粗糙集理论在输变电工程造价风险评价指标体系优化中的应用

方向，张旺，凌俊斌

(江苏省电力公司电力经济技术研究院，江苏南京 210008）

粗糙集理论在输变电工程造价风险评价指标体系优化中的应用

方向，张旺，凌俊斌

(江苏省电力公司电力经济技术研究院，江苏南京 210008）

我国在输变电工程造价风险评价、风险控制方面还未形成一个科学合理的管理体系。本文试图建立完整的输变电工程造价风险评价指标体系，并选用科学合理的粗糙集理论方法对其优化。文章首先利用WBSRBS风险识别方法，从输变电工程内部影响因素及外部影响因素两个维度，对输变电工程的造价风险进行了全面的识别，并初步建立了一套造价风险评价指标体系。其次，运用粗糙集理论并结合发放问卷所获得的基础数据，对初步建立的评价指标体系进行优化，去除冗余指标，从而建立了一套更加科学合理的输变电工程造价风险评价指标体系，为以后的风险管理提供参考依据。

输变电工程；造价风险；粗糙集理论；指标体系

电力企业属于资金密集型产业，其工程建设必然需要足够的资金支撑，而且具有复杂程度高、系统性强的特点。在保质保量、按时完工的基础上降低工程造价，成为电力企业健康发展需要解决的首要问题［1］。目前关于输变电工程造价风险控制研究主要发展于90年代后期，国外Darko等学者应用DEA等理论方法研究了电网工程建设存在的造价风险；Gwang等学者为了突破单一模型导致的电网工程建设造价可能存在不确定性，在充分应用人工神经网络与遗传算法等方法的基础上，建立了优化后的电网工程造价预测模型，国内学者主要采用了德尔菲法、故障树法、影响图法、模糊逻辑等方法对输变电工程造价风险进行研究控制［2］。

目前输变电工程造价控制方面存在的问题主要包括现行电力概算编制随意性较强、未能做到指标测算与定额预算的相互结合使用、缺乏动态管控、风险预警机欠缺、未能形成成熟的方法论体系等。原则上，风险评价指标体系需要选择适当数量的指标来反映实际问题，太多则会影响最终评价结果的准确性。因此一套比较合理、精简化的输变电工程造价风险评价指标体系对建立科学、规范的输变电工程造价管理体制具有重要的意义。

1 输变电工程建设各阶段对造价的影响

输变电工程造价风险管理是输变电工程建设管理中必不可少的重要分支，输变电工程造价管理贯穿于输变电工程建设的生命周期。因此，输变电工程的造价风险管理具有阶段性与不确定性。目前输变电工程各阶段对投资影响程度如图1所示。

图1 输变电工程各阶段对投资影响程度

由图1可知，施工前期的设计对输变电工程投资的影响程度最大，这也意味着该阶段的投资风险也最高。因此，控制工程造价的关键应该是设计阶段，也是所有造价控制途径中见效最快、成本最低、绩效最大的一个环节［3］。

2 输变电工程造价风险因素识别与初步评价指标体系构建

2.1 输变电工程造价风险管理特点

输变电工程造价风险管理的主要对象不仅包括各电网公司，还包括政府的相关管理部门、电力协会、电网施工单位等。输变电工程造价管理的主体对象并非单一，因此具备明显的多主体性。输变电工程造价风险管理在不同阶段会存在不同的控制方式，且伴随着很多不确定的造价风险因素。因此输变电工程造价风险管理需要结合工程的实际风险情况进行适当调整。

2.2 输变电工程造价风险影响因素分析

因各地区关于输变电工程造价影响因素不同，本文拟采用江苏地区的输变电工程作为主要研究对象。对于包括输变电工程在内的所有工程项目来说，风险识别是开始于风险管理前期并贯穿于项目整个风险管理周期的一项活动。对输变电工程的风险因素进行辨别是风险估计、风险评价、风险应对的基础。在风险识别过程中常运用WBS-RBS的风险识别办法对输变电工程进行系统的分解与分析，而后根据德尔菲法或者专家调查法对识别矩阵的初步风险因素等进行逐一的系统判别，筛选出实际存在的影响输变电工程造价的因素，具体的识别过程如图2所示：

图2 WBS-RBS法风险识别过程

因具体的指标优化会在下文中具体分析与整理，所以应该罗列出影响输变电工程造价的所有风险因素，暂不考虑其影响的频率以及风险结果的大小。输变电工程造价外在风险影响因素主要是指由于输变电工程外在的环境、参建单位活动以外的因素带来的不可避免的造价风险，主要包括政治、经济、法律、自然与社会风险五个类型［4］。其内在风险影响因素主要是指由于输变电工程本身以及其各参建单位主体之间产生的输变电工程造价风险因素。根据上文对风险因素系统的识别，最终整理出的输变电工程初步造价风险指标体系如表1所示。

3 输变电工程造价风险评价指标体系优化设计

上文的指标体系属于初步指标体系，需要采用科学合理的指标筛选优化方法对其进行优化，剔除掉冗余的、重复的、交叉的评价指标，从而使用数量更加合理的评价指标来反映实际造价风险问题。

3.1 常用指标优化筛选方法

常用的指标体系优化方法主要有粗糙集理论、灰色关联度分析法、聚类分析法、主成分分析法等。灰色关联度分析法的主观性较强，对研究者的个人水平要求较高，这种方法属于多因素统计法，利用该方法来确定各因素间的次序、关系强弱必须要对各评价指标的最优值进行确定，指标的最优值确定比较困难，因此不宜在此采用；主成分分析法可将多个分散指标优化归类整合为几个较少的综合评价指标，但是经过主成分分析法归类合并的指标得到的主元物理属性并没有原来的指标变量清晰；粗糙集理论相比其他方法具有较好的数据知识挖掘功能，能合理处理不精确、不完整、不确定的样本信息。其次，粗糙集理论可以从小样本数据中挖掘出指标之间的依赖关系，且具备约简冗余指标，构建最简指标集的优点。粗糙集属性约简能保证在去除冗余属性后，并不影响原有的分类效果以及评价结果。因此本文将采用粗糙集理论对指标体系进行优化［5，6］。

表1 输变电工程造价风险影响因素

3.2 基于粗糙集理论的评价指标体系的优化步骤

根据粗糙集理论的应用原理，其首先需要对前期收集到的基础数据进行离散化处理并形成基于粗糙集理论的决策表，然后将处理后的数据输入Rosetta软件，最后利用遗传算法对造价风险评价指标进行筛选与约简，从而得到优化之后的指标。

具体来说，利用粗糙集理论进行评价指标的优化约简及其权重的确定分为以下几个步骤：

(1)构建输变电工程造价风险评价指标的决策表S=(U，R，V，f)，其中：U为通过问卷调查收集到的样本数据，即为论域；R为本次指标优化过程中所涉及到的所有风险影响因素，即条件属性； V是属性R值的集合，Vr是属性的值域，即V=Vr；f是U×R→V的一个信息函数，它为每个对象xi的每个属性r赋予一个属性值，即r∈R，x∈U，fr(x)∈Vr。

(2)根据粗糙集理论，计算决策表中条件属性的等价类关系集合即ind(P)(P⊆R)，并根据粗糙集理论的不可分辨关系判别条件属性是否是条件属性R的相对约简，若不是则不应该对这些条件属性进行精简，若存在条件属性是集合R的相对约简，则进行下一步，判别这些是否可以同时约简还是约简其中某些条件属性。

(3)根据步骤二中求出的等价类关系集合，计算其重要度，重要度可反映出在知识库中有无该属性时的分类变化的相关情况，如果该条件属性被去除，集合R的分类变化情况较大，说明该条件属性包括的信息量较多，重要程度相对较大，反之，集合R的分类变化情况较小，则说明该条件属性信息量较少，重要性较低。

(4)计算每一个评价指标的权重大小及该评价指标相对于占最大权重的评价指标的偏离程度，对输变电工程造价风险评价冗余指标的约简就是通过这种相对偏离程度来确定的，一般来说，当这个指标的偏离程度大于90%时，该指标就应当被约简，从而精简输变电工程造价风险的评价指标体系［7，8］。

3.3 输变电工程造价风险评价指标体系优化过程

针对构建的初选风险因素集，设计了“输变电工程造价风险影响因素对输变电工程风险影响性的调查问卷”。该问卷主要采用的是调查经验丰富的输变电工程专家，使其对造价风险相关程度进行问卷评议打分［9］。调查问卷主要采用五级(Likert-Scale)表的形式，其中1代表该影响因素对输变电工程造价的风险根本无影响，2代表该影响因素对输变电工程造价风险基本无影响，3代表该影响因素对输变电工程造价风险影响程度一般，4代表该影响因素对输变电工程造价风险影响程度严重，5代表该影响因素对输变电工程造价风险影响程度特别严重［10］。为了确保能够反映出风险指标与输变电工程造价风险的相关程度的真实情况，接受造价风险问卷调查的专家必须具有丰富输变电工程造价从业经验以及研究经验，从而使本次调查具有很强的可靠性和代表性。其中，施工单位、监理单位、建设单位和设计院的调查人数占到了本次调查人数的78%，基本能够涵盖输变电工程领域的专业人员，也使得本次调查的数据更加科学有效。最终有效问卷为67份。

(1)政治风险指标的优化

①构建输变电工程政治风险评价指标决策表S=(U，A，V，f)；

其中，A1，A2，A3，A4，A5，A6分别对应上文表1中输变电工程造价风险影响因素表中的政府相关领导人变动风险、国家政策稳定性风险、政府违反约定风险、政府办事效率低下风险、项目是否获得批准风险、政府越权干预的风险六个风险影响因素；xj为通过回收的67份有效问卷中所统计到的对应信息。用Aij表示第j份问卷中Ai指标的分数，即调查的结果。整理汇总调查问卷信息后即可得到输变电工程造价政治风险影响因素决策表(表2)。

表2 输变电工程政治风险影响因素决策表

xjA1A2A3A4A5A69 5 4 3 5 2 3 10 4 3 5 5 2 1 11 3 4 4 2 3 4 12 3 3 5 4 4 2 13 4 3 4 3 1 3 14 5 3 4 2 3 4 15 3 3 4 2 2 3 16 5 3 4 4 3 5 17 4 4 3 3 3 4 18 3 3 3 2 3 3 19 2 4 3 2 2 3 20 4 5 3 3 4 3 21 4 5 3 2 3 4 22 4 3 3 3 2 3 23 3 4 3 2 3 4 24 2 2 3 2 3 3 25 4 4 3 3 3 3 26 3 4 5 2 3 2 27 4 4 3 2 2 3 28 3 4 5 3 3 4 29 3 2 3 2 4 3 30 3 4 3 2 4 3 31 2 2 3 2 3 4 32 4 3 4 4 3 4 33 3 3 2 2 3 3 34 4 3 3 2 4 3 35 1 2 3 2 2 3 36 3 4 4 2 3 4 37 4 4 3 3 3 4 38 3 3 4 2 4 4 39 3 4 3 2 3 4 40 2 4 3 1 3 3 41 3 4 5 3 3 3 42 3 3 2 3 3 2 43 4 3 3 3 4 2 44 4 1 3 3 2 3 45 3 4 3 3 2 3 46 4 4 3 3 3 4 47 4 5 3 1 2 3 48 4 5 3 3 2 5 49 4 3 3 3 2 4 50 3 4 2 2 4 3 51 5 4 3 3 3 4 52 4 2 3 3 4 3 53 2 4 4 3 3 4 54 4 3 3 3 2 4 55 1 3 2 3 3 3 56 4 3 4 4 3 4 57 4 4 4 3 2 4 58 3 2 3 2 3 4 59 4 3 3 2 4 4 60 2 4 2 2 2 3 61 3 3 3 2 3 3 62 4 3 4 2 2 4 63 3 3 4 3 4 3 64 4 4 3 3 3 3 65 4 3 3 2 3 2 66 3 4 3 3 2 4 67 3 2 4 3 3 4

②指标体系等价类关系集合及其正域的求解

对于政治风险A来说，S=＜U，A＞，其中论域U={1，2，3，…，67}，条件属性A={A1，A2，A3，A4，A5，A6}。根据粗糙集等价类集合以及正域的定义，求出条件属性A的相关等价类集合和正域，结果如下：

从上面计算结果对比可知，U/ind(A)=U/ ind(A－{A4})=U/ind(A－{A5})≠U/ind(A－{A1})≠U/ind(A－{A2})≠U/ind(A－{A3})≠U/ind(A－{A6})，由粗糙集理论可知，政府相关领导人变动风险(A1)、国家政策稳定性风险(A2)、政府违反约定风险(A3)和政府越权干预的风险(A6)均不是冗余因素，不进行约简，但政府审批风险(A4)和政府项目方案变更风险(A5)是冗余因素，具体约简方式可通过下面的计算得到。

③各个指标因素依赖度的计算

⑤计算各指标的偏离程度，并进行风险指标的约简

同理，根据以上步骤可以求得表4中所有风险影响因素的重要度、权重以及偏离程度，将计算结果汇总即可得到表3。

表3 输变电工程造价风险评价指标计算汇总表

3.4 输变电工程造价风险评价指标体系优化设计

根据上文所描述的偏离度大于90%的原则进行评价指标的约简，有16个初步指标被约简，剩下的指标已相对完整地构成了输变电工程造价风险评价指标体系，如表4所示。

表4 输变电工程造价风险评价指标体系

4 结语

本文通过WBS-RBS的风险识别方法并结合相关研究文献进行输变电工程造价风险影响因素的识别，将输变电工程造价风险影响因素分为内生因素和外生因素两个大类十个小类，共计47个影响因素，然后利用粗糙集理论结合通过发放问卷收集到的数据，将初步构建的输变电工程造价风险评价指标体系运用粗糙集理论进行优化，最后约简合并了初步评价指标体系中冗余的16个风险指标，形成了优化后的输变电工程造价风险评价指标体系。通过分析输变电工程的特性，对输变电工程造价风险控制的影响因素进行较为系统、全面的梳理和分析，以期为以后的输变电工程投资决策、造价风险管理提供一定的指导意义。

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Optim ization of Evaluation Index System from Power Transm ission Project Cost Risk Based on Rough Seta Theory

FANG Xiang，ZHANGWang，LING Jun-bin
(Jiangsu Electric Power Company Economic Research Institute，Nanjing 210008，China)

The aspect of the power transmission project costof risk assessment and risk controlhas not yet formed a scientific and rationalmanagement system in our country.This paper attempts to establish a complete evaluation index system on power transmission project cost risk，and choose a scientific and rational optimization on rough set theory.Firstly，it usesWBS-RBS risk identificationmethods to identifythe cost of risk factors for transmission projectcomprehensively from endogenous and exogenous factors in two dimensionsand establishan initial risk assessment system.Secondly，it combines rough set theory and the basic dataobtained by questionnaire to optimize the evaluation index system，which is preliminary established to remove redundant indicators，so as to establish a more scientific and reasonable cost risk assessment system from power transmission project and providing a referencebasis for future risk management.

power transmission project；cost risk；rough set theory；index system

F 423；F224.7

A

2095-0985(2015)04-0040-08

2015-07-23

2015-09-07

方向(1972-)，男，高级经济师，研究方向为输变电工程经济与风险管理(Email：439097124@qq.com)