建筑工程投標(biāo)方案比選方法研究——基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反饋運(yùn)算思想

韓莎莎(福建工程學(xué)院管理學(xué)院，福建福州350118)

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建筑工程投標(biāo)方案比選方法研究——基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反饋運(yùn)算思想

韓莎莎
(福建工程學(xué)院管理學(xué)院，福建福州350118)

摘要:建設(shè)項(xiàng)目的投標(biāo)階段，影響投標(biāo)方案的因素多、受外界影響大，為此很難找出一種準(zhǔn)確、便捷的方案比選手段。應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反饋運(yùn)算理論進(jìn)行三種實(shí)例投標(biāo)方案比選，得出最佳投標(biāo)方案，闡述一種既便捷又精確的方法來(lái)進(jìn)行投標(biāo)方案比選。該方法不僅具有比選方案的基本功能，還具有風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞:方案比選; BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估

在投標(biāo)階段，如何能夠在眾多投標(biāo)方案中比選出最佳方案，且該方案風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估能力最強(qiáng)顯得尤其重要。

在參加投標(biāo)時(shí)，施工單位必須做好充分的預(yù)測(cè)，在保證自己風(fēng)險(xiǎn)可控、利潤(rùn)最高的前提下，投出有利于自己中標(biāo)的價(jià)格。

本文引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正反饋運(yùn)算思想進(jìn)行投標(biāo)方案選優(yōu)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估。在項(xiàng)目的投標(biāo)階段，存在著許多不確定因素，而這些不確定因素對(duì)投標(biāo)階段的方案比選起著不可忽視的作用，也是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的對(duì)象。

1　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行投標(biāo)階段預(yù)測(cè)的應(yīng)用背景

造價(jià)的不確定因素往往都要進(jìn)行人為量化，量化值的大小又會(huì)受到造價(jià)人員主觀、經(jīng)驗(yàn)的影響，從而造成投標(biāo)報(bào)價(jià)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不高、風(fēng)險(xiǎn)控制不好。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)輸入層與輸出層之間的正反饋運(yùn)算，對(duì)輸入值與計(jì)算輸出值進(jìn)行比較，當(dāng)造價(jià)人員發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)臨界值與輸入值接近時(shí)，則會(huì)得到一個(gè)預(yù)警，即該最優(yōu)方案風(fēng)險(xiǎn)預(yù)留空間不足，需要對(duì)投標(biāo)方案進(jìn)行優(yōu)化。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中間層的多少和運(yùn)算參數(shù)均可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，所以該比選方法具有一定的實(shí)用價(jià)值。

2　引入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正反饋運(yùn)算

2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層、中間層以及輸出層的確定

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正反饋運(yùn)算原理［1－2］:按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正向計(jì)算原理確定出輸入層—中間層—輸出層，假設(shè)輸入變量為確定值，先通過(guò)中間層的計(jì)算推導(dǎo)，從而得出輸出層的初步比選結(jié)果;然后，按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差反向計(jì)算原理［3］，把通過(guò)正向計(jì)算所得出的初步比選結(jié)果作為一個(gè)大前提，假定這個(gè)大前提是成立的，通過(guò)反向計(jì)算得出原先確定的輸入層變量的取值范圍。通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的運(yùn)用，可以在已知輸入變量變化的情況下快速估算出各種組合的期望值大小，最終選擇出最佳方案。運(yùn)用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)不僅可預(yù)測(cè)出哪個(gè)方案可行，而且還能預(yù)測(cè)出當(dāng)其中某一輸入變量發(fā)生變化的條件下，該變量的變化區(qū)間與最終比選結(jié)果的關(guān)系。因此，本文在通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向計(jì)算得出初步比選結(jié)果的前提下，再通過(guò)單因素敏感性分析理論進(jìn)行反算，最終可確定擬選方案最優(yōu)及風(fēng)險(xiǎn)范圍值。

首先，根據(jù)已知的造價(jià)數(shù)據(jù)及相關(guān)的工程特點(diǎn)，構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層、中間層以及輸出層。確定輸入層變量:這里把材料費(fèi)、人工及機(jī)械費(fèi)、利潤(rùn)等造價(jià)數(shù)據(jù)作為輸入變量。確定中間層即運(yùn)算層變量:根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目的特點(diǎn)，將投標(biāo)方案中人、材、機(jī)的各種組合作為運(yùn)算層變量(本文以決策樹(shù)作為運(yùn)算層變量)。其中第一個(gè)隱藏層的輸出作為下一個(gè)隱藏層的輸入。計(jì)算輸出層變量:通過(guò)中間層方法推算最終得出的數(shù)據(jù)即為輸出層變量，這里將計(jì)算出的投標(biāo)單位的相應(yīng)的報(bào)價(jià)方案作為輸出變量。

2.2模型的具體應(yīng)用

實(shí)際案例:某具有相應(yīng)資質(zhì)的承包商經(jīng)公司經(jīng)營(yíng)部研究決定參與某建設(shè)工程項(xiàng)目的投標(biāo)。經(jīng)造價(jià)工程師估算，該工程估算成本為1 800萬(wàn)元，其中材料費(fèi)占60%，人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)占25%。經(jīng)研究有高、中、低三個(gè)報(bào)價(jià)方案，其利潤(rùn)率分別為10%，7%，4%。根據(jù)過(guò)去類(lèi)似工程的投標(biāo)經(jīng)驗(yàn)，相應(yīng)的中標(biāo)概率分別為0.4，0.6，0.8，投標(biāo)的費(fèi)用為6萬(wàn)元。由于滿(mǎn)足固定總價(jià)合同的條件，故該工程業(yè)主單位在招標(biāo)文件中明確規(guī)定采用固定總價(jià)合同。據(jù)估計(jì)，在施工過(guò)程中人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)可能平均上漲3%，材料費(fèi)可能平均上漲4%。人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi)均不漲發(fā)生概率為0.5;人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)上漲、材料費(fèi)不漲發(fā)生概率為0.2;人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)不漲、材料費(fèi)上漲發(fā)生概率為0.2;人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi)均上漲發(fā)生概率為0.1［4］。根據(jù)案例背景，運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行正反饋運(yùn)算，選擇一種最有利的報(bào)價(jià)方案。

根據(jù)已知的造價(jià)數(shù)據(jù)，輸入變量——即在人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi)是否上漲及投標(biāo)報(bào)價(jià)時(shí)利潤(rùn)高低選擇不同的情況下，分別計(jì)算出各投標(biāo)方案的利潤(rùn)，也就是根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理按照預(yù)測(cè)模型正向計(jì)算出各投標(biāo)方案的利潤(rùn)。

2.2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正向計(jì)算

根據(jù)預(yù)估數(shù)據(jù)，計(jì)算出各種情況組合下的利潤(rùn)值，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

同理，根據(jù)預(yù)估數(shù)據(jù)，計(jì)算出各種情況組合下的利潤(rùn)及概率統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表1　各投標(biāo)方案利潤(rùn)計(jì)算表Tab.1 The profit calculation of bidding schemes

表2　各投標(biāo)方案利潤(rùn)及概率統(tǒng)計(jì)表Tab.2　The profit calculation of bidding schemes and probability statistics

通過(guò)表2各投標(biāo)方案利潤(rùn)及概率值繪制出決策樹(shù)，如圖1所示。

圖1　投標(biāo)方案比選決策樹(shù)Fig.1　The decision-making tree for bidding schemes comparison

根據(jù)圖1的各種組合發(fā)生概率情況，按照統(tǒng)計(jì)學(xué)原理計(jì)算出各機(jī)會(huì)點(diǎn)的期望值(將期望值標(biāo)在決策樹(shù)圖中各機(jī)會(huì)點(diǎn)的上方)。

各機(jī)會(huì)點(diǎn)期望值的計(jì)算過(guò)程如下:

通過(guò)比較各機(jī)會(huì)點(diǎn)期望值大小，得出利潤(rùn)期望值最大的機(jī)會(huì)點(diǎn)是③，所以應(yīng)選擇按照中等利潤(rùn)投標(biāo)。此時(shí)投標(biāo)報(bào)價(jià)應(yīng)為1 800×(1 +7%) = 1 926.00萬(wàn)元。

2.2.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向計(jì)算

通過(guò)輸出層結(jié)果(即投中利潤(rùn)標(biāo)利潤(rùn)期望值最大)反向計(jì)算，得出輸入層的某一變量(材料上漲率)的取值范圍，最終確定滿(mǎn)足該結(jié)論正確性的風(fēng)險(xiǎn)大小。

這里假設(shè)正向計(jì)算結(jié)果正確，即按照中等利潤(rùn)投標(biāo)方案進(jìn)行投標(biāo)。

假設(shè)材料費(fèi)上漲率為x，其他輸入層變量保持不變，即可以得到此時(shí)材料費(fèi)上漲時(shí)各投標(biāo)方案的利潤(rùn)，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3　設(shè)定條件下各投標(biāo)方案利潤(rùn)計(jì)算表Tab.3 The profit calculation of 3 bidding schemes

通過(guò)表3各投標(biāo)方案利潤(rùn)及概率值繪制出決策樹(shù)，如圖2所示。

圖2　設(shè)定條件下投標(biāo)方案比選決策樹(shù)Fig.2 The decision-making tree for bidding schemes comparison under set conditions

因?yàn)榧僭O(shè)投中利潤(rùn)標(biāo)為最佳方案(即正算結(jié)果正確)，此時(shí)機(jī)會(huì)點(diǎn)③的利潤(rùn)期望值最大。

所以可以得到

通過(guò)不等式計(jì)算，得－0.27≤x≤0.06根據(jù)工程實(shí)際情況材料費(fèi)的上漲是必然趨勢(shì)，所以材料費(fèi)的上漲率x不可能為負(fù)值，經(jīng)修正后的材料上漲率x的取值范圍應(yīng)該為0≤x≤0.06，即材料費(fèi)漲幅極限為6%。

通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反饋計(jì)算理論得出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估范圍為0～6%，而相對(duì)于估計(jì)的材料上漲率4%而言，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)留空間不大，抗風(fēng)險(xiǎn)能力一般。

3　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反饋運(yùn)算的檢驗(yàn)及結(jié)論

3.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反饋運(yùn)算的檢驗(yàn)

把材料費(fèi)上漲的臨界值6%分別帶入機(jī)會(huì)點(diǎn)②、③、④計(jì)算，便可以得到:

通過(guò)計(jì)算比較，可以得出點(diǎn)③的期望利潤(rùn)值最大，所以仍選中價(jià)投標(biāo)，即通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反算計(jì)算，所得出的結(jié)果一致。

3.2結(jié)論

綜上所述，材料費(fèi)上漲的臨界值為6%，當(dāng)材料費(fèi)上漲的百分比≤6%時(shí)，該項(xiàng)目投中利潤(rùn)標(biāo)就可以獲得最大利潤(rùn)，而當(dāng)材料費(fèi)上漲的百分比＞6%時(shí)，該項(xiàng)目投中利潤(rùn)標(biāo)不再是最佳方案。這樣，便通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正反向運(yùn)算不僅在各種投標(biāo)方案中比選出最優(yōu)投標(biāo)方案，而且對(duì)于影響該結(jié)論正確性的影響因素變化區(qū)間進(jìn)行界定。即，按照算出的這個(gè)臨界值6%，快速比較出預(yù)留材料費(fèi)上漲的空間有多大。這樣便達(dá)到了運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正反算思想，快速進(jìn)行投標(biāo)時(shí)多方案比選及準(zhǔn)確界定影響因素允許變化區(qū)間的目的，最終實(shí)現(xiàn)投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)提前預(yù)估。

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(責(zé)任編輯:肖錫湘)

BP neural network positive feedback computation-based comparison of construction project bidding

Han Shasha
(School of Management，F(xiàn)ujian University of Technology，F(xiàn)uzhou 350118，China)

Abstract:Multiple factors may influence the bidding scheme at the bidding stage of the construction project，which makes it difficult to determine an accurate and convenient bidding comparison method.The best bidding scheme of three real/practical bidding alternatives was determined via neural network positive feedback back propagation (BP) computation.An accurate and convenient comparison method of bidding schemes was discussed.The results indicate that the method not only has comparative function，but also has the advantage of risk estimates.

Keywords:scheme comparison; back propagation (BP) neural network; risk estimates

doi:10.3969/j.issn.1672－4348.2015.01.018

作者簡(jiǎn)介:韓莎莎(1983－)，女(漢)，福建福州人，講師，碩士，研究方向:管理科學(xué)與工程、工程造價(jià)。

基金項(xiàng)目:福建工程學(xué)院科研發(fā)展基金青年項(xiàng)目(GY－Z13007)

收稿日期:2014－10－12

中圖分類(lèi)號(hào):F224

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1672－4348(2015) 01－090－04