尹傳根，侯學(xué)良

(華北電力大學(xué) 工程技術(shù)與管理研究所，北京 102206)

基于組合賦權(quán)法的特高壓輸變電工程施工質(zhì)量灰色評(píng)價(jià)模型

尹傳根，侯學(xué)良

(華北電力大學(xué) 工程技術(shù)與管理研究所，北京 102206)

基于特高壓輸變電工程施工的特點(diǎn)及構(gòu)成分析，考慮技術(shù)和管理兩個(gè)方面對(duì)施工質(zhì)量的影響，構(gòu)建多層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.應(yīng)用主客觀(guān)加權(quán)屬性值一致化的組合賦權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重，提出了一種將組合賦權(quán)法引入特高壓輸變電工程施工質(zhì)量的灰色評(píng)價(jià)模型，最后通過(guò)應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性，為特高壓輸變電工程質(zhì)量管理實(shí)踐提供了參考.

特高壓輸變電工程；施工質(zhì)量；組合賦權(quán)法；灰色評(píng)價(jià)模型

我國(guó)是一次能源和電力負(fù)荷分布不均衡的國(guó)家，全國(guó)三分之二以上的煤炭資源分布在山西、陜西和內(nèi)蒙古西部地區(qū)，三分之二以上可開(kāi)發(fā)用于水力發(fā)電的資源分布在四川、云南和西藏地區(qū)，全國(guó)三分之二以上的電力負(fù)荷集中在京廣鐵路以東地區(qū).當(dāng)前，我國(guó)輸電和輸煤的比例僅為1∶20，要充分發(fā)揮電網(wǎng)作為能源重要載體的功能，必須加快特高壓工程建設(shè)，把西部能源轉(zhuǎn)移到中東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，實(shí)現(xiàn)“電從遠(yuǎn)方來(lái)”，從根本上解決華中地區(qū)乃至整個(gè)中東部地區(qū)的電力供應(yīng)短缺問(wèn)題[1].為突破困境，緩解電力供求矛盾，滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)電力的需求，國(guó)家電網(wǎng)公司加大了對(duì)電力項(xiàng)目的投資力度，以期通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)提高輸送容量.預(yù)計(jì)到2020年底，我國(guó)將形成一個(gè)覆蓋華北、華中、華東地區(qū)的全國(guó)性特高壓交流同步電網(wǎng)[2].輸變電工程建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有投資大、工期緊、任務(wù)重、技術(shù)要求先進(jìn)、質(zhì)量要求高等特點(diǎn).因此，如何在大規(guī)模建設(shè)特高壓輸變電工程中保證施工建設(shè)的高質(zhì)量管理越來(lái)越重要.

針對(duì)特高壓輸變電工程施工過(guò)程質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)是質(zhì)量管理中非常重要的課題.對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行過(guò)不少研究，現(xiàn)有的研究主要有以下兩個(gè)方面：一是關(guān)于質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建[3-5]，二是構(gòu)建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)[6-7].大多數(shù)研究者以輸變電工程為研究對(duì)象，也有學(xué)者嘗試從特高壓輸變電工程角度探討其施工質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題，如楊穎蓉[8]通過(guò)對(duì)特高壓輸電線(xiàn)路工程的特點(diǎn)及構(gòu)成進(jìn)行分析，構(gòu)建診斷指標(biāo)體系，結(jié)合模糊理論對(duì)工程質(zhì)量實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行隸屬度判定，給出了不同層級(jí)的質(zhì)量實(shí)施狀態(tài)診斷模型.

總體上看，學(xué)術(shù)界對(duì)特高壓輸變電工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和整體性還有待加強(qiáng).因此，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，以特高壓輸變電工程施工質(zhì)量為評(píng)價(jià)對(duì)象，結(jié)合工程實(shí)際情況從管理和技術(shù)兩個(gè)層面建立不同層級(jí)的工程質(zhì)量指標(biāo)體系，通過(guò)灰色評(píng)價(jià)模型對(duì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià).

1 特高壓輸變電工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建及指標(biāo)賦權(quán)

1.1指標(biāo)體系的構(gòu)建

基于特高壓輸電線(xiàn)路工程的特點(diǎn)及構(gòu)成進(jìn)行分析，依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)《輸變電工程質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，從管理和技術(shù)兩個(gè)層面，構(gòu)建了包括2個(gè)一級(jí)指標(biāo)、10個(gè)二級(jí)指標(biāo)和35個(gè)三級(jí)指標(biāo)的特高壓輸變電工程質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示.

圖1 特高壓輸變電工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.1 Construction quality evaluation index system of UHV power transmission and transformation project

1.2指標(biāo)賦權(quán)

在對(duì)特高壓輸變電工程施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，即各個(gè)指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度.目前，指標(biāo)賦權(quán)方法主要分為主觀(guān)賦權(quán)法和客觀(guān)賦權(quán)法[9].主觀(guān)賦權(quán)法是指人們基于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，由決策分析者根據(jù)各指標(biāo)的主觀(guān)重視程度而賦權(quán)的一類(lèi)方法，主要有專(zhuān)家調(diào)查法、相鄰比較法、二項(xiàng)系數(shù)法、最小二乘法、層次分析法、序關(guān)系法等.客觀(guān)賦權(quán)法一般根據(jù)所選擇指標(biāo)的實(shí)際信息形成決策矩陣，在此基礎(chǔ)上通過(guò)客觀(guān)運(yùn)算形成權(quán)重，常用的如熵值法等.因?yàn)橹饔^(guān)賦權(quán)法在賦權(quán)過(guò)程中存在主觀(guān)因素對(duì)賦權(quán)結(jié)果的影響，為了消除這種影響并保證賦權(quán)的科學(xué)性，故采用一種新的賦權(quán)方法——主觀(guān)的序關(guān)系法和客觀(guān)的熵值法相結(jié)合的組合賦權(quán)法.

1.2.1序關(guān)系法

序關(guān)系法是一種不需要一致性檢驗(yàn)的新方法，是一種先對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定性排序，再對(duì)相鄰指標(biāo)進(jìn)行(重要性比值)理性判斷，最后進(jìn)行定量計(jì)算的主觀(guān)賦權(quán)法[10]，計(jì)算步驟如下所述.

(1)確定序關(guān)系

定義1若評(píng)價(jià)指標(biāo)xi相對(duì)于某評(píng)價(jià)準(zhǔn)則(或目標(biāo))的重要性程度大于(或不小于)xj，則記為xi?xj.

定義2若評(píng)價(jià)指標(biāo)x1,x2,…,xm相對(duì)于某評(píng)價(jià)準(zhǔn)則(或目標(biāo))具有如下關(guān)系式：

(1)

(2)給出xk-1與xk相對(duì)重要程度的比較判斷

(2)

定理1若x1,x2,…,xm具有序關(guān)系式(1)，則rk-1與rk必須滿(mǎn)足

(3)

(3)權(quán)重系數(shù)wk的計(jì)算

定理2若專(zhuān)家(或決策者)給出rk的理性賦值滿(mǎn)足關(guān)系式(3)，則

(4)

wk-1=rkwk，k=m,m-1,…,2.

(5)

1.2.2熵值法

熵值法是一種客觀(guān)賦權(quán)方法，它通過(guò)計(jì)算指標(biāo)的信息熵，根據(jù)指標(biāo)的相對(duì)變化程度對(duì)系統(tǒng)整體的影響來(lái)決定指標(biāo)的權(quán)重，相對(duì)變化程度高的指標(biāo)具有較大的權(quán)重，此方法廣泛應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，具有較高的研究?jī)r(jià)值.根據(jù)熵的特性，可以通過(guò)計(jì)算熵值來(lái)判斷一個(gè)事件的隨機(jī)性及無(wú)序程度，也可以用熵值來(lái)判斷某個(gè)指標(biāo)的離散程度，指標(biāo)的離散程度越高，該指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)價(jià)的影響(權(quán)重)越大，其熵值越小,計(jì)算步驟如下所述.

(1)原始數(shù)據(jù)的收集與整理

假設(shè)共有n個(gè)施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)、m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象,則評(píng)價(jià)系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)矩陣如下：

(6)

(2)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

①由于各指標(biāo)的量綱、數(shù)量級(jí)均有差異，所以為了消除量綱不同對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需要對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(7)

若指標(biāo)的值越大越好，則選用式(7)中的前一個(gè)；若指標(biāo)的值越小越好，則選用式(7)中的后一個(gè).

②計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)下第i的比重yij：

(8)

由此，可以建立數(shù)據(jù)的比重矩陣Y=[yij]m*n.

(3)計(jì)算指標(biāo)信息熵和信息效用價(jià)值

①計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的信息熵的公式為

(9)

②某項(xiàng)指標(biāo)的信息效用價(jià)值取決于該指標(biāo)的信息熵ej與1之間的差值，該差值直接影響權(quán)重的大小，信息效用值越大，對(duì)評(píng)價(jià)的重要性就越大，權(quán)重也就越大:

dj=1-ej.

(10)

(4)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重為

(11)

1.2.3基于主客觀(guān)加權(quán)屬性值一致化的組合賦權(quán)法

序關(guān)系法和熵值法運(yùn)用不同的角度和計(jì)算方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)得到的各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)稍有差異，運(yùn)用組合賦權(quán)法將不同賦權(quán)方法得到的權(quán)重綜合起來(lái)，兼顧了各種賦權(quán)方法的角度和優(yōu)劣，使指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)更加科學(xué)合理并符合實(shí)際.

常用的組合賦權(quán)法可以歸納為加法集成法、乘法集成法和基于主客觀(guān)加權(quán)屬性值一致化的組合賦權(quán)法[11].本研究采用基于主客觀(guān)加權(quán)屬性值一致化的組合賦權(quán)法進(jìn)行賦權(quán)，最終權(quán)重為

w=αwk+βwj，

(12)

式中：α，β滿(mǎn)足α>0，β>0且α+β=1.

(13)

(14)

2 輸變電工程施工質(zhì)量灰色評(píng)價(jià)模型

輸變電工程施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)問(wèn)題可以視為經(jīng)典的綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題在特高壓輸變電工程領(lǐng)域的一種擴(kuò)展.傳統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法的缺點(diǎn)在于依賴(lài)主觀(guān)性，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在綜合評(píng)價(jià)方法中引入了灰色評(píng)價(jià)理論[12].鑒于灰色評(píng)價(jià)模型已被眾多學(xué)者應(yīng)用于質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題研究且被證明是求解此類(lèi)問(wèn)題高效的科學(xué)模型之一，故本研究采用灰色評(píng)價(jià)方法來(lái)評(píng)價(jià)輸變電工程質(zhì)量問(wèn)題[13-15].為了構(gòu)建輸變電工程施工質(zhì)量灰色評(píng)價(jià)模型，首先需要確定評(píng)價(jià)灰度及白化權(quán)函數(shù)，然后用灰色理論進(jìn)行評(píng)價(jià).

2.1確定評(píng)價(jià)灰度及白化權(quán)函數(shù)

一般確定的評(píng)分其實(shí)是白化值，為了準(zhǔn)確反映評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于某類(lèi)的程度，需要確定評(píng)價(jià)灰度，就是要確定評(píng)價(jià)灰類(lèi)的等級(jí)數(shù)、灰度及白化權(quán)函數(shù).

特高壓輸變電工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的核心是通過(guò)各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)確定質(zhì)量狀況，首要工作是確定質(zhì)量評(píng)價(jià)的灰度.對(duì)特高壓輸電線(xiàn)路工程的特點(diǎn)及構(gòu)成進(jìn)行分析，結(jié)合評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)的屬性特點(diǎn)，采用5個(gè)評(píng)價(jià)灰類(lèi)：“優(yōu)”“良”“中”“差”“劣”，其灰度分別為[10，8)，[8，6)，[6，4)，[4，2)和[2，0].依據(jù)中心點(diǎn)向量原則，具體白化權(quán)函數(shù)如表1所示.

表1 評(píng)價(jià)灰類(lèi)及相應(yīng)的灰數(shù)和白化權(quán)函數(shù)Tab.1 Evaluated grey class, grey number and whitening weight function

2.2灰色評(píng)價(jià)計(jì)算步驟

在確定灰數(shù)、灰類(lèi)及相應(yīng)的白化權(quán)函數(shù)后，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行灰色聚類(lèi)評(píng)估，具體過(guò)程如下：

(15)

(3)合成構(gòu)建聚類(lèi)評(píng)價(jià)矩陣.將已知的權(quán)重向量及灰色聚類(lèi)權(quán)矩陣進(jìn)行合成運(yùn)算，對(duì)各初級(jí)指標(biāo)聚類(lèi)評(píng)價(jià)：

Zi=Wi·Ri.

(16)

在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建上級(jí)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)矩陣Z0=[Z1，Z2，…，Zn]進(jìn)行上層聚類(lèi)評(píng)價(jià)，得綜合聚類(lèi)評(píng)價(jià)向量：

M=W0·Z0=[M1，M2，…，Mn] .

(17)

(4) 計(jì)算各級(jí)質(zhì)量評(píng)價(jià)值:

W=M·U.

(18)

3 應(yīng)用算例分析

為驗(yàn)證本方法的可行性，采用我國(guó)華東地區(qū)某特高壓交流輸電示范工程為算例對(duì)本評(píng)價(jià)模型進(jìn)行驗(yàn)證分析.該示范工程是“三華”特高壓同步電網(wǎng)中重要的組成部分，全長(zhǎng)四百多千米，建成后對(duì)進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平、滿(mǎn)足電能遠(yuǎn)距離大容量調(diào)配需要、促進(jìn)特高壓電網(wǎng)發(fā)展具有重大意義.

3.1組合賦權(quán)法確定權(quán)重

按照?qǐng)D1構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)該工程進(jìn)行評(píng)價(jià).具體的分析過(guò)程如下：

(1)基于管理和技術(shù)兩類(lèi)指標(biāo)的權(quán)重各占0.5的情況，對(duì)管理類(lèi)指標(biāo)和技術(shù)類(lèi)指標(biāo)分別排序，然后根據(jù)式(2)至式(4)的rk取1.1，得到序關(guān)系法的計(jì)算結(jié)果：

wk=(0.034,0.036,0.021,0.020,0.018,0.031,0.033,0.023,0.025,0.026,0.028,
0.029,0.038,0.039,0.016,0.041,0.042,0.026,0.018,0.020,0.027,0.015,0.017,
0.024,0.021,0.023,0.029,0.039,0.035,0.033,0.032,0.030,0.036,0.038,0.041).

(2) 用熵值法得到各指標(biāo)客觀(guān)權(quán)重：

wj=(0.033,0.046,0.021,0.036,0.023,0.029,0.028,0.031,0.039,0.025,0.031,
0.027,0.025,0.033,0.048,0.025,0.025,0.029,0.023,0.016,0.032,0.020,0.024,
0.020,0.028,0.023,0.045,0.035,0.021,0.024,0.033,0.022,0.022,0.032,0.026).

(3)根據(jù)式(12)和式(13)求得α=0.391 5，β=0.608 5，從而得出由組合賦權(quán)法得到的各指標(biāo)權(quán)重：

w0=(0.033,0.042,0.021,0.030,0.021,0.030,0.030,0.028,0.034,0.025,0.030,
0.028,0.030,0.035,0.035,0.031,0.032,0.028,0.021,0.018,0.030,0.018,0.021,
0.022,0.025,0.023,0.039,0.037,0.026,0.028,0.033,0.025,0.027,0.034,0.032).

3.2質(zhì)量灰色評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)9位參與該工程項(xiàng)目管理的項(xiàng)目經(jīng)理、工程師和教授組成專(zhuān)家評(píng)價(jià)小組，請(qǐng)他們針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)Tab.2 Original data of construction quality evaluation index of the project

表2(續(xù))

首先，根據(jù)專(zhuān)家小組的打分情況構(gòu)建各指標(biāo)決策矩陣，然后根據(jù)決策矩陣計(jì)算聚類(lèi)矩陣Z0.

根據(jù)式(17)與其相應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行聚類(lèi)評(píng)價(jià)，得綜合聚類(lèi)評(píng)價(jià)向量M：

M=W0·Z0=(0.393,0.392,0.209,0.006,0.000).

根據(jù)式(18)將評(píng)價(jià)向量與閾值向量進(jìn)行合成，單值處理得綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)值W=M·U=7.344.因此，該工程的總體質(zhì)量狀況為良.

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以特高壓輸變電工程施工質(zhì)量為評(píng)價(jià)對(duì)象，結(jié)合工程實(shí)際情況，從管理和技術(shù)兩個(gè)層面將評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為不同層級(jí)，建立不同層級(jí)的特高壓輸變電工程質(zhì)量指標(biāo)體系，將輸入指標(biāo)轉(zhuǎn)化為單數(shù)值，簡(jiǎn)化了決策過(guò)程.同時(shí)，將序關(guān)系法和熵值法相結(jié)合用于特高壓輸變電工程施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，盡可能避免了人為因素對(duì)結(jié)果的影響.最后，使用灰色評(píng)價(jià)模型對(duì)具體的工程施工質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià).另外,此模型還可以針對(duì)每個(gè)具體指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，便于分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因，提出對(duì)策和建議，在以后的建設(shè)中能夠更好地對(duì)質(zhì)量進(jìn)行管理.

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GreyevaluationmodelforconstructionqualityofUHVpowertransmissionandtransformationprojectbasedoncombinationweightingmethod

YINChuangen,HOUXueliang

(InstituteofEngineeringTechnology&Management，NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)

Based on the characteristics and composition analysis of UHV transmission and transformation project construction, considering the influence of technology and management on the construction quality, the multi-level evaluation index system is proposed. The subjective and objective combination weighting method is used to attribute values and a gray evaluation model is put forward for the construction quality evaluation of the UHV project. Finally, combining with actual project, the validity of the model is illustrated. This study provides a reference for the practice of UHV project quality management, having a certain theoretical value and practical value.

UHV power transmission and transformation project; construction quality; combination weighting method; gray evaluation model

F407.9

A

1674-330X(2017)03-0053-07

2017-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(71171081)；北京市自然科學(xué)基金(9162014)

尹傳根(1993-)，男，安徽宿州人，碩士研究生，研究方向?yàn)楣こ添?xiàng)目管理.

侯學(xué)良(1966-)，男，山西太原人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣こ虒?shí)用管理與技術(shù).