基于ISM的输变电造价风险层次分析

杨晓梅，朱海峰，方　向，孙海森

(江苏省电力公司 电力经济技术研究院，江苏 南京 210000)



基于ISM的输变电造价风险层次分析

杨晓梅，朱海峰，方向，孙海森

(江苏省电力公司 电力经济技术研究院，江苏 南京 210000)

摘要：输变电工程具有公益性﹑网络性﹑统一性和扩建性。在其建设过程中，呈现出投资规模大、建设工期长、线路跨越地域广、装备和设备技术水平高﹑社会影响面大等特点，造价管理面临复杂多变的环境和各种各样的不确定因素。根据对输变电项目造价风险因素分析，将系统理论中的解释结构模型(ISM)运用在输变电项目造价风险因素层次分析中，对风险因素进行划分并找出各因素之间内在关系，并根据建立的有向图提出了相应管理建议。

关键词：输变电；造价风险；ISM；风险层次

输变电工程具有技术难度大、工期长、投资金额高、建设环境复杂等特点，各种不确定因素不可避免地出现在整个建设过程中。如果对这些不确定性因素未做到充分分析、预测，不但会对工程的质量、安全、进度等方面造成影响，还有可能导致整个工程的造价提高，对资金计划造成影响，分摊的投资费用额度提高，影响其造价风险管理，降低电网企业的效益。通过对电网建设项目中的造价影响因素进行分析，评估电网建设项目的工程造价风险，在进行预测时将定性与定量方法相结合，做到更有针对性的造价风险控制。这对电网项目经济、社会效益的大幅提升至关重要。

谢赤等[1]运用蒙特卡洛模拟对大型水电工程造价风险中的关键因素进行识别，为管理者有侧重地控制大型水电工程建设项目的造价风险、降低风险损失提供有效的决策信息。谭炜等[2]将工程量清单计价模型应用到工程造价风险事件识别中，并提出相应风险事件对策，为决策者和造价管理人员的风险管理工作提供一定参考价值。未红等[3]采用基于极值理论的GPD模型(典型的厚尾分布)来估计VaR的值，进而对工程造价风险进行度量。COOPER等[4]和KAMALESH等[5]通过风险评估对工程项目状态进行动态描述和监测，并进一步识别关键风险对造价风险有效管理具有重要指导意义。

1解释结构模型

1.1解释结构模型原理

解释结构模型(interpretative structural modeling,ISM)是由美国华费尔教特教授[6-7]在1973年提出的，该模型的提出是为了解决复杂的社会经济系统问题。该模型的建立能够将复杂系统按层析分解成若干项子系统和系统要素，再借助计算机软件，并结合以往经验和知识，将复杂的系统最终简化为一个具有多层次的指向性解释结构模型。

该模型的主要思想是以矩阵理论和有向图为基础，通过将可达矩阵进行分解从而获得一个多级递阶的解释结构模型。

1.2ISM模型构建程序

ISM模型构建程序示意图如图1所示。

图1　ISM模型构建程序

解释结构模型的优势在于利用定性的分析方法把模糊不清的要素转化为具有解释功能和良好层次关系的多级递阶结构模型，对系统问题的改善有较强的启发性。ISM模型自提出以来已被广泛应用于区域环境规划、能源问题、风险层次分析、地区经济开发等多层次问题中，特别是在解决复杂度较高的社会系统分析中取得了显著效果。笔者拟将其运用到输变电造价风险分析应用中。

2输变电工程造价风险ISM模型构建

2.1输变电工程造价风险因素集

王佼[8]根据帕累托法对30例500 kV变电工程的主要费用构成进行分析，利用SPSS软件对提取出的造价影响因素指标进行了t检验和敏感性分析，筛选出主变总容量、无功补偿容量、高压侧出线回路数和高抗器容量4个造价主要影响因素。黄惠芳[9]将输变电造价影响因素归结为技术条件、地质、地形及气候、建设场地成本、建筑市场价格和政策机制5个因素，并针对参与主体提出相应造价控制措施。吴焕苗[10]基于蒙特卡洛对筛选出的影响输变电造价6大因素进行多次仿真模拟，得出杆塔工程对总造价影响最大。

对输变电工程造价风险因素的分析是一个复杂的过程，整个生命周期造价受到许多因素的影响，既有间接的、也有直接的影响因素。通过历史案例分析和文献研究，对风险因素进行筛选、整理和概括，拟将输变电造价的影响因素分为4大类，即管理因素、技术因素、合同因素和风险因素，这样可以得到输变电造价风险系统的要素集为S={S1,S2,…,S15}。

笔者选取了15个风险因素，只分析典型条件下具有广泛性代表的一种结果。在分析其他项目的风险因素时，应视项目实际情况对风险因素进行适当调整。具体影响因素及其描述如表1所示。

表1　输变电造价影响因素及描述

2.2建立邻接矩阵

邻接矩阵可表示系统中各要素之间的基本二元关系的，若邻接矩阵表达式为A=(aij)n×n，则矩阵中的各要素间关系定义为:①若aij=1，则Si与Sj有直接二元关系;②若aij=0，则Si与Sj没有直接二元关系。

首先通过文献研究方法对表1中所列出的15个风险因素之间的关系进行确定，形成初步的判断矩阵。再通过德尔菲法和头脑风暴法对判断矩阵进行修正和完善，建立风险要素集合间的邻接矩阵T=(aij)m×n，邻接矩阵表示了各要素之间的直接结构关系。构建的邻接矩阵如下所示。

2.3建立可达矩阵

可达矩阵是表示系统中要素间的二元关系经过任意次传递可以到达情况的方阵。可达矩阵M的计算公式为:

式中:I为与邻接矩阵T阶数相同的单位矩阵；r为最大传递次数；r值的大小可以通过布尔代数的运算规则确定，运算规则如下：

依据布尔代数运算可知r=5,可达矩阵M如下所示。

2.4层级划分

解释结构模型的建立需要对可达矩阵中的各要素进行级位划分和区域划分，为此需要列出各影响因素的可达集R(Si)、先行集A(Si)和共同

集C(Si)。通过分析施工成本影响因素的可达矩阵得到各影响因素的可达集R(Si)、先行集A(Si)和共同集C(Si)，如表2所示。

表2　各影响因素可达集、先行集和共同集

由表2可知，S1,S2,S14,S15的先行集为其自身，由于R(S1),R(S2),R(S14),R(S15)两两之间的交集都不为空集，所以整个矩阵系统是一个不可分割的连通域。

为了对影响因素的级位进行划分首先需要判断R(Si)是否等于C(Si)，由此来判断系统的最高层要素集L1。然后去除L1中的要素，根据同样的规则继续判断直至找到最底层要素集Lk。根据级位划分规则，可知输变电造价影响因素系统级位划分结果为L1={11,13};L2={5,6,7,8,9,10};L3={2,4,12,14,15};L4={3};L5={1}，其中L2级位中各因素间可互相到达，属于强连通板块。

为建立输变电造价影响因素的解释结构模型，需要提取相应的骨架矩阵。骨架矩阵的提取是对可达矩阵进行缩约和检出，并建立可达矩阵的最小实现矩阵的过程。提取骨架矩阵需先将强连接要素进行缩减处理，形成缩减矩阵；再去掉缩减矩阵中已有的邻接二元关系要素间越级的二元关系，最后在此基础上减掉单位矩阵即可获得骨架矩阵。输变电造价影响因素系统的骨架矩阵如表3所示。根据骨架矩阵绘制的输变电造价影响因素递阶有向图如图2所示。

表3　输变电造价影响因素骨架矩阵

图2　输变电造价影响因素递阶有向图

3风险因素分析与管理建议

从最终的输变电造价解释结构模型可以看出4大影响因素之间具有递阶层次结构关系，且整个层次结构中管理因素和风险因素处于有向图的底层，技术因素处于中间层，合同因素则位于整个模型的顶层。为合理控制和降低输变电造价，需要对这些影响因素之间的关系进行综合考虑。

影响输变电造价风险最重要因素为项目管理者素质。输变电项目造价风险控制的任何一项决定都需要项目管理者的参与和决策，而管理者的组织领导能力、综合素质和协调沟通能力等都将影响各项决定能否成功落实。项目管理者素质的高低影响安全管理水平和成本监管水平，从而间接影响技术因素和合同因素。因此项目管理者素质的提高将会提升合同管理水平和技术水平，最终对有效合理控制造价风险具有显著性影响。

成本监管水平在受到项目管理者素质影响的同时也会影响进度款的支付情况，从而向上对施工进度产生影响。成本监管水平影响输变电项目施工过程中各项活动经济分析的准确性，高水平的成本监管可以做到各项活动统筹协调，使项目全过程成本得到有效控制。

有向图第二层属于强连通块，其间各要素可以相互到达。在进行输变电造价风险管理过程中需要综合考虑施工进度、施工质量、施工方案选择和设计变更等要素之间的关系，做到要素之间的平衡和协调。

材料设备采购方式和费用索赔难易程度位于有向图最顶层，两者易受其他因素的影响，且对施工成本产生直接影响，对下层各因素的处理情况起到检验和反馈作用。为赢得更好发展机会，在当下激烈市场竞争和低价中标等背景下，企业可以通过费用索赔方式来弥补损失，降低成本。在输变电项目中设备购置费占总造价较大部分，选择合理的采购方式能够有效降低造价风险。

4结论

笔者将系统理论中的解释结构模型运用到输变电项目造价风险层次分析中，构建了输变电造价影响因素的有向图，从新的角度研究了影响造价各因素之间的关系。通过解释结构模型构建了一个脉络清晰、层次清楚的风险系统结构，为管理者抓住造价风险控制要点，有效控制成本提供新的思路。

参考文献：

[1]谢赤，张娟.大型水电工程造价风险评估及其关键因素识别[J].水力发电学报，2010，29(3)：63-65.

[2]谭炜，陈强.工程量清单计价模式下工程造价风险管理方法探析[J].水电站设计，2013,29(4)：66-70.

[3]未红，卢磊.基于VaR理论的工程造价风险研究[J].价值工程，2009(12)：89-91.

[4]COOPER D F,GREY S R G，WALKER P.Project risk management guidelines: managing risk in large projects and complex procurements[M].England: John Wilev & Sons Ltd,2005:65-105.

[5]KAMALESH P.Prioritizing and estimating hydropower project construction risks: a case study of Nyadi hydropower project[C]∥The Second Annual Himalayan Policy Research Conference .Nepal:[s.n.],2007:356-360.

[6]汪应洛.系统工程理论、方法与应用[M].北京：高等教育出版社，2004:43-78.

[7]FARRIS D R,SAGE A P.On the use of interpretive structural modeling for worth assessment[J].Computers & Electrical Engineering,1975,2(2-3):149-174.

[8]王佼.500 kV变电工程造价主要影响因素分析[J].工程管理学报，2013,26(6)：66-69.

[9]黄惠芳.输变电工程造价分析与控制策略[J].管理视界，2009(9)：35-38.

[10]吴焕苗.基于蒙特卡洛模拟的输变电线路工程造价风险管理研究[J].华东电力，2012,40(4):548-550.

YANG Xiaomei:Senior Engineer,Institute of Jiangsu Province Economic and Technological Power Corporation,Nanjing 210000,China.

[编辑：王志全]

文章编号：2095-3852(2016)01-0097-04

文献标志码:A

收稿日期：2015-07-23.

作者简介：杨晓梅(1973-)，女，江苏南京人，江苏省电力公司电力经济技术研究院高级工程师.

中图分类号：TU712.1

DOI：10.3963/j.issn.2095-3852.2016.01.021

Based on Analysis of ISM of Power Transmission and Transformation Construction Cost Risk Level

YANG Xiaomei,ZHU Haifeng,FANG Xiang,SUN Haisen

Abstract：Power transmission and transformation project with a unity of public welfare,networked,and expansion.In the process of its construction,the present scale of investment,long construction period and the line across wide areas,equipment and equipment technical level is high,great social influence,cost management is faced with the complex environment and all kinds of uncertain factors.According to the analysis of power transmission and transformation project risk factors,teasing out the cost risk factors from qualitative angle,will explain in the theory of system structure model (ISM) used in power transmission and transformation project cost risk factor levels analysis,divided the risk factors and find out the intrinsic relationship between the factors.According to the established directed graph corresponding management suggestions.

Key words：power transmission and transformation; cost risk; ISM.risk level