壓建設線路長度達到8.9萬km，變電(換流)容量達到7.8億kVA[2]，為我國經濟建設作出了巨大貢獻。但與此同時，很多輸變電工程項目因造價風險預警措施不力而導致成本失控和項目失敗，給國家和電網公司造成巨大損失。鑒于此，輸變電工程亟需建立一套造價風險預警系統(tǒng)進行造價風險管控。

風險預警的概念于1919年由美國學者雷特在《風險與不確定性》一書中提出，此后逐步在各個領域擴展。如NAG等[3]運用神經網絡模型構建了貨幣危機預警系統(tǒng)。RIGGS等[4-5]提出了項目風險預警的相關方法。黃建文等[6]建立了工程項目進度風險預警體系，研究施工中的多個因素對進度的影響，并利用進度風險動態(tài)預警控制模型對進度進行高效監(jiān)管。安磊等[7]根據(jù)輸變電工程項目建設的特點，逐層分析輸變電工程風險發(fā)生的原因，并結合故障樹與集對分析法對輸變電工程風險進行了評估。而目前對輸變電工程造價風險預警的研究甚少，更多的學者[8-9]側重于造價風險識別及評估研究。在上述關于風險識別、評估、預警研究的基礎上，筆者運用ANP法及可拓理論，建立了輸變電工程造價風險可拓預警模型，利用ANP法建立各影響因素間的關聯(lián)性，對實現(xiàn)造價風險的事前控制，確保項目的順利實施具有重要的意義。

1　輸變電工程造價風險預警模型設計

風險預警是指風險管理者根據(jù)風險因素和環(huán)境的變化，對未來可能產生的風險進行預測和警報。輸變電工程造價風險貫穿于項目建設的始終，造價風險的發(fā)生與否及風險的不利后果直接影響工程項目造價與建設結果的好壞。在項目建設過程中，造價風險不可全然避免，但是風險的發(fā)生存在一定的誘發(fā)因素和催化條件，具備一定的演化機理，并且風險帶來的損害作用于工程也需要一個過程。依據(jù)風險預警理論，工程建設中的大部分造價風險是可以被人感知和發(fā)覺的，同時也是可以進行衡量和評價的，在風險發(fā)生之前對其進行有效預測，可以使電網項目的造價管理者及時采取措施應對，減少損失，保證項目成功[10]。筆者以風險預警理論為基礎，對輸變電工程建設過程中可能發(fā)生或存在的造價風險進行識別、分析、預警并制定防范措施，引入ANP和物元可拓理論，建立一個能夠提供實時風險監(jiān)測和預報的輸變電工程造價風險預警模型，包括警兆輸入子模型、警情判斷子模型和應急預案子模型3部分，分別對應于輸變電工程造價風險預警的指標體系、可拓預警模型和造價風險管控策略，如圖1所示。

圖1　輸變電工程造價風險預警模型

2　輸變電工程造價風險預警指標體系設計

構建輸變電工程造價風險預警指標體系需要全面、系統(tǒng)、科學地反映輸變電工程造價風險的狀態(tài)和特征，通過成立的專家小組及文獻法初步挑選出影響輸變電工程造價的風險預警指標，利用系統(tǒng)工程的思想對指標進行歸納分組，按照技術、管理、社會政策、經濟、自然5個方面對各指標進行優(yōu)化與調整，最終形成輸變電工程造價風險預警指標體系，其中包括5個一級指標和16個二級指標，并通過二級指標對輸變電工程造價風險進行了詳實的描述，評價指標體系如表1所示。

表1　輸變電工程造價風險預警指標體系

輸變電工程造價風險預警指標間是相互影響、相互作用的，一個指標的變化必然會導致其他指標的改變，因此不同維度下影響因素并非完全獨立，且同一維度下各指標也呈現(xiàn)復雜的直接或間接的關聯(lián)關系，各指標間通過相互依賴、反饋及傳遞，構成了極為復雜的聯(lián)接性網絡關系。

3　輸變電工程造價風險預警模型建立

3.1　基于ANP的輸變電工程造價風險預警指標權重計算

網絡分析結構(ANP)方法是一種較新的決策科學方法，是層析分析法的擴展，對具有依附性和映射性結構的決策問題有較強的適用性，ANP法考慮各因素間的關聯(lián)性，與現(xiàn)實問題決策更為接近，其結果也更為有效[11]。

ANP模型結構由網絡控制層和影響網絡層組成，在輸變電工程造價風險ANP模型構建的基礎上，構造各預警指標判斷矩陣，求解輸變電工程造價風險ANP模型無權重超矩陣、加權超矩陣及極限超矩陣，進而獲得輸變電工程造價風險預警指標權重值，具體步驟不再贅述。由于ANP模型中各元素間復雜的連接關系，需要找到模型中元素相互影響的極限狀態(tài)，即可求出元素重要性的極限相對排序。

(1)

利用式(1)進行反復的迭代計算，最終使結果趨于一個極限穩(wěn)定狀態(tài)，所得W∞的每列均為元素組各元素的極限組成的向量，即輸變電工程造價風險預警指標的權重。

鑒于ANP模型中考慮了元素間相互依賴、相互作用的關系而使得元素權重確定變得復雜，為體現(xiàn)元素間相互比較的關系，可利用超矩陣反復迭代予以實現(xiàn)，即通過對求解權重超矩陣極限的途徑來確定穩(wěn)定后的元素間關系。此過程可以利用Super Decision等軟件實現(xiàn)，求解出最終的極限超矩陣。

3.2　基于可拓理論的輸變電工程造價風險預警模型

可拓學是1983年由我國學者蔡文提出，利用形象化的模型來預測事物未來可能拓展的方向，用于掌握事物發(fā)展規(guī)律的方法，并可提供相應的可拓策略，解決了當下人們遇到的矛盾問題。輸變電工程造價風險預警模型就是利用可拓學原理對項目所處的內外部造價環(huán)境進行分析，在此基礎上，對各造價風險預警指標進行定量評價，判斷風險的大小和所對應的預警等級，發(fā)出相應的風險預警警報。輸變電工程造價風險預警的可拓模型實施步驟如下：首先，進行造價風險預警經典域、節(jié)域和待評價物元的確定；其次，對造價風險預警指標關于各等級關聯(lián)度的計算。筆者將預警指標分為兩級，故可從底層即第二層指標進行關聯(lián)度的計算，將風險預警劃分為重度、中度、輕度和正常4個等級，即N=(N1,N2,N3,N4),j=1,2,3,4。則指標Uim關于某一預警等級j的關聯(lián)度為：

(2)

其中，Kj(vUimk)為指標Uim的各個風險特征ck(c1為風險發(fā)生概率，c2為風險損失程度，c3為風險處理難易程度)關于各預警等級的關聯(lián)度，ak為特征ck的權系數(shù)。同理可得Uim關于所有等級的關聯(lián)度，那么，有待預警指標Uim的警級評定：

(3)

則預警指標Uim的警級為j0。最后對輸變電工程造價風險預警模型進行可拓綜合評判。通過可拓評判變換，建立輸變電工程造價風險預警指標Ui的可拓綜合評判模型。指標Ui的可拓變換矩陣為：

(4)

則預警指標Ui的可拓綜合評判模型為：

BUi=Wij·KUi

(5)

則求得的結果BUi=(b1,b2,b3,b4)為指標Ui關于各警級的關聯(lián)度。那么，有待預警指標Ui的警級評定：

(6)

則預警指標Ui的警級為j0。同理，可得到輸變電工程造價的最終風險警級，從而發(fā)出對應的預警信號。

4　實例分析

某地區(qū)為了經濟發(fā)展需求，新建220 kV變電站和110 kV變電站各一座，均采用GIS設備，該變電站是根據(jù)“十三五”規(guī)劃確定的站址，采用10 kV壓配電網雙環(huán)網接線模式，項目計劃造價1.3億元，總工期為18個月。對該項目采用上述造價風險預警模型進行風險管控。

(1)指標體系構建和權重計算。根據(jù)表1的風險預警指標體系和風險預警指標網絡結構，運用ANP模型計算權重，邀請15位從事輸變電工程造價管理的專家，運用SD(super decisions)軟件進行ANP模型各預警指標權重值的計算，結果見表1。

(2)物元評價模型的建立。對該項目進行造價風險預警時，邀請專家采用9分制打分對風險特征集{c1,c2,c3}進行量化，并形成各風險預警等級的經典域為<7，9>、<5，7>、<3，5>、<1，3>，節(jié)域為<1，9>，待評物元如表2所示。

表2　預警指標關于各風險特征的物元取值

(3)確定項目造價風險預警指標關于各個風險警級的關聯(lián)度。利用專家打分得到項目風險特征集ck下3個風險特征的權重為：a1=0.45，a2=0.35，a3=0.20。按式(2)計算項目造價所有二級預警指標關于各警級的關聯(lián)度并判定預警的警級，結果如表3所示。

表3　項目造價二級預警指標關于各警級關聯(lián)度計算結果及警級判定表

注：粗體數(shù)值代表關聯(lián)度最大值，下同

(4)項目造價風險可拓綜合評判。根據(jù)式(5)，由二級預警指標權重系數(shù)和其風險關聯(lián)度計算得到各一級預警指標的關聯(lián)度(如表4所示)，逐層遞推，最終得到整個項目的風險預警等級。

表4　項目造價一級預警指標警情判定表

根據(jù)表4計算結果，可計算該項目綜合風險預警等級：

B0(U)=

max{-0.335,-0.121,-0.219,-0.315}=

-0.121

因此，該項目的造價綜合風險預警等級為N2，即項目風險處于中度警級狀態(tài)。其中，技術風險、社會政策、經濟風險和自然風險，需采取措施進行風險控制；管理風險處于正常狀態(tài)。二級指標中，勘察設計的可靠性和可行性、施工技術難度和工期、組織人員管理風險、通貨膨脹、自然災害、地質水文條件等風險均處于中度警情狀態(tài)及以上，造價管理者需予以高度重視，采用風險規(guī)避、分散、轉移等措施以保證造價風險應對工作的有效實施，從而降低風險發(fā)生的可能性，減小造價損失，保證項目的順利進行。

5　結論

(1)做好科學識別與預警。輸變電工程造價大、建設周期長，在其造價管理的過程中充滿著層出不窮的不可控因素，有些不可控因素的發(fā)生甚至會對輸變電工程造成不可挽回的后果，直接導致項目投資決策的失利，如何對造價風險因素進行科學的識別和預警是造價者進行造價管控的重要舉措。

(2)及時合理預判與應對。筆者從風險特性角度設計了輸變電工程造價風險預警指標體系，分析了預警指標體系的關聯(lián)性并運用ANP法確定指標權重，在此基礎上構建基于物元可拓理論的輸變電工程造價風險預警模型，對各預警指標和項目總體造價進行警情預判，根據(jù)預警結果，進行風險應對，并用實例證明了其實用性。

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