李淑霞

(遼寧省觀音閣水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧 本溪 117100)

水利工程管理控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容是綜合多種因素進(jìn)行績效管理評估，不僅是檢驗(yàn)施工企業(yè)價(jià)值判斷的主要方法，而是企業(yè)進(jìn)行計(jì)劃實(shí)施和戰(zhàn)略發(fā)展的重要手段。據(jù)此，對水利工程的管理績效進(jìn)行測評、保證和完善已成為當(dāng)前水利工程項(xiàng)目研究的熱點(diǎn)和主要方向。閆文周等基于工期、費(fèi)用、質(zhì)量、安全四大要素構(gòu)建了用于綜合體項(xiàng)目的管理績效模型；周巍等對工程項(xiàng)目評價(jià)體系中的財(cái)務(wù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境等方面開展研究分析[1]。然而，對實(shí)際工程的績效評估是一個(gè)多層次、多維度的管理和分析，傳統(tǒng)的評估方法主要是依靠單項(xiàng)要素的線性分析法，此方法簡單易行往往采用“降維”或簡化的方法對問題進(jìn)行處理，并對各評價(jià)指標(biāo)間的非線性復(fù)雜作用關(guān)系不能準(zhǔn)確表征，其評價(jià)結(jié)果的精度通常不能滿足工程項(xiàng)目的管理決策相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法相對于傳統(tǒng)的績效評價(jià)方法，具有較強(qiáng)的聯(lián)想能力和適應(yīng)能力，神經(jīng)處理器對于特殊樣本可通過聯(lián)想、極易等對系統(tǒng)進(jìn)行合適的控制輸出，其計(jì)算精度有明顯的改善和提高[2]。據(jù)此，本文通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊優(yōu)化理論向結(jié)合，在參數(shù)訓(xùn)練過程中利用BP網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)特征不斷的對指標(biāo)權(quán)值進(jìn)行修正，并使得模型的計(jì)算輸出逐漸逼近所期望的輸出，以期構(gòu)建可靠性和適用性更強(qiáng)的工程建設(shè)管理績效優(yōu)劣的評價(jià)模型[3]。

1 水利工程績效管理評估體系的構(gòu)建

建設(shè)周期長、施工環(huán)境惡劣和技術(shù)復(fù)雜等是水利工程建設(shè)的主要特點(diǎn)，同時(shí)還需要做好與多個(gè)參建單位的協(xié)調(diào)溝通如處理好勘測、設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主和監(jiān)理等部門的統(tǒng)一協(xié)調(diào)等問題[4]。各大型工程的建設(shè)都具有與其特征要素相對應(yīng)的發(fā)展階段，本研究結(jié)合水利工程建設(shè)的基本程序和要素將其劃分為9個(gè)階段如總體規(guī)劃階段，建議書決策階段、可行性研究階段、工程項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備階段、建設(shè)實(shí)施階段、生產(chǎn)準(zhǔn)備、竣工驗(yàn)收以及后評價(jià)階段，各階段的實(shí)施過程即為項(xiàng)目的全壽命周期階段，其中包含了工程的設(shè)計(jì)、施工、交付驗(yàn)收、運(yùn)行等過程。勘測設(shè)計(jì)評估、投資計(jì)劃評估、投資控制評估、工程質(zhì)量進(jìn)度以及項(xiàng)目后評估是水利工程建設(shè)管理績效評價(jià)的主要部分[5]，據(jù)此，可將工程項(xiàng)目的全壽命周期各個(gè)階段的控制難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容劃分至上述5個(gè)評價(jià)模塊之中，所構(gòu)建的績效管理評估體系見表1。

績效管理評估指標(biāo)體系中的各指標(biāo)的量綱和單位各不同，且各指標(biāo)的取值范圍也存在一定的差異，引起各評估指標(biāo)不具備相互之間的可比性[6- 8]。

表1 水利工程項(xiàng)目的績效管理綜合評價(jià)指標(biāo)體系

據(jù)此，在對評估指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析前需先進(jìn)行量綱統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化處理以消除不同評估指標(biāo)之間的不可通度性，各評估指標(biāo)無量綱化取值范圍為0～1之間的數(shù)據(jù)。依據(jù)專家對各評估指標(biāo)進(jìn)行的績效賦分結(jié)果，可將工程績效管理評估標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個(gè)等級即為優(yōu)秀、良好、中等、合格和不合格，各等級的綜合評估指標(biāo)賦分范圍依次為1.0～0.9、0.8～0.9、0.7～0.8、0.6～0.7、0～0.6五個(gè)取值范圍，評分?jǐn)?shù)值的大小代表績效管理效果的優(yōu)劣程度。通過將14個(gè)工程項(xiàng)目數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行無量綱化標(biāo)準(zhǔn)處理，可獲得15個(gè)樣本評估指標(biāo)和專家組對績效管理的賦分結(jié)果。本研究為了提高所選取樣本的準(zhǔn)確性，增設(shè)了2個(gè)理想樣本作為參照性對比分析樣本，即考慮了評估值和專家評價(jià)結(jié)果分別為0和1時(shí)的兩種特殊情況，得到的最終樣本數(shù)量共為17組。

2 模糊優(yōu)選BP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 模糊優(yōu)選BP網(wǎng)絡(luò)模型及參數(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)定系統(tǒng)內(nèi)包含個(gè)目標(biāo)特征值即在輸入層有個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，在系統(tǒng)處理隱含層中有個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)，輸出總僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則所構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共包含輸入層、隱含層和輸出層3個(gè)模糊優(yōu)選層次，所構(gòu)建的模型如圖1所示。

圖1 水利工程績效管理綜合評價(jià)模型

設(shè)定評價(jià)模型中的評價(jià)指標(biāo)的樣本數(shù)為n，則系統(tǒng)中樣本j所對應(yīng)的輸入層數(shù)據(jù)為rij，其中i=1,2,，m;j=1,2,，n，模型的計(jì)算過程如下：

(1)在系統(tǒng)的輸入層中的節(jié)點(diǎn)i所包含的信息直接傳遞給隱含層中所對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)的輸入和輸出信息相同，即rij=uij。

(1)

(2)

(4)模糊優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)重調(diào)整系數(shù)計(jì)算利用相關(guān)文獻(xiàn)中的基本公式，對于隱含層與輸出層的節(jié)點(diǎn)k、p之間的調(diào)整權(quán)重量采用下式進(jìn)行計(jì)算：

(3)

式中，n—指標(biāo)學(xué)習(xí)效率系數(shù)；M(upj)—樣本j所期望的輸出結(jié)果。

輸入層與隱含層的節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)重調(diào)整量采用下式盡心計(jì)算：

利用上述模型對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接權(quán)重系數(shù)采用BP網(wǎng)絡(luò)的方向傳播法進(jìn)行計(jì)算，并確定單元系統(tǒng)與期望目標(biāo)的權(quán)重值，可明顯降低期望輸出和實(shí)際輸出之間的計(jì)算誤差，使得計(jì)算誤差值最低[9]。結(jié)合Kolmogorov定律，本文所設(shè)定的14個(gè)評估指標(biāo)的輸入層節(jié)點(diǎn)共有14個(gè)，系統(tǒng)的中間層節(jié)點(diǎn)共29個(gè)，而績效管理評估結(jié)果即為輸出層的節(jié)點(diǎn)，有且僅有一個(gè)。利用trainlm函數(shù)對學(xué)習(xí)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，所進(jìn)行的訓(xùn)練計(jì)算方法為LMBP反向傳播法，此函數(shù)訓(xùn)練法具有計(jì)算精度高且收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)。其他各參數(shù)的設(shè)置為訓(xùn)練目標(biāo)誤差為0.001，最大訓(xùn)練步數(shù)為1000。

2.2 模糊優(yōu)選BP網(wǎng)絡(luò)模型率定及驗(yàn)證

選擇樣本中的前14組數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)訓(xùn)練樣本的初始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)為各評價(jià)指標(biāo)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一處理后的指標(biāo)值，系統(tǒng)的輸出層中的期望值數(shù)據(jù)選取與樣本相對應(yīng)的評估指標(biāo)經(jīng)專家組打分所確定的績效管理評估值[10]。依據(jù)文中所述評估指標(biāo)和方法，所構(gòu)建BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選模型經(jīng)過5個(gè)訓(xùn)練周期后其均方誤差即可滿足預(yù)先設(shè)定要求。

在樣本數(shù)據(jù)中的訓(xùn)練檢測數(shù)據(jù)為第15～17組數(shù)據(jù)，系統(tǒng)模型的輸入層節(jié)點(diǎn)值和輸出層節(jié)點(diǎn)值分別為15～17組樣本數(shù)據(jù)的評估指標(biāo)值和與之對應(yīng)的專家組績效管理的賦分值，然后利用文中所構(gòu)建的模糊優(yōu)選BP網(wǎng)絡(luò)模型對各指標(biāo)進(jìn)行評估，評估計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選模型的訓(xùn)練結(jié)果和期望結(jié)果對比表

由上表模糊優(yōu)選BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選模型評估結(jié)果可知，水利工程各項(xiàng)目的實(shí)際績效管理評估結(jié)果與模型評估結(jié)果保持高度的一致性，期望輸出與實(shí)際輸出值之間的相對誤差較小，樣本數(shù)據(jù)的均方差D均小于0.0001，滿足水利工程項(xiàng)目的評估精度要求。據(jù)此，利用文中所構(gòu)建的評估模型可應(yīng)用于對水利工程績效管理評估考核中，其評估結(jié)果可以客觀、合理的水利工程的管理水平和效益進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，并且可以實(shí)例對模型的績效管理評估進(jìn)行驗(yàn)證。

3 實(shí)例分析

本文以某供水改造項(xiàng)目為研究對象，并利用文中所構(gòu)建的BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選模型對該項(xiàng)目的績效管理水平進(jìn)行評估。該項(xiàng)目興建于2014年3月15日，并與2015年8月20日通過竣工驗(yàn)收，于2016年8月25日正式竣工通水。項(xiàng)目全長48.6km，2018年為設(shè)計(jì)水平年，且供水保證率為98%，設(shè)計(jì)年供水總量為35.16×108m3。供水分布在某市各個(gè)城區(qū)和主要城鎮(zhèn)。某改造項(xiàng)目部分概況為：工程外觀質(zhì)量得分率為94.2%，單位工程、分布工程和單元工程的優(yōu)良率分別為95.7%、100%和93.6%；在事故安全控制方面未發(fā)生安全死亡事物；在征地移民方面各項(xiàng)工作質(zhì)量均符合規(guī)定要求；在環(huán)境方面，水土流失治理率確保在92%以上；在投資管理控制方面均符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求，同時(shí)節(jié)約成本12%，工期提前12%，該工程的績效管理質(zhì)量水平明顯高于其他同類項(xiàng)目的平均值。

利用該工程監(jiān)理項(xiàng)目部的有關(guān)資料、檢驗(yàn)驗(yàn)收資料以及實(shí)際測量數(shù)據(jù)和建設(shè)投運(yùn)情況對各參數(shù)指標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算和提取，經(jīng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化處理后的各評估指標(biāo)值見表3。

利用文中所述的程序算法得到該水利改造工程項(xiàng)目的績效管理綜合評估結(jié)果為0.9527，評估等級標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)秀，研究表明，該項(xiàng)目的管理績效水平處于相對優(yōu)秀水平，文中所構(gòu)建的評估模型的計(jì)算公式和相關(guān)理論具有一定的科學(xué)性和有效性，能夠應(yīng)用于相關(guān)水利工程的績效管理評估系統(tǒng)研究。

表3 某改造項(xiàng)目各評估指標(biāo)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)結(jié)果

4 結(jié)語

本文基于水利工程績效管理評估基本理論方法和研究現(xiàn)狀水平，在詳細(xì)分析了BP網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選和模糊優(yōu)選計(jì)算公式和基本理論的基礎(chǔ)之上，結(jié)合水利工程績效管理基本特征和要素，構(gòu)建了評估指標(biāo)體系。所選取的評估指標(biāo)相對于現(xiàn)有的實(shí)際項(xiàng)目，表現(xiàn)出有明顯科學(xué)性、準(zhǔn)確性和全覆蓋性，不僅適用于工程項(xiàng)目的內(nèi)外部環(huán)境要求，而且對相關(guān)項(xiàng)目的評價(jià)方法具有重要的參考價(jià)值。本文得出的主要結(jié)論如下：

(1)本文所構(gòu)建的系統(tǒng)模型對水利工程各項(xiàng)目的實(shí)際績效管理評估結(jié)果與模型評估結(jié)果保持高度的一致性，期望輸出與實(shí)際輸出值之間的相對誤差較小，樣本數(shù)據(jù)的均方差D均小于0.0001，滿足水利工程項(xiàng)目的評估精度要求。

(2)所構(gòu)建的評估模型可應(yīng)用于對水利工程績效管理評估考核中，其評估結(jié)果可以客觀、合理的水利工程的管理水平和效益進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，本文提供了一套完整的水利工程績效管理評估指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論意義。