摘 要：管道完整性管理效能评价是管道管理者测度或衡量管道完整性管理水平，实现管道完整性管理持续发展的一项重要工作。为此，总结了当前国内外法律、法规及标准对管道完整性管理效能评价的要求，介绍了国外管道企业管道完整性管理效能评价工作开展的现状，指出了中国管道企业在管道完整性管理效能评价方面的不足，国内管道企业对于管道完整性管理效能评价尚外于技术研究阶段，目前国内法规还没有针对管道完整性管理效能评价的相关要求。根据管道完整性管理的目标，从考核衡量其目标是否实现的角度，提出了管道完整性管理效能评价的模式为“投入—产出”模式，并建立了基于数据包络分析(DEA)的效能评价指标体系。该体系包括数据管理、高后果区识别、风险评价、完整性评价、腐蚀防护、本体管理、自然与地质灾害防治、管道保护、管道保卫9个模块。在相关管道公司的试点应用效果表明，所建立的分级效能评价指标体系能够满足各级管理层的管理需求。该技术对完善油气管道完整性管理体系具有重要的参考价值。
关键词：油气管道 完整性管理 效能评价 数据包络分析法(DEA) 指标 投入 产出
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业积极推行的管理模式[1-12]。管道管理者为保证管道的完整性，针对管道不断变化的因素，对管道面临的风险因素进行识别和评价，采取各种风险减缓措施，不断控制风险因素激发或降低其影响程度，将风险控制在合理、可接受的范围内，最终达到持续改进、减少管道事故、经济合理地保证管道安全、平稳运行，而不对员工、公众、用户或环境产生不利影响的目的[13]。但管道完整性管理推行后，管道管理者需要检测或衡量其效能，以便能够持续改进。因此，管道完整性管理效能评价成为一项重要工作。
如何对管道完整性管理开展效能评价，并提出改进建议，以实现管道完整性管理持续发展，是目前管道企业面临的亟待解决的问题。国内外尚无成熟的方法可供遵照执行，一些完整性管理相关的标准规范也只是对效能评价提出了开展要求及建议，无具体实施办法[14-15]。
根据管道完整性管理的目标，从考核衡量其目标是否实现的角度，通过“投入—产出”关系建立了效能评价指标体系。其中，投入方面主要考虑实施完整性管理的人、财、物的投入；产出指标主要考虑其管理目标的实现及效果，即是否完成了相关计划任务工作，是否合乎各项标准规范及管理目标的要求，是否达到了设定的管理目标或期望效果。
1 效能评价原理及国内外研究动态
1．1 效能评价的原理
1．1．1效能的定义
关于系统效能的定义，主要有如下几种[16-17]：①麻省理工学院的Levis A H等人的定义～一系统与使命的匹配程度；②美国海军的定义——系统能在规定条件下和在规定时间内完成规定任务之程度的指标；③目前应用较广的是美国工业界武器效能咨询委员会(WSEIAC)的定义：“系统效能是预期一个系统能满足一组特定任务要求的程度的度量，是系统的有效性、可信赖性和能力的函数”，或者说是“系统在给定条件下达到特定使用目标的能力”。
系统效能是不同于性能的独立概念。系统性能是指系统能够发挥表现出的处理能力，它往往被执行者所关注；而系统效能不仅是其所具有的内在执行任务的能力，而且是在系统的全生命周期中围绕系统的一些活动所取得的效果，它往往被决策者所关注。
综合上面对于系统效能概念的分析，笔者所研究的管道完整性管理效能分析比较接近系统效能分析内容。
1．1．2效能评价的定义
效能评价是指对某种事物或系统执行某一项任务结果或者进程的质量好坏、作用大小、自身损耗和资源消耗等效率指标的量化计算或结论性评价。
效能评价的步骤为：明确评价目标、确定评价范围、选择评价方法、数据收集与处理、开展评价、结论分析、改进建议、编制评价报告。
1．1．3效能评价模式和基本方法
1．1．3．1效能评价的基本模式
伯斯坦(Burstcin)、威利特(Willett)、劳登布什(Raudenbush)、布赖克(Bryk)和罗戈萨(Rogosa)等人认为一个经得起检验的效能评价模式必须符合3条标准[18]：①模式必须首先能解释系统的成就；②模式必须将影响系统成就的因素之间的关系具体化；③模式必须接受不少于3次的足够精确的测量，并能在适当层级进行分析。
总结已有研究认为效能评价模式可以分为3种类型(表1)。
1．1．3．2效能评价基本方法
评价需要解决的主要问题是分类、排序和整体评价，评价方法主要围绕此类目的展开。有关系统评价的理论和方法大致可以分为3类[19]：①以数理理沦为基础的方法，以数学理论和解析方法对评价系统进行定量描述和计算，通常需要在一定的假设条件下进行评价，评价方法主要有模糊分析法、灰色系统分析法和技术经济分析法等；②以统计分析为主的方法，其特点是把统计样本数据看作随机数据处理，对指标数据进行转化．所得均值、方差、协方差反映指标潜在的规律，通过统计方法对指标体系进行分析，得出在大样本数据下对评价对象的综合认识，评价方法主要有主成分分析法、因子分析法、聚类分析法、判别分析法、关联分析法、层次分卡斤法等；③重现决策支持的方法，以计算机系统仿真和模拟技术为主，研究如何使系统的运行和人类行为目标一致，以此得出系统评价结果。
笔者对通常采用的统计分析方法德尔菲法、层次分析法(AHP)、模糊综合评价法、数据包络分析法(DEA)及对标与差距分析法进行了比选(表2)。
管道完整性管理效能评价具有多投入、多产出的基本特征，而且各种投入(产出)在性质与价值方面存在着巨大差异。因此，采用了数据包络分析法(DEA)对决策单元进行相对有效性评价，根据各决策单元的投入、产出实际指标数据得到生产可能集，使用线性规划模型，构造出有效的生产前沿面，通过识别各决策单元所对应的点是否位于有效生产前沿面上，以判定其是否处于有效状态，并且给出各决策单元的改进建议。
1．2 国内外管道完整性管理效能评价现状
1．2．1国内外管道完整性管理法律法规及标准要求
国外关于管道完整性管理效能评价的法律、法规主要有：美国法规《管道安全改进法案2002》(H．R．3609)(第14部分)，美国法规《管道检测、保护、实施及安全法案2006》(H．R．5782)(第16部分)，美国联邦法规49CFRl92《管道运输天然气和其他气体的联邦最低安全标准》子部分《输气管道完整性管理》(第192．945条)，美国政府责任办公室(GAO，隶属国会)2006年关于天然气管道安全的报告《进一步加强完整性管理效能评价》(GAO-06-946)。
国外关于管道完整性管理效能评价的标准主要有ASME B31.8S和API ll60。
由于管道完整性管理的概念引入较晚，目前国内法规还没有针对管道完整性管理效能评价的相关要求。目前国内主要遵照执行是将ASME B31．8S及API ll60等同采纳而转标的2个推荐性行、世标准，即《SY／T 6621—2005输气管道系统的完整性管理》及《SY／T 6648—2006危险液体管道的完整性管理》，其中对于效能评价的相关要求与ASME B31．8S和API 1160的内容一致。
1．2．2国内外管道完整性管理效能评价开展现状
国外管道企业一般在满足法律法规和标准强制要求的基础上，根据自身的实际情况，自行确定效能评价指标体系。加拿大ENBRIDGE公司一般从泄漏率、计划成效、衡量进步几个方面衡量管道完整性效能情况。美国PAHANDLE ENERGY公司将效能评价定义为验证目标是否达到的衡量方法，并根据关键绩效指标对完整性管理效能进行衡量。美国WILLIAMSGAS公司将效能评价分成了3个层次，首先是法律法规强制要求的工作执行情况及效果度量，其次是针对管道所有危害因素实施工作情况的度量，此外还有其他情况的效能度量。
国内管道企业对于管道完整性管理效能评价尚处于技术研究阶段，某管道公司曾尝试用“对标与差距分析方法”开展效能评价，通过将本管道公司完整性管理体系与其他国际管道公司的完整性管理体系对比，来发现当前完整性管理系统的状况，找出差距和不足，提出改进建议。
2 管道完整性管理效能评价模式及方法研究
2．1 管道完整性管理效能评价模式选择
在充分借鉴其他行业效能评价的经验基础上，参考SY／T 6621—2005以及SY／T 6648—2006并结合中国石油管道完整性管理的实际情况，将管道完整性管理效能评价定义为对管道完整性管理系统或某一项仟务结果或进程的质量、作用和状态等的衡量。通过建立的管道完整性效能评价指标体系，综合分析管道完整性管理的效率、效果和效益，并给出改进建议(表3)。
2．2 “投入一产出”评价模式介绍
美国学者格朗兰德认为，评价一测量(量的记述)或非测量(质的记述)+价值判断[20]。也就是说评价是在量(或质)记述的基础上进行价值判断的活动。管道完整性管理作为一种资源转换系统，通过一定的人、财、物的投入(量的记述)，获得一定的产出，如工作完成数量(量的记述)、工作完成质量(质的记述)和工作效果(质的记述)等，最终达到管道风险可控、安全、经济运行的目的。对这种资源转换系统，笔者采用了经典的评价模式——“生产函数”模式，即“投入产出”评价模式。考虑到数据的可获得性与可操作性，舍去了一些对效能水平影响不大、非共性的因素，提出了如图1所示的效能评价模式。
由图l可以看出，效能评价的重点和难点就在于如确定合理的投入、产出指标体系，并应用系统评价方法对投入、产出情况进行综合评价。
2．3 管道完整性管理效能评价指标体系研究
为了更切合管道完整性管理工作业务开展实际情况，将指标体系分别按照完整性管理工作各项具体业务统计，这样既可以实现各分项业务的效能评价，又可以实现总体情况的综合效能评价。
2．3．1各分项业务的效能评价指标体系
结合完整性管理实务工作内容，在管道完整性管理6步循环的基础上将具体业务分为数据管理、高后果区识别、风险评价、完整性评价、腐蚀防护、本体管理、自然与地质灾害防治、管道保护、管道保卫9个模块，各业务模块参考相关标准并结合用户需求，分别建立“投入产出”指标体系，综合9个业务模块，可以进行管道完整性管理综合业务分析，指标体系设计关系图如图2所示。
2．3．2管道完整性管理综合管理效能评价指标体系
因管道完整性管理工作是一个有机整体，各分项业务紧密联系，相互制约，单独评价分项业务工作好坏、效能高低，并不能完全代表管道完整性管理工作整体效能情况，所以需要综合各分项业务的“投入产出”情况，根据完整性管理实施的整体效果，从更高层次上进行综合考虑。
综合管理效能评价的投入指标包括人的投入和财的投入。其中，人的投入即单位里程管道完整性管理相关人员总数；财的投入即为各分项业务费用投入的总和。
2．3．3管道完整性管理综合效能评价
通过全面分析各专项业务及综合管理效能，可以实现管道完整性管理综合效能评价。通过综合效能评价，可以评价目前完整性管理工作中哪些工作做得比较好，哪些工作还有待进一步提高，为完整性管理整体改进提高提供决策依据。
2．4 管道完整性管理效能评价方法研究
2．4．1 DEA评价模型的建立
数据包络分析(Data Envelopment Analysis，DEA)是一个对多投入／多产出的多个决策单元的效率评价方法。它是l978年由著名的运筹学家Charnes A(查恩斯)、Cooper W W(库伯)和Rhodes E(罗兹)首先提出的一种统计分析方法。他们的第一个模型被命名为C2R模型，从生产函数角度看，这一模型是用来研究具有多个输入、特别是具有多个输出的“生产部门”同时为“规模有效”与“技术有效”的十分理想且卓有成效的方法[21]。
传统经典C2R模型对于投入、产出指标是自由的，但是结合管道完整性管理效能评价指标体系的实际，指标值是有上下界约束条件的，否则将会导致改进值计算结果与实际情况不符的情况。所以，笔者在传统经典C2R模型的基础上，建立了有边界约束的C2R模型。
即在原规划方程的基础上增加如下约束条件：
qKk-s`k≥Lk (1)
Yk+sk+≤U (2)
式中Lk、Uk分别为投入指标的下边界和产出指标的上边界。
从而规划方程变为：
通过式(3)求解，可以得到在有边界约束条件下第k个决策单元的综合效率评价指数(即相对有效性值)qk以及参数lk和各松弛变量s`k，sk+的最优解qk*、lk*、s`k*、sk+*。
2．4．2 DEA方法评价流程
采用DEA方法进行效能评价的步骤为：明确评价目标、确定评价范围、确定评价指标体系、数据收集与处理、DEA计算、结论分析、改进建议、编制评价报告。
3 管道完整性管理效能评价应用实例
笔者建立的管道完整性管理效能评价指标体系和评价方法，曾在2家管道公司进行了试点应用。
本次评价针对各模块都进行了评价，统计结果见表4。对7条线路管道完整性管理总体效能评价的结果见图3。7条线路各业务模块效能平均值统计如图4所示。
对2个管道分公司完整性管理效能评价结果进行分析可知：
1)本次评价中，各评价单元总体效能平均值为85.28分，效能评级为较高，即各条管线的各项业务模块都基本能够达到工作的预期目标。
2)各业务模块效能情况。由各评价单元各模块效能平均值得分统计结果可以看出，目前，各评价单元在高后果区识别、完整性评价及管道保护等业务模块平均效能评级为高；综合管理、地灾防治等业务模块平均效能评级为较高；数据管理、风险评价以及腐蚀防护等业务模块平均效能水平等级为中。
3)总体评价结果分析。本次评价中暂未考虑实施完整性管理的累积效果指标，在进行相对有效性评价时，将导致其效能偏低的结果。但随着实施完整性管理长期累积效应的显现，待完整性管理应用成熟后(根据国外经验，一般实施2个循环后)，根据多年累积数据进行投入产出综合分析，其完整性管理实施的综合效能将会增加。
4 结论
1)总结了当前国内外法律、法规及标准对管道完整性管理效能评价的要求以及国外管道企业管道完整性管理效能评价工作开展现状，指出了我国管道企业在管道完整性管理效能评价方面的不足。
2)通过调研和理论分析，提出了管道完整性管理效能评价的模式为“投入—产出”模式，建立了DEA效能评价模型。
3)在充分参考借鉴国内外、行业内外效能评价经验基础上，构建了一套管道完整性管理效能评价的指标体系。在2家管道分公司的试点应用结果表明所建立的分级效能评价指标体系可实现对管道完整性管理效能的客观评价。
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本文作者：吴志平 蒋宏业 李又绿 陈次昌
作者单位：中国石油天然气与管道分公司
西南石油大学石油工程学院
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