基于灰色關(guān)聯(lián)-改進TOPSIS法的EPC項目承包商優(yōu)選研究 ①

胡龍偉， 章 俊， 孫 雨， 夏思雨， 王金榮

(青島理工大學管理工程學院，山東 青島 266520)

0 引 言

EPC即設(shè)計-采購-施工，工程總承包商全面負責承包工程的質(zhì)量、安全、工期、造價。由上述EPC模式的特點可知，工程總承包商的綜合能力對工期、工程質(zhì)量等各方面有著舉足輕重的作用。然而，當前對EPC總承包評標方法并不完備。但EPC工程不僅考慮滿足設(shè)計需求，并不能以單單的價低者得。由于評標未能綜合考慮軟硬實力，評價體系有待商榷，因此建立完善的指標評價體系，采用綜合評價尤為重要。

在對工程項目承包商優(yōu)選中，夏松林[2]利用層次分析法和專家評價，通過權(quán)重量化的方式，對承包商進行定量的指數(shù)排序；方煒[3]等通過多屬性逆向拍賣進行承包商選擇的最優(yōu)決策；王志強[5]等集合專業(yè)意見構(gòu)建vague判斷矩陣，利用TOPSIS方法進行總承包商的優(yōu)選。以上研究有其科學性，增加了決策的有效性，有利于選擇更好的工程總承包商，但也存在一定的局限性，進行專家評價時，會受到專家知識層次和偏好的影響，決策時主觀成分較大。BP神經(jīng)網(wǎng)絡可以避免主觀干擾，但樣本小時，導致精度不高，TOPSIS法能體現(xiàn)評價對象與理想解的貼近程度，卻不能準確有效分析數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，無法進行圖像貼近度判讀。

鑒于此，結(jié)合EPC模式的總承包商特點建立了EPC工程項目承包商評價體系，用C-OWA算子進行定權(quán)，建立灰色關(guān)聯(lián)和改進的TOPSIS模型，計算相對貼近度進行承包商的優(yōu)選，通過灰色關(guān)聯(lián)改進TOPSIS模型進行決策，并以算例計算進行驗證，證明模型的可靠性，為EPC項目承包商優(yōu)選提供參考。

1 EPC工程項目承包商評價指標體系的建立及量化

1.1 EPC工程項目承包商評價指標體系的建立

為了能對EPC工程項目承包商的綜合實力進行有效的評價[6]，在閱讀大量文獻及相關(guān)政策的基礎(chǔ)上，對相關(guān)文獻通過文獻頻度統(tǒng)計法進行統(tǒng)計，按照科學性、系統(tǒng)性、定量與定性相結(jié)合的原則，構(gòu)建了EPC工程項目承包商評價綜合指標體系，主要包括技術(shù)力量、項目管理水平、商務及財務水平、社會影響力等4個主要方面以及他們隸屬的16個二級指標，EPC工程項目承包商綜合評價體系如圖表1所示。

表1 EPC工程項目承包商綜合評價指標體系

1.2 EPC工程項目承包商評價指標體系的量化

建立指標綜合評價體系后，由于二級評價指標中，存在著定性指標和定量指標，定量指標有專業(yè)人員數(shù)量C12、技術(shù)創(chuàng)新項數(shù)C13、合同履約次數(shù)C25、施工工期C26、投標報價C33、資質(zhì)等級C41、市場占有率C42；對于定量指標，根據(jù)投標單位所提供真實有效的數(shù)據(jù)，按其實際值大小輸入后，進行標準化處理，對于定性指標，采用專家投票打分法得到對應的分值后進行量化。

其中資質(zhì)等級，按我國對施工企業(yè)等級的劃分，分為特級、一級、二級、三級[7]。在參照綜合評標法相關(guān)實施細則的基礎(chǔ)上，以特級企業(yè)打分為10分，每降一級減2分進行量化。其他定性指標按其隸屬等級進行判別，各指標的隸屬等級及分值如表3所示。得出對應的等級，按首尾各去掉一個最高級后進行平均。

表3 各指標的隸屬等級及分值

2 基于灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS的EPC工程項目承包商評價模型

2.1 基于C-OWA算子確定評價指標體系權(quán)重

有序加權(quán)平均對專家所給權(quán)重進行有序加權(quán)，其具體步驟如下：

邀請n位專家，根據(jù)同一層次指標的重要性程度進行打分，滿分為10分，根據(jù)所認為的重要性程度進行打分，重要性越高，得分越高[8]。n位專家的打分結(jié)果得到指標因素的初始決策數(shù)據(jù)集 (a1,a2,a3,…,an) ，對所得數(shù)據(jù)從大到小排序并從最小的數(shù)0開始編號，得到的結(jié)果(b0,b1,b2,b3,…,bn-1)

數(shù)據(jù)bi的權(quán)重θj+1計算公式為

(1)

m(m表示指標因素的個數(shù))

(2)

計算指標因素的相對權(quán)重wi，即

(3)

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度-改進TOPSIS法

TOPSIS 法是一種有限方案多目標決策綜合評價方法，能充分利用原始數(shù)據(jù)的信息，消除量綱后，其結(jié)果能精確地反映各評價方案之間的差距，最后根據(jù)相對距離，得出各個方案與最優(yōu)方案的接近距離[9]，從而實現(xiàn)各個方案的優(yōu)選。其方法的數(shù)據(jù)分布及樣本含量無嚴格限制，數(shù)據(jù)計算簡單易行等優(yōu)點；也存在不能根據(jù)指標的重要性引入權(quán)重計算、不能分檔管理、靈敏度不高等缺點。

灰色關(guān)聯(lián)分析[10]是一種發(fā)展態(tài)勢的量化比較分析及相對性的排序分析，其中根據(jù)幾何曲線的相似程度，曲線越相似，關(guān)聯(lián)程度越大。其優(yōu)點是對數(shù)據(jù)量沒有太高要求，具有對比分析過程簡單，通俗易懂等優(yōu)點；缺點是這種直觀的比較，實際則較為粗略。

將TOPSIS法和灰色關(guān)聯(lián)度相結(jié)合，彌補兩種方法的缺點，增加決策的有效性，并引入C-OWA算子賦權(quán)，計算相對貼近度，使EPC工程項目承包商的選擇更加合理可信。

2.3 模型具體實施步驟

第一步：構(gòu)造初始指標矩陣。設(shè)EPC項目承包商有n個評價指標，總共有m個EPC項目承包商進行招標，則n個方案的原始數(shù)據(jù)構(gòu)成矩陣為：

X=(Xij)i=1, 2,…,m;j=1, 2,…,n

(4)

第三步：計算加權(quán)標準化矩陣。用C-OWA算子賦權(quán)得出各個二級指標的權(quán)重與規(guī)范化后的無量綱矩陣相乘，得到加權(quán)標準化矩陣為

Z=(Zij)m×n=(WiYij)m×n

(5)

其中Wi為n個評價指標所占的權(quán)重。

第四步：確定加權(quán)標準化矩陣的正理想解Z+和負理想解Z-。

Z+=[Z1+,Z2+,Z3+…Zn+]

(6)

Z-=[Z1-,Z2-,Z3-…Zn-]

(7)

其中，正理想解是每列最大值構(gòu)成的最好向量，負理想解是每列最小值構(gòu)成的最差向量。

第五步：計算各方案與正理想解和負理想解的歐式距離。

(8)

(9)

第六步：計算樣本到正理想解和負理想解的灰色關(guān)聯(lián)度。

(10)

(11)

(12)

樣本i與負理想樣本的關(guān)聯(lián)度為

(13)

第七步：對所求得的歐式距離和灰色關(guān)聯(lián)度進行無量綱處理

(14)

第七步：計算灰色關(guān)聯(lián)相對貼近度并排序

(15)

根據(jù)ξ大小進行排序，其中Ci+=αRi-+βDi+，Ci-=αRi++βDi-，其中Ci+、Ci-分別為樣本與正理想解和負理想解的貼近程度，α、β是偏好系數(shù)，α+β=1，取α=β=0.5。

3 實例分析

青島某裝配式住宅項目采用EPC模式招標，招標文件發(fā)出后，共有36家企業(yè)進行投標，經(jīng)資格預審后，有6家企業(yè)符合要求并進行競標，用A1-A6表示各企業(yè)(工程承包商)，根據(jù)構(gòu)建的 EPC工程項目承包商綜合評價指標體系進行優(yōu)選，對二級定性指標進行量化，定量指標以實際指標為準，得到EPC工程項目承包商初始數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 EPC工程項目承包商初始數(shù)據(jù)

3.1 基于C-OWA算子確定指標權(quán)重

以一級指標為例，邀請6個權(quán)威專家進行評分，滿分為10分，分值越大，表明重要程度越高，數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 一級指標專家打分值

3.2 基于灰色關(guān)聯(lián)度TOPSIS模型進行工程項目承包商選擇

根據(jù)式(4)-(7)進行構(gòu)造標準加權(quán)矩陣，得正負理想解，數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表6。

表6 數(shù)據(jù)處理結(jié)果

根據(jù)式(8)-(13)得，承包商的正負理想解的歐式距離和灰色關(guān)聯(lián)度

di+=(0.0182，0.0664，0.0533，0.0440，

0.0386，0.0289 )

di-=(0.0673，0.0275，0.0410，0.0379，

0.0463，0.0531 )

ri+=(0.6063，0.8331，0.7656，0.8164，

0.6480，0.8165 )

ri-=(0.8197，0.7886，0.7751，0.7081，

0.8536，0.7480 )

根據(jù)式(14)-(15)得，對歐式距離和灰色關(guān)聯(lián)度進行無量綱處理后，求得承包商決策的相對貼近度并排序，得模型評價結(jié)果如表7所示。

表6 模型評價結(jié)果

由表6的相對貼近度都在0.4-0.6之間，排序為A2>A3>A5>A4>A6>A1，貼近度A2的貼近度最優(yōu)，故可知本次EPC工程項目的承包商為A2。

4 結(jié) 語

結(jié)合EPC工程模式，構(gòu)建了EPC工程項目綜合評價體系，豐富了現(xiàn)有指標體系種類，能夠客觀準確的反映EPC工程項目承包商綜合狀態(tài)，并對定量指標采取專家打分，得出具體量化分數(shù)，并引入C-OWA算子賦權(quán)，避免主觀偏好。

在方法上，將灰色關(guān)聯(lián)與TOPSIS方法相結(jié)合改進，構(gòu)建了新的相對貼近度，更引入了偏好系數(shù)，充分考慮了決策的其他因素，故決策充分科學并具有現(xiàn)實意義。