以設計企業為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工風險評價研究

趙忠澤 白立晨 宿慧芳 龐南生

摘要： EPC總承包模式是一種可以有效融合各責任方、緩解各方矛盾、加強合作、減少分隔的項目管理模式，將EPC總承包模式應用到輸變電工程的建設中可以有效提高建設效率，降低建設風險。在EPC總承包企業中，設計企業憑借設計的優勢使得以設計企業為龍頭的EPC總承包在承建項目時更能發揮主導作用，但施工管理是其總承包全過程管理的薄弱環節，存在著許多施工風險問題。本文將利用集對分析原理，建立集對故障樹風險分析模型，結合輸變電工程的特點，對以設計企業為龍頭的EPC總承包在輸變電施工中可能遇到的施工風險進行評價分析。

Abstract： EPC general contracting model is a kind of project management mode which can effectively integrate the responsible parties， alleviate the contradictions among the parties， strengthen cooperation and reduce the separation， and apply the EPC general contracting mode to the construction of power transmission and transformation projects can effectively improve the construction efficiency and reduce the Construction risk. In all kinds of EPC general contracting enterprises， the design institute has made the EPC general contract with the design institute as the leading factor in the construction project， but the construction process management is the whole process of the general contract management. Weak links， there are a series of problems. In this paper， we use the principle of set pair analysis to establish a set of risk analysis model of fault tree， combined with the characteristics of power transmission and transformation project， and analyze and analyze the risks that may be encountered in EPC general contracting.

關鍵詞： 設計企業；EPC；輸變電工程；風險；集對故障樹

Key words： design institute；EP；power transmission engineering；risk；set fault tree

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0098-05

0 引言

近年來，EPC（設計—采購—施工）模式已逐漸成為電力工程項目施工的發展趨勢，這種承發包模式最大的優勢在于可以有效加強各參與方間的合作和減少項目分層，在解放業主的同時也使得項目建設更具整體性。輸變電工程投資大、建設周期長、技術復雜、參建單位多、組織管理協調難度高，以設計企業為龍頭的EPC總承包模式由于需要負責項目的設計、采購、施工和試運行等項目的全過程管理，而自身又缺乏施工管理人才、施工經驗和管理組織機構不適應等，在施工管理中常常處于劣勢，很容易在施工過程中出現紕漏，影響項目的順利實施。因此，要充分發揮以設計企業為龍頭的EPC總承包的功能，對總承包企業不僅要求要有較強的經濟和建設能力，而且還要有較強的風險管控能力。

目前，圍繞EPC總承包模式和輸變電工程風險管控的研究已取得了一定的成果。文獻[1]闡述了我國輸變電工程EPC模式的特點，并對完善和改進輸變電工程EPC模式的項目管理提出了相應的措施。文獻[2]指出了輸變電工程的特點，從管理、技術、質量三方面定性分析了輸變電工程存在的風險，并提出了風險控制措施。文獻[3]從政治、財務、技術等方面識別輸變電工程風險，依照風險回避、風險控制、風險自留、風險轉移、風險利用和風險監督五中風險應對策略提出了風險應對的措施。文獻[4]指出輸變電工程的特點，從輸變電工程建設程序入手，詳細分析了輸變電工程建設的各個階段存在的風險，并對各階段存在的風險建立了風險因素體系。文獻[5]從設計企業為主體的EPC總承包的特征及總承包過程管理兩方面，圍繞投標、設計采購和施工三個方面，詳細分析了設計企業為主導的EPC總承包過程管理的優缺點。文獻[6]指出了設計企業在EPC總承包的地位和現狀，并針對設計企業成為EPC總承包的發展方向及在合同和人才方面存在的問題提出了自己的看法。文獻[7]從設計企業開展EPC模式的促進因素、阻礙因素和存在的風險因素三方面進行了詳細的分析。文獻[8]通過對比分析傳統項目管理模式和EPC總承包模，得出EPC模式的優勢，并對EPC模式下項目的實施階段進行了重點研究，對實施階段存在的不足提出了意見和措施。然而，在各類對EPC總承包模式和輸變電工程風險的研究中，針對以設計企業總為主導的總承包在輸變電工程建設中風險的研究文獻相對較少，尚需要進一步開展研究。

本文將在以往研究成果的基礎上，考慮設計企業為主導的總承包在項目施工階段風險發生的概率最大，重點分析以設計企業為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中的風險，建立風險識別體系，并應用集對分析與故障樹原理對風險因素的不確定性進行量化分析，為以設計企業為主導的總承包在輸變電工程施工中的風險管理提供有益的參考。

1 基于集對故障樹的輸變電工程風險分析法

1.1 故障樹分析法

故障樹分析法[9，10]（Fault Tree Analysis，FTA）是指識別各種可能造成系統損失的不穩定因素，建立一種倒立樹枝狀的邏輯關系圖，通過分析各不穩定因素的關系及其發生的概率，從而計算整個系統的不穩定性，為保障措施的設立提供依據的一種方法。

本文將運用故障樹法對以設計單位為龍頭的EPC總承包在輸變電工程施工過程中可能出現的各類風險因素進行識別分析。其分析的基本步驟為：

①確定頂事件：頂事件是故障樹建立的倒立樹枝狀結構圖中最頂端的事件，是故障樹分析的根本；②構建故障樹：找出所對頂事件有影響的事件，根據各事件的邏輯關系，建立故障樹關系圖，從而完成故障樹的構建；③分析故障樹：故障樹分析中一般采用下行法或上行法描述各事件間的邏輯關系，在已知各底事件發生的概率且各底事件相互獨立的情況下，結合布爾邏輯運算準則確定頂事件的發生概率。

1.2 集對故障樹法

故障樹方法中采用精確概率來表示事件發生的情況，但輸變電工程中不確定因素多，導致準確概率不能很好體現各種不確定因素。而利用集對分析法可以將確定性與不確定性結合起來的特點，本文將采用集對分析法[9，10]對故障樹各底事件的發生概率進行描述。

1.2.1 集對分析法

1.2.1.1 集對分析的基本原理

集對分析理論[11，12]是我國學者趙克勤提出的一種不確定性分析理論，它認為對兩個集合的特性可以作同異反分，并可定量地用聯系度表達式來描述。

集對分析的定義：設兩個集合A、B，它們組成集對T=（A，B），在某背景下，T共有N個特性，其中：S個特性是A、B共有，P個特性是A、B對立，其余F=N-S-P個特性上既不對立也不同一，則T的聯系度可以表示為：

1.3 輸變電工程施工風險因素分析

1.3.1 施工風險故障樹的構建

全面考慮各種情況下可能在設計企業為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中出現的風險因素，根據故障樹分析法，建立了如下施工風險因素故障樹，如圖1所示。EPC總承包輸變電工程施工風險風險作為頂事件，中間事件和底事件詳見表1和表2。

1.3.2 故障樹中（事件）風險因素分析

1.3.2.1 技術風險

①設計風險。

1）設計變更風險

輸變電工程復雜程度高，建設周期長且作業環境復雜多變，施工中常常因為地質條件或者現場實際情況的變動導致設計變更，如基礎開挖過程中發現土質變化需要進行填換土處理；設計桿塔基礎為巖石錨桿基礎因現場巖石風化嚴重需改為巖石嵌固基礎等。設計變更不但會影響工程進度還會造成工程量的增減和費用變動。EPC總承包模式下，施工過程中工程量的變動和費用的增減均由總承包承擔，設計企業應努力做好設計工作，減少因設計變更帶來的損失。

2）圖紙設計深度及合理性性風險

設計圖是項目建設的依據，設計圖紙的優劣決定了整個工程質量的好壞。圖紙設計過程中應避免因為設計標準不統一、設計人員對實際情況掌握不準確、交叉專業的設計人員溝通不到位等因素造成設計圖紙不能滿足施工要求的現象。輸變電工程建設要求高質量，注重細節的把控，金具設計的合理性直接影響整個輸電線路和桿塔的受力，變電電氣設備抗震設計是電氣設備的安全保障。從某種程度上說，保證了設計圖紙質量就等于保證了工程質量。

②施工方案風險。

1）工期計劃制定合理性

工期計劃制定合理與否直接決定了總承包能否按時交工，以設計企業為龍頭的EPC總承包企業在計劃制定時，要打破分別制定設計、施工工期的思想觀念，全面考慮、合理分配設計、施工工期及安排材料設備的進場時間。設計企業作為總承包如果僅從設計角度出發，對施工工期和材料設備進場時間的把握不準確，必然會出現設計周期長而施工工期不足的現象，或者是因過多的考慮了施工工期而使得設計時間緊張，從而造成項目圖紙設計不全，施工隊伍過早進場無法施工的情況出現。

2）專項施工方案風險

a）材料設備運輸方案。根據項目實際情況，制定安全、高效、經濟的運輸方案，是項目正常、有序實施的保障。輸變電工程輸電線路架設區域跨度大，經常需要跨越山川、河流、溝壑等復雜地形條件施工。桿塔、線纜這類材料普遍體積較大且極其沉重，常用的運輸方式有物料運輸車、專用索道運輸及軌道運輸，遇到及特殊情況甚至需要采用直升機運輸。

b）機械設備使用方案。技術人員應根據不同的情況，制定合理的機械設備使用方案，避免因機械設備選用不合理而造成不必要的損失。輸變電工程施工中需要用到各種機械設備。桿塔組立和變電站電氣設備安裝主要機械設備為各種起重機，而線纜的張力放線更是需要用到各種飛行器，如無人機、飛艇、滑翔傘等。

c）特殊工藝方案。輸變電工程復雜程度高，技術難度大，施工中采用特殊的施工工藝的情況時有出現，比如桿塔基礎施工中采用爆破技術、變電站電氣設備大體積混凝土基礎的澆筑等。特殊施工工藝往往在特殊情況或關鍵部位采用，方案的優劣決與工程的進度和質量的好壞息息相關。

3）項目標段劃分風險

輸變電工程工程量大，施工范圍廣，EPC總承包企業很難獨立完成整個項目的設計、采購、施工等任務，通過對項目進行合理的標段劃分，尋求有能力的企業進行合作是總承包企業普遍采用的一種方式。以設計企業為龍頭的EPC總承包企業在缺少施工管理人才和施工經驗匱乏的情況下，在對項目進行標段劃分時很難做到準確合理，很容易為后續施工埋下隱患。

1.3.2.2 施工建設風險

①輸電線路建設風險。

1）項目駐地選址風險

輸電線路建設沿線流動作業是不可避免的，輸電線路建設人員和材料的流動性大，桿塔、金具、線纜等材料成本較高，項目駐地如果選擇不合理會在一定程度上增加建設難度。因此，項目駐地選址時要優先考慮交通便利、環境安全、到達各施工場地相對便捷的地點作為駐地，方便施工。

2）線路復測風險

線路復測能夠幫助施工人員更好的理解設計意圖、掌握施工作業環境，為施工計劃、施工方案等工作打好基礎。線路復測工作做的好壞，在很大程度上影響著后續的施工作業能否順利進行。因此，線路復測工作是輸電線路施工中需要考慮的風險因素之一。

3）桿塔基礎施工風險

桿塔基礎是輸電線路建設環節中一個重要的組成部分，其造價、工期和勞動消耗量在整個輸電線路建設工程中占據了很大的比例，桿塔基礎的優劣關系到整個線路的安全運行。桿塔基礎施工中主要需避免安全事故和質量，一旦某個桿塔基礎出現塌陷、滑坡或者撥出等安全質量事故，不但會帶來施工進度延后和費用的增加，還有可能造成人員傷亡。如何做好基礎施工，降低風險發生的概率，是輸電線路施工建設中必須重視的環節。

4）桿塔施工風險

桿塔組立主要包括：鋼結構塔、鋼筋混凝土和木電桿的組立。桿塔組立方法分為整體組立和分解組立兩類。桿塔組立難度大，專業性強，組立時很容易出現高空墜落、觸電、纜繩斷裂或者桿塔傾倒等安全質量事故，施工技術人員應在組立前做好施工組織方案，避免風險產生。

5）線路架設風險

輸電線路架要經過導引繩展放、牽引繩展放、架空地線展放、放線作業、緊線作業和附件安裝等幾個步驟，多為高空作業。高空作業人員的防墜落、防觸電等安全防護是安全防范的重點，而導、地線架設過程的免損傷，導線的防震、防舞是檢驗架設質量的核心。保障線路架設的質量，先要控制線路架設過程風險的產生。

②變電站建設風險。

1）變電站土建施工風險

變電站土建施工主要包括混凝土道路、混凝土電纜溝及GIS設備大體積混凝土澆筑等工程。變電站土建施工工藝主要為鋼筋綁扎、模板支護、及混凝土澆筑。施工中應避免鋼筋混凝土工程中蜂窩、空洞等質量通病的出現，大體積混凝土澆筑控制好混凝土的溫度，避免因水化熱過高引起混凝土開裂和強度下降。

2）變電站電氣設備安裝風險

變電站電氣設備主要有變壓器、并聯電抗器、斷路器、避雷器、互感器等。變壓器、并聯電抗器屬于重型電氣設備，重量從十噸到數百噸不等。斷路器、互感器、避雷器等屬于支柱變電電氣設備，部分材料脆性大，容易損壞。變電站電氣設備安裝工藝復雜、質量要求高，現場不安定因素多，風險控制困難，是項目施工中需要重點把控的環節。

1.3.2.3 安全風險

①自然災害風險。

輸電線路的架設多為野外作業，受自然因素影響很大，如洪水、滑坡、泥石流、臺風、地震等，自然災害的發生很容易影響到工程的順利進行并帶來巨大損失。總承包單位應該項目實施前充分考慮自然災害的風險，降低工程損失。

②施工安全風險。

1）輸電線路施工安全風險

輸電線路建設多為野外高空作業，不穩定因素多，安全隱患大。施工前做好安全預防措施，避免高處墜落、觸電、基坑坍塌等事故的發生。

2）變電站施工安全風險

變電站建設地點相對固定，但由于變電站中電氣設備眾多且設備本身重量大，設備的安裝難度大，很容易出現安全事故。變電站安全生產應制定合理安全管理制度，避免觸電、機械傷害、火災等事故的發生。

③治安環境風險。

輸變電工程因區域跨度大，野外作業多，導致人員和材料流動性大、分散不易管理，施工人員的安全，現場材料的防偷防盜需要引起重視。

1.3.2.4 材料及資金風險

①材料價格變動風險。

輸變電工程的工程量較大，建設周期長，電器設備、電線電纜和施工建設材料的市場價格均處在波動中。雖然預算價中考慮了材料價差的問題，但并不能完全避免因材料價格變動帶來的問題。因此，材料價格變動是施工建設中不可忽視的風險因素。

②資金保障風險。

資金風險是工程實施過程中需要特別注重的環節。業主方的支付能力和按時支付的執行能力，作為主導地位的設計單位、施工分包企業、設備廠商的墊資能力，這些因素直接決定了項目能否按計劃實施并最終交付使用。

1.3.2.5 組織管理風險

①合同風險。

項目實施的所有內容都是為了滿足合同要求，合同管理貫穿項目建設的全過程。設計單位作為EPC總承包的主導方，在與施工企業簽訂分包合同時往往存在對價格的把握不準確、施工范圍不明確、雙方的權利義務不清晰等問題，這些問題的存在很可能使總包方（主要指設計方）在后面處理可能發生的糾紛中處于被動，直接影響總包單位的經濟利益。

②機構設置不健全。

EPC總承包企業往往都需要組建總承包事業部，下設設計部、綜合部、市場部、項目管理部、資本運營部等部門。以設計企業為龍頭的總承包企業的組織機構十分不健全，一般的設計企業僅設有設計部一個部門，這對EPC總承包項目的管理時十分不利的。

③組織管理體系不完善。

設計企業往往采用的是職能式或者不完善的矩陣式組織結構，按照專業劃分業務，流程化管理，而EPC總承包需要的是可多項目運作的矩陣式組織結構。以設計企業為龍頭的EPC綜合承包企業在組織結構設置上屬于薄弱環節，而且常常在總承包管理部門之外單獨設立設計部門，造成組織管理不舒暢。健全組織管理模式是以設計企業為龍頭的總承包企業保障項目順利實施的基礎。

④缺乏復合型人才。

隨著以設計企業為龍頭的EPC工程總承包企業業務范圍的擴大，不僅需要設計人才還需要能夠組織EPC項目投標工作、合理確定報價和具備較強綜合能力的復合型項目管理人才。然而，當今社會復合型人才十分緊缺，以設計企業為龍頭的總承包企業想要更好的發展，需要注重復合型人才的培養。

2 集對故障樹法風險評估模型

根據圖l，采用上述準則，從最底端的底事件開始，按布爾邏輯運算規則及Semanderes[13]算法，由下而上逐級的用底事件表示中間事件直到頂事件為止，并將頂事件T表示為底事件和的最簡形式。計算如下：

企業根據自身能力設定輸變電工程施工風險閥值，當施工風險的聯系度值超過它時，表明輸變電工程施工風險超過了設計企業總承包的最大承受能力，需要采取有效措施降低風險的發生。

3 實例分析

本文構建了以設計企業為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工風險因素指標體系，根據相關文獻和以往輸變電工程的歷史數據，得到各風險因素發生的聯系度系數（如表3所示）。

若輸變電工程建設管理單位設定的風險聯系度閥值為0.2，由于μ（t）>0.2，這說明風險較大，建設管理單位應采取相應的措施，以減少工程建設的風險，使其達到可承受的范圍。

為了檢驗i的值對集對聯系度值的影響，本文把不同的i代入最終式中進行比較，可以得出表4。

由表4可以看出，i的取值對集對聯系度的影響非常大i的不同取值可能會影響到公司對風險的判斷，因此，合理確定i值是風險評估有效性的必要條件。

4 結論

本文分析了以設計企業為龍頭的EPC總承包輸變電工程施工中風險因素并構建了風險因素故障樹，運用集對故障分析原理對其風險進行了分析，希望能對以設計研為龍頭的總承包在輸變電工程施工中的風險控制起到一定的幫助作用。另外，對確定風險要素的優先級和風險損失的分析，尚需要進一步研究的問題。

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