蔣 宇， 單鴻濤， 施一萍， 袁建平， 賈日晶

(上海工程技術(shù)大學(xué) 電子電氣工程學(xué)院，上海 201600)

0 引言

對(duì)輸變電工程項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)是電網(wǎng)企業(yè)提高決策水平的重要途徑。通過(guò)對(duì)已有的工程項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)分析，吸取實(shí)施過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，一方面，為未來(lái)決策提供量化指標(biāo)，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；另一方面有助于電網(wǎng)企業(yè)對(duì)后續(xù)的工程項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)，改善項(xiàng)目投資，提高項(xiàng)目決策水平[1]。目前已有很多學(xué)者對(duì)輸變電工程項(xiàng)目進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，如文獻(xiàn)[2～4]運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法分別對(duì)輸變電工程的環(huán)境效益、安全性與項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究，缺乏綜合性的評(píng)價(jià)；此外，由于輸變電工程評(píng)價(jià)指標(biāo)的復(fù)雜性，考慮評(píng)價(jià)過(guò)程中產(chǎn)生的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的多樣性與數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性，目前，缺乏一套完整的可供相關(guān)專家對(duì)輸變電工程進(jìn)行評(píng)價(jià)的系統(tǒng)；涉及輸變電工程的大部分評(píng)價(jià)還是以傳統(tǒng)的手工計(jì)算的形式。基于此，本文運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論與AHP(層次分析法)相結(jié)合建立評(píng)價(jià)綜合模型，由該模型設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件；考慮評(píng)價(jià)軟件制作通常需要制作者具備專業(yè)的計(jì)算機(jī)編程能力，開(kāi)發(fā)成本高，維護(hù)成本同樣很高；運(yùn)用Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)與Excel技術(shù)相結(jié)合[5],利用Access強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析能力[6]以及Excel精確快速的數(shù)據(jù)處理能力[7]，制作新一代的輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件。該評(píng)價(jià)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單、制作成本低、方便維護(hù)，給相關(guān)評(píng)價(jià)軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供一種借鑒與參考。

1 構(gòu)建Fuzzy-AHP綜合評(píng)價(jià)模型

1.1 輸變電工程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

構(gòu)建科學(xué)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是建立評(píng)價(jià)模型的第一步。結(jié)合輸變電工程項(xiàng)目自身的特點(diǎn)[8]，遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立原則[9]；通過(guò)廣泛征求專家意見(jiàn)，根據(jù)項(xiàng)目全壽命周期理論，將整個(gè)輸變電工程分為準(zhǔn)備工作、施工、后期評(píng)價(jià)3個(gè)階段，以時(shí)間跨度為分段基準(zhǔn)進(jìn)行指標(biāo)體系的構(gòu)建[10]。該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系共分為4層，其中第4層有24個(gè)定性指標(biāo)。

具體指標(biāo)選取構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 輸變電工程綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 AHP確定指標(biāo)權(quán)重

AHP(層次分析法)是一種將定量與定性相結(jié)合的、系統(tǒng)化的、層次化的主觀賦權(quán)方法[11]。利用層次分析法來(lái)計(jì)算評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，基本流程如下：

(1)建立評(píng)價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型[12]，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集(如圖1所示)。

(2)采用1-9標(biāo)度法[13](如表1所示)，通過(guò)兩兩比較來(lái)構(gòu)造相對(duì)重要性判斷矩陣[14]。

表1 指標(biāo)標(biāo)度的含義

表2 RI取值

(4)采用基于特征值法的組合賦權(quán)法求取權(quán)重[18]。將乘積方根法與列和求逆法計(jì)算的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，由此得出最終的指標(biāo)權(quán)重。該方法大大提高了指標(biāo)賦權(quán)的客觀性與準(zhǔn)確性，具體計(jì)算步驟如下所示。

①采用乘積方根法求取權(quán)重[19]。即設(shè)n階判斷矩陣為：

②采用列和求逆法求取指標(biāo)權(quán)重。

最后，加權(quán)平均乘積方根法與列和求逆法計(jì)算的指標(biāo)權(quán)重，得出最終權(quán)重w，w=(wj+wj′)/2。

1.3 模糊綜合評(píng)價(jià)

模糊綜合評(píng)價(jià)是模糊數(shù)學(xué)理論實(shí)際應(yīng)用的一種表現(xiàn)形式，主要應(yīng)用于多因素影響事物全面評(píng)價(jià)中。評(píng)價(jià)模型構(gòu)建流程如下:

(1)建立評(píng)價(jià)因素集(指標(biāo)集)，U={U1,U2,…,Um}。

(2)建立權(quán)重集[20]，對(duì)各個(gè)因素Ui(i=1,2,…,n)賦予一相應(yīng)的權(quán)數(shù)wi(i=1,2,…,n)，各權(quán)數(shù)所組成的集合W={w1,w2,…,wm}稱為因素權(quán)重集，各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重通過(guò)AHP法確定。

(3)建立評(píng)語(yǔ)集V={v1,v2,…,vm}=(優(yōu)，良，中，差)[21]。

(5)建立綜合評(píng)價(jià)模型[22]。B=w°R其中°為模糊算子[23]，w為權(quán)重向量[24]，B為每一層評(píng)價(jià)后的結(jié)果。得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果后依據(jù)最大隸屬度原則[25]，就可以判定最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

Access與Excel都是微軟公司旗下的產(chǎn)品[26]，其中Access是一個(gè)將數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的圖形界面與其他軟件開(kāi)發(fā)工具相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析能力，并可以直接導(dǎo)入或鏈接其他數(shù)據(jù)；而Excel是一款主流的辦公軟件，它的內(nèi)部包含大量公式函數(shù)可選，具有高效而精確的數(shù)據(jù)計(jì)算能力。文中采用Microsoft Office Access2007版本與Excel相結(jié)合進(jìn)行輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)Access搭建數(shù)據(jù)庫(kù)表格與軟件評(píng)價(jià)界面，其中軟件評(píng)價(jià)界面會(huì)將用戶的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)庫(kù)表格進(jìn)行保存，然后將其導(dǎo)入Excel中，在Excel中進(jìn)行評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的處理，并最終得出評(píng)價(jià)結(jié)果。輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表格搭建

數(shù)據(jù)庫(kù)表格用于接收Access軟件評(píng)價(jià)時(shí)評(píng)價(jià)人員輸入的數(shù)據(jù)，即主要用于評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的收集與保存工作。而在設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件之前，建立好評(píng)價(jià)時(shí)所用的數(shù)據(jù)庫(kù)表格是開(kāi)始的第一步。根據(jù)Access軟件設(shè)計(jì)功能需求與上文評(píng)價(jià)模型中構(gòu)建的指標(biāo)體系，輸變電工程數(shù)據(jù)庫(kù)表格的搭建步驟如下：

(1)搭建評(píng)價(jià)人員登錄的表格。表格的內(nèi)容有單位、工號(hào)、姓名和職位。主要存放評(píng)價(jià)人員的具體信息。

(2)對(duì)一到四級(jí)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)表格的搭建。分析各層指標(biāo)的特性，一二級(jí)指標(biāo)相對(duì)較少，因此可以將一二級(jí)指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)分別存放到一個(gè)表中；三級(jí)四級(jí)指標(biāo)較多，若將兩者存放到同一個(gè)表中，可能會(huì)導(dǎo)致表中數(shù)據(jù)較多，不利于分析情況，為此將三四級(jí)指標(biāo)分成幾塊存放于數(shù)據(jù)表中。

綜上所述，完成評(píng)價(jià)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表格的搭建。而在建立了相關(guān)的表格以后，要求相關(guān)字段中評(píng)價(jià)時(shí)填入相應(yīng)的內(nèi)容，因此要對(duì)相應(yīng)表格中的字段做數(shù)據(jù)類型的設(shè)定。比如信息等字段所要填入的為文本信息，評(píng)價(jià)指標(biāo)等字段要求輸入的值為數(shù)字格式。而這些數(shù)據(jù)的格式，通過(guò)Access的“設(shè)計(jì)視圖”功能塊中的“數(shù)據(jù)類型”進(jìn)行設(shè)置。評(píng)價(jià)系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)表格設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 評(píng)價(jià)系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)表格設(shè)計(jì)

2.2 Access軟件操作界面設(shè)計(jì)

窗體(即評(píng)價(jià)界面)是Access數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象之一，它是用戶和Access數(shù)據(jù)庫(kù)交互的圖形界面，便于用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，以及實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)的控制功能。輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)整體界面設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 評(píng)價(jià)系統(tǒng)整體界面設(shè)計(jì)流程圖

通過(guò)6個(gè)界面的設(shè)計(jì)，滿足了通過(guò)Access評(píng)價(jià)軟件進(jìn)行評(píng)價(jià)人員信息的記錄與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的收集與保存工作。對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)信息，將被相應(yīng)的保存在搭建好的數(shù)據(jù)庫(kù)表格中。選取部分軟件操作界面進(jìn)行展示，如圖所示：圖5為評(píng)價(jià)系統(tǒng)歡迎界面。圖6為評(píng)價(jià)系統(tǒng)權(quán)重評(píng)價(jià)界面。圖7為評(píng)價(jià)系統(tǒng)子質(zhì)量評(píng)價(jià)界面。

圖5 評(píng)價(jià)系統(tǒng)歡迎界面

圖6 評(píng)價(jià)系統(tǒng)權(quán)重評(píng)價(jià)界面

圖7 評(píng)價(jià)系統(tǒng)子質(zhì)量評(píng)價(jià)界面

2.3 Excel數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)

結(jié)合前文所述Fuzzy-AHP評(píng)價(jià)模型，將評(píng)價(jià)算法進(jìn)行算術(shù)拆分，在Excel工作簿中，通過(guò)在指定單元格所對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中編輯公式函數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)算法的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)方法如下所示。

(1)通過(guò)選擇Excel的“數(shù)據(jù)”菜單，導(dǎo)入評(píng)價(jià)完成的Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格，并將其設(shè)置在Excel工作簿中的特定單元格區(qū)域塊內(nèi)。

(2)利用Excel的公式函數(shù)，根據(jù)(1)中導(dǎo)入的Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格的位置，選擇與之相對(duì)應(yīng)的單元格，進(jìn)行函數(shù)編輯。由于篇幅有限，以第一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)權(quán)重求取方法為例，Excel單元格中的詳細(xì)編輯方法與算法如下所示：

①根據(jù)一級(jí)指標(biāo)Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格的格式，在Excel工作簿中，選擇L、M、N、O四列導(dǎo)入一級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)表格。L列為評(píng)價(jià)人員ID值，M、N、O三列分別記錄評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。

②將Fuzzy-AHP評(píng)價(jià)模型中的權(quán)重算法進(jìn)行拆分，分別進(jìn)行單元格公式編輯。

第一步：求列平均。M1、N1、O1所對(duì)應(yīng)的單元格函數(shù)欄中分別編輯公式“=AVERAGE(表_項(xiàng)目.accdb_1[[#全部],[準(zhǔn)備工作階段]])”、“=AVERAGE(表_項(xiàng)目.accdb_1[[#全部],[施工階段]])”、“=AVERAGE(表_項(xiàng)目.accdb_1[[#全部],[后期評(píng)價(jià)]])”。三組公式的編輯，成功將Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格中的一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)引入。

第二步：根據(jù)第一步的數(shù)據(jù)在指定位置構(gòu)造判斷矩陣，判斷矩陣Excel工作簿中對(duì)應(yīng)單元格所對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄編輯內(nèi)容如表3所示。

表3 一級(jí)指標(biāo)基于Excel函數(shù)的判斷矩陣

第三步：由乘積方根法獲取指標(biāo)權(quán)重w1。方法如下：在M10-M12單元格對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中分別編輯公式“=GEOMEAN(M6:O6)”、“=GEOMEAN(M7:O7)”、“=GEOMEAN(M8:O8)”求出行幾何平均；在M13單元格對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中編輯“=SUM(M10:M12)”求出平均和，最后通過(guò)在單元格M16-M18對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中分別編輯公式“=M10/M13”、“=M11/M13”、“=M12/M13”，即可求出權(quán)重w1。

第四步：由列和求逆法獲取指標(biāo)權(quán)重w2。方法如下：在單元格M20-M22對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中分別編輯“=1/SUM(M6:M8)”、“=1/SUM(N6:N8)”、“=1/SUM(O6:O8)”求取“1/列和”；然后在單元格M24-M26對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中分別編輯“=M20/N20”、“=M21/N21”、“=M22/N22”即可求出權(quán)重w2。

最后，加權(quán)平均由M30-M32單元格所對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中編輯“=(M16+M24)/2”、“=(M17+M25)/2”、“=(M18+M26)/2”即可求出最終權(quán)重w。

同理，根據(jù)在Excel工作簿中導(dǎo)入的Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格，在特定的單元格所對(duì)應(yīng)的函數(shù)欄中進(jìn)行對(duì)應(yīng)公式函數(shù)的編輯，即可得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。綜上所述，結(jié)合Access與Excel的相關(guān)設(shè)計(jì)即可完成該輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件。

3 實(shí)例評(píng)價(jià)

以湖南長(zhǎng)沙地區(qū)某220 kV輸變電工程為例進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。該輸變電工程占地5.32萬(wàn)m2，總投資達(dá)3.12億元，于2011年1月開(kāi)工，歷時(shí)18個(gè)月修建，并于2012年9月投入運(yùn)行。

筆者邀請(qǐng)國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院的5位電網(wǎng)專家利用本文制作的輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件對(duì)該輸變電工程進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。而評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)過(guò)于龐大，由于篇幅有限，選取一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)與最后一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析。如表4，表5，表6所示。

表4 一級(jí)指標(biāo)Access評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)

表5 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重Excel計(jì)算數(shù)據(jù)

表6 最后一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)Excel計(jì)算數(shù)據(jù)

其中，表4為筆者整理的Excel工作簿中導(dǎo)入的一級(jí)指標(biāo)Access評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)。專家通過(guò)評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件進(jìn)行打分，數(shù)據(jù)匯總到Access數(shù)據(jù)庫(kù)表格進(jìn)行保存；將其導(dǎo)入Excel，得表4數(shù)據(jù)。表中ID值為5位專家的身份編號(hào)，M、N、O列中的數(shù)據(jù)為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的打分情況。

表5為Excel工作簿中計(jì)算一級(jí)指標(biāo)權(quán)重值的數(shù)據(jù)結(jié)果。根據(jù)前文所述，在Excel特定單元格對(duì)應(yīng)的函數(shù)編輯欄中進(jìn)行公式編輯，當(dāng)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)導(dǎo)入之后，Excel立刻計(jì)算得出結(jié)果，該過(guò)程快速而準(zhǔn)確。

而表6為Excel工作簿中最后一級(jí)模糊評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)。分析表格中的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，根據(jù)表格最后一行的數(shù)據(jù)值，0.509 9為最大值，由最大隸屬度原則可得該輸變電工程的綜合評(píng)價(jià)為良等級(jí)。

4 結(jié)論

本文結(jié)合AHP法與模糊數(shù)學(xué)理論，構(gòu)建基于Fuzzy-AHP的輸變電工程模糊綜合評(píng)價(jià)模型。結(jié)合該模型，利用Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)與Excel技術(shù)，完成了輸變電工程評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。該評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)成本低，方便維護(hù)；具有良好的用戶界面，操作方便。為相關(guān)專家進(jìn)行輸變電工程的評(píng)價(jià)工作提供了一個(gè)重要的平臺(tái)。而結(jié)合實(shí)例評(píng)價(jià)分析，通過(guò)該軟件得出的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況一致，也證明了該軟件的可行性，可以為輸變電工程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)提供一種參考與借鑒。

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