朱　熹，錢　超，許宏科，郭航雄

(1.長安大學(xué) 電子與控制工程學(xué)院， 西安　710064； 2.陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司， 西安　710075)

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高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差分析與計算

朱熹1，錢超1，許宏科1，郭航雄2

(1.長安大學(xué) 電子與控制工程學(xué)院， 西安710064； 2.陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司， 西安710075)

摘要：對高速公路機(jī)電養(yǎng)護(hù)定額幅度差影響因素進(jìn)行分析，根據(jù)影響幅度差的各指標(biāo)分析確定各指標(biāo)下的影響因素，提出包括目標(biāo)、指標(biāo)、影響因素的3層幅度差層次結(jié)構(gòu)模型，并利用熵權(quán)法計算各影響因素權(quán)重和利用模糊層次分析法計算各指標(biāo)權(quán)重，從而將測算數(shù)據(jù)與專家經(jīng)驗進(jìn)行有效結(jié)合。計算得出的機(jī)電養(yǎng)護(hù)人工、機(jī)械幅度差在合理范圍內(nèi)，提出的計算模型能夠提高高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額水平，達(dá)到科學(xué)計量機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)人工、材料以及機(jī)械實物消耗量的目的。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)；預(yù)算定額幅度差；影響因素；計算模型

隨著高速公路通車?yán)锍毯屯ㄜ嚹晗拊鲩L，高速公路養(yǎng)護(hù)工作量大幅增加。機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)管理作為高速公路運(yùn)營管理的一部分，在保證高速公路“安全、高速、暢通、舒適”的運(yùn)營過程中，發(fā)揮著越來越重要的作用?？茖W(xué)、合理地確定高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)工程項目中人工、機(jī)械、材料實物消耗量，進(jìn)行高速公路機(jī)電養(yǎng)護(hù)定額及預(yù)算編制研究已成為高速公路養(yǎng)護(hù)投資管理中一個迫切需要解決的問題，也是當(dāng)前實行“管養(yǎng)分離”，將高速公路機(jī)電養(yǎng)護(hù)推向外包市場的技術(shù)條件和基礎(chǔ)性工作。

養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額是計算養(yǎng)護(hù)預(yù)算費(fèi)用的基礎(chǔ)，預(yù)算編制質(zhì)量的高低直接影響到業(yè)主和養(yǎng)護(hù)單位的經(jīng)濟(jì)利益。由施工定額綜合為預(yù)算定額的幅度差的準(zhǔn)確性直接影響到預(yù)算定額水平，從而嚴(yán)重影響?zhàn)B護(hù)預(yù)算費(fèi)用的編制。因此，開展高速公路機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差研究，科學(xué)計量機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)的人工、材料以及機(jī)械實物的消耗量，對于科學(xué)制定養(yǎng)護(hù)計劃，保證合理的養(yǎng)護(hù)投入，推行機(jī)電養(yǎng)護(hù)市場化都很有必要和意義。

1幅度差概念

通常，在定額編制時，只通過測算來確定人工和機(jī)械、儀器儀表定額是很難保證其準(zhǔn)確性的，因為機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)過程中存在一些無法測算或無法估計的工作時間以及影響效率的各種因素[1]。因此，人工工日和機(jī)械、儀器儀表臺班數(shù)應(yīng)在綜合施工定額的基礎(chǔ)上增加一定的幅度，增加幅度與原數(shù)之比即為幅度差，而單位原數(shù)與幅度差之和為幅度差系數(shù)。機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差分為人工幅度差和機(jī)械幅度差。

2幅度差影響因素分析

高速公路機(jī)電系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工作包括設(shè)備的外觀除塵、內(nèi)部除塵、結(jié)構(gòu)調(diào)整與緊固、功能檢查與測試、設(shè)備線路檢查以及接地和防雷檢查、機(jī)架的防銹保養(yǎng)等。根據(jù)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作的實施時間和技術(shù)繁簡程度，可以將養(yǎng)護(hù)等級劃分為5級，分別為巡檢級、外部清潔養(yǎng)護(hù)級、內(nèi)部清潔養(yǎng)護(hù)級、定期檢修級、功能評估級。本文以3級養(yǎng)護(hù)(內(nèi)部清潔養(yǎng)護(hù)級)為例展開討論。3級養(yǎng)護(hù)主要是對機(jī)電設(shè)備內(nèi)部除塵清潔處理，檢查相關(guān)線路，對磨損嚴(yán)重的零部件及時進(jìn)行維修更換，調(diào)整其機(jī)械部件的位置，關(guān)鍵部件的保養(yǎng)(添加潤滑油等)，進(jìn)行部分設(shè)備的基本功能測試與調(diào)試[2-3]。根據(jù)實地調(diào)研和專家經(jīng)驗對機(jī)電設(shè)備3級養(yǎng)護(hù)工作過程以及養(yǎng)護(hù)內(nèi)容進(jìn)行分析和總結(jié)，可以得出機(jī)電設(shè)備3級養(yǎng)護(hù)中預(yù)算定額幅度差的影響因素，如表1所示[4-6]。

表1　機(jī)電設(shè)備3級養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差影響因素

3幅度差計算模型設(shè)計

3.1模糊層次分析法

3.1.1模糊層次分析法概述

模糊層次分析法是模糊評價法與層次分析法的結(jié)合。層次分析法是一種由美國運(yùn)籌學(xué)家A.L.Satty提出的定性問題與定量問題相結(jié)合的數(shù)學(xué)分析方法，它通過將多屬性分析問題分解為若干層次和若干因素，建立層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造判斷矩陣，通過層次單排序和層次總排序計算出各層次要素相對于總目標(biāo)的組合權(quán)重。層次分析法適用于指標(biāo)較多且不易量化的分析問題，不僅緊密地將分析者的主觀判斷及推理聯(lián)系起來，而且可避免分析者在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和方案較多時的邏輯推理上產(chǎn)生失誤[5]。但許多分析問題中因素對目標(biāo)的影響程度是難以準(zhǔn)確描述的，是具有模糊性的，而模糊評價法應(yīng)用隸屬函數(shù)對具有模糊性的指標(biāo)進(jìn)行處理，用隸屬函數(shù)描述方案的得分來量化指標(biāo)評價值，能較好地解決模糊的、難以量化的問題[7]。本文機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差分析需考慮多方面指標(biāo)，而這些指標(biāo)對幅度差的影響程度也是難以準(zhǔn)確描述的，是具有模糊性的，因此引入模糊層次分析法。

3.1.2模糊層次分析法計算步驟

1) 建立層次結(jié)構(gòu)模型。

根據(jù)機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差的影響因素建立幅度差層次結(jié)構(gòu)模型。

2) 指標(biāo)打分。

采用專家打分法根據(jù)各指標(biāo)對上一層的影響程度差異進(jìn)行打分，打分范圍為[1，10]。其中，影響程度最大的因素為10分，影響程度最小的因素為1分，影響程度處于中間的因素在1～10之間取值。分值越大則影響程度越大。

3) 構(gòu)建模糊互補(bǔ)判斷矩陣。

綜合各位專家的評分結(jié)果得出平均值b，根據(jù)式qij=bi/bj，得出矩陣Q。式中，qij為矩陣Q的元素；bi和bj表示任意2個元素。將矩陣Q轉(zhuǎn)換為模糊互補(bǔ)判斷矩陣P，矩陣P表示針對上一層元素，本層次與之相關(guān)元素的相對重要性的比較。為了使任意2個元素的相對重要程度得到定量描述，采用 0.1～0.9標(biāo)度給予數(shù)量標(biāo)度，如表2所示。

表2　模糊互補(bǔ)判斷矩陣標(biāo)度

4) 模糊互補(bǔ)判斷矩陣的一致性檢驗及一致性改進(jìn)方法。

P的偏好矩陣為V，V=(vij)n×n，通過偏好矩陣V求出可達(dá)矩陣T，T=V(3)，V定義如下：

(1)

式中：pij為模糊互補(bǔ)判斷矩陣P的元素；Vij為偏好矩陣V的元素。

(1) 求P的可達(dá)矩陣T，如T的對角線元素均為0，則矩陣P具有滿意一致性，轉(zhuǎn)到(6)；否則進(jìn)行下一步計算[9]。

(2) 構(gòu)造完全一致矩陣R=(rij)n×n和矩陣C=(cij)n×n，計算方法如下：

(2)

cij=pij-rij?i,j∈I

(3)

式中：rij為完全一致矩陣R的元素；cij為矩陣C的元素。

(3) 找出矩陣C中使|cij|達(dá)到最大值的i,j即為s,t。

(6) 結(jié)束。

5) 計算各指標(biāo)權(quán)重。

計算方法為：

(4)

a常取(n-1)/2，n為指標(biāo)個數(shù)，得到指標(biāo)權(quán)重W1：

W1=(w1,w2,w3,…,wn)T

(5)

3.2熵權(quán)法述

3.2.1熵權(quán)法概述

熵權(quán)法是一種客觀的賦權(quán)方法，它是利用各影響因素的熵值所提供的信息量大小來決定影響因素權(quán)重的方法。熵原本是一個熱力學(xué)概念，它最先由申農(nóng)引入信息論，現(xiàn)已在工程技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。信息論中信息熵表示系統(tǒng)的有序程度，一個系統(tǒng)的有序程度越高則信息熵就越小；反之，一個系統(tǒng)的無序程度越高則信息熵就越大。因此，可以根據(jù)各項影響因素值的差異程度，利用信息熵這個工具來計算各影響因素的權(quán)重[1,8]。

3.2.2熵權(quán)法計算步驟

1) 歸一化處理。

首先對第i個影響因素下的第j個機(jī)電設(shè)備影響因素時間值Xij進(jìn)行歸一化處理，計算比重Yij，即

(6)

式中：m為機(jī)電設(shè)備個數(shù)。

2) 計算熵值。

對于第i個影響因素，利用該影響因素下的各Yij計算它的熵值Ei，即

(7)

3) 計算差異系數(shù)。

計算第i個影響因素的差異系數(shù)Gi，其定義為：

Gi=1-Eii=1,2,…

(8)

4) 權(quán)重計算。

對差異系數(shù)進(jìn)行歸一化處理后可得到每個指標(biāo)的權(quán)重Wi，即

(9)

最后，計算得到影響因素權(quán)重W2，n為影響因素個數(shù)：

W2=(w1,w2,w3,…,wn)T

(10)

3.3幅度差計算模型

結(jié)合熵權(quán)法和模糊層次分析法，本文提出如圖1所示的高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差計算模型。先通過熵權(quán)法對影響因素時間進(jìn)行計算得出影響因素權(quán)重，然后通過模糊層次分析法對各指標(biāo)專家打分結(jié)果進(jìn)行計算得出指標(biāo)權(quán)重，最后根據(jù)基礎(chǔ)時間幅度差、影響因素權(quán)重和指標(biāo)權(quán)重計算出每個影響因素相對于目標(biāo)的幅度差。

圖1　機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差計算模型

4幅度差實例計算

4.1搭建幅度差層次結(jié)構(gòu)模型

本文以ETC出口收費(fèi)車道為例，計算機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額人工幅度差。人工幅度差層次結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。人工幅度差受下一層9個指標(biāo)影響，而不同的指標(biāo)下面由若干影響因素組成。

圖2　人工幅度差層次結(jié)構(gòu)模型

4.2模糊層次分析法計算指標(biāo)權(quán)重

1) 指標(biāo)打分。邀請5位機(jī)電養(yǎng)護(hù)方面的專家和經(jīng)驗豐富的養(yǎng)護(hù)人員，根據(jù)養(yǎng)護(hù)ETC出口收費(fèi)車道機(jī)電設(shè)備時9個指標(biāo)對人工幅度差的影響程度差異進(jìn)行打分，打分結(jié)果如表3所示。

表3　人工幅度差各指標(biāo)影響程度差異打分結(jié)果　分

2) 構(gòu)建模糊互補(bǔ)判斷矩陣。

根據(jù)綜合后各指標(biāo)的專家打分結(jié)果，按qij=bi/bj，得到矩陣Q。

按照下式將矩陣Q轉(zhuǎn)換為模糊互補(bǔ)判斷矩陣P。

(11)

3) 檢驗?zāi)：パa(bǔ)判斷矩陣一致性。

根據(jù)式(1)求得P的偏好矩陣為V，同時按照T=V(3)求出可達(dá)矩陣T。 由于T的對角線元素均為0，所以矩陣P具有滿意一致性。

4) 計算指標(biāo)權(quán)重。

由于模糊互補(bǔ)判斷矩陣P具有滿意一致性，不需調(diào)整，故根據(jù)式(4)可得指標(biāo)權(quán)重W1：

W1=(0.169 4, 0.080 6, 0.102 8, 0.130 6, 0.080 6, 0.077 8, 0.130 6, 0.130 6, 0.097 2)T

4.3熵權(quán)法計算影響因素權(quán)重

1) 歸一化處理影響因素時間。

通過實地調(diào)研、歷史資料整理以及試驗得出養(yǎng)護(hù)ETC出口收費(fèi)車道設(shè)備的影響因素時間，如表4所示。根據(jù)式(6)將表4數(shù)據(jù)歸一化處理，結(jié)果如表5所示。

2) 計算影響因素熵值、差異系數(shù)和權(quán)重。

根據(jù)式(7)、式(8)分別計算出影響因素熵值、差異系數(shù)，然后按式(9)得出影響因素權(quán)重，結(jié)果如表6所示。

表4　ETC出口收費(fèi)車道設(shè)備養(yǎng)護(hù)影響因素時間　min

表5　ETC出口收費(fèi)車道設(shè)備養(yǎng)護(hù)影響因素時間歸一化結(jié)果

表6　影響因素熵值、差異系數(shù)和權(quán)重

4.4幅度差計算

根據(jù)表4數(shù)據(jù)，按照下式計算各影響因素對應(yīng)的基礎(chǔ)時間幅度差α，Xi為影響因素i下對各設(shè)備的影響因素時間，再根據(jù)基礎(chǔ)時間幅度差、影響因素權(quán)重和指標(biāo)權(quán)重計算出每個影響因素相對于目標(biāo)的幅度差，即影響因素幅度差=基礎(chǔ)時間幅度差×影響因素權(quán)重×指標(biāo)權(quán)重，最后各影響因素幅度差求和得到人工幅度差。ETC出口收費(fèi)車道3級養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額人工幅度差計算如表7所示。通過高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差計算模型，計算得出ETC出口收費(fèi)車道機(jī)電設(shè)備3級養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額人工幅度差為0.135，即人工幅度差系數(shù)為1.135，在部頒沿線設(shè)施新建工程預(yù)算定額人工幅度差系數(shù)1.04基礎(chǔ)上增加9.13%。

(12)

用高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差計算模型分別計算高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中8個子系統(tǒng)3級養(yǎng)護(hù)人工和機(jī)械幅度差系數(shù)，計算結(jié)果如表8所示。

表7　ETC出口收費(fèi)車道3級養(yǎng)護(hù)人工幅度差計算

表8　高速公路收費(fèi)系統(tǒng)3級養(yǎng)護(hù)人工、機(jī)械幅度差系數(shù)

5結(jié)束語

為了提高機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額水平，保證合理的養(yǎng)護(hù)投入，本文圍繞機(jī)電養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差展開研究。分析了機(jī)電設(shè)備3級養(yǎng)護(hù)的幅度差影響因素，提出基于熵權(quán)法和模糊層次分析法的幅度差計算模型，并利用熵權(quán)法計算影響因素權(quán)重，利用模糊層次分析法計算指標(biāo)權(quán)重，且將測算數(shù)據(jù)與專家經(jīng)驗相結(jié)合，能有效避免因?qū)＜掖蚍衷斐傻闹饔^影響和測算數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的客觀影響，使預(yù)算定額幅度差計算更加合理?；趪鴥?nèi)各省、市、自治區(qū)的養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算定額統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，文中實測的人工、機(jī)械實物消耗量與統(tǒng)計數(shù)據(jù)相差10%～15%。考慮到定額取值的寬大原則，本文取幅度差系數(shù)范圍為[1.09，1.19]，通過高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額幅度差計算模型計算得出的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)8個子系統(tǒng)3級養(yǎng)護(hù)人工、機(jī)械幅度差系數(shù)在此合理范圍內(nèi)。由此可知，本文提出的計算模型能夠提高高速公路機(jī)電設(shè)備養(yǎng)護(hù)預(yù)算定額水平。

參 考 文 獻(xiàn)

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Analysis and Calculation of Amplitude Difference in Quota of Budget for Maintenance of Electromechanical Equipment for Expressways

ZHU Xi1, QIAN Chao1, XU Hongke1, GUO Hangxiong2

Abstract:This paper analyzes influence factors for amplitude difference in the quota of maintenance of electromechanical equipment for expressways, determines influence factors under all indices in accordance with analysis of all indices influencing amplitude difference, proposes a hierarchical structure model of 3-layer amplitude difference including targets, indices and influence factors, and calculates weights of all influence factors by means of the entropy weight method and weights of all factors by means of the fuzzy analytical hierarchy process so as to combine the measured data with expert experiences effectively. The calculated amplitude difference in labor and machinery for electromechanical maintenance is within the reasonable range, and the proposed calculation model can enhance the level of the quota of budget for maintenance of electromechanical equipment for expressways and achieve the purpose of scientifically measuring consumption of labor, materials and physical machinery for maintenance of electromechanical equipment.

Keywords:maintenance of electromechanical equipment; amplitude difference in quota of budget; influence factor; calculation model

文章編號：1009-6477(2016)02-0131-07

中圖分類號：U412.36+6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：朱熹(1992-)，男，四川省成都市人，碩士研究生。

收稿日期：2015-11-06

基金項目：陜西省交通運(yùn)輸廳科研項目(14-24K)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項基金資助項目(2013G3324005)

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.02.029