趙 輝,馬勝彬,卜澤慧,劉 欣
(青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院,山東 青島 266520)
裝配式建筑在我國政策持續(xù)推動(dòng)和建筑技術(shù)持續(xù)改革的背景下開始高速發(fā)展,作為一種可持續(xù)發(fā)展的綠色低碳建造模式,它具有“集約化、工業(yè)化、低能耗”的顯著優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑打破了傳統(tǒng)建筑“秦磚漢瓦”的建造模式,形成了建筑構(gòu)件“標(biāo)準(zhǔn)化”,建造模式“工業(yè)化”的新局面。由于裝配式建筑帶來的采購模式的變革,在對(duì)預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商進(jìn)行選擇時(shí)需要考量的因素也更加復(fù)雜,而預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的合理優(yōu)選將直接影響著裝配式建筑能否順利建成。
國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于供應(yīng)商選擇問題的研究主要集中在指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法兩個(gè)方面,且更多涉及的是工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品[1,2]、貿(mào)易商品[3,4]以及傳統(tǒng)建筑材料[5,6]等領(lǐng)域,對(duì)于裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇的研究卻寥寥無幾?,F(xiàn)有研究中,潘雨紅等[7]通過DEMATEL(Decision-making Trial and Evaluation Laboratory)方法和BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了相關(guān)性分析;石曉波等[8]從特有性、傳統(tǒng)性和前瞻性三個(gè)角度構(gòu)建了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并進(jìn)一步對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化分析;陳為公等[9]從裝配式建筑部品業(yè)主采購的視角建立指標(biāo)體系,通過ANP(Analytic Network Process)進(jìn)行賦權(quán),并采用改進(jìn)的TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法對(duì)各個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià);楊斯玲等[10]通過直覺模糊加權(quán)平均算子和熵權(quán)法進(jìn)行組合賦權(quán),并應(yīng)用TODIM(Interactive and Multicriteria Decision Making)法來確定各備選供應(yīng)商的總體優(yōu)勢(shì)度。
綜合來看,上述方法在各個(gè)領(lǐng)域都表現(xiàn)出獨(dú)特的適用性,但多以決策者完全理性為假設(shè),并未考慮決策者心理行為因素。而事實(shí)上,在進(jìn)行裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇時(shí),決策結(jié)果會(huì)受到?jīng)Q策者心理行為特征的影響。因此,本文主要從考慮采購方?jīng)Q策態(tài)度的角度出發(fā),引入了前景理論來解決該問題。目前,前景理論在多屬性決策問題中已得到廣泛應(yīng)用,已有學(xué)者將其拓展到行為決策[11]、方案優(yōu)選[12]、合作伙伴選擇[13]及投資決策[14]等領(lǐng)域。而裝配式建筑環(huán)境下的供應(yīng)商選擇作為一個(gè)典型的多屬性決策問題,引入前景理論可以通過計(jì)算每個(gè)備選供應(yīng)商相對(duì)于參考點(diǎn)的前景值來代替期望價(jià)值,充分考慮備選供應(yīng)商的不確定性和采購方?jīng)Q策者的主觀偏好,準(zhǔn)確表示出備選供應(yīng)商基于參考點(diǎn)的收益和損失情況。同時(shí)考慮到該決策問題涉及到眾多因素,決策環(huán)境具有猶豫模糊性,決策者可能會(huì)由于時(shí)間或自身知識(shí)等方面的限制,在決策時(shí)優(yōu)柔寡斷、猶豫不決,極易造成意見分歧,因此引入猶豫模糊集來描述決策者的評(píng)價(jià)語義信息。猶豫模糊集自Torra提出后,已在各類合作伙伴選擇等決策問題中廣泛應(yīng)用[15~17],它允許采購方?jīng)Q策者賦予每個(gè)指標(biāo)不同的評(píng)價(jià)語值,更好地保留評(píng)價(jià)信息?;谏鲜龇治?,筆者針對(duì)裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商決策中未考慮采購方?jīng)Q策者心理行為因素和指標(biāo)評(píng)價(jià)值難以表達(dá)的問題,充分結(jié)合了前景理論和猶豫模糊集的優(yōu)勢(shì),構(gòu)建了一種適用于裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇的決策模型,使采購方?jīng)Q策者在對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行選擇時(shí)更加科學(xué)合理。
裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑在建造流程方面存在著較大差異,并且在設(shè)計(jì)階段、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸階段、施工階段和驗(yàn)收階段涉及到的利益相關(guān)者關(guān)系更加復(fù)雜(見圖1)。從業(yè)主采購角度來看,采購對(duì)象不再是混凝土、鋼筋、水泥等原材料,而是柱、梁、板等預(yù)制構(gòu)件半成品甚至成品,在采購過程中,不僅要求供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)提供質(zhì)量合格的預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品,還要綜合考量供應(yīng)商第三方物流的運(yùn)輸能力和其他協(xié)同服務(wù);不再單一地考慮建筑材料強(qiáng)度、規(guī)格是否合格,還要綜合考慮建筑預(yù)制構(gòu)件與建筑物本身的兼容性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及相關(guān)單位的協(xié)調(diào)度等問題[18]。
圖1 裝配式建筑建造流程
由于裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品特征與傳統(tǒng)意義上的建筑產(chǎn)品特征有明顯區(qū)別,預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸方式和設(shè)計(jì)方式上也明顯不同于一般產(chǎn)品,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、供貨能力、服務(wù)水平等方面有著更加嚴(yán)格的要求,因此,盡管傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑原料等其他領(lǐng)域的供應(yīng)商選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已較為成熟,也不能完全沿用過去的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系。在構(gòu)建裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),應(yīng)充分考慮其產(chǎn)品特征,基于產(chǎn)品特征設(shè)置具體指標(biāo)。
(1)質(zhì)量水平
預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑物的主要部品,將以成品的形式直接應(yīng)用于裝配過程,對(duì)其質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求,采購方往往要求供應(yīng)商在進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)必須嚴(yán)格按照二次深化設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行高精度、高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。因此設(shè)置了產(chǎn)品合格率和返修退貨率來考量最基本的質(zhì)量水平,同時(shí)更加突出對(duì)產(chǎn)品安全和耐久性能的要求,以保證預(yù)制構(gòu)件在一定年限內(nèi)的使用質(zhì)量,并通過產(chǎn)品生產(chǎn)柔性來凸顯供應(yīng)商的靈活性、應(yīng)變能力和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的保障能力。而對(duì)于有個(gè)性化要求的裝配式建筑物,傳統(tǒng)工藝手段雖能滿足其標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),卻無法滿足預(yù)制構(gòu)件的多樣化生產(chǎn),因此還特別設(shè)置了產(chǎn)品工藝水平指標(biāo)。
(2)供貨能力
預(yù)制構(gòu)件物理性能會(huì)受到堆放場(chǎng)地是否平整、裝卸過程是否規(guī)范、防水措施是否到位等因素的影響,因此在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸過程中應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的保護(hù)措施。這就要求供應(yīng)商在供貨能力方面具備較高的水平,重點(diǎn)體現(xiàn)在供貨準(zhǔn)確性和運(yùn)輸安全性是否有保障,供貨輻射范圍是否夠廣,大型構(gòu)件運(yùn)輸能力是否夠強(qiáng)。
(3)企業(yè)綜合能力
鑒于裝配式建筑具有設(shè)計(jì)復(fù)雜性、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化及生產(chǎn)多樣化的特點(diǎn),供應(yīng)商企業(yè)應(yīng)當(dāng)具備良好的企業(yè)綜合能力,因此設(shè)置開發(fā)和設(shè)計(jì)能力指標(biāo)來考核供應(yīng)商在預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品設(shè)計(jì)深度、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程等方面的水平,同時(shí)綜合考慮企業(yè)發(fā)展前景、管理水平、財(cái)務(wù)狀況及信譽(yù)等方面因素。
(4)服務(wù)水平
基于預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸和存放的特殊性,供應(yīng)商應(yīng)當(dāng)提供更全面的服務(wù),主要設(shè)置售后服務(wù)能力、技術(shù)服務(wù)能力和安裝人員基本素質(zhì)來考察此方面,其中技術(shù)服務(wù)能力要求企業(yè)具有較高的信息化技術(shù)水平。因?yàn)樵谑┕r(shí)需要預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商、第三方物流和施工方相互協(xié)調(diào),保證構(gòu)件按時(shí)進(jìn)場(chǎng)、安全進(jìn)場(chǎng),所以在預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸、存放和施工等環(huán)節(jié)只有提供足夠的信息技術(shù)服務(wù),才能協(xié)同保障質(zhì)量水平、供貨能力和企業(yè)綜合能力的提高。
筆者在綜合考慮現(xiàn)澆建筑體系和其他相關(guān)領(lǐng)域供應(yīng)商選擇時(shí)需要考慮的共有影響因素的基礎(chǔ)上,結(jié)合裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的上述特征,梳理國內(nèi)裝配式建筑行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文件,遵循系統(tǒng)全面性原則、靈活性原則以及定性和定量相結(jié)合的原則,參考已有文獻(xiàn)中的相關(guān)內(nèi)容[7~10,19],將其指標(biāo)加以概括整合,最終從成本價(jià)格、質(zhì)量水平、供貨能力、企業(yè)綜合能力和服務(wù)水平5個(gè)方面篩選出適用性較強(qiáng)的影響指標(biāo)。為保證指標(biāo)的可信度,首先對(duì)采購方、供應(yīng)商的相關(guān)工作人員和科研機(jī)構(gòu)專家進(jìn)行走訪及問卷調(diào)查,共計(jì)發(fā)放問卷100份,回收有效問卷86份。根據(jù)第一輪問卷調(diào)查結(jié)果及專家反饋意見來設(shè)計(jì)第二輪專家調(diào)查問卷,通過兩次問卷調(diào)查,篩除冗余性和相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo),最終構(gòu)建了裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇指標(biāo)體系,如圖2所示。
圖2 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇指標(biāo)體系
裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇是一個(gè)典型的多屬性決策問題,且存在較高的復(fù)雜性和不確定性,因此在決策過程中應(yīng)充分考慮決策者不可避免的潛意識(shí)心理對(duì)決策結(jié)果造成的影響,而且僅靠實(shí)數(shù)作為評(píng)價(jià)語義信息已不能滿足該類復(fù)雜決策,甚至?xí)?dǎo)致決策失誤。為此,筆者將前景理論拓展到猶豫模糊環(huán)境中,采用常見的猶豫模糊語言作為信息表達(dá)方式,構(gòu)建了基于前景理論的裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評(píng)價(jià)模型。
組合數(shù)有序加權(quán)算子(Combination Ordered Weighted Averaging,C-OWA)是能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)加權(quán)計(jì)算的組合數(shù)改進(jìn)加權(quán)向量。在權(quán)重集結(jié)時(shí),評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值與每一個(gè)決策數(shù)據(jù)的位置都有關(guān)聯(lián),因主觀因素給出的極高值和極低值都會(huì)被分配到影響度相對(duì)較弱的位置,從而削弱了主觀因素造成的賦權(quán)偏差,使得這種賦權(quán)方法比較客觀合理[20]。
(1)將某一個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)集Ai={x1,x2,…,xn}中的數(shù)據(jù)按從大到小順序排列,得b0≥b1≥…≥bn-1,得到新的數(shù)據(jù)集bi={b0,b1,…,bn-1}。
(2)通過組合數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)bi的權(quán)重。
(1)
(2)
式中:m為指標(biāo)個(gè)數(shù)
(3)
2.2.1 前景理論
由Kahneman等人提出“前景理論”的主要特征是通過價(jià)值函數(shù)和概率權(quán)重來替代傳統(tǒng)期望效用理論中的效用和概率,以“有限理性”為前提,來反映決策者的主觀風(fēng)險(xiǎn)偏好,使得決策結(jié)果更符合決策者的思維實(shí)際[21,22]。決策結(jié)果通過綜合前景值V(f)=v(Δx)πi來確定,其中,V由價(jià)值函數(shù)v和決策權(quán)重函數(shù)π決定;Δx表示x偏離某一參考點(diǎn)x0的大小,Δx≥0說明獲得收益,Δx<0說明遭遇損失。
2.2.2 猶豫模糊集理論
定義1[23]:設(shè)非空集合X是給定的論域,稱H={
定義3[24]:對(duì)于定義在x∈X上的猶豫模糊數(shù)h,稱G(h)=[((γ1)ξ+(γ2)ξ+…+(γl)ξ)/l]/ξ為h的得分函數(shù),ξ(0<ξ≤1)將依照所面臨的決策問題進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)ξ=1時(shí),記G1(h)=[(γ1+γ2+…+γl)/l]為最基礎(chǔ)的得分函數(shù);當(dāng)G(h1)>G(h2),則h1>h2,即前者優(yōu)于后者,反之,則表示前者劣于后者;當(dāng)G(h1)=G(h2),此時(shí)將引入方差函數(shù)來進(jìn)行比較,若S(h1)>S(h2),則h1
計(jì)算猶豫模糊集之間的距離之前,首先要使兩個(gè)集合中的猶豫模糊數(shù)個(gè)數(shù)相等,然后再通過公式來計(jì)算距離,本文將采用猶豫模糊Euclidean距離測(cè)度dE(h1,h2)[25]進(jìn)行表示:
(4)
2.2.3 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇步驟
Step 1:應(yīng)用C-OWA算子對(duì)指標(biāo)賦權(quán)。
Step 2:構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)化猶豫模糊決策矩陣。
Step 3:前景值計(jì)算。
(5)
Step 4:決策者心理權(quán)重的確定。
猶豫模糊環(huán)境下的收益和損失的決策權(quán)重函數(shù)表示為:
(6)
式中:pj為專家給出的指標(biāo)權(quán)重;θ和δ分別為決策者的收益偏好程度和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避程度,是決策者在收益和損失狀態(tài)下的不同風(fēng)險(xiǎn)偏好系數(shù)。其中,相關(guān)參數(shù)設(shè)置為[27]:λ=2.25,ɑ=β=0.88,θ=0.61,δ=0.69。
Step 5:綜合前景值的計(jì)算。
由式(7)確定綜合前景值為:
(7)
Step 6:對(duì)綜合前景值進(jìn)行排序,確定最優(yōu)供應(yīng)商。
某建設(shè)單位要承建一棟大型裝配式建筑,需要采購大量的預(yù)制構(gòu)件,經(jīng)過初步篩選,在本市范圍內(nèi)確定了4家裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商,由于采購需求量較大,因此4家供應(yīng)商都有強(qiáng)烈的合作意愿。建設(shè)單位采購部門邀請(qǐng)相關(guān)專家對(duì)成本價(jià)格、質(zhì)量水平、供貨能力、企業(yè)綜合能力和服務(wù)水平5個(gè)方面進(jìn)行打分,首先通過9標(biāo)度法給出語言術(shù)語集S,對(duì)于效益型指標(biāo),S={s1(非常差),s2(很差),s3(差),s4(有點(diǎn)差),s5(一般),s6(有點(diǎn)好),s7(好),s8(很好),s9(非常好)},對(duì)于成本型指標(biāo),S={s1(非常低),s2(很低),s3(低),s4(有點(diǎn)低),s5(一般),s6(有點(diǎn)高),s7(高),s8(很高),s9(非常高)}。
Step 1:邀請(qǐng)專家對(duì)20個(gè)三級(jí)指標(biāo)進(jìn)行打分,得到結(jié)果如表1所示。
表1 專家打分結(jié)果
表2 指標(biāo)權(quán)重
Step 2:現(xiàn)以“供貨能力”指標(biāo)為例,采用本文所提方法進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。由專家根據(jù)打分標(biāo)度對(duì)4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分,得到原始矩陣如表3所示。
表3 專家打分原始矩陣
假設(shè)專家為風(fēng)險(xiǎn)中立,即ξ=0.5,將上述原始打分矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣如表4所示。
表4 標(biāo)準(zhǔn)化矩陣
Step 3:通過式(5)計(jì)算前景值,結(jié)果如表5所示。
表5 部分指標(biāo)在各供應(yīng)商下的前景值
Step 4:通過式(6)以及Step 1中專家給出的權(quán)重信息來計(jì)算各指標(biāo)下的心理權(quán)重,如表6所示。
表6 部分指標(biāo)在各供應(yīng)商下的心理權(quán)重
Step 5:由于篇幅原因,本文以二級(jí)指標(biāo)“供貨能力”下的4個(gè)三級(jí)指標(biāo)為例進(jìn)行了演算,在計(jì)算綜合前景值前,其他16個(gè)三級(jí)指標(biāo)的前景值和心理權(quán)重需重復(fù)Step 2~Step 4的計(jì)算過程(結(jié)果見表7,8),從而應(yīng)用式(7)得到各方案的綜合前景值(見表9)。
表7 所有指標(biāo)在各供應(yīng)商下的前景值
表8 所有指標(biāo)在各供應(yīng)商下的心理權(quán)重
表9 各方案的綜合前景值
Step 6:由表9可知,v(Y3)>v(Y1)>v(Y2)>v(Y4),即第3家裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商最優(yōu)。
通過前景理論計(jì)算出最優(yōu)結(jié)果后,由表7數(shù)據(jù)繪制出各個(gè)備選供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)前景值面積圖(圖3),對(duì)4個(gè)供應(yīng)商進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn):
圖3 裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商指標(biāo)前景值面積圖
最優(yōu)供應(yīng)商Y3在成本價(jià)格、供貨能力和服務(wù)水平方面的多個(gè)三級(jí)指標(biāo)的前景效用都體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì),同時(shí)在產(chǎn)品安全和耐久性、企業(yè)發(fā)展前景、企業(yè)信譽(yù)及開發(fā)和設(shè)計(jì)能力方面也占據(jù)著一定優(yōu)勢(shì)。其他供應(yīng)商雖然在個(gè)別指標(biāo)上存在一定的優(yōu)勢(shì),但其劣勢(shì)指標(biāo)也更加突出,如供應(yīng)商Y1在產(chǎn)品價(jià)格、產(chǎn)品合格率、供貨準(zhǔn)確性和運(yùn)輸安全性等方面存在不足,供應(yīng)商Y2在物流成本、供貨輻射范圍、大型構(gòu)件運(yùn)輸能力和安裝人員基本素質(zhì)等方面存在不足,供應(yīng)商Y4則在更多指標(biāo)中體現(xiàn)出其劣勢(shì)。從結(jié)果分析來看,基于前景理論的裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇模型既能為采購方遴選出最優(yōu)合作伙伴,于供應(yīng)商而言,還能通過各個(gè)指標(biāo)的前景值分析出自身的不足,從而有針對(duì)性地彌補(bǔ)產(chǎn)品弱勢(shì),提高企業(yè)綜合實(shí)力。
筆者構(gòu)建了裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,通過C-OWA 算子進(jìn)行賦權(quán),有效地削弱了評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)極端值帶來的不利影響,并以決策者的風(fēng)險(xiǎn)偏好態(tài)度為出發(fā)點(diǎn),構(gòu)建了基于前景理論的猶豫模糊裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇模型。一方面,充分考慮到?jīng)Q策者的“有限理性”行為,用前景理論代替?zhèn)鹘y(tǒng)的期望效用理論,更好地優(yōu)化了決策者的主觀偏好問題;另一方面引入了猶豫模糊集理論,克服了傳統(tǒng)模糊集對(duì)評(píng)價(jià)信息描述的缺點(diǎn),更加細(xì)膩地刻畫了評(píng)價(jià)信息,使得決策結(jié)果更加符合實(shí)際情況。最后通過實(shí)證分析驗(yàn)證了該模型的可行性,為裝配式建筑的發(fā)展提供一定的參考價(jià)值。在今后的研究中,筆者將在此基礎(chǔ)上對(duì)指標(biāo)間的優(yōu)劣水平進(jìn)行深入挖掘,從而進(jìn)一步指導(dǎo)裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商有針對(duì)性地彌補(bǔ)自身的弱勢(shì)。