輸氣管道完整性管理的效能評價是完整性循環管理的最后一個環節，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工作中持續改進，為管理體系持續循環和提升提供動力與保障^[1-8]。因此，如何開展管道完整性效能評價以及采用何種技術方法使評價效果更有效、真實是目前管道企業亟待解決的問題。有必要詳細分析影響評價效果的投入和產出要素，通過建立不同效能評價模型，明確各模型的適用管理類型，為管道完整性效能評價管理提供理論依據。

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

1 效能評價原理

效能評價是指對系統執行的某個步驟的過程、結果等性能進行評價，就其完成質量、作用發揮、資源損耗等指標進行量化或結論性評價。通過評價可直觀得出實施管道完整性管理前后管道事故事件及損失情況，發現管道完整性管理中存在的缺陷和不足，有效改進管理工作模式。

借鑒武器裝備、教育、電力等系統效能評價思路^[9-11]，文獻[12]通過對比鑒定式效能評價、改進式效能評價及綜合效能評價三種常用的效能評價模式的特點，分析論證了綜合效能評價模式既可以評價系統效能的高低，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有機的整體，需要采集大量的技術和經濟的數據，且具有多產入、多產出的特點，各單項工作的評價結論并不能代表管道完整性整體效能的高低，因此綜合效能評價模式能更全面的評價管道完整性管理效果。

2 綜合效能評價模型

國內管道企業對于管道完整性管理效能評價尚處于技術研究階段，采用的評價方法也不盡相同。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。具有代表性的評價模型有C²R模型、 AHP模型及模糊綜合評價法等。

2.1 C²R模型

C²R模型是以相對效率為基礎的經濟學統計方法，由于其具有多輸入的特性，是用來評價同類事情相對效率的有效方法，近幾年主要運企業效率的評價中。

假設有n個決策單元，x為投入指標，每個決策單元有m種類型的輸入，即耗費的資源；y為產出指標，每個決策單元有r種類型的輸出，即工作成效。各單元確定有相同數量的投入和產出指標，則第j個評價決策單元的DMU（j=1,2,...,n）投入與產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個決策單元的第m個投入指標值，x_rj表示第j個決策單元的第r個產出指標值。

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

                                                             （2）

求解第k個決策單元的效能評價值即求解h_k的最大值，最優化模型為

                                            （3）

C²R模型適用于有實際投入及產出指標數據，并根據該數據，對相同類型單位進行評價，且不必每個決策單元都處于生產有效狀態的完整性評價體系。

2.2 AHP模型

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是指將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標（或準則、約束）的若干層次，通過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）、多方案優化決策的系統方法。

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

                                         （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各列向量進行歸一化的算術平均值，即

                                                      （7）

    

層次分析法主要是從評價者對評價問題的本質、要素的理解出發，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，指標過多時數據統計量大，權重難則以確定，進而影響評價效果。

2.3 模糊綜合評價模型

模糊綜合評價方法是模糊數學中應用的比較廣泛的一種方法。對定性的判斷進行量化，計算過程簡單。

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

3 靖西天然氣管道效能評價

參照文獻[13]中對效能評價指標體系的描述，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、風險評價、完整性評價及維修維護四大類，共計45小項，產生指標分為年度結果指標及累計結果指標兩大類，共8小項。具有多投入、多產出的特質，且各種投入和產出在性質和價值方面都存在巨大的差異。因此采用C²R模型對決策單元進行效能評價較為合理。

靖西輸氣管道自北向南地貌復雜多變，沿線與高速路，城市郊區等地帶交叉較多，高后果區及高風險段所占比例高，該段投入也相對較大。為平衡不同管段風險治理投入的差異性，在采用C²R模型的同時，可根據實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，但其經濟效益則更為合理。

    根據管道本體高風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為管道本體高風險管段率；L_HR-p為管道本體高風險管段總里程。

4 結論

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

（2）基于經濟學統計方法，分別建立了C²R模型、 AHP模型及模糊綜合評價模型，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。 

 

參考文獻

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作者：張東明， 1973年生，高級工程師，1996年畢業于西南石油大學天然氣加工專業，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）