基于反熵權(quán)-AHP法的電力工程施工風(fēng)險評價研究

俞 軍， 張錦圣

(1.安徽建筑大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院 安徽 合肥 230022；2.合肥學(xué)院經(jīng)濟與管理學(xué)院 安徽 合肥 230601)

電力工程一般需要較長的建設(shè)周期，投入資金大，專業(yè)性強，管理也比較復(fù)雜，因此會不可避免地存在各種潛在的風(fēng)險。當(dāng)前，我國有關(guān)電力工程風(fēng)險的研究主要集中在投資、生產(chǎn)、融資、招標(biāo)、安全等方面，卻沒有系統(tǒng)全面地研究過施工單位在項目施工階段面臨的風(fēng)險與威脅，致使施工單位在電力工程施工階段中的風(fēng)險管理比較薄弱，可供參考的體系較少。因此，對于電力工程施工風(fēng)險的評價是很有必要的。

使用科學(xué)、準(zhǔn)確的方法對風(fēng)險進行評價，已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)域研究者關(guān)注的焦點。Mohammad Yazdi[1]提出了基于直覺模糊混合TOPSIS的風(fēng)險評價方法，以優(yōu)化風(fēng)險矩陣的局限性和群體決策利用專家意見的不確定性。Shen Yuanshun等[2]提出了三階段模糊綜合評價模型，采用層次分析法確定各階段因素的權(quán)重，采用模糊集方法確定隸屬函數(shù)，并進行風(fēng)險排序。Zhao Bin等[3]在二代曲波變換、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了模糊二代曲波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險評估模型。李立云等[4]引入灰色關(guān)聯(lián)模型對層次分析法(AHP)進行融合改進，構(gòu)建了基于灰色關(guān)聯(lián)模型的改進型層次分析法的綜合評價體系，通過組合權(quán)重值對基坑開挖的風(fēng)險進行了評價。王景春、張法[5]提出一種熵權(quán)二維云模型的風(fēng)險評價方法，同時提出風(fēng)險云相近度的計算方法以確定風(fēng)險等級。李萬慶等[6]提出了基于AGA-AHP的模糊綜合評價模型，運用加速遺傳算法對層次分析法進行改進，再結(jié)合模糊綜合評價法進行風(fēng)險評價。段世霞、徐敏[7]運用結(jié)構(gòu)方程模型方法，將定性與定量方法相結(jié)合，進行風(fēng)險評價研究。貢力等[8]采用序關(guān)系分析法(G1法)和變精度粗糙集理論(VPRS)并結(jié)合最小信息熵原理(MIE)的權(quán)重確定方法，驗證了多層次灰色評價模型對于風(fēng)險等級的確定較為有效。宋戰(zhàn)平等[9]將非線性算子引入到傳統(tǒng)FAHP的綜合計算中，建立了基于非線性FAHP的風(fēng)險評價新模型。

從以上研究成果可以看出，國內(nèi)外學(xué)者為使綜合評價更為科學(xué)、準(zhǔn)確，在綜合評價過程中逐漸傾向于兩種或多種評價方法的結(jié)合使用，這樣既能夠發(fā)揮不同方法的各自優(yōu)勢，又可以對彼此間的不足進行彌補。通過對電力工程施工風(fēng)險指標(biāo)特點的分析，本文決定選用反熵權(quán)-AHP法建立多指標(biāo)綜合評價模型，反熵權(quán)法用于客觀權(quán)重選擇，AHP法用于主觀權(quán)重的選擇，兩者共同構(gòu)成綜合權(quán)重優(yōu)選模型，主客觀結(jié)合，相輔相成，然后再運用模糊綜合評價法對電力工程施工風(fēng)險進行評價。

1 電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系建立

電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立，應(yīng)遵循科學(xué)性、全面性、靈活性、可操作性、層次性、邏輯性、指標(biāo)體系定性與定量相結(jié)合的原則[10]。本文采用文獻分析法來建立風(fēng)險評價體系，并結(jié)合了電力工程施工風(fēng)險管理的實踐經(jīng)驗，按照層次分析法構(gòu)建的層級思路，將電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)進行分解，總結(jié)出電力工程施工風(fēng)險中的5個主要影響因素：環(huán)境風(fēng)險、合同風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、組織風(fēng)險以及技術(shù)風(fēng)險，這些因素為準(zhǔn)則層指標(biāo)。在準(zhǔn)則層指標(biāo)的基礎(chǔ)上，再劃分出17個二級評價指標(biāo)因素，得出電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系(如圖1)。

圖1 電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系

2 電力工程施工風(fēng)險評價模型構(gòu)建

2.1 確定因素集

風(fēng)險評價的因素集表示為

一級因素集：U={U1，U2，U3，U4，U5}。

二級因素集：U1={u11，u12，u13，u14}；U2={u21，u22，u23}；U3={u31，u32，u33}；U4={u41，u42，u43,u44};U5={u51，u52，u53}。

2.2 確定評價集

將風(fēng)險評價等級分為5個級別：很大、較大、一般、較小、很小，依次使用V1、V2、V3、V4、V5表示。用α表示風(fēng)險水平系數(shù)，V1(很大)即α=1，表示存在非常大的風(fēng)險；V2(較大)即α=0.75；V3(一般)即α=0.5；V4(較小)即α=0.25；V5(很小)即α=0，表示全部按計劃進行，各方面進展呈理想狀態(tài)，沒有風(fēng)險。工程實際中零風(fēng)險是幾乎沒有的。

v={V1，V2，V3，V4，V5}

式中v是評價集，Vn(n=1，2，3，4，5)是各種可能出現(xiàn)的評判結(jié)果。

2.3 確定隸屬度

通過電力工程施工行業(yè)的專家和經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員對各評價指標(biāo)的風(fēng)險水平進行打分，匯總各指標(biāo)屬于很大、較大、一般、較小、很小中各個風(fēng)險等級的專家數(shù)，并用各風(fēng)險等級的專家數(shù)除以專家總數(shù)，作為評價因素uij對風(fēng)險評價等級Vn的隸屬度值rn(uij)。用矩陣A表示各指標(biāo)的隸屬度

其中rn(uij)為因素集中uij屬于評價集中Vn(n=1，2，3，4，5)的隸屬度。

2.4 確定權(quán)重集

采用反熵權(quán)-AHP法的組合權(quán)重法確定因素集中各評價因素的綜合權(quán)重值。

2.4.1 AHP法主觀賦權(quán)

運用AHP法確定指標(biāo)主觀權(quán)重。

(1)構(gòu)造判斷矩陣及一致性檢驗

對同一層次的各因素關(guān)于上一層中某一因素的重要性進行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣

B=(bij)n×n

(1)

式中n為評價指標(biāo)數(shù)量，bij滿足：

bii=1，bij=1/bji，i,j=1，2、…，n。

構(gòu)造判斷矩陣進行兩兩比較判斷時，由于客觀事物的復(fù)雜性，我們的認(rèn)識常常帶有主觀性和片面性，因此判斷矩陣還必須進行一致性檢驗。一致性比例CR計算公式為

CR=C/R

(2)

式中C為一致性指標(biāo)，C=(λmax-n)/(n-1)，λmax為判斷矩陣A的最大特征值；R為隨機一致性指標(biāo)，其值可通過查表獲得，它根據(jù)評價指標(biāo)的數(shù)量n而變化。一致性比例CR<0.1時，判斷矩陣A的一致性可以接受，否則應(yīng)對判斷矩陣進行相應(yīng)修正使其滿足一致性。

(2)確定指標(biāo)層主觀權(quán)重。

采用根法[11]和歸一化方法計算指標(biāo)層的主觀權(quán)重

(3)

2.4.2 反熵權(quán)法客觀賦權(quán)

對傳統(tǒng)熵權(quán)法進行改進，形成一種反熵權(quán)法，克服了熵權(quán)法靈敏性高而容易使指標(biāo)失效的缺點，使指標(biāo)的不確定性程度得到有效改善，權(quán)重的波動性也得到相應(yīng)減小[12]。定義一種反熵為

(4)

反熵的特征是指標(biāo)的差異性與反熵值成正比關(guān)系，這與熵值恰恰相反。運用反熵權(quán)法進行客觀賦權(quán)的步驟如下。

(1)標(biāo)準(zhǔn)化處理

采用Min-max標(biāo)準(zhǔn)化處理方法，最優(yōu)值記為1，最劣值記為0，將m個方案中的同一項指標(biāo)離散分布到0～1區(qū)間范圍，充分體現(xiàn)各方案的差異性，并將逆指標(biāo)轉(zhuǎn)化為正指標(biāo)[13]。

風(fēng)險指標(biāo)值越小越優(yōu)，其標(biāo)準(zhǔn)化方法為

(5)

(2)計算反熵

(6)

(3)確定權(quán)重

對計算出的反熵進行歸一化處理，從而得到各指標(biāo)的反熵權(quán)值[14]，即客觀權(quán)重

(7)

2.4.3 反熵權(quán)-AHP法的綜合權(quán)重計算

綜合權(quán)重wi的計算公式為

(8)

2.5 風(fēng)險評價模糊關(guān)系的合成

記綜合權(quán)重值W=(wi1，wi2…wim)，對評價指標(biāo)進行綜合評判，計算出評價向量D為

D=W×A

(9)

2.6 風(fēng)險等級的確定

記模糊向量D=(di1，di2…dim)，根據(jù)最大隸屬度原則，取風(fēng)險評價得分E=max(di1，di2…dim),E所屬風(fēng)險等級即為電力工程施工風(fēng)險評價的最終結(jié)果。

3 案例應(yīng)用分析

內(nèi)蒙古某電廠2×1000 MW發(fā)電工程#1鍋爐為超超臨界參數(shù)、變壓運行直流爐，同步安裝脫硫和SCR煙氣脫硝裝置，采用一層等離子、一層微油雙層點火系統(tǒng)。安徽某電力工程公司負(fù)責(zé)#1鍋爐安裝工作，根據(jù)施工組織設(shè)計，資源環(huán)境配置上提供施工電源功率1100 kW，配備1臺110 t塔吊、1臺50 t塔吊作為主吊機械，布置2個設(shè)備堆場，特殊天氣施工應(yīng)急物資若干。管理人員組織機構(gòu)由專業(yè)經(jīng)理1名、生產(chǎn)經(jīng)理1名、技術(shù)負(fù)責(zé)1名、技術(shù)員3名、質(zhì)檢員2名、安全員1名共計9名人員組成。根據(jù)施工部位及階段將部分施工內(nèi)容進行勞務(wù)分包，共劃分為鍋爐鋼結(jié)構(gòu)安裝、鍋爐本體安裝、鍋爐輔助機械安裝、煙氣脫硝裝置安裝、電除塵安裝等共7個標(biāo)段，簽訂分包合同7份。在技術(shù)管理方面共編制施工方案45份，施工圖紙均由總承包方提供，工程進度款按月結(jié)算。

3.1 確定因素隸屬度

由電力工程施工領(lǐng)域的資深專家和經(jīng)驗豐富的工程師，對該項目各級風(fēng)險指標(biāo)進行打分投票(有效問卷共回收20份)，以風(fēng)險發(fā)生的可能性為投票標(biāo)準(zhǔn)，分別對每個單項指標(biāo)進行評價，統(tǒng)計結(jié)果如表1。

根據(jù)各項指標(biāo)的評價結(jié)果，進行歸一化處理，得出評價指標(biāo)的隸屬矩陣為

表1 各級指標(biāo)投票結(jié)果及歸一化判斷矩陣

3.2 AHP法計算主觀權(quán)重

計算總目標(biāo)層權(quán)重，征求專家意見，得到判斷矩陣，如表2。

表2 準(zhǔn)則層各指標(biāo)判斷矩陣

最大特征根λmax=5.387。特征向量為W1=0.365，W2=0.083，W3=0.044，W4=0.177，W5=0.332。經(jīng)檢驗，C=0.097，CR=C/R=0.097/1.12=0.086<0.1，判斷矩陣具有滿意的一致性。

計算分目標(biāo)層權(quán)重，征求專家意見，得到判斷矩陣，如表3。

表3 分層次目標(biāo)權(quán)重判斷矩陣

最大特征根λmax=4.181。特征向量為W1=0.266，W2=0.095，W3=0.070，W4=0.569。經(jīng)檢驗，C=0.060，CR=C/R=0.060/0.90=0.067<0.1，判斷矩陣具有滿意的一致性。

其他分層次目標(biāo)權(quán)重計算過程同上，各層次的一致性檢驗結(jié)果均可以接受。根據(jù)以上計算，得出本項目風(fēng)險因素集各指標(biāo)的AHP權(quán)重，具體結(jié)果見表4。

3.3 反熵權(quán)法計算客觀權(quán)重

根據(jù)電力工程施工階段風(fēng)險指標(biāo)重要程度的投票結(jié)果，運用式(5)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，統(tǒng)計結(jié)果見表5。用式(6)和(7)得出相應(yīng)的反熵權(quán)法權(quán)重向量，結(jié)果見表4。

3.4 反熵權(quán)-AHP法綜合權(quán)重

運用反熵權(quán)-AHP法的組合權(quán)重計算公式(8)得出主客觀綜合權(quán)重W為

W=(0.088 0.036 0.025 0.173 0.015 0.082 0.010 0.005 0.009 0.025 0.017 0.017 0.082 0.048 0.163 0.045 0.158)

3.5 風(fēng)險模糊關(guān)系的合成

通過式(9)可計算出模糊評價向量D。

D=(0.080.210.250.340.12)

3.6 風(fēng)險等級的確定

根據(jù)最大隸屬度原則，風(fēng)險評價得分E=max(0.080.210.250.340.12)=0.34，所以工程的風(fēng)險水平較小。雖然工程施工風(fēng)險等級被評價為較小，但依然存在風(fēng)險發(fā)生的可能性，需要進一步加強施工風(fēng)險管理，針對性地采取必要措施，確保工程項目順利進行。

3.7 評價結(jié)果分析

由表4可知，指標(biāo)層U14的綜合權(quán)重為0.173，U51的綜合權(quán)重為0.163，U53的綜合權(quán)重為0.158，U11的綜合權(quán)重為0.088，U43的綜合權(quán)重為0.082，U22的綜合權(quán)重為0.082，以上6項因素的綜合權(quán)重總和為0.746，占據(jù)很大比重，可視為該電力工程施工風(fēng)險的關(guān)鍵因素，其中施工機械損壞U14權(quán)重達0.173，占比最大，影響程度也最大。

表4 風(fēng)險因素集各指標(biāo)的權(quán)重

表5 各級指標(biāo)投票結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)化矩陣

因此，在內(nèi)蒙古某電廠2×1000MW發(fā)電工程#1鍋爐施工過程中要高度重視施工機械損壞、方案可行性及安全性、質(zhì)量缺陷返工、施工電源損壞、作業(yè)人員技能水平、外包合同的完備性這6項關(guān)鍵風(fēng)險因素，加強對應(yīng)的風(fēng)險管理，積極采取風(fēng)險應(yīng)對措施，以降低工程施工風(fēng)險。

該案例應(yīng)用以目前電力工程中最先進的百萬機組工程為視口，研究結(jié)論具有一定的代表性。

4 結(jié)語

本文構(gòu)建了電力工程施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系，綜合考慮了影響電力工程施工風(fēng)險的要素，融合得到環(huán)境風(fēng)險、合同風(fēng)險、經(jīng)濟風(fēng)險、組織風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險5個方面的影響因素，并在此基礎(chǔ)上，細(xì)分出17個二級評價指標(biāo)因素，反映電力工程施工過程中所面臨的風(fēng)險狀況。運用一種基于反熵權(quán)-AHP法的評價模型進行風(fēng)險評價，將主觀性較強的AHP和客觀性較強的反熵權(quán)法結(jié)合確定綜合權(quán)重，使評價結(jié)果更具有實際性和準(zhǔn)確性。

分析了內(nèi)蒙古某電力工程施工的風(fēng)險狀況，運用評價模型，計算風(fēng)險評價得分為0.34，對應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)的較小，因此該工程施工的整體風(fēng)險較小。對風(fēng)險影響因素的綜合權(quán)重進行分析，得到施工機械損壞、方案可行性及安全性、質(zhì)量缺陷返工、施工電源損壞、作業(yè)人員技能水平、外包合同的完備性這6項關(guān)鍵風(fēng)險因素，為施工單位積極采取風(fēng)險防范措施提供了科學(xué)支撐。

使用反熵權(quán)-AHP法建立風(fēng)險評價模型，將主觀與客觀方法結(jié)合起來評價電力工程施工風(fēng)險，使得評價結(jié)果更加準(zhǔn)確和科學(xué)，反熵權(quán)-AHP法適合用于對電力工程施工風(fēng)險的評價研究并且具有自己獨特的優(yōu)勢，豐富了電力工程施工風(fēng)險評價方法，對于施工單位有效評價和防范風(fēng)險具有指導(dǎo)意義。