基于粗糙集-灰色局勢(shì)決策的裝配式建筑構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)

仇國(guó)芳， 趙苗苗， 虎 嘯

(西安建筑科技大學(xué) 管理學(xué)院， 陜西 西安 710055)

裝配式建筑有效落實(shí)了國(guó)家節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展的政策，在綠色環(huán)保施工上突破了傳統(tǒng)建筑行業(yè)，加速了建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。2016年，國(guó)務(wù)院在《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》中明確提出，力爭(zhēng)花10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%。裝配式構(gòu)件作為建筑主體工程的基本單元，其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量、時(shí)效關(guān)系到建筑的安全生產(chǎn)和順利完成。然而，目前裝配式構(gòu)件運(yùn)輸依然是建筑建造全過程的薄弱環(huán)節(jié)，如因構(gòu)件運(yùn)輸前缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對(duì)運(yùn)輸工具考慮不當(dāng)，造成工作無序、效率低下；構(gòu)件的不合理放置導(dǎo)致車輛受荷不均，易發(fā)生碰撞，構(gòu)件受損，耽誤工期；信息化程度低導(dǎo)致構(gòu)件物流成本居高不下。因此，構(gòu)建科學(xué)合理的裝配式構(gòu)件承運(yùn)商評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，有針對(duì)性地評(píng)價(jià)選擇承運(yùn)商是保證時(shí)效，提高運(yùn)輸質(zhì)量，降低物流成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵舉措。

對(duì)于裝配式構(gòu)件的研究，不少學(xué)者研究了裝配式構(gòu)件的加工技術(shù)、生產(chǎn)質(zhì)量管理、無損運(yùn)輸措施等方面[1～3]。潘雨紅等[4]基于DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)-BP(Back Propagation)方法探討了裝配式住宅構(gòu)件的供應(yīng)商選擇影響因素，采用Entropy-Topsis方法從生產(chǎn)交貨、物流成本、客戶服務(wù)、發(fā)展?jié)摿λ膫€(gè)維度研究住宅預(yù)制構(gòu)件的物流供應(yīng)商選擇[5]。針對(duì)裝配式構(gòu)件物流承運(yùn)商的選擇評(píng)價(jià)較少，參照比較成熟的物流能力評(píng)價(jià)的相關(guān)研究，如趙秀麗等[6]采用模糊評(píng)價(jià)法和熵權(quán)對(duì)供應(yīng)鏈物流能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；陳思睿[7]將灰色關(guān)聯(lián)度分析法與層次分析法相結(jié)合評(píng)價(jià)供應(yīng)鏈商業(yè)企業(yè)物流能力；竇志武等[8]結(jié)合熵權(quán)法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)口岸物流綜合能力評(píng)價(jià)；董紅艷等[9]基于熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)法綜合評(píng)價(jià)農(nóng)產(chǎn)品物流能力；劉建鑫等[10]采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)電商生鮮食品物流能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。以上研究均為物流能力評(píng)價(jià)提供了研究基礎(chǔ)，但評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建、指標(biāo)權(quán)重的確定仍需進(jìn)一步完善，考慮到裝配式構(gòu)件運(yùn)輸?shù)奶厥庑?，綜合運(yùn)用粗糙集和改進(jìn)的灰色局勢(shì)決策開展承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)研究，以期為建筑構(gòu)件供應(yīng)商決策提供參考。

1 裝配式構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

現(xiàn)有研究的物流能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基本涵蓋了物流信息、物流管理、物流服務(wù)、員工素質(zhì)等方面[6～10]。裝配式構(gòu)件體積大、質(zhì)量重、易損壞，其物流運(yùn)輸具有特殊性，一方面，裝配式構(gòu)件運(yùn)輸成本高且運(yùn)輸半徑受限，超過合理的運(yùn)輸半徑，邊際成本大幅增加[11]；另一方面，運(yùn)輸情況復(fù)雜，包括車輛規(guī)格、運(yùn)輸路線和時(shí)間、運(yùn)輸途中的構(gòu)件成品保護(hù)和裝卸過程中的防磨損等。結(jié)合裝配式構(gòu)件的特殊性及現(xiàn)代物流企業(yè)的革新趨勢(shì)，將“運(yùn)輸工具配置”“綠色物流水平”納入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，依據(jù)系統(tǒng)性、典型性、定性與定量相結(jié)合等原則，按照層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)的思路，從運(yùn)作管理能力、物流服務(wù)能力、人員配置水平、運(yùn)輸工具配置、物流信息化水平和綠色物流水平六個(gè)維度構(gòu)建了一套規(guī)范系統(tǒng)的裝配式構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(表1)。

(1)運(yùn)作管理能力

主要從企業(yè)運(yùn)作和管理方面反映企業(yè)基本的物流運(yùn)作能力，體現(xiàn)了企業(yè)的發(fā)展思路與發(fā)展戰(zhàn)略。運(yùn)作管理能力主要通過企業(yè)管理制度的完善程度、倉儲(chǔ)管理能力強(qiáng)弱、技術(shù)支持和創(chuàng)新力水平、成本管理能力強(qiáng)弱四個(gè)定性指標(biāo)來界定。

(2)物流服務(wù)能力

主要反映承運(yùn)商面向客戶的物流能力，表現(xiàn)為客戶的實(shí)際感受與其心理預(yù)期之間的差距。物流服務(wù)能力主要通過客戶服務(wù)管理、訂單處理速度、準(zhǔn)時(shí)交貨率、訂貨周期的靈活性、構(gòu)件磨損率、售后物流服務(wù)、安全和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防五個(gè)定性指標(biāo)及兩個(gè)定量指標(biāo)界定，其中準(zhǔn)時(shí)交貨率為準(zhǔn)時(shí)交貨次數(shù)占承運(yùn)總次數(shù)的比例，構(gòu)件磨損率為運(yùn)輸中損失價(jià)值占總價(jià)值的比例。

(3)人員配置水平

人員配置極大程度影響其物流水平，主要從員工的數(shù)量、學(xué)歷層次、培養(yǎng)、工作經(jīng)驗(yàn)四個(gè)方面衡量，其中，學(xué)歷層次指某一學(xué)歷人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比例，工作經(jīng)驗(yàn)指從事相關(guān)工作人員的平均工作年限。

(4)運(yùn)輸工具配置

主要考慮運(yùn)輸工具能否滿足承載力要求及構(gòu)件尺寸要求，其中，承載能力即最大載重質(zhì)量，尺寸大小通過運(yùn)輸工具所能容納的體積衡量。

(5)物流信息化水平

是衡量現(xiàn)代物流水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是物流企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分。物流信息化水平主要通過貨物跟蹤系統(tǒng)是否開發(fā)完善、信息共享度程度高低、信息維護(hù)水平三個(gè)定性指標(biāo)來界定。

(6)綠色物流水平

傳統(tǒng)粗放式物流不斷向綠色物流轉(zhuǎn)型，主要以降低環(huán)境污染為目標(biāo)。綠色物流水平主要通過能源消耗強(qiáng)度、綠色能源使用率兩個(gè)定量指標(biāo)界定，其中，能源消耗強(qiáng)度衡量能源利用率大小，即消耗的能源價(jià)值占所創(chuàng)造價(jià)值的比例，綠色能源使用率為綠色能源消耗量占總能源消耗量的比例。

表1 裝配式構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 基于粗糙集與灰色局勢(shì)決策的綜合選擇評(píng)價(jià)模型

2.1 粗糙集理論

粗糙集理論早在1982年由波蘭數(shù)學(xué)家Pwalak提出，是一種用來刻畫不確定性和不完整性的數(shù)學(xué)工具[16]，粗糙集理論的相關(guān)概念如下：

定義1[17]：設(shè)信息系統(tǒng)S=(U,A,V,f)，其中，U={x1,x2,…,xn}為論域；A={a1,a2,…,an}為對(duì)象的屬性集合，V=∪Va，其中Va為屬性a的值域；信息函數(shù)f:U×A→V，對(duì)于Vx∈U,f(x,a)∈Va，任意子集滿足?≠R?A，等價(jià)關(guān)系R={(x,y)∈U×U,f(x,q)=f(y,q),?q∈R}，等價(jià)類U/R={[xi]R|xi∈U}，其中，[xi]R={xj|(xi,xj)∈R}；X的R正域R(X)={xi|[xi]R?X}，記作posR(X)。

定義2[17]：設(shè)X={X1,X2,…,Xn}是論域U的一個(gè)劃分，其中Xi(i=1,2,…,n)為X的一個(gè)類別，X的屬性依賴度定義為：

(1)

式中：|·|為集合的基數(shù)。

定義3[17]：在信息系統(tǒng)S=(U,A,V,f)中，P,Q?A,p∈P，屬性重要性定義為：

Sig(p,Q)=γ(R)(Q)-γ(P-(p))(Q)

(2)

屬性ai(ai∈A)在A中的重要度為：

Sig(ai,A)=γ(p)(A)-γ(A-(ai))(A)

=1-γ(A-(ai))(A)

(3)

則屬性ai(ai∈A)在A中的權(quán)重為：

(4)

定義4[18]：屬性約簡(jiǎn)就是在保持?jǐn)?shù)據(jù)庫分類能力不變的前提下，刪除其中不相關(guān)或不重要的數(shù)據(jù)。若pos(A)(U)=pos(A-(ai))(U)，則屬性ai是冗余屬性，可以約簡(jiǎn)；反之，屬性ai是必要屬性，應(yīng)予以保留。

2.2 改進(jìn)的灰色局勢(shì)決策

2.2.1 灰色局勢(shì)決策法

灰色局勢(shì)決策是指在應(yīng)對(duì)某個(gè)給定事件的一組對(duì)策中，挑選一個(gè)效果最好的對(duì)策以應(yīng)對(duì)該事件的發(fā)生[19]，能夠有效解決多事件多目標(biāo)決策問題。

設(shè)有事件集P={p1,p2,…,pn}，對(duì)策集Q={q1,q2,…,qm}，則局勢(shì)集為 ：

(5)

設(shè)決策目標(biāo)為k(k=1,2,…,s)，則目標(biāo)k對(duì)應(yīng)的局勢(shì)矩陣為：

(6)

式中：效果白化值uij(k)通過白化函數(shù)計(jì)算。

目標(biāo)k下的效果測(cè)度矩陣經(jīng)歸一化處理為：

(7)

其中，效果測(cè)度rij(k)有3種計(jì)算方式：

(1)上限效果測(cè)度：

(8)

(2)下限效果測(cè)度：

(9)

(3)中心效果測(cè)度：

rij(k)=ui0(k)/(ui0(k)+|uij(k)-ui0(k)|)

(10)

2.2.2 優(yōu)化的白化函數(shù)

本文引入指數(shù)函數(shù)對(duì)傳統(tǒng)的白化函數(shù)(圖1)優(yōu)化，優(yōu)化的白化函數(shù)(圖2)形狀為“曲邊梯形”，可以有效解決權(quán)重為0的情況。

圖1 傳統(tǒng)的白化函數(shù)

圖2 優(yōu)化的白化函數(shù)

效果白化值為uij(k)=fkj(xik)。

當(dāng)j=1時(shí)，隸屬函數(shù)為：

(11)

當(dāng)2≤j≤m-1時(shí)，隸屬函數(shù)為：

(12)

當(dāng)j=m時(shí)，隸屬函數(shù)為：

(13)

2.2.3 局勢(shì)的綜合效果測(cè)度

(14)

2.3 綜合選擇評(píng)價(jià)模型

基于粗糙集與灰色局勢(shì)決策的裝配式建筑構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)模型如圖3所示。

圖3 綜合選擇評(píng)價(jià)模型

3 實(shí)例應(yīng)用

假設(shè)本次需對(duì)裝配式構(gòu)件承運(yùn)商進(jìn)行招標(biāo)，借鑒以往合作過的20家承運(yùn)商的指標(biāo)評(píng)價(jià)值，采用粗糙集和改進(jìn)的灰色局勢(shì)決策對(duì)將要競(jìng)標(biāo)的4家承運(yùn)商(A，B，C，D)進(jìn)行選擇評(píng)價(jià)。

(1)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系(見表1)，請(qǐng)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家團(tuán)隊(duì)分別對(duì)這20家單位的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行5分等級(jí)評(píng)價(jià)，形成評(píng)價(jià)信息表(見表2)，考慮篇幅限制，僅列出合作過的6家承運(yùn)商的評(píng)價(jià)值。

表2 評(píng)價(jià)信息

(2)依據(jù)定義4得到11個(gè)約簡(jiǎn)指標(biāo)：a2,a4,a5,a7,a10,a15,a16,a17,a19,a21,a22。

(3)計(jì)算各指標(biāo)的重要度Sig(ai,A′)及權(quán)重ω(ai)，見表3。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要度及權(quán)重

(4)對(duì)4家承運(yùn)商(A，B，C，D)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化處理：定量指標(biāo)處理(參考文章第2部分)；定性指標(biāo)處理(依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家團(tuán)隊(duì)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分)。

每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5個(gè)等級(jí)，分別為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)。表4列出了各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值及分級(jí)值。

(5)計(jì)算得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的效果測(cè)度，見表5。

表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值及分級(jí)值

表5 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的效果測(cè)度

(6)計(jì)算各裝配式構(gòu)件承運(yùn)商的綜合效果測(cè)度，見表6。

表6 各承運(yùn)商的綜合效果測(cè)度

(7)依據(jù)各承運(yùn)商的綜合效果測(cè)度表，選擇綜合效果測(cè)度最大的局勢(shì)(ai,bj)為各承運(yùn)商的物流能力水平，由此可得：承運(yùn)商A，D的物流能力水平為一級(jí)，承運(yùn)商B為二級(jí)，承運(yùn)商C為三級(jí)。根據(jù)表4，分析4家承運(yùn)商的評(píng)價(jià)指標(biāo)：承運(yùn)商A和承運(yùn)商D的售后物流服務(wù)、員工工作經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)均處于高水平，承運(yùn)商A的其余優(yōu)勢(shì)有運(yùn)輸工具配置、能源消耗強(qiáng)度，但綠色能源使用率相對(duì)薄弱，故承運(yùn)商A在以后物流活動(dòng)中應(yīng)加大綠色能源使用，承運(yùn)商D的其余優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在準(zhǔn)時(shí)交貨率、綠色能源使用率，但其運(yùn)輸工具配置相對(duì)較低，故承運(yùn)商D可以購置配置相對(duì)較高的運(yùn)輸工具；承運(yùn)商B的售后物流服務(wù)、綠色能源使用率相對(duì)較高，準(zhǔn)時(shí)交貨率、員工工作經(jīng)驗(yàn)相比承運(yùn)商A，D略顯不足，故承運(yùn)商B在人員招募環(huán)節(jié)應(yīng)該著重考慮員工工作經(jīng)驗(yàn)、能力；承運(yùn)商C薄弱指標(biāo)表現(xiàn)在售后物流服務(wù)、員工工作經(jīng)驗(yàn)、能源消耗強(qiáng)度，整體的薄弱指標(biāo)可以采取相應(yīng)措施使其得到有效改善，以提升綜合物流能力水平。承運(yùn)商A，D物流能力水平均為一級(jí)，在招標(biāo)環(huán)節(jié)應(yīng)優(yōu)先考慮承運(yùn)商A，D，考慮到承運(yùn)商A，D的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)指標(biāo)不盡相同，供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)自身較為側(cè)重的評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取更為滿意的承運(yùn)商。

4 結(jié) 論

裝配式構(gòu)件承運(yùn)商在構(gòu)件運(yùn)輸配送環(huán)節(jié)扮演著重要角色，直接影響構(gòu)件運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量和時(shí)效，進(jìn)而影響建筑的安全生產(chǎn)和順利完成。承運(yùn)商的選擇評(píng)價(jià)作為企業(yè)戰(zhàn)略決策的關(guān)鍵任務(wù)，科學(xué)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法能夠?yàn)槠髽I(yè)正確決策提供參考。針對(duì)裝配式構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)得出以下結(jié)果：

(1)將裝配式建筑構(gòu)件運(yùn)輸特殊性與現(xiàn)代物流發(fā)展趨勢(shì)結(jié)合，提出了適應(yīng)裝配式構(gòu)件承運(yùn)商選擇評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。

(2)利用粗糙集方法得出關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)并獲取指標(biāo)權(quán)重，同時(shí)結(jié)合灰色局勢(shì)決策方法，在對(duì)白化函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了建筑構(gòu)件承運(yùn)商評(píng)價(jià)模型，并通過實(shí)例分析，證實(shí)了該模型的可行性和有效性。