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，實現管道完整性管理持續發展的一項重要工作。為此，總結了當前國內外法律、法規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管道完整性管理效能評價工作開展的現狀，指出了中國管道企業在管道完整性管理效能評價方面的不足，國內管道企業對于管道完整性管理效能評價尚外于技術研究階段，目前國內法規還沒有針對管道完整性管理效能評價的相關要求。根據管道完整性管理的目標，從考核衡量其目標是否實現的角度，提出了管道完整性管理效能評價的模式為“投入—產出”模式，并建立了基于數據包絡分析(DEA)的效能評價指標體系。該體系包括數據管理、高后果區識別、風險評價、完整性評價、腐蝕防護、本體管理、自然與地質災害防治、管道保護、管道保衛9個模塊。在相關管道公司的試點應用效果表明，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。該技術對完善油氣管道完整性管理體系具有重要的參考價值。
關鍵詞：油氣管道 完整性管理 效能評價 數據包絡分析法(DEA) 指標 投入 產出
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或降低其影響程度，將風險控制在合理、可接受的范圍內，最終達到持續改進、減少管道事故、經濟合理地保證管道安全、平穩運行，而不對員工、公眾、用戶或環境產生不利影響的目的[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，以實現管道完整性管理持續發展，是目前管道企業面臨的亟待解決的問題。國內外尚無成熟的方法可供遵照執行，一些完整性管理相關的標準規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]。
根據管道完整性管理的目標，從考核衡量其目標是否實現的角度，通過“投入—產出”關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；產出指標主要考慮其管理目標的實現及效果，即是否完成了相關計劃任務工作，是否合乎各項標準規范及管理目標的要求，是否達到了設定的管理目標或期望效果。
1 效能評價原理及國內外研究動態
1．1 效能評價的原理
1．1．1效能的定義
關于系統效能的定義，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～一系統與使命的匹配程度；②美國海軍的定義——系統能在規定條件下和在規定時間內完成規定任務之程度的指標；③目前應用較廣的是美國工業界武器效能咨詢委員會(WSEIAC)的定義：“系統效能是預期一個系統能滿足一組特定任務要求的程度的度量，是系統的有效性、可信賴性和能力的函數”，或者說是“系統在給定條件下達到特定使用目標的能力”。
系統效能是不同于性能的獨立概念。系統性能是指系統能夠發揮表現出的處理能力，它往往被執行者所關注；而系統效能不僅是其所具有的內在執行任務的能力，而且是在系統的全生命周期中圍繞系統的一些活動所取得的效果，它往往被決策者所關注。
綜合上面對于系統效能概念的分析，筆者所研究的管道完整性管理效能分析比較接近系統效能分析內容。
1．1．2效能評價的定義
效能評價是指對某種事物或系統執行某一項任務結果或者進程的質量好壞、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、數據收集與處理、開展評價、結論分析、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的成就；②模式必須將影響系統成就的因素之間的關系具體化；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。有關系統評價的理論和方法大致可以分為3類[19]：①以數理理淪為基礎的方法，以數學理論和解析方法對評價系統進行定量描述和計算，通常需要在一定的假設條件下進行評價，評價方法主要有模糊分析法、灰色系統分析法和技術經濟分析法等；②以統計分析為主的方法，其特點是把統計樣本數據看作隨機數據處理，對指標數據進行轉化．所得均值、方差、協方差反映指標潛在的規律，通過統計方法對指標體系進行分析，得出在大樣本數據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、關聯分析法、層次分卡斤法等；③重現決策支持的方法，以計算機系統仿真和模擬技術為主，研究如何使系統的運行和人類行為目標一致，以此得出系統評價結果。
筆者對通常采用的統計分析方法德爾菲法、層次分析法(AHP)、模糊綜合評價法、數據包絡分析法(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、多產出的基本特征，而且各種投入(產出)在性質與價值方面存在著巨大差異。因此，采用了數據包絡分析法(DEA)對決策單元進行相對有效性評價，根據各決策單元的投入、產出實際指標數據得到生產可能集，使用線性規劃模型，構造出有效的生產前沿面，通過識別各決策單元所對應的點是否位于有效生產前沿面上，以判定其是否處于有效狀態，并且給出各決策單元的改進建議。
1．2 國內外管道完整性管理效能評價現狀
1．2．1國內外管道完整性管理法律法規及標準要求
國外關于管道完整性管理效能評價的法律、法規主要有：美國法規《管道安全改進法案2002》(H．R．3609)(第14部分)，美國法規《管道檢測、保護、實施及安全法案2006》(H．R．5782)(第16部分)，美國聯邦法規49CFRl92《管道運輸天然氣和其他氣體的聯邦最低安全標準》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，目前國內法規還沒有針對管道完整性管理效能評價的相關要求。目前國內主要遵照執行是將ASME B31．8S及API ll60等同采納而轉標的2個推薦性行、世標準，即《SY／T 6621—2005輸氣管道系統的完整性管理》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要求與ASME B31．8S和API 1160的內容一致。
1．2．2國內外管道完整性管理效能評價開展現狀
國外管道企業一般在滿足法律法規和標準強制要求的基礎上，根據自身的實際情況，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，并根據關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，首先是法律法規強制要求的工作執行情況及效果度量，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。
國內管道企業對于管道完整性管理效能評價尚處于技術研究階段，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，來發現當前完整性管理系統的狀況，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效能評價的經驗基礎上，參考SY／T 6621—2005以及SY／T 6648—2006并結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或某一項仟務結果或進程的質量、作用和狀態等的衡量。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(質的記述)+價值判斷[20]。也就是說評價是在量(或質)記述的基礎上進行價值判斷的活動。管道完整性管理作為一種資源轉換系統，通過一定的人、財、物的投入(量的記述)，獲得一定的產出，如工作完成數量(量的記述)、工作完成質量(質的記述)和工作效果(質的記述)等，最終達到管道風險可控、安全、經濟運行的目的。對這種資源轉換系統，筆者采用了經典的評價模式——“生產函數”模式，即“投入產出”評價模式。考慮到數據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、產出指標體系，并應用系統評價方法對投入、產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務開展實際情況，將指標體系分別按照完整性管理工作各項具體業務統計，這樣既可以實現各分項業務的效能評價，又可以實現總體情況的綜合效能評價。
2．3．1各分項業務的效能評價指標體系
結合完整性管理實務工作內容，在管道完整性管理6步循環的基礎上將具體業務分為數據管理、高后果區識別、風險評價、完整性評價、腐蝕防護、本體管理、自然與地質災害防治、管道保護、管道保衛9個模塊，各業務模塊參考相關標準并結合用戶需求，分別建立“投入產出”指標體系，綜合9個業務模塊，可以進行管道完整性管理綜合業務分析，指標體系設計關系圖如圖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，各分項業務緊密聯系，相互制約，單獨評價分項業務工作好壞、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務的“投入產出”情況，根據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的投入。其中，人的投入即單位里程管道完整性管理相關人員總數；財的投入即為各分項業務費用投入的總和。
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務及綜合管理效能，可以實現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。
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
數據包絡分析(Data Envelopment Analysis，DEA)是一個對多投入／多產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)首先提出的一種統計分析方法。他們的第一個模型被命名為C2R模型，從生產函數角度看，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“生產部門”同時為“規模有效”與“技術有效”的十分理想且卓有成效的方法[21]。
傳統經典C2R模型對于投入、產出指標是自由的，但是結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果與實際情況不符的情況。所以，筆者在傳統經典C2R模型的基礎上，建立了有邊界約束的C2R模型。
即在原規劃方程的基礎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出指標的上邊界。
從而規劃方程變為：
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(即相對有效性值)qk以及參數lk和各松弛變量s`k，sk+的最優解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、數據收集與處理、DEA計算、結論分析、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用。
本次評價針對各模塊都進行了評價，統計結果見表4。對7條線路管道完整性管理總體效能評價的結果見圖3。7條線路各業務模塊效能平均值統計如圖4所示。
對2個管道分公司完整性管理效能評價結果進行分析可知：
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務模塊都基本能夠達到工作的預期目標。
2)各業務模塊效能情況。由各評價單元各模塊效能平均值得分統計結果可以看出，目前，各評價單元在高后果區識別、完整性評價及管道保護等業務模塊平均效能評級為高；綜合管理、地災防治等業務模塊平均效能評級為較高；數據管理、風險評價以及腐蝕防護等業務模塊平均效能水平等級為中。
3)總體評價結果分析。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果。但隨著實施完整性管理長期累積效應的顯現，待完整性管理應用成熟后(根據國外經驗，一般實施2個循環后)，根據多年累積數據進行投入產出綜合分析，其完整性管理實施的綜合效能將會增加。
4 結論
1)總結了當前國內外法律、法規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管道完整性管理效能評價工作開展現狀，指出了我國管道企業在管道完整性管理效能評價方面的不足。
2)通過調研和理論分析，提出了管道完整性管理效能評價的模式為“投入—產出”模式，建立了DEA效能評價模型。
3)在充分參考借鑒國內外、行業內外效能評價經驗基礎上，構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用結果表明所建立的分級效能評價指標體系可實現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 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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