胡龍偉，孫 雨，章 俊，王 雪，孫 賀

(1.青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266525；2.青島昆泉建設(shè)工程有限公司，青島 266500)

建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著社會(huì)綠色環(huán)保意識(shí)的提高，建設(shè)工程消耗自然資源、破壞自然環(huán)境、污染空氣等問題的出現(xiàn)引起了社會(huì)的重視。21世紀(jì)以來，綠色施工的字眼陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)，政府與企業(yè)加大了對(duì)綠色施工的研究，對(duì)我國建筑業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用?！毒G色施工導(dǎo)則》中對(duì)綠色施工給出了較為詳盡的定義，但是目前對(duì)于綠色施工的評(píng)價(jià)沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體系，因此，為保證建筑業(yè)的綠色發(fā)展，評(píng)價(jià)體系的建立至關(guān)重要。

綠色施工的理念最早由維克多·奧吉亞提出，在之后的研究過程當(dāng)中國外學(xué)者提出了施工生命周期評(píng)估法和施工過程分析方法。KUBBA介紹了工程管理過程以及評(píng)價(jià)方法[1]；LI Xing對(duì)綠色評(píng)價(jià)系統(tǒng)的評(píng)分進(jìn)行了研究，構(gòu)建了評(píng)分系統(tǒng)框架。我國的綠色施工起步晚，但是有關(guān)學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究，提出了一些行之有效的評(píng)價(jià)體系和方法。李英攀等[2]利用人工BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)綠色施工體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，并結(jié)合實(shí)際案例分析，驗(yàn)證可行性。段春偉[3]和崔浩等[4]在施工階段建立了評(píng)價(jià)體系，把評(píng)價(jià)指標(biāo)分為TM和L兩類，為承包商綠色施工管理提供了參考。晉良海等[5]為消除個(gè)別評(píng)判專家主觀因素造成的不公平，建立了OWGA和CWGA的集成方法對(duì)綠色施工進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。薛松[6]與邵必林[7]等利用模糊物元法進(jìn)行評(píng)價(jià)，使得樣本的隸屬度更為精準(zhǔn)。

綜上所述，國內(nèi)外的學(xué)者們運(yùn)用不同的方法建立起了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并建立了模型。但是大多數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)論只能得出工程的綠色施工等級(jí)或者綜合分?jǐn)?shù)，對(duì)等級(jí)的判定不夠精確，但是可變模糊集理論可以很好地解決這個(gè)問題，可以得到評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于某個(gè)等級(jí)的概率。因此本文依據(jù)可變模糊集理論建立綜合評(píng)價(jià)計(jì)算模型。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其指標(biāo)權(quán)重的確定

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

為使評(píng)價(jià)體系具有實(shí)用性和可操作性，參考了一些學(xué)者的評(píng)價(jià)體系，見表1。同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員與管理層進(jìn)行問卷調(diào)查，進(jìn)行指標(biāo)的篩選，使得指標(biāo)的確定有現(xiàn)實(shí)依據(jù)，最終通過對(duì)專家的咨詢，確定指標(biāo)。經(jīng)有關(guān)技術(shù)人員論證可行后，根據(jù)我國綠色建筑施工的特點(diǎn)以及綠色施工國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分成了五類：資源的合理利用，施工技術(shù)的實(shí)施，施工企業(yè)的管理，對(duì)環(huán)境的影響，成本的投入。對(duì)每一類進(jìn)行細(xì)分，形成了18個(gè)影響因素指標(biāo)，由此形成的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示。

表1 文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)綠色施工影響因素

圖1 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)權(quán)重的確定

目前，指標(biāo)權(quán)重已有若干種確定方法，大體可分為客觀賦權(quán)法和主觀賦權(quán)法兩種，根據(jù)綠色施工的特點(diǎn)以及借鑒之前學(xué)者的研究，本文采用AHP三角模糊數(shù)法確定指標(biāo)權(quán)重，層次分析法，可利用專家在此領(lǐng)域的寶貴經(jīng)驗(yàn)，更加接近實(shí)際，但是會(huì)過度依附于專家的打分，主觀因素影響大，而且判斷區(qū)間不連續(xù)，因此判斷結(jié)果的客觀真實(shí)性會(huì)受到質(zhì)疑，三角模糊數(shù)的引用，改善了AHP判斷區(qū)間不連續(xù)的缺點(diǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1.2.1 構(gòu)造模糊評(píng)價(jià)矩陣

按照評(píng)價(jià)指標(biāo)上下級(jí)之間的隸屬關(guān)系，如表2—7所示，對(duì)準(zhǔn)則層與指標(biāo)層的因素進(jìn)行兩兩比較。構(gòu)造語言集I={很不重要，不重要，同樣重要，重要，很重要}。根據(jù)三角模糊數(shù)的計(jì)算規(guī)則，分別建立準(zhǔn)則層與指標(biāo)層的模糊評(píng)價(jià)矩陣。

表2 準(zhǔn)則層因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

表3 指標(biāo)層B1子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

表4 指標(biāo)層B2子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

表5 指標(biāo)層B3子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

表6 指標(biāo)層B4子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

表7 指標(biāo)層B5子因素模糊判斷矩陣及相對(duì)權(quán)重

以上結(jié)果均通過一致性檢驗(yàn)。

1.2.2 合成指標(biāo)絕對(duì)權(quán)重

C層指標(biāo)元素的絕對(duì)權(quán)重為B層指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重與C層指標(biāo)相對(duì)權(quán)重之積。按照表8中的數(shù)據(jù)對(duì)絕對(duì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，例如C16=0.1120×0.0588=0.0066，以此類推可以得到綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重。

表8 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 基于可變模糊集理論的評(píng)價(jià)模型

2.1 可變模糊集理論

對(duì)綠色施工等級(jí)的確定有多種方法，常見的有AHP模糊綜合評(píng)價(jià)法[11]，灰色綜合評(píng)價(jià)法[12]，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[13]等。AHP模糊綜合評(píng)價(jià)法能夠?qū)Τ尸F(xiàn)模糊性的資料做出比較科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，但是僅僅能得到評(píng)價(jià)對(duì)象隸屬于哪個(gè)等級(jí)，不能得到誰的隸屬度更高。灰色模型程序簡(jiǎn)單實(shí)用，容易操作，精度較高，但是，它的分析受到所選擇的白化函數(shù)的影響。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有良好的自學(xué)和自適應(yīng)能力，能夠?qū)W(xué)習(xí)內(nèi)容記憶于網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值中，并且具有一定的容錯(cuò)能力，但是隨著BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，也暴露了很多不足，譬如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇沒有統(tǒng)一的理論指導(dǎo)，過大或者過小都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，其次是受訓(xùn)練樣本的影響很大，對(duì)樣本具有依賴性。因此這三類常用的方法都會(huì)使評(píng)價(jià)等級(jí)不精確。2005年陳守煜教授首次提出了可變模糊集的概念，在水資源和水質(zhì)評(píng)價(jià)上的應(yīng)用最常見[14]，方法簡(jiǎn)便易懂，而且各個(gè)領(lǐng)域都具有模糊性，符合實(shí)際，因此得到了廣泛應(yīng)用。可變模糊集理論不僅可以得到評(píng)價(jià)對(duì)象的等級(jí)，且可以得到等級(jí)的隸屬度，偏向于哪一級(jí)，可以為后續(xù)采取措施提供參考依據(jù)。

2.2 基于可變模糊集理論的評(píng)價(jià)步驟

1)確定樣本特征值矩陣。 假設(shè)評(píng)價(jià)對(duì)象Xi有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，每個(gè)指標(biāo)特征值構(gòu)成向量Xi={x1,x2,x3,…,xn}，xij為樣本j的第i個(gè)特征向量，則樣本特征值矩陣為

(1)

其中，i=1,2，…，m；j=1,2，…，n。

2)確定指標(biāo)評(píng)價(jià)區(qū)間矩陣Iab。指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)分為四級(jí)：優(yōu)、良、合格、不合格。通過查閱相關(guān)規(guī)范，參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，打分前提是項(xiàng)目已通過強(qiáng)制性檢驗(yàn)，指標(biāo)中有定量指標(biāo)與定性指標(biāo)，定量指標(biāo)可按實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)劃分等級(jí)判斷區(qū)間，若涉及到定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，定性指標(biāo)采用百分制，參考當(dāng)?shù)厥┕ぐl(fā)展水平以及實(shí)際施工情況進(jìn)行打分，得到等級(jí)判斷區(qū)間，由于綠色施工評(píng)價(jià)的特殊性和復(fù)雜性，因此指標(biāo)多以定性指標(biāo)為主。

(2)

式中：m為指標(biāo)個(gè)數(shù)；n為劃分的等級(jí)區(qū)間；a為等級(jí)區(qū)間的上界；b為等級(jí)區(qū)間的下界。

3)確定可變區(qū)間矩陣Icd。

確定依據(jù):[cij,dij]=[ai(j-1),bi(j+1)],j-1>0,j

(3)

(4)

4)確定[aij,bij]中相對(duì)隸屬度為1的點(diǎn)，即矩陣M。

確定依據(jù):

(5)

(6)

5)將評(píng)價(jià)對(duì)象的特征值矩陣Xij與矩陣Mij進(jìn)行比較，確定相對(duì)隸屬函數(shù)，形成m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的相對(duì)隸屬矩陣U(xij)。

當(dāng)xij落在mij的左邊，相對(duì)隸屬函數(shù)為

(7)

當(dāng)xij落在mij的右邊，相對(duì)隸屬函數(shù)為

(8)

由此可得：

(9)

6)確定綜合評(píng)價(jià)模型。

依據(jù)公式：

(10)

其中，ρ取1和2時(shí)分別對(duì)應(yīng)海明距離和歐氏距離，α取1和2時(shí)分別對(duì)應(yīng)最小一乘方和最小二乘方準(zhǔn)則。兩者結(jié)合可得到四種計(jì)算結(jié)果，分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)綜合相對(duì)隸屬度矩陣U[u(x),]。將其歸一化后得到相對(duì)隸屬度矩陣U[u(x)]。

7)識(shí)別可變模糊集，計(jì)算級(jí)別特征值：

(11)

式中：n為劃分級(jí)別數(shù)目。

8)得出最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：

(12)

式中：t為四種組合方式 。

表9 評(píng)價(jià)指標(biāo)特征值

3 案例分析

3.1 確定指標(biāo)特征值

針對(duì)濟(jì)南市某高層建筑，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及問詢，了解工程項(xiàng)目的綠色施工概況，且項(xiàng)目已通過強(qiáng)制性檢驗(yàn)。通過八位相關(guān)專家對(duì)綠色施工評(píng)價(jià)體系所確定的18個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分、量化。對(duì)于定性指標(biāo)而言，以八位專家打分得到的平均值作為指標(biāo)特征值。對(duì)于定量指標(biāo)，通過以現(xiàn)實(shí)施工水平?jīng)Q定特征值，通過查閱綠色施工導(dǎo)則、相關(guān)規(guī)范以及該地區(qū)的平均施工水平確定判斷區(qū)間。其中定性指標(biāo)有C3,C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13,C14,C16；定量指標(biāo)有C1,C2,C4,C15,C17,C18。特征值結(jié)果見表9。

3.2 確定指標(biāo)評(píng)價(jià)區(qū)間矩陣Iab

3.3 確定可變區(qū)間矩陣Icd

3.4 確定M矩陣

根據(jù)式(5)，形成下列矩陣：

3.5 形成相對(duì)隸屬矩陣

根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象特征值矩陣X與評(píng)價(jià)等級(jí)中的M矩陣相比較，求得相對(duì)隸屬函數(shù)，得到四個(gè)等級(jí)的相對(duì)隸屬矩陣U(x)：

3.6 計(jì)算綜合隸屬度

根據(jù)式(10)得：

1)當(dāng)α=1，ρ=1時(shí)，綜合隸屬度為

將其歸一化后得到相對(duì)隸屬度：

2)當(dāng)α=1，ρ=2時(shí)，綜合隸屬度為

將其歸一化后得到相對(duì)隸屬度：

3)當(dāng)α=2，ρ=1時(shí)，綜合隸屬度為

將其歸一化后得到相對(duì)隸屬度：

4)當(dāng)α=2，ρ=2時(shí)，綜合隸屬度為

將其歸一化后得到相對(duì)隸屬度：

3.7 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算

計(jì)算每種組合的級(jí)別特征值，得到：

4 結(jié)論

1) 從資源的合理利用，施工技術(shù)的實(shí)施，施工企業(yè)的管理，對(duì)環(huán)境的影響，成本投入這五個(gè)因素進(jìn)行權(quán)重的分析以及對(duì)下一層次的指標(biāo)給予特征值，分析后得到該施工項(xiàng)目的綠色等級(jí)為2級(jí)-良，且偏向3級(jí)-合格。

2) 施工技術(shù)的實(shí)施這一項(xiàng)權(quán)重相對(duì)較低，且下含指標(biāo)得分也較低，因此可以從這一方面入手，提高施工技術(shù)的實(shí)施這一分項(xiàng)權(quán)重，且加強(qiáng)對(duì)綠色施工技術(shù)的引進(jìn)及實(shí)施，通過倡導(dǎo)和實(shí)行建筑工業(yè)化來改變以往傳統(tǒng)的施工方式；其次對(duì)環(huán)境的影響這一分項(xiàng)權(quán)重較高，但是其中粉塵和污水的排放控制特征值不高，后續(xù)可以對(duì)污水處理與粉塵控制采取措施，提高該項(xiàng)目的綠色施工等級(jí)。

3) 采用可變模糊集理論的方法來評(píng)價(jià)綠色施工等級(jí)，可以全面考慮各影響因素對(duì)等級(jí)的判定，通過對(duì)定量因素、定性因素的劃分，使得評(píng)判更加準(zhǔn)確。且通過實(shí)例分析驗(yàn)證了可信度，不僅可以得到項(xiàng)目的綠色施工等級(jí)，而且可以判斷出項(xiàng)目屬于各等級(jí)的概率，為管理人員后續(xù)制定綠色施工計(jì)劃提供了參考，因此該方法有一定的實(shí)際意義。