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标题 以设计企业为龙头的EPC总承包输变电工程施工风险评价研究
范文 赵忠泽 白立晨 宿慧芳 庞南生



摘要： EPC总承包模式是一种可以有效融合各责任方、缓解各方矛盾、加强合作、减少分隔的项目管理模式，将EPC总承包模式应用到输变电工程的建设中可以有效提高建设效率，降低建设风险。在EPC总承包企业中，设计企业凭借设计的优势使得以设计企业为龙头的EPC总承包在承建项目时更能发挥主导作用，但施工管理是其总承包全过程管理的薄弱环节，存在着许多施工风险问题。本文将利用集对分析原理，建立集对故障树风险分析模型，结合输变电工程的特点，对以设计企业为龙头的EPC总承包在输变电施工中可能遇到的施工风险进行评价分析。
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.
關键词： 设计企业；EPC；输变电工程；风险；集对故障树
Key words： design institute；EP；power transmission engineering；risk；set fault tree
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）19-0098-05
0 引言
近年来，EPC（设计—采购—施工）模式已逐渐成为电力工程项目施工的发展趋势，这种承发包模式最大的优势在于可以有效加强各参与方间的合作和减少项目分层，在解放业主的同时也使得项目建设更具整体性。输变电工程投资大、建设周期长、技术复杂、参建单位多、组织管理协调难度高，以设计企业为龙头的EPC总承包模式由于需要负责项目的设计、采购、施工和试运行等项目的全过程管理，而自身又缺乏施工管理人才、施工经验和管理组织机构不适应等，在施工管理中常常处于劣势，很容易在施工过程中出现纰漏，影响项目的顺利实施。因此，要充分发挥以设计企业为龙头的EPC总承包的功能，对总承包企业不仅要求要有较强的经济和建设能力，而且还要有较强的风险管控能力。
目前，围绕EPC总承包模式和输变电工程风险管控的研究已取得了一定的成果。文献[1]阐述了我国输变电工程EPC模式的特点，并对完善和改进输变电工程EPC模式的项目管理提出了相应的措施。文献[2]指出了输变电工程的特点，从管理、技术、质量三方面定性分析了输变电工程存在的风险，并提出了风险控制措施。文献[3]从政治、财务、技术等方面识别输变电工程风险，依照风险回避、风险控制、风险自留、风险转移、风险利用和风险监督五中风险应对策略提出了风险应对的措施。文献[4]指出输变电工程的特点，从输变电工程建设程序入手，详细分析了输变电工程建设的各个阶段存在的风险，并对各阶段存在的风险建立了风险因素体系。文献[5]从设计企业为主体的EPC总承包的特征及总承包过程管理两方面，围绕投标、设计采购和施工三个方面，详细分析了设计企业为主导的EPC总承包过程管理的优缺点。文献[6]指出了设计企业在EPC总承包的地位和现状，并针对设计企业成为EPC总承包的发展方向及在合同和人才方面存在的问题提出了自己的看法。文献[7]从设计企业开展EPC模式的促进因素、阻碍因素和存在的风险因素三方面进行了详细的分析。文献[8]通过对比分析传统项目管理模式和EPC总承包模，得出EPC模式的优势，并对EPC模式下项目的实施阶段进行了重点研究，对实施阶段存在的不足提出了意见和措施。然而，在各类对EPC总承包模式和输变电工程风险的研究中，针对以设计企业总为主导的总承包在输变电工程建设中风险的研究文献相对较少，尚需要进一步开展研究。
本文将在以往研究成果的基础上，考虑设计企业为主导的总承包在项目施工阶段风险发生的概率最大，重点分析以设计企业为龙头的EPC总承包输变电工程施工中的风险，建立风险识别体系，并应用集对分析与故障树原理对风险因素的不确定性进行量化分析，为以设计企业为主导的总承包在输变电工程施工中的风险管理提供有益的参考。
1 基于集对故障树的输变电工程风险分析法
1.1 故障树分析法
故障树分析法[9，10]（Fault Tree Analysis，FTA）是指识别各种可能造成系统损失的不稳定因素，建立一种倒立树枝状的逻辑关系图，通过分析各不稳定因素的关系及其发生的概率，从而计算整个系统的不稳定性，为保障措施的设立提供依据的一种方法。
本文将运用故障树法对以设计单位为龙头的EPC总承包在输变电工程施工过程中可能出现的各类风险因素进行识别分析。其分析的基本步骤为：
①确定顶事件：顶事件是故障树建立的倒立树枝状结构图中最顶端的事件，是故障树分析的根本；②构建故障树：找出所对顶事件有影响的事件，根据各事件的逻辑关系，建立故障树关系图，从而完成故障树的构建；③分析故障树：故障树分析中一般采用下行法或上行法描述各事件间的逻辑关系，在已知各底事件发生的概率且各底事件相互独立的情况下，结合布尔逻辑运算准则确定顶事件的发生概率。
1.2 集对故障树法
故障树方法中采用精确概率来表示事件发生的情况，但输变电工程中不确定因素多，导致准确概率不能很好体现各种不确定因素。而利用集对分析法可以将确定性与不确定性结合起来的特点，本文将采用集对分析法[9，10]对故障树各底事件的发生概率进行描述。
1.2.1 集对分析法
1.2.1.1 集对分析的基本原理
集对分析理论[11，12]是我国学者赵克勤提出的一种不确定性分析理论，它认为对两个集合的特性可以作同异反分，并可定量地用联系度表达式来描述。
集对分析的定义：设两个集合A、B，它们组成集对T=（A，B），在某背景下，T共有N个特性，其中：S个特性是A、B共有，P个特性是A、B对立，其余F=N-S-P个特性上既不对立也不同一，则T的联系度可以表示为：
1.3 输变电工程施工风险因素分析
1.3.1 施工风险故障树的构建
全面考虑各种情况下可能在设计企业为龙头的EPC总承包输变电工程施工中出现的风险因素，根据故障树分析法，建立了如下施工风险因素故障树，如图1所示。EPC总承包输变电工程施工风险风险作为顶事件，中间事件和底事件详见表1和表2。
1.3.2 故障樹中（事件）风险因素分析
1.3.2.1 技术风险
①设计风险。
1）设计变更风险
输变电工程复杂程度高，建设周期长且作业环境复杂多变，施工中常常因为地质条件或者现场实际情况的变动导致设计变更，如基础开挖过程中发现土质变化需要进行填换土处理；设计杆塔基础为岩石锚杆基础因现场岩石风化严重需改为岩石嵌固基础等。设计变更不但会影响工程进度还会造成工程量的增减和费用变动。EPC总承包模式下，施工过程中工程量的变动和费用的增减均由总承包承担，设计企业应努力做好设计工作，减少因设计变更带来的损失。
2）图纸设计深度及合理性性风险
设计图是项目建设的依据，设计图纸的优劣决定了整个工程质量的好坏。图纸设计过程中应避免因为设计标准不统一、设计人员对实际情况掌握不准确、交叉专业的设计人员沟通不到位等因素造成设计图纸不能满足施工要求的现象。输变电工程建设要求高质量，注重细节的把控，金具设计的合理性直接影响整个输电线路和杆塔的受力，变电电气设备抗震设计是电气设备的安全保障。从某种程度上说，保证了设计图纸质量就等于保证了工程质量。
②施工方案风险。
1）工期计划制定合理性
工期计划制定合理与否直接决定了总承包能否按时交工，以设计企业为龙头的EPC总承包企业在计划制定时，要打破分别制定设计、施工工期的思想观念，全面考虑、合理分配设计、施工工期及安排材料设备的进场时间。设计企业作为总承包如果仅从设计角度出发，对施工工期和材料设备进场时间的把握不准确，必然会出现设计周期长而施工工期不足的现象，或者是因过多的考虑了施工工期而使得设计时间紧张，从而造成项目图纸设计不全，施工队伍过早进场无法施工的情况出现。
2）专项施工方案风险
a）材料设备运输方案。根据项目实际情况，制定安全、高效、经济的运输方案，是项目正常、有序实施的保障。输变电工程输电线路架设区域跨度大，经常需要跨越山川、河流、沟壑等复杂地形条件施工。杆塔、线缆这类材料普遍体积较大且极其沉重，常用的运输方式有物料运输车、专用索道运输及轨道运输，遇到及特殊情况甚至需要采用直升机运输。
b）机械设备使用方案。技术人员应根据不同的情况，制定合理的机械设备使用方案，避免因机械设备选用不合理而造成不必要的损失。输变电工程施工中需要用到各种机械设备。杆塔组立和变电站电气设备安装主要机械设备为各种起重机，而线缆的张力放线更是需要用到各种飞行器，如无人机、飞艇、滑翔伞等。
c）特殊工艺方案。输变电工程复杂程度高，技术难度大，施工中采用特殊的施工工艺的情况时有出现，比如杆塔基础施工中采用爆破技术、变电站电气设备大体积混凝土基础的浇筑等。特殊施工工艺往往在特殊情况或关键部位采用，方案的优劣决与工程的进度和质量的好坏息息相关。
3）项目标段划分风险
输变电工程工程量大，施工范围广，EPC总承包企业很难独立完成整个项目的设计、采购、施工等任务，通过对项目进行合理的标段划分，寻求有能力的企业进行合作是总承包企业普遍采用的一种方式。以设计企业为龙头的EPC总承包企业在缺少施工管理人才和施工经验匮乏的情况下，在对项目进行标段划分时很难做到准确合理，很容易为后续施工埋下隐患。
1.3.2.2 施工建设风险
①输电线路建设风险。
1）项目驻地选址风险
输电线路建设沿线流动作业是不可避免的，输电线路建设人员和材料的流动性大，杆塔、金具、线缆等材料成本较高，项目驻地如果选择不合理会在一定程度上增加建设难度。因此，项目驻地选址时要优先考虑交通便利、环境安全、到达各施工场地相对便捷的地点作为驻地，方便施工。
2）线路复测风险
线路复测能够帮助施工人员更好的理解设计意图、掌握施工作业环境，为施工计划、施工方案等工作打好基础。线路复测工作做的好坏，在很大程度上影响着后续的施工作业能否顺利进行。因此，线路复测工作是输电线路施工中需要考虑的风险因素之一。
3）杆塔基础施工风险
杆塔基础是输电线路建设环节中一个重要的组成部分，其造价、工期和劳动消耗量在整个输电线路建设工程中占据了很大的比例，杆塔基础的优劣关系到整个线路的安全运行。杆塔基础施工中主要需避免安全事故和质量，一旦某个杆塔基础出现塌陷、滑坡或者拨出等安全质量事故，不但会带来施工进度延后和费用的增加，还有可能造成人员伤亡。如何做好基础施工，降低风险发生的概率，是输电线路施工建设中必须重视的环节。
4）杆塔施工风险
杆塔组立主要包括：钢结构塔、钢筋混凝土和木电杆的组立。杆塔组立方法分为整体组立和分解组立两类。杆塔组立难度大，专业性强，组立时很容易出现高空坠落、触电、缆绳断裂或者杆塔倾倒等安全质量事故，施工技术人员应在组立前做好施工组织方案，避免风险产生。
5）线路架设风险
输电线路架要经过导引绳展放、牵引绳展放、架空地线展放、放线作业、紧线作业和附件安装等几个步骤，多为高空作业。高空作业人员的防坠落、防触电等安全防护是安全防范的重点，而导、地线架设过程的免损伤，导线的防震、防舞是检验架设质量的核心。保障线路架设的质量，先要控制线路架设过程风险的产生。
②变电站建设风险。
1）变电站土建施工风险
变电站土建施工主要包括混凝土道路、混凝土电缆沟及GIS设备大体积混凝土浇筑等工程。变电站土建施工工艺主要为钢筋绑扎、模板支护、及混凝土浇筑。施工中应避免钢筋混凝土工程中蜂窝、空洞等质量通病的出现，大体积混凝土浇筑控制好混凝土的温度，避免因水化热过高引起混凝土开裂和强度下降。
2）变电站电气设备安装风险
变电站电气设备主要有变压器、并联电抗器、断路器、避雷器、互感器等。變压器、并联电抗器属于重型电气设备，重量从十吨到数百吨不等。断路器、互感器、避雷器等属于支柱变电电气设备，部分材料脆性大，容易损坏。变电站电气设备安装工艺复杂、质量要求高，现场不安定因素多，风险控制困难，是项目施工中需要重点把控的环节。
1.3.2.3 安全风险
①自然灾害风险。
输电线路的架设多为野外作业，受自然因素影响很大，如洪水、滑坡、泥石流、台风、地震等，自然灾害的发生很容易影响到工程的顺利进行并带来巨大损失。总承包单位应该项目实施前充分考虑自然灾害的风险，降低工程损失。
②施工安全风险。
1）输电线路施工安全风险
输电线路建设多为野外高空作业，不稳定因素多，安全隐患大。施工前做好安全预防措施，避免高处坠落、触电、基坑坍塌等事故的发生。
2）变电站施工安全风险
变电站建设地点相对固定，但由于变电站中电气设备众多且设备本身重量大，设备的安装难度大，很容易出现安全事故。变电站安全生产应制定合理安全管理制度，避免触电、机械伤害、火灾等事故的发生。
③治安环境风险。
输变电工程因区域跨度大，野外作业多，导致人员和材料流动性大、分散不易管理，施工人员的安全，现场材料的防偷防盗需要引起重视。
1.3.2.4 材料及资金风险
①材料价格变动风险。
输变电工程的工程量较大，建设周期长，电器设备、电线电缆和施工建设材料的市场价格均处在波动中。虽然预算价中考虑了材料价差的问题，但并不能完全避免因材料价格变动带来的问题。因此，材料价格变动是施工建设中不可忽视的风险因素。
②资金保障风险。
资金风险是工程实施过程中需要特别注重的环节。业主方的支付能力和按时支付的执行能力，作为主导地位的设计单位、施工分包企业、设备厂商的垫资能力，这些因素直接决定了项目能否按计划实施并最终交付使用。
1.3.2.5 组织管理风险
①合同风险。
项目实施的所有内容都是为了满足合同要求，合同管理贯穿项目建设的全过程。设计单位作为EPC总承包的主导方，在与施工企业签订分包合同时往往存在对价格的把握不准确、施工范围不明确、双方的权利义务不清晰等问题，这些问题的存在很可能使总包方（主要指设计方）在后面处理可能发生的纠纷中处于被动，直接影响总包单位的经济利益。
②机构设置不健全。
EPC总承包企业往往都需要组建总承包事业部，下设设计部、综合部、市场部、项目管理部、资本运营部等部门。以设计企业为龙头的总承包企业的组织机构十分不健全，一般的设计企业仅设有设计部一个部门，这对EPC总承包项目的管理时十分不利的。
③组织管理体系不完善。
设计企业往往采用的是职能式或者不完善的矩阵式组织结构，按照专业划分业务，流程化管理，而EPC总承包需要的是可多项目运作的矩阵式组织结构。以设计企业为龙头的EPC综合承包企业在组织结构设置上属于薄弱环节，而且常常在总承包管理部门之外单独设立设计部门，造成组织管理不舒畅。健全组织管理模式是以设计企业为龙头的总承包企业保障项目顺利实施的基础。
④缺乏复合型人才。
随着以设计企业为龙头的EPC工程总承包企业业务范围的扩大，不仅需要设计人才还需要能够组织EPC项目投标工作、合理确定报价和具备较强综合能力的复合型项目管理人才。然而，当今社会复合型人才十分紧缺，以设计企业为龙头的总承包企业想要更好的发展，需要注重复合型人才的培养。
2 集对故障树法风险评估模型
根据图l，采用上述准则，从最底端的底事件开始，按布尔逻辑运算规则及Semanderes[13]算法，由下而上逐级的用底事件表示中间事件直到顶事件为止，并将顶事件T表示为底事件和的最简形式。计算如下：
企业根据自身能力设定输变电工程施工风险阀值，当施工风险的联系度值超过它时，表明输变电工程施工风险超过了设计企业总承包的最大承受能力，需要采取有效措施降低风险的发生。
3 实例分析
本文构建了以设计企业为龙头的EPC总承包输变电工程施工风险因素指标体系，根据相关文献和以往输变电工程的历史数据，得到各风险因素发生的联系度系数（如表3所示）。
若输变电工程建设管理单位设定的风险联系度阀值为0.2，由于μ（t）>0.2，这说明风险较大，建设管理单位应采取相应的措施，以减少工程建设的风险，使其达到可承受的范围。
为了检验i的值对集对联系度值的影响，本文把不同的i代入最终式中进行比较，可以得出表4。
由表4可以看出，i的取值对集对联系度的影响非常大i的不同取值可能会影响到公司对风险的判断，因此，合理确定i值是风险评估有效性的必要条件。
4 结论
本文分析了以设计企业为龙头的EPC总承包输变电工程施工中风险因素并構建了风险因素故障树，运用集对故障分析原理对其风险进行了分析，希望能对以设计研为龙头的总承包在输变电工程施工中的风险控制起到一定的帮助作用。另外，对确定风险要素的优先级和风险损失的分析，尚需要进一步研究的问题。
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更新时间：2024/12/23 2:15:03