输气管道完整性管理的效能评价是完整性循环管理的最后一个环节，也是对完整性工作所获得的管理效果、效益的综合反映。管道管理者需要检测或衡量其效能，在下一次管道完整性管理循环工作中持续改进，为管理体系持续循环和提升提供动力与保障^[1-8]。因此，如何开展管道完整性效能评价以及采用何种技术方法使评价效果更有效、真实是目前管道企业亟待解决的问题。有必要详细分析影响评价效果的投入和产出要素，通过建立不同效能评价模型，明确各模型的适用管理类型，为管道完整性效能评价管理提供理论依据。

针对目前我国管道完整性效能评价技术尚不完善的现状，结合武器装备、教育、电力等系统效能评价思路，分析天然气管道完整性管理效能评价模式。为定量分析评价效果，基于经济学统计方法，分别建立了C²R模型、 AHP模型及模糊综合评价模型，明确各模型的适用条件和范围。针对靖西天然气管道特性，选取最优化的效能评价模型。

1 效能评价原理

效能评价是指对系统执行的某个步骤的过程、结果等性能进行评价，就其完成质量、作用发挥、资源损耗等指标进行量化或结论性评价。通过评价可直观得出实施管道完整性管理前后管道事故事件及损失情况，发现管道完整性管理中存在的缺陷和不足，有效改进管理工作模式。

借鉴武器装备、教育、电力等系统效能评价思路^[9-11]，文献[12]通过对比鉴定式效能评价、改进式效能评价及综合效能评价三种常用的效能评价模式的特点，分析论证了综合效能评价模式既可以评价系统效能的高低，又明确了系统效能的影响因素，为系统管理、运行维护及后续系统的规划设计提供参考。

管道完整性管理工作的六大模块是一个有机的整体，需要采集大量的技术和经济的数据，且具有多产入、多产出的特点，各单项工作的评价结论并不能代表管道完整性整体效能的高低，因此综合效能评价模式能更全面的评价管道完整性管理效果。

2 综合效能评价模型

国内管道企业对于管道完整性管理效能评价尚处于技术研究阶段，采用的评价方法也不尽相同。大致分为数理理论、数据统计分析及重现决策支持方法评价。具有代表性的评价模型有C²R模型、 AHP模型及模糊综合评价法等。

2.1 C²R模型

C²R模型是以相对效率为基础的经济学统计方法，由于其具有多输入的特性，是用来评价同类事情相对效率的有效方法，近几年主要运企业效率的评价中。

假设有n个决策单元，x为投入指标，每个决策单元有m种类型的输入，即耗费的资源；y为产出指标，每个决策单元有r种类型的输出，即工作成效。各单元确定有相同数量的投入和产出指标，则第j个评价决策单元的DMU（j=1,2,...,n）投入与产出指标的向量表示为

 

，

。

决策单元DMU矩阵可表示为

                                    （1）

x_mj表示第j个决策单元的第m个投入指标值，x_rj表示第j个决策单元的第r个产出指标值。

用v和u分别表示投入和产出指标的权系数，第j个决策单元的多项投入与产出综合效率评价指标可表示为

                                                             （2）

求解第k个决策单元的效能评价值即求解h_k的最大值，最优化模型为

                                            （3）

C²R模型适用于有实际投入及产出指标数据，并根据该数据，对相同类型单位进行评价，且不必每个决策单元都处于生产有效状态的完整性评价体系。

2.2 AHP模型

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称AHP）是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。

对各指标之间进行两两对比，按9分位比率排定各评价指标的相对优劣顺序，依次构造出评价指标的判断矩阵为

                                         （4）

其中，A为判别矩阵， a_ij为要素i与要素j重要性比较结果，并存在以下关系：

 

                                                            （5）

式中，a_ij有9种取值可能，分别表示i 要素对于j要素的重要程度由轻到重。

 

    根据判断矩阵求出各指标相对权重值，可通过几何平均法或规范列平均法。几何平均法主要是将判断矩阵的各行或各列向量求几何平均后进行归一化，其表达式为

                                                     （6）

      

    规范列平均法主要是对所构造判断矩阵的n各列向量进行归一化的算术平均值，即

                                                      （7）

    

层次分析法主要是从评价者对评价问题的本质、要素的理解出发，比一般的定量方法更讲求定性的分析和判断。所需的定量数据信息较少，定性成分多，仅适用于数据量较少的模型，指标过多时数据统计量大，权重难则以确定，进而影响评价效果。

2.3 模糊综合评价模型

模糊综合评价方法是模糊数学中应用的比较广泛的一种方法。对定性的判断进行量化，计算过程简单。

模糊综合评价是对受多种因素影响的事物做出全面评价的一种十分有效的多因素决策方法，其特点是评价结果不是绝对地肯定或否定，而是以一个模糊集合来表示。对于需要精确评价结果的模型并不适用。

3 靖西天然气管道效能评价

参照文献[13]中对效能评价指标体系的描述，就靖西天然气管道本体完整性管理而言，涉及的投入指标分为数据管理、风险评价、完整性评价及维修维护四大类，共计45小项，产生指标分为年度结果指标及累计结果指标两大类，共8小项。具有多投入、多产出的特质，且各种投入和产出在性质和价值方面都存在巨大的差异。因此采用C²R模型对决策单元进行效能评价较为合理。

靖西输气管道自北向南地貌复杂多变，沿线与高速路，城市郊区等地带交叉较多，高后果区及高风险段所占比例高，该段投入也相对较大。为平衡不同管段风险治理投入的差异性，在采用C²R模型的同时，可根据实际情况确定管理难度系数，调整投入指标比例，使得管理难度较大的管段即使投入较高，但其经济效益则更为合理。

    根据管道本体高风险管段率及高后果区率确定管理难度，本体管理难度调整系数表达式为

                                          （8）

    其中，F_i为管道本体管理难度调整系数；R_HR-P为管道本体高风险管段率；L_HR-p为管道本体高风险管段总里程。

4 结论

（1）结合武器装备、教育、电力等系统效能评价思路，将管道完整性管理视为多投入、多产出的复杂经济系统，其评价模式为综合效能评价。

（2）基于经济学统计方法，分别建立了C²R模型、 AHP模型及模糊综合评价模型，明确了各模型的适用条件和范围。

（3）针对靖西天然气管道特性，提出了采用C²R模型，并根据不同管段高后果区域投入差异，建议调整投入指标，并给出了管道本体管理难度调整系数表达式。 

 

参考文献

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作者：张东明， 1973年生，高级工程师，1996年毕业于西南石油大学天然气加工专业，现主要从事天然气储运及管道完整性管理工作。

《管道保护》2018年第3期（总第40期）