2021-4-9 | 项目造价论文
作者：卢鹏超 单位：中国石油天然气管道科学研究院
长输管道工程造价控制评价指标体系的构建
所谓长输管道是指长距离输送原油(成品油)或天然气的管道，其长度一般在25km以上。利用长输管道输送原油(成品油)或天然气，是一种既经济又安全的运输方式，与其它运输方式相比，具有运输量大、成本低等优点。当前对长输管道工程的造价控制评价尚未形成体系，本文结合长输管道工程的建设特点以及工程造价控制的常规指标，建立与之对应的造价控制评价指标体系。本文将控制阶段分为:投资决策阶段、设计阶段、施工阶段，按照造价控制的各个阶段设定与之对应的指标进行评价。详细的指标评价内容见图1。指标体系由三部分构成，在投资决策阶段选取的指标内容有:投资决策的正确性、设备选型的经济合理性、经济评价及可行性研究的客观性;设计阶段的评价指标有:设计招标的规范性、投资成本控制的合理性、技术性与经济性的统一、后期运营成本控制的合理性;施工阶段选取:施工招投标的规范性、设备材料采购管理、施工组织设计的优化以及预结算管理作为评价指标。
长输管道工程造价控制评价指数的定义及优点
1长输管道工程造价控制评价指数的定义长输管道工程造价控制评价指数反映各长输管道工程造价控制水平的相对差异，由影响造价控制水平的多个典型指标经核主成分分析模型拟合求得，其定义式为:S=∑mj=1wjZbj(1)其中，S为长输管道工程造价控制评价指数;wj为第j个主成分的贡献率;Z为标准化的原始数据阵;bj为第j个主成分的特征向量。
2长输管道工程造价控制评价指数的优点长输管道工程造价控制评价指数以主成分分析和核函数为基础，通过建立数学模型求取。该指数能有效解决当前造价控制评价中存在的问题。其优点主要体现在以下几个方面:(1)指标含义丰富:本文选取的原始指标涵盖了长输管道工程造价控制各阶段的主要因素，全面反映了长输管道工程的整体造价控制情况。(2)简便易行:单一指标求解，便于对各个工程的造价控制情况进行对比、排序和评价。(3)分析难度降低:有效利用了核主成分分析模型的降维原理。(4)相关性有效剔除:利用主成分的分析方法，消除了因相关性造成的原始指标影响程度叠加放大的问题。(5)易于对比:该指数为无量纲指标，反映样本工程的相对造价水平差异，便于各个工程的对比分析。(6)规律性增强:随着被评价对象的增加，以核函数和主成分分析为基础的长输管道工程造价控制评价指数的平均水平和离散程度趋于稳定，适用于分析工程的造价控制情况。
长输管道工程造价控制评价指数的算法
长输管道工程造价控制评价模型由三部分组成，依次为数据预处理、核主成分分析模型和指数验证［4］。
1数据预处理为保证评价结果的合理性，在对数据样本进行分析前，需要首先进行数据预处理，以消除数量级、正负相关性等因素对评价结果的影响。同向化处理各指标与造价控制情况的关系或为正相关或为负相关，为保证分析的准确性，将与造价控制负相关的指标进行取倒数处理。
2核主成分分析模型主成分分析虽然能有效降低分析难度，剔除指标间的相关性，但主成分分析法的相关系数只能反映指标间“线性”相关程度。在进行造价分析过程中，原始指标之间若呈非线性关系，则简单进行线性处理就有可能导致对现实关系反映的偏差。为此，本文将支持向量机中核函数概念与传统主成分分析有机融合，结合后的核主成分分析模型不仅具有优秀的主元提取性能，尤其适合于处理非线性问题，而且可以有效简化造价控制与评价指标的计算，从而实现指标的设计优化。
2．1核函数支持向量机的核心思想是通过特征影射将在低维特征空间线性不可分的样本集映射到可以将样本集线性可分的高维特征空间，从而有效避免了在原特征空间直接进行计算所导致的计算代价。支持向量机(SVM)中的核函数可以有效地解决维数灾和非线性问题。核方法的思想在于将样本空间的内积换成核函数，即运算仍在样本空间进行。满足Mercer条件［6，7］的对称函数K(x，xi)均可作为核函数。不同的核函数将形成不同的SVM算法。目前常用的核函数主要有多项式核函数、高斯径向核函数、多层感知机核函数和动态核函数等。本文采用多项式函数:K(x，x')=(＜x，x'＞)d，d∈N作为核函数，建立核主成分分析模型，进而求得长输管道工程造价控制评价指数。
2．2核主成分分析模型核主成分分析模型是一个非线性特征提取的过程，将原始数据从输入空间经非线性映射映射至高维特征空间，然后用核函数代替主成分分析中的内积运算，在高维特征空间进行主成分分析。设数据集x=(x1，x2，…xt)，xk∈Rn，∑lk=1xk=0，其样本协方差矩阵为C=1l∑tj=1xjxTj。设非线性映射为Φ:x→F。因此，F由Φ(x1)，Φ(x2)，…，Φ(xl)生成。KPCA模型提取非线性主元的算法步骤如下:1)计算矩阵K内积:K=(kij)i×j，kij=(φ(xi)•φ(xj))=K(xi，xj);2)利用式:lλα=Kα，计算K的特征值λj和特征向量αij(i=1，2，…l);3)将特征值由小到大排序，非零特征值的特征向量αij归一化Vk;4)对任意原数据x∈RN，通过计算式子:(Vk•φ(x))=∑lj=1αkj(φ(xj)•φ(x))=∑lj=1αkjK(xj，x)得到x的投影。3造价控制评价指数有效性的验证对核主成分分析后的Si(i=1，2，…，n)为长输管道工程造价控制评价指数。离散程度作为反映造价控制水平的重要指标，根据以往研究结果，同类工程的造价控制评价指数应大体趋同，或呈现窄幅波动。因此，本文采用测量振幅及标准差偏差衡量指数的离散程度，验证长输管道工程造价控制评价指数的有效性。按照上文算法，将长输管道工程造价控制评价模型应用于9条长输管道工程造价控制情况的评价，其各项指标及数据已进行同向化、标准化和归一化处理，结果见图2。其中，X11:投资决策的正确性;X12设备选型的经济合理性;X13:经济评价及可行性研究的客观;X21:设计招标的规范性;X22:投资成本控制的合理性;X23:技术性与经济性的统一;X24:后期运营成本控制的合理性;X31:施工招投标的规范性;X32:设备材料采购管理;X33:施工组织设计的优化;X34:预结算管理。本文的核主成分分析算法通过Matlab7．0编程实现。利用传统主成分分析和核主成分分析两种方法进行比较，其结果见图3。从图中不难看出，若选取累计贡献率90%以上的主成分，主成分分析评价模型需要综合前五项，而核主成分分析评价模型只需前两个主成分即可。利用核主成分分析求得的贡献率较主成分分析有显著提高。长输管道工程造价控制评价指数的振幅及标准差偏差依次为0．2和0．0517，离散程度较小，指标具有合理性。利用核主成分分析模型，根据长输管道工程造价控制评价指数的定义式求得各工程对应的指数，从而得到各工程的造价控制情况排名依次为:F、E、H、B、C、A、I、D、J。