作者：盧鵬超 單位：中國石油天然氣管道科學研究院

長輸管道工程造價控制評價指標體系的構建

所謂長輸管道是指長距離輸送原油(成品油)或天然氣的管道，其長度一般在25km以上。利用長輸管道輸送原油(成品油)或天然氣，是一種既經濟又安全的運輸方式，與其它運輸方式相比，具有運輸量大、成本低等優點。當前對長輸管道工程的造價控制評價尚未形成體系，本文結合長輸管道工程的建設特點以及工程造價控制的常規指標，建立與之對應的造價控制評價指標體系。本文將控制階段分為:投資決策階段、設計階段、施工階段，按照造價控制的各個階段設定與之對應的指標進行評價。詳細的指標評價內容見圖1。指標體系由三部分構成，在投資決策階段選取的指標內容有:投資決策的正確性、設備選型的經濟合理性、經濟評價及可行性研究的客觀性;設計階段的評價指標有:設計招標的規范性、投資成本控制的合理性、技術性與經濟性的統一、后期運營成本控制的合理性;施工階段選取:施工招投標的規范性、設備材料采購管理、施工組織設計的優化以及預結算管理作為評價指標。

長輸管道工程造價控制評價指數的定義及優點

1長輸管道工程造價控制評價指數的定義長輸管道工程造價控制評價指數反映各長輸管道工程造價控制水平的相對差異，由影響造價控制水平的多個典型指標經核主成分分析模型擬合求得，其定義式為:S=∑mj=1wjZbj(1)其中，S為長輸管道工程造價控制評價指數;wj為第j個主成分的貢獻率;Z為標準化的原始數據陣;bj為第j個主成分的特征向量。

2長輸管道工程造價控制評價指數的優點長輸管道工程造價控制評價指數以主成分分析和核函數為基礎，通過建立數學模型求取。該指數能有效解決當前造價控制評價中存在的問題。其優點主要體現在以下幾個方面:(1)指標含義豐富:本文選取的原始指標涵蓋了長輸管道工程造價控制各階段的主要因素，全面反映了長輸管道工程的整體造價控制情況。(2)簡便易行:單一指標求解，便于對各個工程的造價控制情況進行對比、排序和評價。(3)分析難度降低:有效利用了核主成分分析模型的降維原理。(4)相關性有效剔除:利用主成分的分析方法，消除了因相關性造成的原始指標影響程度疊加放大的問題。(5)易于對比:該指數為無量綱指標，反映樣本工程的相對造價水平差異，便于各個工程的對比分析。(6)規律性增強:隨著被評價對象的增加，以核函數和主成分分析為基礎的長輸管道工程造價控制評價指數的平均水平和離散程度趨于穩定，適用于分析工程的造價控制情況。

長輸管道工程造價控制評價指數的算法

長輸管道工程造價控制評價模型由三部分組成，依次為數據預處理、核主成分分析模型和指數驗證［4］。

1數據預處理為保證評價結果的合理性，在對數據樣本進行分析前，需要首先進行數據預處理，以消除數量級、正負相關性等因素對評價結果的影響。同向化處理各指標與造價控制情況的關系或為正相關或為負相關，為保證分析的準確性，將與造價控制負相關的指標進行取倒數處理。

2核主成分分析模型主成分分析雖然能有效降低分析難度，剔除指標間的相關性，但主成分分析法的相關系數只能反映指標間“線性”相關程度。在進行造價分析過程中，原始指標之間若呈非線性關系，則簡單進行線性處理就有可能導致對現實關系反映的偏差。為此，本文將支持向量機中核函數概念與傳統主成分分析有機融合，結合后的核主成分分析模型不僅具有優秀的主元提取性能，尤其適合于處理非線性問題，而且可以有效簡化造價控制與評價指標的計算，從而實現指標的設計優化。

2．1核函數支持向量機的核心思想是通過特征影射將在低維特征空間線性不可分的樣本集映射到可以將樣本集線性可分的高維特征空間，從而有效避免了在原特征空間直接進行計算所導致的計算代價。支持向量機(SVM)中的核函數可以有效地解決維數災和非線性問題。核方法的思想在于將樣本空間的內積換成核函數，即運算仍在樣本空間進行。滿足Mercer條件［6，7］的對稱函數K(x，xi)均可作為核函數。不同的核函數將形成不同的SVM算法。目前常用的核函數主要有多項式核函數、高斯徑向核函數、多層感知機核函數和動態核函數等。本文采用多項式函數:K(x，x')=(＜x，x'＞)d，d∈N作為核函數，建立核主成分分析模型，進而求得長輸管道工程造價控制評價指數。

2．2核主成分分析模型核主成分分析模型是一個非線性特征提取的過程，將原始數據從輸入空間經非線性映射映射至高維特征空間，然后用核函數代替主成分分析中的內積運算，在高維特征空間進行主成分分析。設數據集x=(x1，x2，…xt)，xk∈Rn，∑lk=1xk=0，其樣本協方差矩陣為C=1l∑tj=1xjxTj。設非線性映射為Φ:x→F。因此，F由Φ(x1)，Φ(x2)，…，Φ(xl)生成。KPCA模型提取非線性主元的算法步驟如下:1)計算矩陣K內積:K=(kij)i×j，kij=(φ(xi)•φ(xj))=K(xi，xj);2)利用式:lλα=Kα，計算K的特征值λj和特征向量αij(i=1，2，…l);3)將特征值由小到大排序，非零特征值的特征向量αij歸一化Vk;4)對任意原數據x∈RN，通過計算式子:(Vk•φ(x))=∑lj=1αkj(φ(xj)•φ(x))=∑lj=1αkjK(xj，x)得到x的投影。3造價控制評價指數有效性的驗證對核主成分分析后的Si(i=1，2，…，n)為長輸管道工程造價控制評價指數。離散程度作為反映造價控制水平的重要指標，根據以往研究結果，同類工程的造價控制評價指數應大體趨同，或呈現窄幅波動。因此，本文采用測量振幅及標準差偏差衡量指數的離散程度，驗證長輸管道工程造價控制評價指數的有效性。按照上文算法，將長輸管道工程造價控制評價模型應用于9條長輸管道工程造價控制情況的評價，其各項指標及數據已進行同向化、標準化和歸一化處理，結果見圖2。其中，X11:投資決策的正確性;X12設備選型的經濟合理性;X13:經濟評價及可行性研究的客觀;X21:設計招標的規范性;X22:投資成本控制的合理性;X23:技術性與經濟性的統一;X24:后期運營成本控制的合理性;X31:施工招投標的規范性;X32:設備材料采購管理;X33:施工組織設計的優化;X34:預結算管理。本文的核主成分分析算法通過Matlab7．0編程實現。利用傳統主成分分析和核主成分分析兩種方法進行比較，其結果見圖3。從圖中不難看出，若選取累計貢獻率90%以上的主成分，主成分分析評價模型需要綜合前五項，而核主成分分析評價模型只需前兩個主成分即可。利用核主成分分析求得的貢獻率較主成分分析有顯著提高。長輸管道工程造價控制評價指數的振幅及標準差偏差依次為0．2和0．0517，離散程度較小，指標具有合理性。利用核主成分分析模型，根據長輸管道工程造價控制評價指數的定義式求得各工程對應的指數，從而得到各工程的造價控制情況排名依次為:F、E、H、B、C、A、I、D、J。