基于FTA的电力工程基本预备费影响因素重要度分析

李越，杨颖蓉，侯学良

(华北电力大学工程技术与管理研究所，北京市 102206)

基于FTA的电力工程基本预备费影响因素重要度分析

李越，杨颖蓉，侯学良

(华北电力大学工程技术与管理研究所，北京市 102206)

为了能够找出基本预备费各影响因素自身在导致其费用发生方面的重要程度，运用故障树分析法(fault tree analysis， FTA)，在构造出影响因素故障树模型的基础上，对设计变更、自然灾害、建设场地变更三大影响因素的相关发生概率进行了调查统计，推导出各影响因素的敏感程度和重要程度。其结果表明，该方法得出了导致电力工程基本预备费发生的三大主要影响因素在其中所处的地位和优先级，为在电力工程的实际建设过程中提高基本预备费的使用效率提供了理论参考依据。

基本预备费；影响因素；故障树分析法(FTA)；重要度

0 引 言

根据文献[7]得知，故障树分析法(fault tree analysis， FTA)具有：通过逻辑符号绘制出逐渐展开的树状图，简明清晰；不仅可以做定性而且也可以做定量分析等优点，使其在影响因素问题分析上具有应用前景。

基本预备费发生不是单纯的只受1个因素影响，而是受多个因素的影响。其中对于影响因素的分析，多数情况只是依靠专家经验来进行，无法对各因素的关系做出定量的分析。为此本文利用FTA就基本预备费的主要影响因素进行定量分析，构建了重要度分析模型。

1 电力工程基本预备费构成及影响因素

1.1 基本预备费构成

DL/T 5367—2007《电网工程建设预算编制与计算标准》[8]规定，基本预备费是因工程变更和为预防自然灾害以及其他不确定性因素而造成的损失所事先准备的工程建设费用，其费用计取是基于建筑工程费、安装工程费、设备购置费和其他费(不含基本预备费)之和，即：基本预备费=[建筑工程费+安装工程费+设备购置费+其他费(不含基本预备费)]×基本预备费费率。

根据这个定义，在实际的电力工程概预算的编制过程中，通常将其理解为三大部分，包括：

(1)批准的初步设计允许限度里，由于在技术、施工图设计和施工过程中而发生的余外费用，以及设计变更等造成的余外工程费用。

“这是大医院的责任担当。”盛京医院护理部主任范玲告诉记者，医院在2013年成立了延伸护理管理委员会，并设立了出院随访组、网络信息管理组和社区服务组，旨在将更为全面深入的护理服务延伸至社区，直至每个家庭。

(2)施工阶段，由于受自然灾害影响导致的损失，以及为防止自然灾害发生而带来损失事先采用相应举措的费用。当该工程纳入保险时，费用可加以调低。

(3)征地、拆迁的价差，即建设场地变更费[9]。

1.2 影响因素分析

电力工程作为一项综合性较强的系统工程，涉及领域宽泛，因此，基本预备费的影响因素也较多。但依据DL/T 5367—2007《电网工程建设预算编制与计算标准》的规定，以及电力工程在实际中的应用，可以将其主要归纳为以下几个方面。

(1)设计变更因素。设计变更就是所谓的工程在建设的整个进程当中，为了确保工程质量，对工程设计不断加以改善和对设计过程当中出现的错误及时矫正，以及为了符合施工现场要求而发生变动所需展开的在设计方面的修改工作[10-11]。其在表现形式上可分为6种类型，即由于设计变更而造成工程量的变动；由于设计变更而造成部分工程内容不得不被撤销；由于设计变更而造成的工程性质、质量的变动；由于设计变更而造成的工程某些部分的大小、位置的变动；由于实现工程竣工而必须开展的某些类型的附加工作；由于规范更改而导致工程任意部分规定的施工顺序或时间安排的变动[12]。据统计，发生一般设计变更(0～50 万元)的百分比为94.24%，其中造成工程费用增加的占98.30%，且发生变更的费用又占基本预备费的39.90%。

(2)自然灾害因素。在电力工程中无论是电厂的建设，还是线路的架设，都含有大量的室外作业，因此，在施工过程中必然会受到自然环境因素的影响，甚至会严重制约到工程的顺利进行。对于源自于自然的影响，虽然一些因素可以预先加以管控，如不良的地质条件、较差的作业环境等，但仍有很多因素不易控制，如突如其来的台风、地震、暴雪等。因此，在工程建设过程中，一旦出现此类问题，就必然会导致基本预备费的发生，即发生的费用占到基本预备费的100%[13]。同时，站在现实的角度来看，这些不可抗力的自然影响给工程带来严重且不可控的灾害概率还是比较低的。依据我国所颁布的GB 50009—2001《建筑结构荷载规范》[14]可以得知，若设计的建筑物或构筑物寿命为100年，此类不可控的自然灾害影响概率约为2%，即使是可能给工程带来较大影响的自然灾害，其发生概率也仅为3%～5%。同时，从大量的工程实际记录来看，工程中很少发生源于一般自然灾害而发生基本预备费的情况。

(3)建设场地变更因素。建设场地征用费是指为得到工程在建设过程中必须满足的场地所支出的相关费用，主要包括：征地费用、房屋拆迁赔偿、林木赔偿。而建设场地变更主要指超出相关规定标准而发生的余外征地费用、房屋拆迁赔偿、林木赔偿费用。因此，基于对建设场地变更费的简单了解，可以继续研究该因素对基本预备费的影响程度。由于电力工程涵盖范围比较广，对建设场地发生变化的概率和其中造成费用增加的概率均选取统计中的最大概率，故建设场地发生变化的概率为29.40%，其中，造成费用增加即建设场地变更的概率为33.02%。而且，只要出现该问题就一定会引起基本预备费的发生，即发生的费用占到基本预备费的100%。

2 FTA

FTA将故障树的顶事件设为目标函数，用方框加以标记；而中间事件则设为对顶事件发生有影响的全部直接原因，同样用方框加以标记，而其与顶事件通过逻辑门来实现其间的连接；紧接着再分析出导致每个中间事件出现的全部直接原因，将其视为下一级的中间事件并通过逻辑门实现跟上一级中间事件的连接[15]；按此流程一直延续到找到导致各分支发生的所有直接原因，以此作为故障树分析的底事件，用圆形符号代表，最终呈现出一个倒置的树状逻辑图，其构造过程如图1所示。

通过对概念的形象了解，不难看出FTA是一种采用逻辑的方法，能够清晰、直观地解决问题。FTA中既包括定性分析也包括定量分析，这样不仅发挥了定性分析的特性，即能从最小割集和结构重要度两方面，对引起顶事件发生的所有直接原因进行分析；而且，结合定量分析优势，即根据概率重要度系数和临界重要度系数或危险重要系数，得到顶事件发生的概率[16]。

对于最小割集的求解方法是：从顶事件逐级递减，依据分支点的不同逻辑关系及相应法则，依次将逻辑门的输出事件转为输入事件，直至替换到底事件为止，从而保证了每一行都是由若干个底事件构成，这样就得到了一个割集，随即运用布尔代数法则对割集进行简化，最终得到所有最小割集[17]。

图1 故障树构造过程

3 影响因素分析建模

3.1 前提假设

将影响基本预备费发生的因素列出建模，并把每个因素分解成相互独立的分析模块。顶事件则设置为发生基本预备费，依据基本预备费发生的原因分析，找出所有能引起基本预备费发生的影响因素，作为一级影响因素，同时根据这些影响因素向下一级分析，直至分析找到基本影响因素，从而构建出一棵基本预备费影响因素故障树[18]。

假设基本预备费影响因素体系是由若干个相互独立的模块构成，各模块均呈现发生和不发生两种状态。按此，该问题模型的构建中，设基本预备费发生为顶事件，用C1表示；设计变更、自然灾害和建设场地变更为中间事件，分别用D1、D2、D3表示；一般设计变更、工程费用增加、占基本预备费为设计变更范围下的底事件，分别用J1、J2、J3表示，较大自然灾害、占基本预备费为自然灾害范围下的底事件，分别用J4、J5表示，建设场地变化、工程费用增加、占基本预备费为建设场地变更范围下的底事件，分别用J6、J7、J8表示，即存在影响因素体系={C1，D1，D2，D3，J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8}，针对这些因素，通过对62位专业人员的调查和统计分析得出其发生的概率值如表1所示。

3.2 模型构建

在各个事件之间逻辑关系的基础上，借助故障树的图形表示方式将各事件之间的相互关系描绘出来，即形成基本预备费发生的影响因素故障树，如图2所示。

表1 各事件发生概率

图2 故障树模型

3.3 故障树分析

按照上述求最小割集的方法，求得该问题的最小割集为K1={J1，J2，J3}，K2={J4，J5}，K3={J6，J7，J8}，Ki表示发生基本预备费的可能性，如图3所示。

图3 最小割集

同时，借助各事件之间的相互关系，得出每个最小割集发生的概率，即PK1=PJ1PJ2PJ3=0.37，PK2=PJ4PJ5=0.05，PK3=PJ6PJ7PJ8=0.10，从而得出顶事件发生的概率为PC1=PK1+PK2+PK3=0.52。再对Pi求一阶导数就可以得到各事件的概率重要度系数，即

(1)

得到：Fp(J1)=0.39；Fp(J2)=0.38；Fp(J3)=0.92；Fp(J4)=1；Fp(J5)=0.05；Fp(J6)=0.33；Fp(J7)=0.29；Fp(J8)=0.10；Fp(K1)=1；Fp(K2)=1；Fp(K3)=1。

最后，得到通过临界重要度系数：TJ1=0.705；TJ2=0.716；TJ3=0.708；TJ4=0.096；TJ5=0.096；TJ6=0.184；TJ7=0.184；TJ8=0.192；TK1=0.712；TK2=0.096；TK3=0.192。

显然：Fp(J4)>Fp(J3)>Fp(J1)>Fp(J2)>Fp(J6)>Fp(J7)>Fp(J8)>Fp(J5)；Fp(K1)=Fp(K2)=Fp(K3)=1。虽然设计变更、自然灾害、建设场地变更地位相同，即这些因素的变动对基本预备费的敏感程度基本相同，但是，临界重要度系数TJ2>TJ3>TJ1>TJ8>TJ6=TJ7>TJ4=TJ5，TK 1>TK 3>TK2，即在重要程度方面，设计变更因素最重要，其次是建设场地变更因素，相比之下自然灾害因素重要程度最低，故影响因素中在优先采取措施预防基本预备费发生的问题上，设计变更要优于建设场地变更优于自然灾害的次序加以考虑。最终可以得出，即使各模块处于同一地位，但通过临界重要度系数可以划分各模块的优先级别，事先了解到哪些模块应该及早预防而哪些模块可以放缓，同时可以清晰地了解到各影响因素模块之间的逻辑关系。

4 结 论

(1)影响基本预备费的主要因素中，当设计变更、自然灾害、建设场地变更发生变动时，对基本预备费的敏感程度利用概率重要度系数分析得出其基本相同。

(2)利用临界重要度系数对基本预备费各影响因素的重要程度分析得知，设计变更最重要，其次是建设场地变更，相比较之下自然灾害重要程度最低。

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(编辑：蒋毅恒)

ImportanceAnalysisonInfluencingFactorsofBasicReserveFundinPowerEngineeringBasedonFTA

LI Yue, YANG Yingrong, HOU Xueliang

(Institute of Construction Technology and Management, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

In order to find out the importance degree of influencing factors in basic reserve fund, based on the fault tree analysis (FTA), this paper constructed the FTA model for influencing factors. On this basis, the associated probabilities of occurrence of three main influencing factors: design changes, natural disasters and construction site changes were surveyed and analyzed. And then, the sensitivity and importance of each influencing factor were deduced. The results show that the method can obtain the status and prior of the three affecting factors in the basic reserve fund of power engineering, which can provide a theory reference value for the utilization efficiency increase of basic reserve fund during the actual construction process of power engineering.

basic reserve fund; influencing factors; fault tree analysis(FTA); importance

国家自然科学基金(71171081)；教育部新世纪优秀人才项目(NCET-11-0633)。

TM 74

： A

： 1000-7229(2014)09-0114-04

10.3969/j.issn.1000-7229.2014.09.021

2014-04-22

：2014-06-04

李越(1988)，女，硕士研究生，主要研究方向为工程项目管理，E-mail： scorpion881030@163.com；

杨颖蓉(1989)，女，硕士研究生，主要研究方向为工程项目管理；

侯学良(1966)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为建设工程项目管理、工程信息管理。