基于云模型的水利工程標準化管理水平評價研究

楊忠松

(江蘇省連云港市贛榆區黑林鎮水利管理服務站,江蘇 連云港 222122)

1 概 述

目前,我國水利工程項目建設進入到全新的發展時期,標準化、精細化、規范化、信息化已經是水利工程項目管理的常規要求。 2019 年全國水利工作會議指出,水利工程發展的重點已轉變為補短板、強行業,水利工程標準化管理已經成為行業發展的中長期目標[1]。 水利工程建設是社會經濟發展的重要支撐,管理單位和責任主體要保證水利工程項目的安全穩定運行。 因此,加強水利工程標準化管理成為目前水利工程管理工作的重中之重。

2016-2019 年,浙江省、江西省、江蘇省先后開展水利工程標準化管理工作,促進了水利工程運行管理水平的極大提升[2]。 目前,關于水利工程標準化管理的研究處于起步階段,部分學者對水利工程標準化管理進行了系統研究。 王雪等[3]認為水利工程標準化管理驗收過程中,還存在著諸多問題,包括還未編制操作性較強的標準化管理手冊、未建立有效的管理監管平臺、標準化管理方法與相關數學理論聯系不夠緊密、缺乏系統的長效管理機制。 劉華[4]結合實際工作經驗,從組織、制度、現場、操作、事項、信息化等方面著手,系統分析了水利工程標準化管理工作。 周志維等[5]通過BP神經網絡算法,構建了水利工程標準化管理的評價模型。 WU 等[6]聚焦水利工程的社會安全穩定因素,構建了水利工程的風險評估模型。

上述文獻雖然已將研究視角拓展到水利工程標準化管理的諸多方面,但目前還沒有專家學者運用管理學理論,對水利工程標準化管理水平進行評價性研究,也未建立系統的標準化管理水平評價體系。 目前,已有部分研究主要采用層次分析法等定性方法,在科學性和可論證性方面還有待提升。

因此,本文通過分析水利工程的標準化管理模式,建立水利工程標準化管理水平評價指標體系,基于AHP 和熵權法結合的組合賦權方法,建立評價云模型。 同時,對水利工程實際案例進行驗證,為水利工程標準化管理水平評價研究提供參考與借鑒。

2 水利工程標準化管理水平評價指標體系及模型構建

2.1 水利工程標準化管理水平評價指標體系構建

通過查閱國內關于水利工程的相關文獻以及部分省份關于水利工程的相關考核辦法后,確定了水利工程標準化管理指標選取的主要內容,包含組織管理、安全管理、運行管理、環境管理和技術管理5 個部分,各一級指標之間具有相應的關聯性和相互作用,通過各一級指標的相互配合,實現水利工程的標準化管理流程,而二級指標的選取主要依照相關管理事項是否實現水利工程管理的最佳秩序。 本文通過征求水利工程相關領域的專家和高校學者以及水利工程一線專業人員意見,最終構建水利工程標準化管理水平評價指標體系,該體系具體包括5 個一級指標和25 個二級指標,見表1。

表1 水利工程標準化管理水平評價指標體系

2.2 組合賦權

在進行指標體系評價前,首先確定指標體系的權重計算方式。 目前,常見的賦權方式有4種,即專家評判法、AHP 層次分析法、熵權法和主成分分析法。 其中,既有定性分析法也有定量分析法,各種方法各有優缺點,主觀賦權方法操作簡單但主觀性強,客觀賦權方法能較好地分辨出指標的大小,但對于指標的價值考慮較少。

本文選取權重計算方式主要考慮兩方面原因：①考慮到水利工程標準化管理水平指標體系中涉及的指標內容較多、數據較少且部分指標不相容;②考慮到評價專家的工作經驗對指標評價有較強的實踐指導意義。 經綜合考慮,本文最終采用組合賦權方式,即通過將熵權法和AHP 層次分析法進行線性組合,然后對評價指標體系進行賦權,計算公式如下：

按照公式計算出Wj,即評價指標的組合權重。 因考慮到水利工程涉及的因素復雜,不是單獨以主觀或客觀賦權法就能全面表示指標的重要意義。 因此,本文認為兩種賦權方法在計算過程中應占有相同比例,所以α取0.5。 而一級指標的權重是由各二級指標相加求得。

2.3 水利工程標準化管理水平評價云模型的建立

各類評價方法從適用對象、評價結果和評價目的出發,具有各自不同的優缺點,選取合適的評價方法可以使評價結果更加精準有效,也能在工程運行管理中起到關鍵性作用,常見的標準化評價方法有物元可拓法、灰色綜合評價法、模糊綜合評價法、Delphi 法。本文結合水利工程標準化管理水平評價指標體系的多因素、多層次特點,基于概率統計和模糊綜合評價理論,采用云模型對指標體系進行評價,可以同時滿足定性和定量研究的相關要求。 云模型生成圖像的分布情況主要由3 個數字特征值說明,分別是代表云圖最高點的期望值、代表云圖離散程度的熵值和代表云圖厚度的超熵值。閱讀相關文獻后,本文對水利工程標準化管理水平評價指標從低到高分為5 個等級,分別為優秀、良好、中等、及格、不及格。 其中,優秀等級的取值區間為[0,2),標準云數字特征值(期望Ex=1,熵En=0.3333,超熵He=0.1);良好等級的取值區間為[2,4),標準云數字特征(期望Ex=3,熵En=0.3333,超熵He=0.1);中等等級的取值區間為[4,6),標準云數字特征(期望Ex= 5,熵En=0.3333,超熵He=0.1);及格等級的取值區間為[6,8),標準云數字特征(期望Ex=7,熵En=0.3333,超熵He=0.1);不及格等級的取值區間為[8,10],標準云數字特征(期望Ex=9,熵En=0.3333,超熵He=0.1)。在獲得水利工程領域專家、高校相關專業學者評價打分后,根據逆向云發生器將其轉換為云模型的3 個數字特征值。

計算出各二級指標、一級指標、綜合指標的評價云的相似度[7],假設兩朵評價云為V1(Ex1,En1,He1)和V2(Ex2,En2,He2),兩者之間的相似度為V(V1,V2),計算公式如下：

其中,相似度公式中μ的計算過程如下：

β的計算過程如下：

隸屬度的計算過程如下：

3 案例分析

3.1 案例背景

M 市Z 水利工程位于黃河中下游南支線,匯流面積20 115km2,工程建成后可為M 市提供工業用水2 700×104m3,年發電量349×104kW·h。同時,該工程建成后將起到防洪樞紐、農田灌溉、砂石運輸等作用,也可為下游城市、村鎮等提供防洪安全保障。

3.2 分析過程

首先對M 市Z 水利工程標準化管理水平評價指標進行量化分析,其中包括5 個一級指標和25 個二級指標。 邀請水利工程行業的專家、相關從業人員對本水利工程標準化管理水平評價體系中的各項指標進行評價打分,計算出一級指標權重及數字特征值。 見表2。

表2 一級指標權重及數值特征值

將組織管理水平、安全管理水平、運行管理水平、環境管理水平、技術管理水平、綜合管理水平的期望Ex、熵En、超熵He代入MATLAB 軟件,結果見圖1-圖6。

圖1 組織管理水平云圖

圖2 安全管理水平云圖

圖3 運行管理水平云圖

圖4 環境管理水平云圖

圖5 技術管理水平云圖

圖6 綜合管理水平云圖

各評價指標對各評價等級的隸屬度見表3。

表3 各評價指標對各評價等級隸屬度

3.3 標準化管理水平評價結果分析

通過將M 市Z 水利工程標準化管理水平評價指標數據代入MATLAB 軟件,可以得到相關評價指標的云模型,本文計算次數為2 000 次。 表3中,通過計算得到水利工程標準化管理水平一級指標和綜合管理水平的評價隸屬度。 由表3 可知,Z 水利工程的綜合管理水平評價等級為“良好”。 其中,組織管理水平、安全管理水平、運行管理水平、環境管理水平評價等級均為“良好”,技術管理水平為“中等”。 云圖結果表明,該水利工程總體標準化管理水平較好,但在技術管理方面還需要作出進一步的努力。

Z 水利工程標準化管理工作在組織管理方面呈現出良好狀態。 主要影響因素在于該工程管理維護經費未配備齊全,且經費使用成效較差。同時,地方財政的支持力度不大、自身無穩定經費來源,都導致水利工程在組織管理方面存在一定缺陷。 因此,建議地方政府加大對水利工程經費的投入力度,暢通經費的來源渠道,并建立規范的經費使用制度。

Z 水利工程標準化管理工作在安全管理方面呈現出良好狀態。 主要影響因素與組織管理因素有相同之處,因經費支持力度不夠,工程安全鑒定、安全監測等工作無法常態化開展,不能及時有效地消除安全隱患。 同時,工程在應急管理方面也應該提升應急能力,使突發事件能夠得到有效處理。 運行管理水平和環境管理水平呈良好狀態,與前兩類管理水平有較強的正相關,目前未出現相應的突出問題。

Z 水利工程標準化管理工作在技術管理方面呈現出中等水平。 主要原因在于未建立起高效、實用的信息化管理系統,工程壽命周期、經濟效益、社會效益不能通過先進技術手段進行提升。因此,推進信息化管理平臺建設是提升Z 水利工程標準化管理水平的重要任務。

4 結 語

為了綜合全面地評價水利工程標準化管理水平,本文基于各類先進理論和研究,提出了水利工程標準化管理水平評價的主要影響因素,從組織管理水平、安全管理水平、運行管理水平、環境管理水平、技術管理水平5 個角度出發,運用組合賦權的方式計算指標權重,利用云模型建立水利工程標準化管理水平評價指標體系,為水利工程標準化管理后續建設提供了一定的參考。同時,通過主觀和客觀相結合的方式進行賦權,有效提升了標準化管理水平評價指標權重確定方式的科學性,不僅可有效避免個別賦權法的缺點,也解決了原有方式的模糊性和隨機性問題,使評價結果與實際情況實現較高的匹配程度。 在M 市Z 水利工程的管理水平評價中可以看出,評價結果可以較準確地反映工程實際問題,因此本研究所采用的評價方法在水利工程標準化管理水平評價研究中具有較強的應用價值。