基于AHP的價值工程在建設(shè)方案比選中應(yīng)用的研究

屈占宇

摘 要：價值工程即將對象的效用與全壽命周期成本之比最大化，通過價值工程的方法可以進(jìn)行建設(shè)方案的價值比較，從而優(yōu)選。應(yīng)用AHP層次分析法輔助價值工程的分析，可以更好地達(dá)到價值工程的目的。

關(guān)鍵詞：價值工程;AHP;方案優(yōu)選

1 基本概念

1.1 價值工程

價值，即研究對象功能與成本的比值，價值越高，說明對象的經(jīng)濟(jì)效益越好。雖然看上去是一個樸素的理論，但在具體操作中，功能與成本有著更具體的含義。

功能的選取，要考慮用戶的購買能力、用戶的使用環(huán)境條件以及用戶的需求，體現(xiàn)了以用戶為中心的服務(wù)思想。在研究過程中，理論上存在研究對象功能配比的最優(yōu)解集，也就是說，在功能調(diào)整過程中，可能出現(xiàn)某功能的缺失造成整體效用的破壞，節(jié)約的功能費(fèi)用不抵整體效用的破壞;某功能的過剩造成冗余，提高功能的費(fèi)用高于整體效用的提升等，還有可能出現(xiàn)不同功能在一定程度上互相替代，可以達(dá)到一樣的效果。

費(fèi)用并非一般意義上的建造成本，而是關(guān)心全壽命周期成本費(fèi)用，包括前期策劃、設(shè)計(jì)、建造施工、后期使用運(yùn)營以及拆除等所有費(fèi)用。同功能分析一樣，費(fèi)用分析也要站在用戶的角度考慮問題，從而為用戶帶來更大的增值。有研究表明，項(xiàng)目竣工后的費(fèi)用可以占到全壽命周期成本的50%～60%，因此價值工程的費(fèi)用分析可以著眼于這部分平時被忽略掉的“50%”，從而得出正確的結(jié)論。此外，根據(jù)二八原理，決策設(shè)計(jì)階段是“重要的少部分”，擁有80%節(jié)約成本的可能性，在決策設(shè)計(jì)階段應(yīng)用價值工程，可以有效提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

價值工程的核心是創(chuàng)新，通過創(chuàng)新可以獲得更多可比選的方案，進(jìn)而從中擇優(yōu)。

1.2 層次分析法（AHP）

20世紀(jì)70年代，美國匹茲堡大學(xué)教授Saaty提出了這種算法，它將復(fù)雜問題劃分為有相互聯(lián)系的幾個層次，通過兩兩比較的原理，將同一層次間的重要性進(jìn)行定量描述，而后通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算每一層元素相對重要性次序的權(quán)值，計(jì)算所有元素重要性權(quán)重并排序。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合了定性與定量分析，且計(jì)算方法靈活簡便，因此應(yīng)用較廣。具體操作步驟如下：

①對各個評價指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，根據(jù)1～9標(biāo)度決定其重要程度，相比較的兩個評價指標(biāo)重要程度互為倒數(shù)。

②針對某一標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算備選方案的權(quán)重。首先對功能比較矩陣的每一列相加，再將矩陣中每一元素除以總和，接著將每一列處理后的值按行相加，最后計(jì)算矩陣的最大特征根。

③主觀判斷與客觀事實(shí)的不完全一致，可能造成前后權(quán)重評分存在相互之間的矛盾，因此要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，首先計(jì)算CI=，而后查表確定一致性系數(shù)RI（矩陣階數(shù)的函數(shù)），最終計(jì)算CI與RI的比值，若小于設(shè)置的靈敏度（通常為0.1）則可繼續(xù)計(jì)算。

④同理，計(jì)算每一功能下備選方案的權(quán)重，將相應(yīng)的權(quán)重相乘，得到最終方案權(quán)重。

2 基于AHP的價值工程優(yōu)選法應(yīng)用

2.1 案例背景

某房地產(chǎn)項(xiàng)目位于羊城市郊，初步設(shè)計(jì)時采用6mm單層玻璃鋁合金窗，局部朝西向的窗戶采用6mm+9mm+6mm的雙層中空玻璃鋁合金門窗?，F(xiàn)有項(xiàng)目人員提議采用塑鋼窗方案以優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此對塑鋼窗與鋁合金窗進(jìn)行對比選優(yōu)。

2.2 分析計(jì)算

[功能＼&密封保溫＼&抗風(fēng)壓＼&耐久＼&采光通風(fēng)＼&裝飾性＼&Wi＼&密封保溫

抗風(fēng)壓

耐久

采光通風(fēng)

裝飾性＼&—

1/4

1/3

1

1＼&4

—

1/2

3

3＼&3

2

—

2

3＼&1

1/3

1/2

—

1/2＼&1

1/3

1/3

2

—＼&0.2890

0.0986

0.0859

0.2890

0.2375＼&]

門窗的主要功能是通風(fēng)采光，此外耐火與抗風(fēng)壓能力影響安全性，也比較基礎(chǔ)，因此這三個功能設(shè)為基本功能。同時還應(yīng)兼顧窗戶的保溫性、氣密性、水密性、耐久性與美觀等方面的性能，因此這五個方面設(shè)為輔助功能。

首先設(shè)置功能評價結(jié)構(gòu)圖，確定各個功能權(quán)重。由設(shè)計(jì)、造價、營銷各專業(yè)多位專家設(shè)置功能并比較兩兩之間的權(quán)重。通過上述計(jì)算步驟，求得結(jié)果（計(jì)算過程略）。

根據(jù)矩陣計(jì)算其歸一化后的特征向量，矩陣特征值λmax=5.21，CI=0.0525，查表知RI=1.12，則一致性系數(shù)為0.046875<0.1，可以使用。

為了保證對評價方案打分的可靠性，隨機(jī)選取技術(shù)人員進(jìn)行雙盲打分，打分說明中只涉及主要技術(shù)指標(biāo)，不涉及產(chǎn)品信息與功能權(quán)值，且每位技術(shù)人員只對部分功能進(jìn)行Satty的1～9標(biāo)度打分。通過對打分進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后，得出針對某一功能的方案評價。

以下數(shù)據(jù)均為鋁合金窗與塑鋼窗的比值：密封保溫（1/5）、抗風(fēng)壓（3）、耐久（3）、采光通風(fēng)（2）、裝飾性（3）。由以上數(shù)據(jù)以及功能權(quán)重，可以計(jì)算出每一功能下兩種方案的權(quán)重，再乘以該項(xiàng)功能的權(quán)重，得出方案權(quán)重：鋁合金窗（0.5573）、塑鋼窗（0.4427）。

根據(jù)造價部門數(shù)據(jù)，鋁型材（1.4mm）配中空玻璃（6mm+12A+6mm）窗約為380元每平方米，塑鋼配中空玻璃窗約為320元每平方米，則鋁合金窗成本系數(shù)為380/（380+320）=0.5429，塑鋼窗成本系數(shù)為320/（380+320）=0.4571;鋁合金窗價值系數(shù)為0.5573/0.5429=1.027，塑鋼窗價值系數(shù)為0.4427/0.4571=0.9685<1.027，因此可以說鋁合金窗價值較高，應(yīng)采用。

此外，除了應(yīng)用價值工程方法分析價值之外，也可以將造價視為一種功能，賦予其一定權(quán)重，參與AHP的計(jì)算。兩種備選方案在造價功能上的得分，由兩者造價決定。這樣，AHP分析出的方案評價權(quán)重，就可以作為最終選擇判斷的依據(jù)了。不過，這種方法對造價的敏感性不強(qiáng)，二者造價之比僅僅有9個標(biāo)度，難以體現(xiàn)真實(shí)造價差距。

2.3 優(yōu)化反思

對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行反思，可以發(fā)現(xiàn)在密封保溫（0.2890）上，鋁合金窗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)劣于塑鋼窗，其他性能則均優(yōu)于塑鋼窗。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，塑鋼窗框扇構(gòu)件為焊接，鋁合金窗為螺絲連接，因此塑鋼窗氣密性較好;根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算公式，窗的傳熱系數(shù)分為窗框和窗扇兩部分，鋁合金窗的框扇占整窗面積比塑鋼窗小10%左右，在提高了采光性能的同時犧牲了保溫性。

經(jīng)技術(shù)部門分析后，確定其改進(jìn)方案：采用優(yōu)質(zhì)型材，保證鋁合金窗型材尺寸的精度，加強(qiáng)框扇咬合嚴(yán)密性，以提升氣密性能;采用斷橋鋁型材，將室內(nèi)外兩層鋁合金隔開，利用其間空隙起到保溫隔熱作用。方案優(yōu)化后，鋁合金每平米造價上升40元，新的方案權(quán)重：密封保溫（1/2），其余不變，則方案權(quán)重變?yōu)椋轰X合金窗（0.6055），塑鋼窗（0.3945），新的價值系數(shù)：鋁合金窗（1.067），1.067>1.027，提升了鋁合金窗的價值。

此外，從價值工程角度分析，費(fèi)用指全壽命周期費(fèi)用，不僅要考慮造價，還要考慮后期使用維修費(fèi)，這時耐久功能的權(quán)重系數(shù)應(yīng)該更高，而鋁合金窗在耐久功能上性能優(yōu)越，因此更加具有優(yōu)勢。綜上，應(yīng)選擇鋁合金窗，并且可以根據(jù)所給方案進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié)語

價值工程在實(shí)際使用過程中，評價方法（如打分）常常受主觀因素影響，因此不利于實(shí)際操作。AHP層次分析法正是利用模糊數(shù)學(xué)的處理，減弱了主觀色彩，因此與價值工程結(jié)合較為適宜。然而這種結(jié)合效果有限，比較好的辦法是結(jié)合工程管理信息化，建立大樣本案例數(shù)據(jù)平臺，由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法自動提取案例庫數(shù)據(jù)用于價值工程評價，這樣才可以做到相對客觀，相信那時價值工程將會廣泛地在各行各業(yè)實(shí)際中應(yīng)用起來。