基于FTA的電力工程基本預備費影響因素重要度分析

李越，楊穎蓉，侯學良

(華北電力大學工程技術與管理研究所，北京市 102206)

基于FTA的電力工程基本預備費影響因素重要度分析

李越，楊穎蓉，侯學良

(華北電力大學工程技術與管理研究所，北京市 102206)

為了能夠找出基本預備費各影響因素自身在導致其費用發生方面的重要程度，運用故障樹分析法(fault tree analysis， FTA)，在構造出影響因素故障樹模型的基礎上，對設計變更、自然災害、建設場地變更三大影響因素的相關發生概率進行了調查統計，推導出各影響因素的敏感程度和重要程度。其結果表明，該方法得出了導致電力工程基本預備費發生的三大主要影響因素在其中所處的地位和優先級，為在電力工程的實際建設過程中提高基本預備費的使用效率提供了理論參考依據。

基本預備費；影響因素；故障樹分析法(FTA)；重要度

0 引 言

根據文獻[7]得知，故障樹分析法(fault tree analysis， FTA)具有：通過邏輯符號繪制出逐漸展開的樹狀圖，簡明清晰；不僅可以做定性而且也可以做定量分析等優點，使其在影響因素問題分析上具有應用前景。

基本預備費發生不是單純的只受1個因素影響，而是受多個因素的影響。其中對于影響因素的分析，多數情況只是依靠專家經驗來進行，無法對各因素的關系做出定量的分析。為此本文利用FTA就基本預備費的主要影響因素進行定量分析，構建了重要度分析模型。

1 電力工程基本預備費構成及影響因素

1.1 基本預備費構成

DL/T 5367—2007《電網工程建設預算編制與計算標準》[8]規定，基本預備費是因工程變更和為預防自然災害以及其他不確定性因素而造成的損失所事先準備的工程建設費用，其費用計取是基于建筑工程費、安裝工程費、設備購置費和其他費(不含基本預備費)之和，即：基本預備費=[建筑工程費+安裝工程費+設備購置費+其他費(不含基本預備費)]×基本預備費費率。

根據這個定義，在實際的電力工程概預算的編制過程中，通常將其理解為三大部分，包括：

(1)批準的初步設計允許限度里，由于在技術、施工圖設計和施工過程中而發生的余外費用，以及設計變更等造成的余外工程費用。

“這是大醫院的責任擔當。”盛京醫院護理部主任范玲告訴記者，醫院在2013年成立了延伸護理管理委員會，并設立了出院隨訪組、網絡信息管理組和社區服務組，旨在將更為全面深入的護理服務延伸至社區，直至每個家庭。

(2)施工階段，由于受自然災害影響導致的損失，以及為防止自然災害發生而帶來損失事先采用相應舉措的費用。當該工程納入保險時，費用可加以調低。

(3)征地、拆遷的價差，即建設場地變更費[9]。

1.2 影響因素分析

電力工程作為一項綜合性較強的系統工程，涉及領域寬泛，因此，基本預備費的影響因素也較多。但依據DL/T 5367—2007《電網工程建設預算編制與計算標準》的規定，以及電力工程在實際中的應用，可以將其主要歸納為以下幾個方面。

(1)設計變更因素。設計變更就是所謂的工程在建設的整個進程當中，為了確保工程質量，對工程設計不斷加以改善和對設計過程當中出現的錯誤及時矯正，以及為了符合施工現場要求而發生變動所需展開的在設計方面的修改工作[10-11]。其在表現形式上可分為6種類型，即由于設計變更而造成工程量的變動；由于設計變更而造成部分工程內容不得不被撤銷；由于設計變更而造成的工程性質、質量的變動；由于設計變更而造成的工程某些部分的大小、位置的變動；由于實現工程竣工而必須開展的某些類型的附加工作；由于規范更改而導致工程任意部分規定的施工順序或時間安排的變動[12]。據統計，發生一般設計變更(0～50 萬元)的百分比為94.24%，其中造成工程費用增加的占98.30%，且發生變更的費用又占基本預備費的39.90%。

(2)自然災害因素。在電力工程中無論是電廠的建設，還是線路的架設，都含有大量的室外作業，因此，在施工過程中必然會受到自然環境因素的影響，甚至會嚴重制約到工程的順利進行。對于源自于自然的影響，雖然一些因素可以預先加以管控，如不良的地質條件、較差的作業環境等，但仍有很多因素不易控制，如突如其來的臺風、地震、暴雪等。因此，在工程建設過程中，一旦出現此類問題，就必然會導致基本預備費的發生，即發生的費用占到基本預備費的100%[13]。同時，站在現實的角度來看，這些不可抗力的自然影響給工程帶來嚴重且不可控的災害概率還是比較低的。依據我國所頒布的GB 50009—2001《建筑結構荷載規范》[14]可以得知，若設計的建筑物或構筑物壽命為100年，此類不可控的自然災害影響概率約為2%，即使是可能給工程帶來較大影響的自然災害，其發生概率也僅為3%～5%。同時，從大量的工程實際記錄來看，工程中很少發生源于一般自然災害而發生基本預備費的情況。

(3)建設場地變更因素。建設場地征用費是指為得到工程在建設過程中必須滿足的場地所支出的相關費用，主要包括：征地費用、房屋拆遷賠償、林木賠償。而建設場地變更主要指超出相關規定標準而發生的余外征地費用、房屋拆遷賠償、林木賠償費用。因此，基于對建設場地變更費的簡單了解，可以繼續研究該因素對基本預備費的影響程度。由于電力工程涵蓋范圍比較廣，對建設場地發生變化的概率和其中造成費用增加的概率均選取統計中的最大概率，故建設場地發生變化的概率為29.40%，其中，造成費用增加即建設場地變更的概率為33.02%。而且，只要出現該問題就一定會引起基本預備費的發生，即發生的費用占到基本預備費的100%。

2 FTA

FTA將故障樹的頂事件設為目標函數，用方框加以標記；而中間事件則設為對頂事件發生有影響的全部直接原因，同樣用方框加以標記，而其與頂事件通過邏輯門來實現其間的連接；緊接著再分析出導致每個中間事件出現的全部直接原因，將其視為下一級的中間事件并通過邏輯門實現跟上一級中間事件的連接[15]；按此流程一直延續到找到導致各分支發生的所有直接原因，以此作為故障樹分析的底事件，用圓形符號代表，最終呈現出一個倒置的樹狀邏輯圖，其構造過程如圖1所示。

通過對概念的形象了解，不難看出FTA是一種采用邏輯的方法，能夠清晰、直觀地解決問題。FTA中既包括定性分析也包括定量分析，這樣不僅發揮了定性分析的特性，即能從最小割集和結構重要度兩方面，對引起頂事件發生的所有直接原因進行分析；而且，結合定量分析優勢，即根據概率重要度系數和臨界重要度系數或危險重要系數，得到頂事件發生的概率[16]。

對于最小割集的求解方法是：從頂事件逐級遞減，依據分支點的不同邏輯關系及相應法則，依次將邏輯門的輸出事件轉為輸入事件，直至替換到底事件為止，從而保證了每一行都是由若干個底事件構成，這樣就得到了一個割集，隨即運用布爾代數法則對割集進行簡化，最終得到所有最小割集[17]。

圖1 故障樹構造過程

3 影響因素分析建模

3.1 前提假設

將影響基本預備費發生的因素列出建模，并把每個因素分解成相互獨立的分析模塊。頂事件則設置為發生基本預備費，依據基本預備費發生的原因分析，找出所有能引起基本預備費發生的影響因素，作為一級影響因素，同時根據這些影響因素向下一級分析，直至分析找到基本影響因素，從而構建出一棵基本預備費影響因素故障樹[18]。

假設基本預備費影響因素體系是由若干個相互獨立的模塊構成，各模塊均呈現發生和不發生兩種狀態。按此，該問題模型的構建中，設基本預備費發生為頂事件，用C1表示；設計變更、自然災害和建設場地變更為中間事件，分別用D1、D2、D3表示；一般設計變更、工程費用增加、占基本預備費為設計變更范圍下的底事件，分別用J1、J2、J3表示，較大自然災害、占基本預備費為自然災害范圍下的底事件，分別用J4、J5表示，建設場地變化、工程費用增加、占基本預備費為建設場地變更范圍下的底事件，分別用J6、J7、J8表示，即存在影響因素體系={C1，D1，D2，D3，J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8}，針對這些因素，通過對62位專業人員的調查和統計分析得出其發生的概率值如表1所示。

3.2 模型構建

在各個事件之間邏輯關系的基礎上，借助故障樹的圖形表示方式將各事件之間的相互關系描繪出來，即形成基本預備費發生的影響因素故障樹，如圖2所示。

表1 各事件發生概率

圖2 故障樹模型

3.3 故障樹分析

按照上述求最小割集的方法，求得該問題的最小割集為K1={J1，J2，J3}，K2={J4，J5}，K3={J6，J7，J8}，Ki表示發生基本預備費的可能性，如圖3所示。

圖3 最小割集

同時，借助各事件之間的相互關系，得出每個最小割集發生的概率，即PK1=PJ1PJ2PJ3=0.37，PK2=PJ4PJ5=0.05，PK3=PJ6PJ7PJ8=0.10，從而得出頂事件發生的概率為PC1=PK1+PK2+PK3=0.52。再對Pi求一階導數就可以得到各事件的概率重要度系數，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，得到通過臨界重要度系數：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。

顯然：Fp(J4)>Fp(J3)>Fp(J1)>Fp(J2)>Fp(J6)>Fp(J7)>Fp(J8)>Fp(J5)；Fp(K1)=Fp(K2)=Fp(K3)=1。雖然設計變更、自然災害、建設場地變更地位相同，即這些因素的變動對基本預備費的敏感程度基本相同，但是，臨界重要度系數TJ2>TJ3>TJ1>TJ8>TJ6=TJ7>TJ4=TJ5，TK 1>TK 3>TK2，即在重要程度方面，設計變更因素最重要，其次是建設場地變更因素，相比之下自然災害因素重要程度最低，故影響因素中在優先采取措施預防基本預備費發生的問題上，設計變更要優于建設場地變更優于自然災害的次序加以考慮。最終可以得出，即使各模塊處于同一地位，但通過臨界重要度系數可以劃分各模塊的優先級別，事先了解到哪些模塊應該及早預防而哪些模塊可以放緩，同時可以清晰地了解到各影響因素模塊之間的邏輯關系。

4 結 論

(1)影響基本預備費的主要因素中，當設計變更、自然災害、建設場地變更發生變動時，對基本預備費的敏感程度利用概率重要度系數分析得出其基本相同。

(2)利用臨界重要度系數對基本預備費各影響因素的重要程度分析得知，設計變更最重要，其次是建設場地變更，相比較之下自然災害重要程度最低。

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(編輯：蔣毅恒)

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

國家自然科學基金(71171081)；教育部新世紀優秀人才項目(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，碩士研究生，主要研究方向為工程項目管理，E-mail： scorpion881030@163.com；

楊穎蓉(1989)，女，碩士研究生，主要研究方向為工程項目管理；

侯學良(1966)，男，教授，博士生導師，主要研究方向為建設工程項目管理、工程信息管理。