作者：盧鵬超 單位：中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院

長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

所謂長(zhǎng)輸管道是指長(zhǎng)距離輸送原油(成品油)或天然氣的管道，其長(zhǎng)度一般在25km以上。利用長(zhǎng)輸管道輸送原油(成品油)或天然氣，是一種既經(jīng)濟(jì)又安全的運(yùn)輸方式，與其它運(yùn)輸方式相比，具有運(yùn)輸量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前對(duì)長(zhǎng)輸管道工程的造價(jià)控制評(píng)價(jià)尚未形成體系，本文結(jié)合長(zhǎng)輸管道工程的建設(shè)特點(diǎn)以及工程造價(jià)控制的常規(guī)指標(biāo)，建立與之對(duì)應(yīng)的造價(jià)控制評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。本文將控制階段分為:投資決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段，按照造價(jià)控制的各個(gè)階段設(shè)定與之對(duì)應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。詳細(xì)的指標(biāo)評(píng)價(jià)內(nèi)容見圖1。指標(biāo)體系由三部分構(gòu)成，在投資決策階段選取的指標(biāo)內(nèi)容有:投資決策的正確性、設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)合理性、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及可行性研究的客觀性;設(shè)計(jì)階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)有:設(shè)計(jì)招標(biāo)的規(guī)范性、投資成本控制的合理性、技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一、后期運(yùn)營(yíng)成本控制的合理性;施工階段選取:施工招投標(biāo)的規(guī)范性、設(shè)備材料采購(gòu)管理、施工組織設(shè)計(jì)的優(yōu)化以及預(yù)結(jié)算管理作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的定義及優(yōu)點(diǎn)

1長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的定義長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)反映各長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制水平的相對(duì)差異，由影響造價(jià)控制水平的多個(gè)典型指標(biāo)經(jīng)核主成分分析模型擬合求得，其定義式為:S=∑mj=1wjZbj(1)其中，S為長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù);wj為第j個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率;Z為標(biāo)準(zhǔn)化的原始數(shù)據(jù)陣;bj為第j個(gè)主成分的特征向量。

2長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)以主成分分析和核函數(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型求取。該指數(shù)能有效解決當(dāng)前造價(jià)控制評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)指標(biāo)含義豐富:本文選取的原始指標(biāo)涵蓋了長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制各階段的主要因素，全面反映了長(zhǎng)輸管道工程的整體造價(jià)控制情況。(2)簡(jiǎn)便易行:單一指標(biāo)求解，便于對(duì)各個(gè)工程的造價(jià)控制情況進(jìn)行對(duì)比、排序和評(píng)價(jià)。(3)分析難度降低:有效利用了核主成分分析模型的降維原理。(4)相關(guān)性有效剔除:利用主成分的分析方法，消除了因相關(guān)性造成的原始指標(biāo)影響程度疊加放大的問(wèn)題。(5)易于對(duì)比:該指數(shù)為無(wú)量綱指標(biāo)，反映樣本工程的相對(duì)造價(jià)水平差異，便于各個(gè)工程的對(duì)比分析。(6)規(guī)律性增強(qiáng):隨著被評(píng)價(jià)對(duì)象的增加，以核函數(shù)和主成分分析為基礎(chǔ)的長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的平均水平和離散程度趨于穩(wěn)定，適用于分析工程的造價(jià)控制情況。

長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的算法

長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)模型由三部分組成，依次為數(shù)據(jù)預(yù)處理、核主成分分析模型和指數(shù)驗(yàn)證［4］。

1數(shù)據(jù)預(yù)處理為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性，在對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行分析前，需要首先進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，以消除數(shù)量級(jí)、正負(fù)相關(guān)性等因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。同向化處理各指標(biāo)與造價(jià)控制情況的關(guān)系或?yàn)檎嚓P(guān)或?yàn)樨?fù)相關(guān)，為保證分析的準(zhǔn)確性，將與造價(jià)控制負(fù)相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行取倒數(shù)處理。

2核主成分分析模型主成分分析雖然能有效降低分析難度，剔除指標(biāo)間的相關(guān)性，但主成分分析法的相關(guān)系數(shù)只能反映指標(biāo)間“線性”相關(guān)程度。在進(jìn)行造價(jià)分析過(guò)程中，原始指標(biāo)之間若呈非線性關(guān)系，則簡(jiǎn)單進(jìn)行線性處理就有可能導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)實(shí)關(guān)系反映的偏差。為此，本文將支持向量機(jī)中核函數(shù)概念與傳統(tǒng)主成分分析有機(jī)融合，結(jié)合后的核主成分分析模型不僅具有優(yōu)秀的主元提取性能，尤其適合于處理非線性問(wèn)題，而且可以有效簡(jiǎn)化造價(jià)控制與評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2．1核函數(shù)支持向量機(jī)的核心思想是通過(guò)特征影射將在低維特征空間線性不可分的樣本集映射到可以將樣本集線性可分的高維特征空間，從而有效避免了在原特征空間直接進(jìn)行計(jì)算所導(dǎo)致的計(jì)算代價(jià)。支持向量機(jī)(SVM)中的核函數(shù)可以有效地解決維數(shù)災(zāi)和非線性問(wèn)題。核方法的思想在于將樣本空間的內(nèi)積換成核函數(shù)，即運(yùn)算仍在樣本空間進(jìn)行。滿足Mercer條件［6，7］的對(duì)稱函數(shù)K(x，xi)均可作為核函數(shù)。不同的核函數(shù)將形成不同的SVM算法。目前常用的核函數(shù)主要有多項(xiàng)式核函數(shù)、高斯徑向核函數(shù)、多層感知機(jī)核函數(shù)和動(dòng)態(tài)核函數(shù)等。本文采用多項(xiàng)式函數(shù):K(x，x')=(＜x，x'＞)d，d∈N作為核函數(shù)，建立核主成分分析模型，進(jìn)而求得長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)。

2．2核主成分分析模型核主成分分析模型是一個(gè)非線性特征提取的過(guò)程，將原始數(shù)據(jù)從輸入空間經(jīng)非線性映射映射至高維特征空間，然后用核函數(shù)代替主成分分析中的內(nèi)積運(yùn)算，在高維特征空間進(jìn)行主成分分析。設(shè)數(shù)據(jù)集x=(x1，x2，…xt)，xk∈Rn，∑lk=1xk=0，其樣本協(xié)方差矩陣為C=1l∑tj=1xjxTj。設(shè)非線性映射為Φ:x→F。因此，F(xiàn)由Φ(x1)，Φ(x2)，…，Φ(xl)生成。KPCA模型提取非線性主元的算法步驟如下:1)計(jì)算矩陣K內(nèi)積:K=(kij)i×j，kij=(φ(xi)•φ(xj))=K(xi，xj);2)利用式:lλα=Kα，計(jì)算K的特征值λj和特征向量αij(i=1，2，…l);3)將特征值由小到大排序，非零特征值的特征向量αij歸一化Vk;4)對(duì)任意原數(shù)據(jù)x∈RN，通過(guò)計(jì)算式子:(Vk•φ(x))=∑lj=1αkj(φ(xj)•φ(x))=∑lj=1αkjK(xj，x)得到x的投影。3造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)有效性的驗(yàn)證對(duì)核主成分分析后的Si(i=1，2，…，n)為長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)。離散程度作為反映造價(jià)控制水平的重要指標(biāo)，根據(jù)以往研究結(jié)果，同類工程的造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)應(yīng)大體趨同，或呈現(xiàn)窄幅波動(dòng)。因此，本文采用測(cè)量振幅及標(biāo)準(zhǔn)差偏差衡量指數(shù)的離散程度，驗(yàn)證長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的有效性。按照上文算法，將長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于9條長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制情況的評(píng)價(jià)，其各項(xiàng)指標(biāo)及數(shù)據(jù)已進(jìn)行同向化、標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化處理，結(jié)果見圖2。其中，X11:投資決策的正確性;X12設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)合理性;X13:經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及可行性研究的客觀;X21:設(shè)計(jì)招標(biāo)的規(guī)范性;X22:投資成本控制的合理性;X23:技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一;X24:后期運(yùn)營(yíng)成本控制的合理性;X31:施工招投標(biāo)的規(guī)范性;X32:設(shè)備材料采購(gòu)管理;X33:施工組織設(shè)計(jì)的優(yōu)化;X34:預(yù)結(jié)算管理。本文的核主成分分析算法通過(guò)Matlab7．0編程實(shí)現(xiàn)。利用傳統(tǒng)主成分分析和核主成分分析兩種方法進(jìn)行比較，其結(jié)果見圖3。從圖中不難看出，若選取累計(jì)貢獻(xiàn)率90%以上的主成分，主成分分析評(píng)價(jià)模型需要綜合前五項(xiàng)，而核主成分分析評(píng)價(jià)模型只需前兩個(gè)主成分即可。利用核主成分分析求得的貢獻(xiàn)率較主成分分析有顯著提高。長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的振幅及標(biāo)準(zhǔn)差偏差依次為0．2和0．0517，離散程度較小，指標(biāo)具有合理性。利用核主成分分析模型，根據(jù)長(zhǎng)輸管道工程造價(jià)控制評(píng)價(jià)指數(shù)的定義式求得各工程對(duì)應(yīng)的指數(shù)，從而得到各工程的造價(jià)控制情況排名依次為:F、E、H、B、C、A、I、D、J。