基于模糊最劣指標(biāo)的電網(wǎng)工程造價風(fēng)險定級方法

浙江華云信息科技有限公司 陳 佳 程 聰 錢 華

電網(wǎng)工程造價管理涵蓋可研估算、初設(shè)概算、施工圖預(yù)算、竣工結(jié)算等在內(nèi)全過程，結(jié)算審查主要是基于竣工結(jié)算環(huán)節(jié)從結(jié)算計劃編排、結(jié)算造價書編制到最終結(jié)算報告費(fèi)用審核并出具意見，主要是控制工程造價精準(zhǔn)性，避免費(fèi)用超概算、超預(yù)算。電網(wǎng)工程具有資金密集特點(diǎn)，工程投資、工程量受政府審批/政策穩(wěn)定性等政治因素、公眾支持度等社會因素、不良地質(zhì)條件以及極端氣象災(zāi)害等自然因素、通貨膨脹/利率變動等金融因素以及建筑材料和人員工資等成本因素的共同影響，面臨多重不確定性，造價管理具有復(fù)雜程度高、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。為了提升工程管理水平，造價風(fēng)險概念應(yīng)運(yùn)而生[1]。風(fēng)險的概念來源于金融，指不確定性事件的嚴(yán)重度與概率的乘積。結(jié)合電網(wǎng)工程特點(diǎn)，造價、工程量等偏差與兩個因素有關(guān)：嚴(yán)重度，即偏離目標(biāo)值、合同值的幅度；頻度，即偏差出現(xiàn)的概率。

電網(wǎng)工程造價風(fēng)險控制研究主要發(fā)展于90年代后期，有研究運(yùn)用三角分布估算法結(jié)合概率論仿真模擬建設(shè)項目進(jìn)度，進(jìn)而估算相關(guān)費(fèi)用并提出控制建設(shè)造價風(fēng)險的策略[2]。有研究采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，EDA）理論，構(gòu)建了電網(wǎng)建設(shè)工程造價風(fēng)險模型[3]；有研究分析了單一模型描述的電網(wǎng)工程造價存在的較大誤差和不確定性，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與智能算法等建立了優(yōu)化后電網(wǎng)工程造價預(yù)測模型，并基于預(yù)測誤差構(gòu)建了風(fēng)險模型[4]；其他電網(wǎng)工程造價風(fēng)險分析方法包括層次分析法、故障樹法、影響圖法等。

目前電網(wǎng)工程造價風(fēng)險分析與控制方面存在的問題主要包括：工程結(jié)算涉及大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，亟待進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和挖掘，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；評審參數(shù)和規(guī)則多基于人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，亟待優(yōu)化評價邏輯，提升評價科學(xué)性。本文以工程全過程造價管理為主線，借鑒模糊理論方法，充分利用工程造價數(shù)據(jù)庫的多維數(shù)據(jù)價值對造價風(fēng)險參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)電網(wǎng)工程信息化評審規(guī)則，服務(wù)結(jié)算審查和造價分析、校核、預(yù)警，支撐數(shù)字賦能新基建。

1 電網(wǎng)工程造價模糊化

1.1 造價指標(biāo)偏差模糊集合定義

案例220 kV 柯家輸變電工程結(jié)算時的部分概算（萬元）、結(jié)算（萬元）信息如下：主要生產(chǎn)建筑5255867、211839，配電裝置建筑1706564、548695，供水系統(tǒng)建筑69568、33300，消防系統(tǒng)826266、896340，與站址有關(guān)的單項工程3201429、657002，地基處理1914683、556762，站區(qū)綠化71111、0，可見所有造價指標(biāo)與概算值都存在一定偏差。

傳統(tǒng)偏差定級方法相對簡單，其邏輯為系統(tǒng)抽取概算、預(yù)算、結(jié)算數(shù)據(jù)，計算結(jié)算指標(biāo)與概算、預(yù)算指標(biāo)間的偏差率百分比，當(dāng)該偏差率大于20%時提示異常；當(dāng)偏差率處于10～20%之間時提示預(yù)警；當(dāng)偏差率小于10%時認(rèn)為該偏差屬正常情況可忽略。此種偏差定級的參數(shù)基于人工經(jīng)驗(yàn)，采用簡單閥值邏輯，對結(jié)果判斷起到?jīng)Q定性影響的臨界值缺乏定量決策依據(jù)。此外工程結(jié)算涉及數(shù)十乃至數(shù)百個指標(biāo)，不同指標(biāo)偏差對于整個工程造價偏差定級的差異化影響缺乏相關(guān)評價方法。

由于電網(wǎng)工程的高度不確定性，某造價費(fèi)用、工程量（或其他結(jié)算指標(biāo)）偏差的“大、適中、小”是沒有天然界限的，也就是說某一種偏差并不完全歸屬于某一個類。此處引入模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度概念進(jìn)行衡量。具體地，對偏差結(jié)果進(jìn)行“模糊化”的過程參照TSK 模糊化規(guī)則，即中間值遵循“梯形規(guī)則”，兩端遵循“半梯形規(guī)則”，該模糊集合定義規(guī)則如圖1所示[5]。模糊集合最大的特色是將判斷從“非此即彼”拓展到特殊情況下的“亦此亦彼”，是辯證法的具體體現(xiàn)。

圖1 電網(wǎng)工程結(jié)算指標(biāo)偏差模糊子集示意圖

圖1所示模糊邏輯中各界限值定義如下：A1、A2表示模糊子集“低”的平臺下界和上界，A1和A3為模糊子集“低”的下界和上界；A3、A4表示模糊子集“中”的平臺下界和上界，A2和A5為模糊子集“中”的下界和上界；A5、A6表示模糊子集“高”的平臺下界和上界，A4和A6為模糊子集“高”的下界和上界?；谝陨夏：?guī)則，若偏差率百分?jǐn)?shù)在A1～A2區(qū)間內(nèi)屬于確定的偏差小范疇；在A2～A3區(qū)間屬于偏差小的隸屬度下降、屬于偏差適中的隸屬度上升，此區(qū)間屬于兩者兼有。與傳統(tǒng)偏差描述方式相比，此策略最大的區(qū)別是引入了A2～A3和A4～A5之間的偏差率模糊區(qū)間。

1.2 造價指標(biāo)偏差模糊集合運(yùn)算

對于實(shí)際含有多個子項的復(fù)雜結(jié)算指標(biāo)，采用模糊邏輯的“或”運(yùn)算法則C=AorB 進(jìn)行處理，即遵循最大隸屬法（MAX implication），將綜合指標(biāo)C 的隸屬度定義為子項A 和B 各自隸屬度中的最大值。例如，工程量清單校驗(yàn)的風(fēng)險定義為土石方與構(gòu)筑物偏差的“或”運(yùn)算，即兩者無需同時滿足，以A 和B 表示土石方與構(gòu)筑物結(jié)算工程量與合同工程量偏差的模糊邏輯輸入，C 表示風(fēng)險的模糊集合。例如，A=土石方偏差大:0.5（土石方工程量偏差過大的隸屬度為0.5）；B=構(gòu)筑物偏差大:0.2（構(gòu)筑物工程量偏差過大的隸屬度為0.2），那么此時C=工程量偏差風(fēng)險高:0.5，即工程量指標(biāo)風(fēng)險高的隸屬度為0.5。

通過模糊邏輯可將某結(jié)算審查指標(biāo)（條目）轉(zhuǎn)化成各個集合的隸屬度，但并不能直接清晰的提供決策建議，此處采用加權(quán)平均判決法進(jìn)行去模糊運(yùn)算，進(jìn)而得到造價風(fēng)險指標(biāo)的取值[6]RISK，其中fsi是該偏差在集合i 的模糊隸屬度，OWi是對應(yīng)模糊集合的風(fēng)險權(quán)重（本文取對應(yīng)每個集合的區(qū)間中值）：

此處以案例說明加權(quán)平均法進(jìn)行去模糊化的過程。若某電網(wǎng)工程結(jié)算時，土石方工程量偏差率A為3.5%，如圖2所示；構(gòu)筑物偏差率B 為7.5%，如圖3所示。顯然此時A=高:0，A=中:0.75，A=低:0.25；B=高:0.75，B=中:0.25，B=低:0。綜合工程量偏差C 定義為土石方和構(gòu)筑物偏差乘積。根據(jù)“或運(yùn)算”最大隸屬法，工程量偏差C 風(fēng)險的模糊集合為表1，去模糊化得到的C 的風(fēng)險值為：（9×9×0.75+9×6×0.75+9×3×0.75+6×9×0.25+6×6×0.75+6×3×0.25+3×3×0.75+3×9×0.25）/0.75×5+0.25×3=40。

圖2 土石方工程量偏差示意圖意圖

圖3 構(gòu)筑物工程量偏差示意圖

表1 工程量偏差風(fēng)險定級案例

2 工程造價偏差定級模型

空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡稱AQI）是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)。其數(shù)值越大、級別和類別越高、表征顏色越深，說明空氣污染狀況越嚴(yán)重，對人體的健康危害也就越大[7]。傳統(tǒng)工程造價風(fēng)險一般僅針對偏差情況簡單分為異常、預(yù)警、正常等2～3個等級，定級層級較少，無法清晰地反映造價風(fēng)險的動態(tài)水平。本文參考空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 的定義，將工程結(jié)算考察指標(biāo)的風(fēng)險分為六級：一級優(yōu)、二級良、三級輕度風(fēng)險、四級中度風(fēng)險、五級重度風(fēng)險、六級嚴(yán)重風(fēng)險，與空氣質(zhì)量指數(shù)一致，將相應(yīng)的風(fēng)險指數(shù)劃分為0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和大于300六檔（表3）。

表3 工程造價指標(biāo)風(fēng)險定級標(biāo)準(zhǔn)

通過線性尺度變換的方法，工程結(jié)算指標(biāo)參數(shù)與相應(yīng)指標(biāo)的獨(dú)立風(fēng)險指數(shù)（Individual Risk Index,IRI）之間映射關(guān)系如下：

其中IRIP表示指標(biāo)P 的獨(dú)立風(fēng)險指數(shù)；CP表示指標(biāo)P 的去模糊化風(fēng)險值；BPHi表示大于或等于CP的高位極限值；BPLo表示小于或等于CP的低位極限值；IRIHi表示BPHi對應(yīng)的獨(dú)立風(fēng)險指數(shù)；IRILo表示BPLo對應(yīng)的獨(dú)立風(fēng)險指數(shù)。得到各維度指標(biāo)的獨(dú)立風(fēng)險IRI 之后，系統(tǒng)風(fēng)險RI 通過最大化原理得到RI=max{IRI1,IRI2IRI3…IRIn}?；谝陨隙x，工程造價風(fēng)險指數(shù)RI(Risk Index)就是結(jié)算階段考察的各指標(biāo)獨(dú)立風(fēng)險指數(shù)IRI 中的最大值，即采用最劣指標(biāo)定義整個工程的系統(tǒng)風(fēng)險。

3 結(jié)語

針對傳統(tǒng)的工程造價偏差定級多采用基于閥值的簡單邏輯，導(dǎo)致誤差較大且分級數(shù)目較少，無法反映動態(tài)風(fēng)險水平的問題。本文提出一種基于模糊最劣指標(biāo)的輸變電工程造價風(fēng)險定級方法。根據(jù)模糊規(guī)則處理概算、預(yù)算、結(jié)算數(shù)據(jù)偏差指標(biāo)嚴(yán)重程度，通過加權(quán)平均判決法對各審查指標(biāo)的模糊集合進(jìn)行處理，參考空氣質(zhì)量指數(shù)定義工程綜合偏差無量綱指數(shù)，采用基于最惡劣指標(biāo)的六層級定級方法進(jìn)行工程整體造價偏差風(fēng)險評估。所提方法可簡單高效地實(shí)現(xiàn)工程結(jié)算階段風(fēng)險定級，優(yōu)化造價評價邏輯，支撐信息化的結(jié)算審查和造價分析、校核、預(yù)警。