我国“十二五”规划提出加快西北、东北、西南和海上进口油气战略通道建设,完善国内油气主干管网。“十二五”期间将新增油气管道6×104km,截至2015年,管道总里程将达14×104km,投资费用约需3500×108元。作为油气管道站场建设的主要设施,输油泵机组、压缩机组、加热炉、变电设施等站场设备,在管道建设投资中占据相当大的比例,其运行效率、费用消耗也是管道运行成本最重要的组成部分。因此,对站场设备进行合理采购,将有助于降低油气管道建设和运行成本,强化安全生产,提高企业生产效率[1]。

1我国站场设备采购现状

1.1站场设备的特点

(1)运行寿命长。一般站场设备的设计运行寿命可达20~30年,在此期间,电力及燃料价格的变化、设备维检修方案的调整以及设备可靠性因素均会导致管道运行成本的变化。

(2)运行期成本比例较大。尽管此类设备在建设期间投资较大,但就设备本身而言,与其运行、维修成本相比,其初始购置价格所占比例较低。在20~30年的全寿命周期中内,燃料、电力等运行成本将比前期备采购成本高出很多,而定期维护和备品备件等费用,致使初期投资可能仅占全寿命周期成本的20%,形成“冰山效应”(图1)[2]。随着燃料、电力等能源价格的不断上涨、环保要求的不断提高,位于“水平面”以下,在设备采购时不可见的后期成本将会更高,故选择设备时应高度关注其在运行期的经济性。

1.2现行采购评标方法的不足

按照国家招投标法和相关采购管理规定,招标采购的评标方法可分为最低评标价格法和综合评分法。由于站场设备科技含量较高、技术方案相对较为复杂,且对设备运行可靠性要求高,通常采用综合评分法。综合评分法的评价内容包括商务、技术、价格、服务及其他方面等。根据设备的不同技术要求及特性,对各部分分值设置不同的权重,原则上选择综合评分得分最高的投标人作为第一中标人。尽管综合评分法在控制设备采购价格方面有一定成效,但难以全面反映设备的全寿命周期成本,主要存在以下不足:

(1)投标报价是价格评分值的直接来源,权重一般不得低于30%,而后期运行维护所需考虑的效率、可靠性等参数一般仅作为技术评价的一个评分项进行评分,故障维修、零部件供应等则列入服务及其他方面的评分中,权重比例有限,不能反映后期运行、维护在设备全寿命周期内的重要性。这种重采购价格、轻后期运行维护的做法极为不妥。

(2)在评标过程中,对设备的评价主要依据投标文件本身的描述和响应,设备运行维护中的表现未及时、全面地反馈到设备采购环节中,如采购中对设备的效率、可靠性等参数的评价更多依据厂家提供的数据,而较少采用实际运行统计数据,导致设备的采购环节与设备运行维护期脱节。设备采购是整个寿命周期设备管理的一个重要环节,采购结果直接影响后期运行的各个环节,因此应将其后期表现反馈到前期采购过程中。在设备管理及采购中应用设备全寿命周期成本(lifecyclecost,lcc)分析方法,可以有效减少设备全寿命周期的费用,乃至降低整个管道的运行成本。

2基于lcc分析的设备管理与采购

设备全寿命周期成本分析及管理的概念,最早于20世纪60年代在美国军界用于航母、激光制导导弹等高科技武器的管理。从20世纪70年代开始,该理念被各国广泛应用于航天科技、交通运输系统、能源工程、国防建设等领域。我国军工系统从20世纪80年代开始引入并实施设备全寿命周期成本管理理念,电力系统较早开始推行,并将其应用于2010年上海世博会电力系统的设备招标中,目前亦已扩展到企业的设备管理、飞机制造、公路建设等领域[3]。

2.1基本原理

设备全寿命周期管理,就是从长期效益出发,以全寿命周期成本最低作为管理目标,对设备的效能、安全以及成本指标在资产方面的综合管理,涉及从设备采购、安装、运行、维修、改造、更新直至报废的各个环节。基于lcc分析的设备采购,是设备全寿命周期管理的一个重要环节,不仅仅评价设备的购买价格,更要考虑设备在包括安装、运行、维修、改造、更新直至报废等过程的全寿命周期内的费用[4]。按照站场设备全寿命周期的运行规律、相关费用支出情况以及lcc理论,可构建出lcc模型:lcc=cic+coc+cmc+cfc+cdc式中:lcc为全寿命周期成本,元;cic为投资成本,包括采购及建设成本,元;coc为运行成本,元;cmc为维护成本,元;cfc为故障成本,元;cdc为报废成本,元。在基于lcc分析的设备采购中,可将上式计算得到的lcc替代投标价格参与综合评分法的计算;同时,将非计划性停运成本中无法量化的间接损失,利用可靠性等指标按照一定的权重纳入到技术评价中。通过对投标方案进行综合评价,选择基于lcc成本综合评估最优的投标方案。对油气管道站场设备而言,基于lcc分析的设备采购提供了一种新的决策方法,即以全寿命周期内总体成本最小的方法进行决策。

2.2采购流程

与传统的设备采购流程相比,各采购环节均需针对lcc相关内容进行考虑,但主要区别在于设备lcc模型的建立和后评估及验证。建立设备lcc模型,并对其lcc进行准确估算,是基于lcc设备采购的关键环节。此外,由于设备使用寿命长,投标商提供的许多成本数据在设备运行多年以后才能得以验证,因此,需要对供应商的后评估和验证条款及措施进行规范和细化,增加风险防范措施。基于此,可以得到基于lcc分析法的设备采购流程[5]。

(1)确定招标范围。根据设备特点确定是否适合采用基于lcc分析的招标,此类设备需具备如下特点:设备运行维护费用相对设备购置费用较高;设备比较关键,出现故障易造成较大损失;在设备运行一段时间内可以对lcc进行验证。

(2)建立lcc模型。根据lcc的模型理论,结合设备全寿命周期内的运行特点,建立lcc招标模型,明确lcc模型中的各项成本构成,并进行参数灵敏度分析,选择对lcc有显着影响的参数参与lcc计算。

(3)发布招标文件。招标文件中需体现技术与经济相结合,根据建立的lcc模型,明确其计算要求,以及供应商需提供的与lcc计算相关的参数,如设备设计寿命、可靠性、运行条件、维检修周期等。另外,还需明确lcc的验证条件及要求。

(4)资格审查与标前会。资格审查会可筛选合格的投标商参与投标,在标前会上应就lcc模型以及需投标商提供的数据与投标商进行充分沟通和交流,明确lcc模型中相关参数的取数方法,确保供应商理解lcc模型并按照要求提供数据和方案。

(5)评标与定标。评标过程中需对比各投标方案,结合现有同类设备的历史运行数据,对投标方提供的数据进行比对分析,再按照事先建立的lcc模型,计算出各投标方案的lcc值。该值将替代原商务报价,对其与技术、服务等进行综合评价,选择最终中标商。

(6)合同签订。在签订合同时,应结合原招标文件的要求,对投标商关于lcc的响应,如效率、可靠性、可用率等保证值以及设备寿命、维检修周期、长期服务价格等设定验证方法和惩罚条款。

(7)后评估及验证。设备投入运行后,在合同规定的保证期内,需要对其运行参数进行验证,如效率、可用率、可靠性及服务质量等项目进行评估和验证,并根据合同中规定的惩罚条款,对未达到合同要求的供应商进行索赔。

3成本构成分析以某长输天然气管道压气站的燃驱压缩机组采购为例,lcc主要由5部分组成。

3.1投资成本主要由采购成本和建设成本构成。采购成本包括设备购买、安装技术服务、专用工具和调试备件、卖方运输及税费、保险费等;建设成本包括设备土建安装、买方运输及设备调试投产费。采购成本一般直接反映在供货商投标报价中,易于计算和比较,建设成本在进行施工招标时确定,与供货商没有直接关系。因此,初投资成本的比较可以简化为对采购成本的比较。

3.2运行成本主要包括燃料或电力成本,是机组全寿命周期中占用份额最大的成本。例如:2004-2008年,西气东输30mw燃驱压缩机组平均每小时耗气量约4800m3,若按照2用1备计算,平均一台机组年均耗气量可达2700×104m3,即为单台设备采购价格的1/3。燃驱压缩机组的燃料成本与天然气价格有关,也与机组运行的效率、时间及负荷有关。其中,影响机组效率和负荷的因素主要有机组的热耗率、起停特性及在部分负荷下运行时的经济性、折损速度等,即机组效率随运行时间的增长而递减的速度、机组偏离设计参数时的运行特性、机组对气质组分的适应性等[8]。根据管道工程实际情况,还应考虑5%~10%的天然气损耗和2%~3%的年均价格浮动。对于一台运行寿命20年的机组而言,这部分成本高达75%~80%。

3.3维护成本维护成本指在寿命期内按照检修要求定期更换零部件等备件的费用、燃机和压缩机的计划性检修及大修费用,以及抢修、维护、试验、巡检等所需材料费、人工费、交通费等。维护成本是机组商业运行中的另一主要成本,可分为固定成本、可变成本及大修与备品备件等费用。固定成本包括人员工资、管理费和保险费等;可变成本包括消耗材料(不包括燃料),如润滑油、过滤器滤芯、干气密封等;大修与备品备件费用包括返厂交通费、大修费、更换和维修热端部件费、测试费等。由于缺乏经验和翔实的数据,维护成本往往难以进行细项计算。在进行设备lcc比较时,因固定维护成本相对固定,而可变维护成本相对较低,故该项可简化为对机组的计划性维护、大修中更换备品备件及维修费用进行比较。

3.4故障成本故障成本与机组可靠性、可用率等运行参数有关,可分为故障停用成本和维护成本。故障停用成本是因非计划性停机而对管道运行带来的风险及成本增加,故障维护成本是为尽快解决故障的备品备件储备、更换及人力费用。这部分成本与机组选型有直接关系,如果选用可靠性高、停机少的机型,则故障成本降低,但相应的投资成本可能会增加。针对可靠性稍低的机组,可通过储备充足的备品备件,提高机组的可用率,增加故障维护成本而减少故障停用成本。3.5废弃处理成本废弃处理成本是指机组运行寿命终止后的处理成本,包括机组拆弃及处理成本。运行寿命可以指物质寿命,即设备已不具备使用条件,或指设备的经济寿命,即更新设备会获得更经济的效果。此外,还有可能存在环保成本,如为使燃机排放符合环保要求而投入的成本,也包括因环境污染而造成的各类减排及惩罚费用。尽管现阶段我国尚未对天然气管道系统中运行的燃气轮机的排放进行严格限制,但随着天然气管网在东部地区的扩展,以及环保要求的提高,可能需使用低排放的燃气发生器,从而产生设备改造升级费用,这也是全寿命周期成本的一部分。近年来,原材料及人力成本的增加导致投资成本逐年上升,而设备制造技术的发展使机组的效率、运行经济性和可靠性逐渐提高,维护成本及故障成本呈下降趋势。但显而易见,燃料、电力价格上升而引起的成本增加仍将高于机组运行经济性提高带来的成本下降,因此运行成本和环保成本仍将呈上升趋势[6]。

4lcc估算法及其影响因素

在基于lcc的设备采购中,工作重点和难点是对设备lcc的估算,即根据既有的数据及信息尽可能准确地估算出设备lcc。这不仅要选取lcc最低的方案,更需要通过分析、计算各项成本/费用,针对具体问题提出切实有效的依据,作为对各种方案进行综合分析、细致比较的基础[2]。成本估算方法通常有工程估算法、参数估算法、类比估算法、分析预测法及专家估算法等,在实际分析中应用较多的是参数估算法[7]。参数估算法是一种根据同类设备的历史统计数据,建立各项费用与系统主要参数的数学模型,进而估算新系统寿命周期费用的方法。其本质是建立模型,然后通过优化的目标函数确定模型中的未知参数,最后用已知参数代入模型进行估算,已有设备的历史库资料是建模和函数优化的基础。参数估算法的估算精度取决于基本费用数据的准确性和预期的外推精度。鉴于站场设备一般使用较为成熟的产品,有已运行同类设备作为参考,可采用参数估算法进行估算。仍以某长输天然气管道压气站的燃驱压缩机组采购的lcc估算为例,除机组购置价格外,影响参数主要有:①设备性能、实际运行效率及燃料成本等;②可靠性、可用率、实际利用率、平均无故障时间等反映设备运行水平的参数;③机组大修、中修时间间隔和费用等。在进行机组的lcc建模及计算时,这些关键参数,将直接影响lcc的估算结果。确定上述参数,除要求供应商积极配合,提供尽可能充分的统计依据外,还需要对采购方已有设备的运行情况进行统计和分析。准确详细的基础数据库建设是设备lcc管理的前提和关键,也是科学实施lcc设备采购的基础。掌握详尽的设备全寿命周期费用信息,从设备研发、设计开始,到设备采购、安装、运行、维护直至报废退役,每个阶段所耗费的成本及费用都应尽可能详细地记录和估算,以建立全面完善的设备管理信息系统。设备lcc估算结果不仅与设备本身设计机制、性能相关,还与设备运行及维检修方式密切相关。即使是同一型号的设备,如果采用不同的运行维修方式,最后的lcc也会产生极大的差异。在进行lcc估算之前,需要将运行维护中的计划性检修、更新、改造等问题进行经济技术比选,选择科学的运行维护机制,采取预防性维护、可靠性维修技术,能使设备效能最大化,实现成本最低[8]。此外,lcc估算时还需对寿命期、折现率、残值率等参数进行合理选择和确定。

5结论与建议

在基于lcc分析的设备采购中,lcc估算是重点和难点。基于lcc分析的设备采购是全寿命周期设备管理中的重要环节,对已有设备实施全寿命周期管理是对新采购设备实施lcc采购的基础,运行数据的积累将有助于对新设备进行lcc采购,从而使新采购设备的全寿命周期设备管理更加科学。

(1)逐步推行lcc设备管理,从基础工作做起,在运行、建设、采购等各环节推行lcc理念,逐渐消除现有设备管理体制和lcc理念之间的差异。

(2)建立站场设备运行管理信息系统,通过对原始数据的统计和分析,验证站场设备设计阶段的目标是否实现以及实现的程度。建立设备全寿命周期各个阶段的相互衔接,不仅有利于提高站场设备的设计和运行水平,也为lcc估算提供合理可靠的基础数据,有利于实施lcc设备采购。

(3)在系统采集运行数据和建立科学运维机制的基础上,开展设备lcc的建模分析工作,并进行模型验证,通过反复的“建模-验证-修正”过程,完善设备lcc模型,使lcc设备采购更加科学。

(4)重视供应商承诺及合同验证工作,推动设备供应商以lcc为目标提高设计和制造水平,提高投标数据的可信度,加强性能测试等验证环节。这有利于促进供应商改进设计和制造水平,进而提高设备在实际工程中的运行水平。