摘 要：管道完整性管理效能評價是管道管理者測度或衡量管道完整性管理水平，實現(xiàn)管道完整性管理持續(xù)發(fā)展的一項重要工作。為此，總結(jié)了當前國內(nèi)外法律、法規(guī)及標準對管道完整性管理效能評價的要求，介紹了國外管道企業(yè)管道完整性管理效能評價工作開展的現(xiàn)狀，指出了中國管道企業(yè)在管道完整性管理效能評價方面的不足，國內(nèi)管道企業(yè)對于管道完整性管理效能評價尚外于技術(shù)研究階段，目前國內(nèi)法規(guī)還沒有針對管道完整性管理效能評價的相關(guān)要求。根據(jù)管道完整性管理的目標，從考核衡量其目標是否實現(xiàn)的角度，提出了管道完整性管理效能評價的模式為“投入—產(chǎn)出”模式，并建立了基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)的效能評價指標體系。該體系包括數(shù)據(jù)管理、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、腐蝕防護、本體管理、自然與地質(zhì)災(zāi)害防治、管道保護、管道保衛(wèi)9個模塊。在相關(guān)管道公司的試點應(yīng)用效果表明，所建立的分級效能評價指標體系能夠滿足各級管理層的管理需求。該技術(shù)對完善油氣管道完整性管理體系具有重要的參考價值。
關(guān)鍵詞：油氣管道 完整性管理 效能評價 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA) 指標 投入 產(chǎn)出
Efficiency appraisal of oil&gas pipeline integrity management
Abstract：The efficiency appraisal is performed by operators to measure or judge the pipeline integrity management(PIM)level，which is quite essential for the continuous development of the PIM work．In view of this，we first summarized the requirements of foreign and domestic laws，regulations and specifications for the PIM¢s efficiency appraisal of PIM．Through a brief introduction of such status quo in some foreign pipeline companies，we understand that domestic pipeline companies are still lagging behind in this aspect and there is no related national codes or criteria for this subject．Then according to the goals of PIM，and from the angle of checking and measuring whether the goals will be realized，we proposed an“input-output”model of the efficiencv appraisal for PIM，establishing an index system based on the Data Envelopment Analysis(DEA)．This index system includes 9 modules，named as data management，high-impact area identification， risk assessment， integrity assessment， corrosion prevention and control， body management，natural and geological disaster prevention，pipeline protection，and pipeline safeguard．Pilot application in some pipeline companies suggests that this established classified index system will satisfy the needs at various management levels．This studv provides a reference and guidance to the PIM system improvement in China．
Keywords：oil＆gas pipelines，integrity management，efficiency appraisal，data envelopment analysis(DEA)，index，input-output model
管道完整性管理是目前全球管道企業(yè)積極推行的管理模式[1-12]。管道管理者為保證管道的完整性，針對管道不斷變化的因素，對管道面臨的風險因素進行識別和評價，采取各種風險減緩措施，不斷控制風險因素激發(fā)或降低其影響程度，將風險控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終達到持續(xù)改進、減少管道事故、經(jīng)濟合理地保證管道安全、平穩(wěn)運行，而不對員工、公眾、用戶或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的目的[13]。但管道完整性管理推行后，管道管理者需要檢測或衡量其效能，以便能夠持續(xù)改進。因此，管道完整性管理效能評價成為一項重要工作。
如何對管道完整性管理開展效能評價，并提出改進建議，以實現(xiàn)管道完整性管理持續(xù)發(fā)展，是目前管道企業(yè)面臨的亟待解決的問題。國內(nèi)外尚無成熟的方法可供遵照執(zhí)行，一些完整性管理相關(guān)的標準規(guī)范也只是對效能評價提出了開展要求及建議，無具體實施辦法[14-15]。
根據(jù)管道完整性管理的目標，從考核衡量其目標是否實現(xiàn)的角度，通過“投入—產(chǎn)出”關(guān)系建立了效能評價指標體系。其中，投入方面主要考慮實施完整性管理的人、財、物的投入；產(chǎn)出指標主要考慮其管理目標的實現(xiàn)及效果，即是否完成了相關(guān)計劃任務(wù)工作，是否合乎各項標準規(guī)范及管理目標的要求，是否達到了設(shè)定的管理目標或期望效果。
1 效能評價原理及國內(nèi)外研究動態(tài)
1．1 效能評價的原理
1．1．1效能的定義
關(guān)于系統(tǒng)效能的定義，主要有如下幾種[16-17]：①麻省理工學院的Levis A H等人的定義～一系統(tǒng)與使命的匹配程度；②美國海軍的定義——系統(tǒng)能在規(guī)定條件下和在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)之程度的指標；③目前應(yīng)用較廣的是美國工業(yè)界武器效能咨詢委員會(WSEIAC)的定義：“系統(tǒng)效能是預(yù)期一個系統(tǒng)能滿足一組特定任務(wù)要求的程度的度量，是系統(tǒng)的有效性、可信賴性和能力的函數(shù)”，或者說是“系統(tǒng)在給定條件下達到特定使用目標的能力”。
系統(tǒng)效能是不同于性能的獨立概念。系統(tǒng)性能是指系統(tǒng)能夠發(fā)揮表現(xiàn)出的處理能力，它往往被執(zhí)行者所關(guān)注；而系統(tǒng)效能不僅是其所具有的內(nèi)在執(zhí)行任務(wù)的能力，而且是在系統(tǒng)的全生命周期中圍繞系統(tǒng)的一些活動所取得的效果，它往往被決策者所關(guān)注。
綜合上面對于系統(tǒng)效能概念的分析，筆者所研究的管道完整性管理效能分析比較接近系統(tǒng)效能分析內(nèi)容。
1．1．2效能評價的定義
效能評價是指對某種事物或系統(tǒng)執(zhí)行某一項任務(wù)結(jié)果或者進程的質(zhì)量好壞、作用大小、自身損耗和資源消耗等效率指標的量化計算或結(jié)論性評價。
效能評價的步驟為：明確評價目標、確定評價范圍、選擇評價方法、數(shù)據(jù)收集與處理、開展評價、結(jié)論分析、改進建議、編制評價報告。
1．1．3效能評價模式和基本方法
1．1．3．1效能評價的基本模式
伯斯坦(Burstcin)、威利特(Willett)、勞登布什(Raudenbush)、布賴克(Bryk)和羅戈薩(Rogosa)等人認為一個經(jīng)得起檢驗的效能評價模式必須符合3條標準[18]：①模式必須首先能解釋系統(tǒng)的成就；②模式必須將影響系統(tǒng)成就的因素之間的關(guān)系具體化；③模式必須接受不少于3次的足夠精確的測量，并能在適當層級進行分析。
總結(jié)已有研究認為效能評價模式可以分為3種類型(表1)。
1．1．3．2效能評價基本方法
評價需要解決的主要問題是分類、排序和整體評價，評價方法主要圍繞此類目的展開。有關(guān)系統(tǒng)評價的理論和方法大致可以分為3類[19]：①以數(shù)理理淪為基礎(chǔ)的方法，以數(shù)學理論和解析方法對評價系統(tǒng)進行定量描述和計算，通常需要在一定的假設(shè)條件下進行評價，評價方法主要有模糊分析法、灰色系統(tǒng)分析法和技術(shù)經(jīng)濟分析法等；②以統(tǒng)計分析為主的方法，其特點是把統(tǒng)計樣本數(shù)據(jù)看作隨機數(shù)據(jù)處理，對指標數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化．所得均值、方差、協(xié)方差反映指標潛在的規(guī)律，通過統(tǒng)計方法對指標體系進行分析，得出在大樣本數(shù)據(jù)下對評價對象的綜合認識，評價方法主要有主成分分析法、因子分析法、聚類分析法、判別分析法、關(guān)聯(lián)分析法、層次分卡斤法等；③重現(xiàn)決策支持的方法，以計算機系統(tǒng)仿真和模擬技術(shù)為主，研究如何使系統(tǒng)的運行和人類行為目標一致，以此得出系統(tǒng)評價結(jié)果。
筆者對通常采用的統(tǒng)計分析方法德爾菲法、層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)及對標與差距分析法進行了比選(表2)。
管道完整性管理效能評價具有多投入、多產(chǎn)出的基本特征，而且各種投入(產(chǎn)出)在性質(zhì)與價值方面存在著巨大差異。因此，采用了數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)對決策單元進行相對有效性評價，根據(jù)各決策單元的投入、產(chǎn)出實際指標數(shù)據(jù)得到生產(chǎn)可能集，使用線性規(guī)劃模型，構(gòu)造出有效的生產(chǎn)前沿面，通過識別各決策單元所對應(yīng)的點是否位于有效生產(chǎn)前沿面上，以判定其是否處于有效狀態(tài)，并且給出各決策單元的改進建議。
1．2 國內(nèi)外管道完整性管理效能評價現(xiàn)狀
1．2．1國內(nèi)外管道完整性管理法律法規(guī)及標準要求
國外關(guān)于管道完整性管理效能評價的法律、法規(guī)主要有：美國法規(guī)《管道安全改進法案2002》(H．R．3609)(第14部分)，美國法規(guī)《管道檢測、保護、實施及安全法案2006》(H．R．5782)(第16部分)，美國聯(lián)邦法規(guī)49CFRl92《管道運輸天然氣和其他氣體的聯(lián)邦最低安全標準》子部分《輸氣管道完整性管理》(第192．945條)，美國政府責任辦公室(GAO，隸屬國會)2006年關(guān)于天然氣管道安全的報告《進一步加強完整性管理效能評價》(GAO-06-946)。
國外關(guān)于管道完整性管理效能評價的標準主要有ASME B31.8S和API ll60。
由于管道完整性管理的概念引入較晚，目前國內(nèi)法規(guī)還沒有針對管道完整性管理效能評價的相關(guān)要求。目前國內(nèi)主要遵照執(zhí)行是將ASME B31．8S及API ll60等同采納而轉(zhuǎn)標的2個推薦性行、世標準，即《SY／T 6621—2005輸氣管道系統(tǒng)的完整性管理》及《SY／T 6648—2006危險液體管道的完整性管理》，其中對于效能評價的相關(guān)要求與ASME B31．8S和API 1160的內(nèi)容一致。
1．2．2國內(nèi)外管道完整性管理效能評價開展現(xiàn)狀
國外管道企業(yè)一般在滿足法律法規(guī)和標準強制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的實際情況，自行確定效能評價指標體系。加拿大ENBRIDGE公司一般從泄漏率、計劃成效、衡量進步幾個方面衡量管道完整性效能情況。美國PAHANDLE ENERGY公司將效能評價定義為驗證目標是否達到的衡量方法，并根據(jù)關(guān)鍵績效指標對完整性管理效能進行衡量。美國WILLIAMSGAS公司將效能評價分成了3個層次，首先是法律法規(guī)強制要求的工作執(zhí)行情況及效果度量，其次是針對管道所有危害因素實施工作情況的度量，此外還有其他情況的效能度量。
國內(nèi)管道企業(yè)對于管道完整性管理效能評價尚處于技術(shù)研究階段，某管道公司曾嘗試用“對標與差距分析方法”開展效能評價，通過將本管道公司完整性管理體系與其他國際管道公司的完整性管理體系對比，來發(fā)現(xiàn)當前完整性管理系統(tǒng)的狀況，找出差距和不足，提出改進建議。
2 管道完整性管理效能評價模式及方法研究
2．1 管道完整性管理效能評價模式選擇
在充分借鑒其他行業(yè)效能評價的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，參考SY／T 6621—2005以及SY／T 6648—2006并結(jié)合中國石油管道完整性管理的實際情況，將管道完整性管理效能評價定義為對管道完整性管理系統(tǒng)或某一項仟務(wù)結(jié)果或進程的質(zhì)量、作用和狀態(tài)等的衡量。通過建立的管道完整性效能評價指標體系，綜合分析管道完整性管理的效率、效果和效益，并給出改進建議(表3)。
2．2 “投入一產(chǎn)出”評價模式介紹
美國學者格朗蘭德認為，評價一測量(量的記述)或非測量(質(zhì)的記述)+價值判斷[20]。也就是說評價是在量(或質(zhì))記述的基礎(chǔ)上進行價值判斷的活動。管道完整性管理作為一種資源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過一定的人、財、物的投入(量的記述)，獲得一定的產(chǎn)出，如工作完成數(shù)量(量的記述)、工作完成質(zhì)量(質(zhì)的記述)和工作效果(質(zhì)的記述)等，最終達到管道風險可控、安全、經(jīng)濟運行的目的。對這種資源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，筆者采用了經(jīng)典的評價模式——“生產(chǎn)函數(shù)”模式，即“投入產(chǎn)出”評價模式。考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性與可操作性，舍去了一些對效能水平影響不大、非共性的因素，提出了如圖1所示的效能評價模式。
由圖l可以看出，效能評價的重點和難點就在于如確定合理的投入、產(chǎn)出指標體系，并應(yīng)用系統(tǒng)評價方法對投入、產(chǎn)出情況進行綜合評價。
2．3 管道完整性管理效能評價指標體系研究
為了更切合管道完整性管理工作業(yè)務(wù)開展實際情況，將指標體系分別按照完整性管理工作各項具體業(yè)務(wù)統(tǒng)計，這樣既可以實現(xiàn)各分項業(yè)務(wù)的效能評價，又可以實現(xiàn)總體情況的綜合效能評價。
2．3．1各分項業(yè)務(wù)的效能評價指標體系
結(jié)合完整性管理實務(wù)工作內(nèi)容，在管道完整性管理6步循環(huán)的基礎(chǔ)上將具體業(yè)務(wù)分為數(shù)據(jù)管理、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、腐蝕防護、本體管理、自然與地質(zhì)災(zāi)害防治、管道保護、管道保衛(wèi)9個模塊，各業(yè)務(wù)模塊參考相關(guān)標準并結(jié)合用戶需求，分別建立“投入產(chǎn)出”指標體系，綜合9個業(yè)務(wù)模塊，可以進行管道完整性管理綜合業(yè)務(wù)分析，指標體系設(shè)計關(guān)系圖如圖2所示。
2．3．2管道完整性管理綜合管理效能評價指標體系
因管道完整性管理工作是一個有機整體，各分項業(yè)務(wù)緊密聯(lián)系，相互制約，單獨評價分項業(yè)務(wù)工作好壞、效能高低，并不能完全代表管道完整性管理工作整體效能情況，所以需要綜合各分項業(yè)務(wù)的“投入產(chǎn)出”情況，根據(jù)完整性管理實施的整體效果，從更高層次上進行綜合考慮。
綜合管理效能評價的投入指標包括人的投入和財?shù)耐度?。其中，人的投入即單位里程管道完整性管理相關(guān)人員總數(shù)；財?shù)耐度爰礊楦鞣猪棙I(yè)務(wù)費用投入的總和。
2．3．3管道完整性管理綜合效能評價
通過全面分析各專項業(yè)務(wù)及綜合管理效能，可以實現(xiàn)管道完整性管理綜合效能評價。通過綜合效能評價，可以評價目前完整性管理工作中哪些工作做得比較好，哪些工作還有待進一步提高，為完整性管理整體改進提高提供決策依據(jù)。
2．4 管道完整性管理效能評價方法研究
2．4．1 DEA評價模型的建立
數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis，DEA)是一個對多投入／多產(chǎn)出的多個決策單元的效率評價方法。它是l978年由著名的運籌學家Charnes A(查恩斯)、Cooper W W(庫伯)和Rhodes E(羅茲)首先提出的一種統(tǒng)計分析方法。他們的第一個模型被命名為C2R模型，從生產(chǎn)函數(shù)角度看，這一模型是用來研究具有多個輸入、特別是具有多個輸出的“生產(chǎn)部門”同時為“規(guī)模有效”與“技術(shù)有效”的十分理想且卓有成效的方法[21]。
傳統(tǒng)經(jīng)典C2R模型對于投入、產(chǎn)出指標是自由的，但是結(jié)合管道完整性管理效能評價指標體系的實際，指標值是有上下界約束條件的，否則將會導致改進值計算結(jié)果與實際情況不符的情況。所以，筆者在傳統(tǒng)經(jīng)典C2R模型的基礎(chǔ)上，建立了有邊界約束的C2R模型。
即在原規(guī)劃方程的基礎(chǔ)上增加如下約束條件：
qKk-s`k≥Lk (1)
Yk+sk+≤U (2)
式中Lk、Uk分別為投入指標的下邊界和產(chǎn)出指標的上邊界。
從而規(guī)劃方程變?yōu)椋?span lang="EN-US">
通過式(3)求解，可以得到在有邊界約束條件下第k個決策單元的綜合效率評價指數(shù)(即相對有效性值)qk以及參數(shù)lk和各松弛變量s`k，sk+的最優(yōu)解qk*、lk*、s`k*、sk+*。
2．4．2 DEA方法評價流程
采用DEA方法進行效能評價的步驟為：明確評價目標、確定評價范圍、確定評價指標體系、數(shù)據(jù)收集與處理、DEA計算、結(jié)論分析、改進建議、編制評價報告。
3 管道完整性管理效能評價應(yīng)用實例
筆者建立的管道完整性管理效能評價指標體系和評價方法，曾在2家管道公司進行了試點應(yīng)用。
本次評價針對各模塊都進行了評價，統(tǒng)計結(jié)果見表4。對7條線路管道完整性管理總體效能評價的結(jié)果見圖3。7條線路各業(yè)務(wù)模塊效能平均值統(tǒng)計如圖4所示。
對2個管道分公司完整性管理效能評價結(jié)果進行分析可知：
1)本次評價中，各評價單元總體效能平均值為85.28分，效能評級為較高，即各條管線的各項業(yè)務(wù)模塊都基本能夠達到工作的預(yù)期目標。
2)各業(yè)務(wù)模塊效能情況。由各評價單元各模塊效能平均值得分統(tǒng)計結(jié)果可以看出，目前，各評價單元在高后果區(qū)識別、完整性評價及管道保護等業(yè)務(wù)模塊平均效能評級為高；綜合管理、地災(zāi)防治等業(yè)務(wù)模塊平均效能評級為較高；數(shù)據(jù)管理、風險評價以及腐蝕防護等業(yè)務(wù)模塊平均效能水平等級為中。
3)總體評價結(jié)果分析。本次評價中暫未考慮實施完整性管理的累積效果指標，在進行相對有效性評價時，將導致其效能偏低的結(jié)果。但隨著實施完整性管理長期累積效應(yīng)的顯現(xiàn)，待完整性管理應(yīng)用成熟后(根據(jù)國外經(jīng)驗，一般實施2個循環(huán)后)，根據(jù)多年累積數(shù)據(jù)進行投入產(chǎn)出綜合分析，其完整性管理實施的綜合效能將會增加。
4 結(jié)論
1)總結(jié)了當前國內(nèi)外法律、法規(guī)及標準對管道完整性管理效能評價的要求以及國外管道企業(yè)管道完整性管理效能評價工作開展現(xiàn)狀，指出了我國管道企業(yè)在管道完整性管理效能評價方面的不足。
2)通過調(diào)研和理論分析，提出了管道完整性管理效能評價的模式為“投入—產(chǎn)出”模式，建立了DEA效能評價模型。
3)在充分參考借鑒國內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外效能評價經(jīng)驗基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一套管道完整性管理效能評價的指標體系。在2家管道分公司的試點應(yīng)用結(jié)果表明所建立的分級效能評價指標體系可實現(xiàn)對管道完整性管理效能的客觀評價。
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本文作者：吳志平 蔣宏業(yè) 李又綠 陳次昌
作者單位：中國石油天然氣與管道分公司
西南石油大學石油工程學院
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