基于CBR的工程項(xiàng)目承包商選擇問(wèn)題的研究*

張荷葉

（中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京100120）

基于CBR的工程項(xiàng)目承包商選擇問(wèn)題的研究*

張荷葉

（中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京100120）

傳統(tǒng)的招標(biāo)系統(tǒng)注重評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值的比較，缺乏經(jīng)驗(yàn)和隱性知識(shí)的支持；而采用專(zhuān)家打分的評(píng)標(biāo)系統(tǒng)又無(wú)法規(guī)避歧視存在。應(yīng)用案例知識(shí)啟發(fā)聯(lián)想功能，從工程項(xiàng)目承包商選擇全過(guò)程出發(fā)，利用CBR理論、項(xiàng)目管理理論、招標(biāo)理論、聚類(lèi)理論等，討論了招標(biāo)選定承包商流程，承包商選擇決策支持系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，提高了招標(biāo)決策的科學(xué)化和智能化。

CBR；承包商選擇；聚類(lèi)；案例組織；案例修改

隨著科學(xué)技術(shù)和工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大型、超大型工程項(xiàng)目的數(shù)量急劇膨脹。建設(shè)大型工程項(xiàng)目這樣龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要與之相適應(yīng)的管理模式也隨著項(xiàng)目的更新而不斷創(chuàng)新和完善。工程建設(shè)項(xiàng)目承包是適應(yīng)工程項(xiàng)目建設(shè)、管理專(zhuān)業(yè)化趨勢(shì)的項(xiàng)目管理模式，目前國(guó)際上工程項(xiàng)目承包模式包括設(shè)計(jì)-建造模式（DB）、工程項(xiàng)目總承包模式（EPC）、項(xiàng)目管理承包模式（PMC）等十余種。在這些項(xiàng)目承包模式中，工程項(xiàng)目承包商幾乎承擔(dān)了全部的項(xiàng)目責(zé)任，選擇一個(gè)最優(yōu)的承包商對(duì)于項(xiàng)目的成敗具有決定性的意義。

自建設(shè)部《關(guān)于培育發(fā)展工程總承包和工程項(xiàng)目管理企業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出發(fā)展工程項(xiàng)目承包市場(chǎng)，鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)展工程承包業(yè)務(wù)以來(lái)，已經(jīng)積累了大量的國(guó)內(nèi)外招標(biāo)、投標(biāo)、項(xiàng)目管理的資料和案例。如何運(yùn)用這些資料指導(dǎo)企業(yè)有的放矢的選擇投標(biāo)項(xiàng)目、指導(dǎo)政府等項(xiàng)目發(fā)起方選擇合格的承包商都是非常有實(shí)踐意義的課題[1-2]。

本文嘗試用CBR技術(shù)解決承包商選擇的決策問(wèn)題。新項(xiàng)目承包商選擇問(wèn)題，可以通過(guò)從案例庫(kù)中抽取相似項(xiàng)目承包商選擇的案例，進(jìn)行案例推理，得到與目標(biāo)案例相應(yīng)的選擇標(biāo)準(zhǔn)，建立相關(guān)的決策系統(tǒng)。同時(shí)，本文運(yùn)用聚類(lèi)技術(shù)，為案例庫(kù)中案例組織存儲(chǔ)，建立索引，增強(qiáng)CBR獲取案例的可操作性。提出承包商選擇的新思路，提升承包商招標(biāo)工作的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

1 承包商選擇與基于案例推理CBR

1.1 承包商選擇

工程總承包和工程的分包是工程項(xiàng)目協(xié)作發(fā)展的必然結(jié)果。工程總承包是指業(yè)主委托從事工程總承包的企業(yè)，對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)行全過(guò)程或若干階段的承包?？偝邪髽I(yè)按照合同約定對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量、工期、造價(jià)等向業(yè)主負(fù)責(zé)。分包工程是指總承包商根據(jù)專(zhuān)業(yè)性質(zhì)的不同或工程范圍的不同，將所承包工程中一些專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的部分或單項(xiàng)工程再分包給其他分包商。目前市場(chǎng)上主要的工程項(xiàng)目承包商選擇方式是通過(guò)招投標(biāo)方式實(shí)現(xiàn)的。

招標(biāo)問(wèn)題研究核心問(wèn)題是承包商（總承包商）選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的確定及評(píng)價(jià)方法的選擇兩個(gè)方面。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是評(píng)標(biāo)的依據(jù)，但由于影響承包商選擇的因素種類(lèi)非常多，其中諸多因素還具有非結(jié)構(gòu)和模糊的屬性。導(dǎo)致承包商評(píng)估準(zhǔn)則的確定尚無(wú)統(tǒng)一的定論。目前理論研究集合系統(tǒng)的觀點(diǎn)、企業(yè)能力理論、項(xiàng)目管理理論及績(jī)效預(yù)測(cè)理論為指導(dǎo)同時(shí)考慮外部環(huán)境因素的準(zhǔn)則。實(shí)踐中應(yīng)用的評(píng)估準(zhǔn)則多是依靠經(jīng)驗(yàn)分析（層次分析法）或使用頻率來(lái)確定的。發(fā)生一個(gè)案例，就要為這個(gè)案例建立一套指標(biāo)體系，建立指標(biāo)體系成為承包商選擇最為耗時(shí)的階段，仍不能保證建立的指標(biāo)體系能夠完整、無(wú)偏頗的選擇最優(yōu)的承包商。評(píng)價(jià)方法的選擇也是研究的熱點(diǎn)，在處置承包商選擇問(wèn)題上應(yīng)用專(zhuān)家評(píng)估法、AHP法[3]、灰色關(guān)聯(lián)度分析、多屬性分析方法[4]、多元回歸分析法[5]、因子分析法等，為減少承包商選擇的主觀性和偏好性做出了很大貢獻(xiàn)，但是這些方法仍有許多關(guān)鍵的系數(shù)需要依賴(lài)專(zhuān)家的主觀判斷和直覺(jué)。

CBR技術(shù)是在參考?xì)v史的承包商選擇經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)案例推理和修正相似案例得到的，這個(gè)過(guò)程和人的記憶推理極為相似，并能夠從源頭上減少了人的主觀偏好的參與，是解決承包商選擇問(wèn)題的一個(gè)好方法。

1.2 基于案例推理CBR

CBR（Case-Based Reasoning）即案例推理，由目標(biāo)案例的提示而得到歷史記憶中的原案例來(lái)指導(dǎo)目標(biāo)案例求解的一種策略，它的核心思想是一種模擬推理思想。CBR理論邏輯結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)是認(rèn)知科學(xué)，即處置案例的經(jīng)驗(yàn)。CBR解決問(wèn)題的過(guò)程，是利用源案例的解決辦法和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)檢索，修正得到目標(biāo)案例的解決方法。目標(biāo)案例經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)，又變成源案例，通過(guò)這種增量學(xué)習(xí)方式，使得案例庫(kù)的功能越來(lái)越強(qiáng)大。

CBR這種方式無(wú)需顯示的領(lǐng)域理論模型，避免了知識(shí)獲取的瓶頸，重視隱性知識(shí)；而且系統(tǒng)開(kāi)放、易于維護(hù)、推理速度快，成本低。特別是CBR系統(tǒng)具有自主學(xué)習(xí)的功能，因此，特別適合理論知識(shí)不完整，定義不一致、不易抽象出解決規(guī)則的問(wèn)題，如機(jī)械制造、企業(yè)管理、軍事戰(zhàn)爭(zhēng)、醫(yī)療診斷、法律判斷等等領(lǐng)域復(fù)雜的決策問(wèn)題，均可以應(yīng)用CBR技術(shù)來(lái)解決。

CBR的應(yīng)用包括5個(gè)關(guān)鍵步驟[6]。

（1）案例表示：案例是對(duì)解決過(guò)去問(wèn)題的結(jié)論和方法的表示。它包括案例發(fā)生的原因或背景、案例的特點(diǎn)、過(guò)程、解決方法和后果。以數(shù)字、文字、聲音、圖片、影像存儲(chǔ)起來(lái)。

（2）案例組織：案例的組織是通過(guò)對(duì)案例庫(kù)構(gòu)建模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如“E-R”模型，通過(guò)E-R模型表示案例樹(shù)，然后將E-R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)化，以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的形式構(gòu)建案例庫(kù)。隨著問(wèn)題的復(fù)雜，案例組織的層次，維度，相應(yīng)的有更高的要求。

（3）案例檢索：案例檢索是以案例組織為基礎(chǔ)的。案例檢索有兩個(gè)目標(biāo)，即檢索的速度和檢索的精確度，即用盡可能少的案例，全面、完整的解決目標(biāo)案例的問(wèn)題。

（4）案例修改：具體問(wèn)題具體分析。少數(shù)情況下，能夠檢索到直接適用的案例，從而解決了實(shí)際中的問(wèn)題。多數(shù)情況下，檢索到的案例與目標(biāo)案例，既有聯(lián)系，又有區(qū)別。這時(shí)，要抓住目標(biāo)案例的特征，將每一特征相似的案例集合并修改，找到解決目標(biāo)案例的方法。

（5）案例存儲(chǔ)（維護(hù)）：案例庫(kù)需要及時(shí)的維護(hù)，只存儲(chǔ)不維護(hù)的案例庫(kù)，必然會(huì)影響檢索的速度和處理問(wèn)題的質(zhì)量，最理想的狀態(tài)是案例表示的特征維度不重不漏。案例庫(kù)的維護(hù)，就是要通過(guò)及時(shí)的加入和精簡(jiǎn)案例，不斷的提高案例庫(kù)的診斷效果。

2 CBR在承包商選擇問(wèn)題中的應(yīng)用

依據(jù)CBR的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，結(jié)合項(xiàng)目施工招標(biāo)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，本文從招標(biāo)系統(tǒng)、案例庫(kù)的建立、應(yīng)用與維護(hù)角度來(lái)說(shuō)明CBR在承包商選擇問(wèn)題中的應(yīng)用。

2.1 基于CBR的承包商選擇系統(tǒng)構(gòu)建

整個(gè)招標(biāo)決策是一個(gè)系統(tǒng)工程，圖1構(gòu)建了整個(gè)招標(biāo)系統(tǒng)的一個(gè)參考體系結(jié)構(gòu)，它將成功招標(biāo)并成功完成工程項(xiàng)目的案例組織成案例庫(kù)，構(gòu)建基于案例推理的招標(biāo)決策支持系統(tǒng)，輔之以知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)、模型庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。

案例庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，案例檢索，是CBR系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，通過(guò)檢索算法，找到目標(biāo)案例的相似案例。在案例庫(kù)中存放著有關(guān)以往工程項(xiàng)目的成敗經(jīng)驗(yàn)。案例庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)案例的獲取、刪除、檢索、存儲(chǔ)和更新。

知識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)招標(biāo)招標(biāo)的成熟的理論，方法和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)；以往相似工程成功招標(biāo)建設(shè)的標(biāo)底；一些法律法規(guī)等專(zhuān)門(mén)知識(shí)等以作參考。在方法庫(kù)中存儲(chǔ)了標(biāo)書(shū)評(píng)審的計(jì)算方法，如層次分析法、多元統(tǒng)計(jì)方法、博弈分析法、PROMETHEE II方法等。模型庫(kù)存放的是招標(biāo)決策模型（圖2）。不同的模型用于不同的功能，這些決策模型包括：指標(biāo)理論依據(jù)模型，存儲(chǔ)案例的特征模型等。

圖2模型庫(kù)中的招標(biāo)決策模型Fig.2Bidding decision in Model library

2.2 基于聚類(lèi)的案例庫(kù)的構(gòu)建

案例是CBR解決問(wèn)題的基本元素，當(dāng)案例庫(kù)中的案例數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，就要依靠案例的設(shè)計(jì)與組織，才能保證檢索到需求案例的質(zhì)量和速度。因此，案例庫(kù)的組織與案例檢索方法是CBR技術(shù)的關(guān)鍵。

工程項(xiàng)目招標(biāo)是龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，涉及領(lǐng)域廣、種類(lèi)多、變化快、是很難通過(guò)簡(jiǎn)單的模型來(lái)把不同的實(shí)例區(qū)分開(kāi)的。需要選擇一種自動(dòng)歸類(lèi)，可劃分未知類(lèi)的方法，抽取出承包商選擇案例的特征。聚類(lèi)方法是符合上述條件的一種方法。

聚類(lèi)是將案例分類(lèi)到不同的類(lèi)或者簇這樣的一個(gè)過(guò)程，所以同一個(gè)簇中的對(duì)象有很大的相似性，而不同簇間的物件有很大的相異性[8]。聚類(lèi)分析的目標(biāo)是在相似的基礎(chǔ)上收集案例來(lái)分類(lèi)。應(yīng)用聚類(lèi)來(lái)構(gòu)造案例庫(kù)有3個(gè)步驟：先是案例預(yù)處理，然后為衡量案例在同一個(gè)特征空間的相似度定義

一個(gè)距離函數(shù)，最后聚類(lèi)或分組組織成案例庫(kù)。

案例預(yù)處理包括選擇數(shù)量、類(lèi)型和特征的標(biāo)度，它依靠特征選擇和特征抽取，特征選擇選擇重要的特征，特征抽取把輸入的特征轉(zhuǎn)化為一個(gè)新的顯著特征，它們經(jīng)常被用來(lái)獲取一個(gè)合適的特征集來(lái)為避免“維數(shù)災(zāi)”進(jìn)行聚類(lèi)[9]。案例預(yù)處理還包括將孤立案例提出，孤立案例是不依附于一般數(shù)據(jù)行為或模型的案例。接下來(lái)，把整齊的案例聚類(lèi)，聚類(lèi)后按其特征和對(duì)承包商選擇的指導(dǎo)意義抽取出相應(yīng)指標(biāo)，再?gòu)拿恳活?lèi)中抽取一個(gè)典型案例形成案例庫(kù)。最后，將孤立案例也存入案例庫(kù)。

2.3 案例檢索與承包商選擇決策

2.3.1 相似案例檢索

通過(guò)案例檢索獲得與目標(biāo)案例的相似案例，相似點(diǎn)指的是解決問(wèn)題的特征相似。案例索引，是案例檢索的前提，其主要任務(wù)是為案例編入索引，以描述案例特征并使案例之間相互得到區(qū)分。案例索引對(duì)于案例匹配、檢索及更新非常重要。有效的案例索引可以使案例檢索及案例更新更加便利。

承包商選擇案例庫(kù)的檢索方法可以利用歸納法和知識(shí)引導(dǎo)法。歸納法的檢索過(guò)程是：提取案例間的差異，并根據(jù)這些特征將案例組成一個(gè)類(lèi)似判別網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)。檢索時(shí)采用決策樹(shù)搜索策略。歸納法能自動(dòng)、客觀、嚴(yán)格的分析案例，確定能區(qū)別這些案例的最佳特征；案例可以組織成分層結(jié)構(gòu)供檢索使用。歸納法的缺點(diǎn)是為生成判別特征需要大量的案例，歸納分析時(shí)間長(zhǎng)。

承包商選擇案例庫(kù)還可以利用知識(shí)引導(dǎo)法，知識(shí)引導(dǎo)法是采用一套索引控制規(guī)則，根據(jù)已有的知識(shí)來(lái)引導(dǎo)和決定案例中的哪些特征（或信息）在進(jìn)行案例的檢索時(shí)是重要的。并根據(jù)這些具有知識(shí)的特征來(lái)完成搜索，使案例與檢索都具有動(dòng)態(tài)性。

2.3.2 使用獲取案例的信息和知識(shí)提出承包商選擇方案

通過(guò)案例的檢索，將獲得與目標(biāo)案例相似的源案例。接下來(lái)，要比較新舊案例的差異，少數(shù)情況下，檢索獲得的案例的特征能夠涵蓋目標(biāo)案例的特征或與其相同，直接輸出即能夠解決目標(biāo)案例的選擇問(wèn)題。多數(shù)情況下，可能檢索到幾個(gè)與目標(biāo)案例相似的案例，目標(biāo)案例同時(shí)具備多個(gè)源案例的特征，這時(shí)需要對(duì)源案例進(jìn)行整合和修正。

2.3.3 案例修改

案例修改，是對(duì)檢索到的解決方案進(jìn)行修改或重新設(shè)計(jì)，使其適應(yīng)新的情況，這也是CBR系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。案例修改有兩種策略：人工修改和自動(dòng)修改。人工修改是招標(biāo)領(lǐng)域的專(zhuān)家通過(guò)人機(jī)交互接口，對(duì)案例進(jìn)行手工整合和修改。這種方式依賴(lài)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)豐富程度和系統(tǒng)的交互性。另一種是自動(dòng)修改，自動(dòng)修改需要一個(gè)修改規(guī)則集，可以在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的初期，在方法庫(kù)或模型庫(kù)中存入承包商選擇的理論模型，或特征權(quán)重的修改方法等。也可以在使用過(guò)程中將成功的手工調(diào)整方法存入規(guī)則集中。這樣檢索時(shí)，就可以對(duì)新案例自動(dòng)調(diào)整。

2.3.4 回收新案例

回收新案例是為了保存當(dāng)前檢索-修改形成新案例過(guò)程中，有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。CBR系統(tǒng)能不斷的積累經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，正是來(lái)源于對(duì)新案例的保留。新案例的保留是有選擇的，取決于新案例與源案例的相似度。相似度閥值的把握要結(jié)合案例庫(kù)的大小，項(xiàng)目的特點(diǎn)，承包商的特點(diǎn)，目標(biāo)案例選擇承包商的成功經(jīng)驗(yàn)與案例庫(kù)中經(jīng)驗(yàn)相比，含新信息量和知識(shí)量的多少而定。

3 結(jié)論與展望

是否選擇了合格的承包商，直接關(guān)系到項(xiàng)目建設(shè)的成敗。承包商選擇的策略又關(guān)系到項(xiàng)目建設(shè)的成本。文章在對(duì)承包商選擇理論的深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，提出了基于案例推理（CBR）理論的承包商選擇方法。并建立了基于CBR的承包商選擇系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于案例招標(biāo)的決策支持，有效的利用了企業(yè)、甚至行業(yè)的招標(biāo)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為完善招投標(biāo)技術(shù)提出了有益建議。CBR技術(shù)將是智能化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著CBR的發(fā)展，基于CBR系統(tǒng)的承包商選擇開(kāi)發(fā)工具的研發(fā)將是今后的重要研究方向。

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Study on Selection of Project Contractors Based on CBR

ZHANG He-ye

（China Petroleum Engineering&Construction Corp.，Beijing 100120，China）

Traditional tendering system often emphasizes comparison of evaluation indicators，but lacks support of experience and tacit knowledge.Expert scoring system is also impossible to avoid subjective discrimination.In this article，using association function inspired by application of case knowledge and considering the whole process of selecting project contractor，bidding process of contractors was discussed as well as frame structure and implementation technology of the decision support system for selecting contractor by the basic theory of CBR，project management，bidding theory and so on.Scientization and intellectualization of bidding decision were improved.

CBR；Selection project contractors；Clustering；Case Organization；Case revise

T721.6

A

1671-0460（2010）02-0195-04

2010-03-13

張荷葉（1984-），女，遼寧撫順人，助理工程師，2007年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院管理科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事工程采購(gòu)工作。

E-mail：zhangheye.se@cnpc.com.cn。