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(jiàn)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(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系，則簡(jiǎn)單進(jìn)行線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)性不可分的樣本集映射到可以將樣本集線(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)足Mercer條件［6，7］的對(duì)稱(chēng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(lèi)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(jiàn)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(jiàn)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。