輸氣管道完整性管理的效能評價(jià)是完整性循環(huán)管理的最后一個(gè)環(huán)節，也是對完整性工作所獲得的管理效果、效益的綜合反映。管道管理者需要檢測或衡量其效能，在下一次管道完整性管理循環(huán)工作中持續改進(jìn)，為管理體系持續循環(huán)和提升提供動(dòng)力與保障^[1-8]。因此，如何開(kāi)展管道完整性效能評價(jià)以及采用何種技術(shù)方法使評價(jià)效果更有效、真實(shí)是目前管道企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。有必要詳細分析影響評價(jià)效果的投入和產(chǎn)出要素，通過(guò)建立不同效能評價(jià)模型，明確各模型的適用管理類(lèi)型，為管道完整性效能評價(jià)管理提供理論依據。

針對目前我國管道完整性效能評價(jià)技術(shù)尚不完善的現狀，結合武器裝備、教育、電力等系統效能評價(jià)思路，分析天然氣管道完整性管理效能評價(jià)模式。為定量分析評價(jià)效果，基于經(jīng)濟學(xué)統計方法，分別建立了C²R模型、 AHP模型及模糊綜合評價(jià)模型，明確各模型的適用條件和范圍。針對靖西天然氣管道特性，選取最優(yōu)化的效能評價(jià)模型。

1 效能評價(jià)原理

效能評價(jià)是指對系統執行的某個(gè)步驟的過(guò)程、結果等性能進(jìn)行評價(jià)，就其完成質(zhì)量、作用發(fā)揮、資源損耗等指標進(jìn)行量化或結論性評價(jià)。通過(guò)評價(jià)可直觀(guān)得出實(shí)施管道完整性管理前后管道事故事件及損失情況，發(fā)現管道完整性管理中存在的缺陷和不足，有效改進(jìn)管理工作模式。

借鑒武器裝備、教育、電力等系統效能評價(jià)思路^[9-11]，文獻[12]通過(guò)對比鑒定式效能評價(jià)、改進(jìn)式效能評價(jià)及綜合效能評價(jià)三種常用的效能評價(jià)模式的特點(diǎn)，分析論證了綜合效能評價(jià)模式既可以評價(jià)系統效能的高低，又明確了系統效能的影響因素，為系統管理、運行維護及后續系統的規劃設計提供參考。

管道完整性管理工作的六大模塊是一個(gè)有機的整體，需要采集大量的技術(shù)和經(jīng)濟的數據，且具有多產(chǎn)入、多產(chǎn)出的特點(diǎn)，各單項工作的評價(jià)結論并不能代表管道完整性整體效能的高低，因此綜合效能評價(jià)模式能更全面的評價(jià)管道完整性管理效果。

2 綜合效能評價(jià)模型

國內管道企業(yè)對于管道完整性管理效能評價(jià)尚處于技術(shù)研究階段，采用的評價(jià)方法也不盡相同。大致分為數理理論、數據統計分析及重現決策支持方法評價(jià)。具有代表性的評價(jià)模型有C²R模型、 AHP模型及模糊綜合評價(jià)法等。

2.1 C²R模型

C²R模型是以相對效率為基礎的經(jīng)濟學(xué)統計方法，由于其具有多輸入的特性，是用來(lái)評價(jià)同類(lèi)事情相對效率的有效方法，近幾年主要運企業(yè)效率的評價(jià)中。

假設有n個(gè)決策單元，x為投入指標，每個(gè)決策單元有m種類(lèi)型的輸入，即耗費的資源；y為產(chǎn)出指標，每個(gè)決策單元有r種類(lèi)型的輸出，即工作成效。各單元確定有相同數量的投入和產(chǎn)出指標，則第j個(gè)評價(jià)決策單元的DMU（j=1,2,...,n）投入與產(chǎn)出指標的向量表示為

 

，

。

決策單元DMU矩陣可表示為

                                    （1）

x_mj表示第j個(gè)決策單元的第m個(gè)投入指標值，x_rj表示第j個(gè)決策單元的第r個(gè)產(chǎn)出指標值。

用v和u分別表示投入和產(chǎn)出指標的權系數，第j個(gè)決策單元的多項投入與產(chǎn)出綜合效率評價(jià)指標可表示為

                                                             （2）

求解第k個(gè)決策單元的效能評價(jià)值即求解h_k的最大值，最優(yōu)化模型為

                                            （3）

C²R模型適用于有實(shí)際投入及產(chǎn)出指標數據，并根據該數據，對相同類(lèi)型單位進(jìn)行評價(jià)，且不必每個(gè)決策單元都處于生產(chǎn)有效狀態(tài)的完整性評價(jià)體系。

2.2 AHP模型

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱(chēng)AHP）是指將一個(gè)復雜的多目標決策問(wèn)題作為一個(gè)系統，將目標分解為多個(gè)目標或準則，進(jìn)而分解為多指標（或準則、約束）的若干層次，通過(guò)定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數）和總排序，以作為目標（多指標）、多方案優(yōu)化決策的系統方法。

對各指標之間進(jìn)行兩兩對比，按9分位比率排定各評價(jià)指標的相對優(yōu)劣順序，依次構造出評價(jià)指標的判斷矩陣為

                                         （4）

其中，A為判別矩陣， a_ij為要素i與要素j重要性比較結果，并存在以下關(guān)系：

 

                                                            （5）

式中，a_ij有9種取值可能，分別表示i 要素對于j要素的重要程度由輕到重。

 

    根據判斷矩陣求出各指標相對權重值，可通過(guò)幾何平均法或規范列平均法。幾何平均法主要是將判斷矩陣的各行或各列向量求幾何平均后進(jìn)行歸一化，其表達式為

                                                     （6）

      

    規范列平均法主要是對所構造判斷矩陣的n各列向量進(jìn)行歸一化的算術(shù)平均值，即

                                                      （7）

    

層次分析法主要是從評價(jià)者對評價(jià)問(wèn)題的本質(zhì)、要素的理解出發(fā)，比一般的定量方法更講求定性的分析和判斷。所需的定量數據信息較少，定性成分多，僅適用于數據量較少的模型，指標過(guò)多時(shí)數據統計量大，權重難則以確定，進(jìn)而影響評價(jià)效果。

2.3 模糊綜合評價(jià)模型

模糊綜合評價(jià)方法是模糊數學(xué)中應用的比較廣泛的一種方法。對定性的判斷進(jìn)行量化，計算過(guò)程簡(jiǎn)單。

模糊綜合評價(jià)是對受多種因素影響的事物做出全面評價(jià)的一種十分有效的多因素決策方法，其特點(diǎn)是評價(jià)結果不是絕對地肯定或否定，而是以一個(gè)模糊集合來(lái)表示。對于需要精確評價(jià)結果的模型并不適用。

3 靖西天然氣管道效能評價(jià)

參照文獻[13]中對效能評價(jià)指標體系的描述，就靖西天然氣管道本體完整性管理而言，涉及的投入指標分為數據管理、風(fēng)險評價(jià)、完整性評價(jià)及維修維護四大類(lèi)，共計45小項，產(chǎn)生指標分為年度結果指標及累計結果指標兩大類(lèi)，共8小項。具有多投入、多產(chǎn)出的特質(zhì)，且各種投入和產(chǎn)出在性質(zhì)和價(jià)值方面都存在巨大的差異。因此采用C²R模型對決策單元進(jìn)行效能評價(jià)較為合理。

靖西輸氣管道自北向南地貌復雜多變，沿線(xiàn)與高速路，城市郊區等地帶交叉較多，高后果區及高風(fēng)險段所占比例高，該段投入也相對較大。為平衡不同管段風(fēng)險治理投入的差異性，在采用C²R模型的同時(shí)，可根據實(shí)際情況確定管理難度系數，調整投入指標比例，使得管理難度較大的管段即使投入較高，但其經(jīng)濟效益則更為合理。

    根據管道本體高風(fēng)險管段率及高后果區率確定管理難度，本體管理難度調整系數表達式為

                                          （8）

    其中，F_i為管道本體管理難度調整系數；R_HR-P為管道本體高風(fēng)險管段率；L_HR-p為管道本體高風(fēng)險管段總里程。

4 結論

（1）結合武器裝備、教育、電力等系統效能評價(jià)思路，將管道完整性管理視為多投入、多產(chǎn)出的復雜經(jīng)濟系統，其評價(jià)模式為綜合效能評價(jià)。

（2）基于經(jīng)濟學(xué)統計方法，分別建立了C²R模型、 AHP模型及模糊綜合評價(jià)模型，明確了各模型的適用條件和范圍。

（3）針對靖西天然氣管道特性，提出了采用C²R模型，并根據不同管段高后果區域投入差異，建議調整投入指標，并給出了管道本體管理難度調整系數表達式。 

 

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作者：張東明， 1973年生，高級工程師，1996年畢業(yè)于西南石油大學(xué)天然氣加工專(zhuān)業(yè)，現主要從事天然氣儲運及管道完整性管理工作。

《管道保護》2018年第3期（總第40期）