基于gray-shapley的高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)

李 想 劉 暢 李映輝

(綏化學(xué)院農(nóng)業(yè)與水利工程學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

近年來，社會(huì)各界對(duì)節(jié)能與環(huán)保的關(guān)注隨著可持續(xù)發(fā)展理論的提出不斷增強(qiáng)。建筑業(yè)作為能耗大戶，更應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于綠色施工的良好應(yīng)用非常關(guān)鍵。高校建筑工程相對(duì)來說具有獨(dú)特的施工環(huán)境，綠色施工實(shí)施要求也相應(yīng)增高。為積極響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展，減弱施工對(duì)校園師生的影響，對(duì)高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)的研究十分必要。

《綠色施工導(dǎo)則》定義綠色施工為：工程建設(shè)不但要滿足傳統(tǒng)施工所需要達(dá)到的質(zhì)量與安全等要求，而且要重視施工過程中對(duì)資源的大力節(jié)約與減少施工對(duì)周圍環(huán)境所造成的不利影響。通過大量引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、強(qiáng)化科學(xué)管理，努力實(shí)現(xiàn)施工的過程中的四項(xiàng)節(jié)約與一項(xiàng)環(huán)保。包括：對(duì)建筑材料、能源、水資源、施工用地的節(jié)約與對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周圍環(huán)境的保護(hù)[1,2]。由于可持續(xù)發(fā)展理論的提出，各行各業(yè)都把“綠色”作為發(fā)展的新目標(biāo)，對(duì)于建筑行業(yè)來講，綠色施工就是可持續(xù)發(fā)展理論在施工過程中應(yīng)用的具體體現(xiàn)。綠色施工的實(shí)施能夠改進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)建設(shè)模式與發(fā)展方式，其核心目標(biāo)就是環(huán)保與資源利用的高效低耗。根據(jù)因地制宜原則，以不同國(guó)家與地區(qū)相關(guān)政策與實(shí)際條件為基礎(chǔ)，在施工過程中切實(shí)做到環(huán)保與資源節(jié)約工作，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)狀態(tài)下的綠色施工。以此來實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)節(jié)能減排，響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展政策。

通過研讀綠色施工相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)[3-12]，目前缺乏以高校建筑工程為對(duì)象所構(gòu)建的綠色施工評(píng)價(jià)體系?？紤]到高校工程建設(shè)的特殊性，本文綜合高校建設(shè)環(huán)境以及綠色施工理念，具有針對(duì)性的建立綠色施工的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用非可加測(cè)度Shapley值賦權(quán)，建立灰色聚類模型對(duì)高校建筑工程綠色施工進(jìn)行評(píng)價(jià)，為今后高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

為了使高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系具備科學(xué)性、合理性，本文參考綠色施工相關(guān)文獻(xiàn)[3]～[9]。結(jié)合高校實(shí)際情況，提出高校建筑工程特有的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系準(zhǔn)則層從綠色施工管理、資源節(jié)約與利用、環(huán)境保護(hù)、施工單位與高校協(xié)調(diào)關(guān)系四方面確定，在此基礎(chǔ)上豐富準(zhǔn)則層。建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在確定指標(biāo)權(quán)重的過程中，傳統(tǒng)賦權(quán)大多在可加測(cè)度下完成。即各指標(biāo)均以相對(duì)總指標(biāo)重要性而單獨(dú)確定，通常以多指標(biāo)權(quán)重之和的方式來表示組合權(quán)重。因此，傳統(tǒng)的賦權(quán)方法準(zhǔn)確性是要建立在認(rèn)為各指標(biāo)完全獨(dú)立存在的基礎(chǔ)上的，而實(shí)際情況往往是多個(gè)指標(biāo)存在著相互聯(lián)系的。為了使評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定更具科學(xué)性與準(zhǔn)確性，綜合考慮指標(biāo)之間可能存在的相互聯(lián)系，本文選用非可加測(cè)度Shapley值法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)[10,12]。該賦權(quán)模型的具體思路為：

設(shè)集合N={1,2,3,…,n}，集合S為N的任意子集，V(S)為實(shí)值函數(shù)。

當(dāng)V(S)滿足：

認(rèn)為[N,V]為合作組合，組合指標(biāo)共性差，該組合應(yīng)具有較大比重。

當(dāng)V(S)滿足：

認(rèn)為[N,V]為非合作組合，組合指標(biāo)共性強(qiáng)，該組合應(yīng)具有較小比重。

表1 高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

據(jù)此，對(duì)各指標(biāo)賦權(quán)步驟如下：

1)計(jì)算各指標(biāo)影響權(quán)重vi：

(1)

2)求各指標(biāo)組合影響權(quán)重：

(2)

v(1,2,…,n)[0,1]

當(dāng)指標(biāo)具有相關(guān)性或獨(dú)立時(shí)，分別賦調(diào)整系數(shù)為0.8,1.2。多指標(biāo)組合以多數(shù)指標(biāo)共性為準(zhǔn)。

3)求Shapley值綜合權(quán)重：

(3)

其中，w(|S|)為加權(quán)因子；|S|為集合S中指標(biāo)個(gè)數(shù)；S/i為集合S去掉指標(biāo)i后的組合。

記權(quán)重為：

w=(w1,w2,…,wi,…，wm)；

wi=(wi1,wi2,…,wij,…，win)；

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

3 高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)模型

根據(jù)高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由建筑工程領(lǐng)域相關(guān)專家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行打分，采用灰色聚類模型對(duì)高校建筑工程綠色施工水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。該模型的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下。

3.1 確定灰類及建立白化權(quán)函數(shù)

本文從優(yōu)秀、良好、一般、較差、很差五個(gè)等級(jí)，確定高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)灰類e，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。確定灰數(shù)?e和中心點(diǎn)向量U=(9，7，5，3，1)T。建立灰色聚類評(píng)價(jià)白化權(quán)函數(shù)，如表3所示。

表2 高校建筑工程綠色施工評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表3 各灰類對(duì)應(yīng)灰數(shù)及白化權(quán)函數(shù)

3.2 灰色聚類評(píng)價(jià)

1)建立決策矩陣Di。

邀請(qǐng)p位專家對(duì)指標(biāo)xij進(jìn)行評(píng)分，構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣Di=[dijk]s×p。

其中，dijk為第k個(gè)專家對(duì)第i個(gè)指標(biāo)層下第j個(gè)指標(biāo)評(píng)分值;s為i的個(gè)數(shù)。

2)確定灰色聚類評(píng)價(jià)權(quán)矩陣。

指標(biāo)dijk第e灰類的聚類系數(shù)為：

(4)

若有q個(gè)灰類，總體聚類系數(shù)為：

(5)

則聚類評(píng)價(jià)權(quán)為：

(6)

構(gòu)建灰色聚類評(píng)價(jià)權(quán)矩陣Ri：

3)合成聚類評(píng)價(jià)矩陣。

合成權(quán)重與評(píng)價(jià)權(quán)矩陣：

Zi=wi·Ri

(7)

確定上層指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)矩陣Z：

Z=[Z1,Z2,…,Zi,…,Zm]T

(8)

上層指標(biāo)綜合聚類評(píng)價(jià)向量M為：

M=w·Z=[M1,M2,…,Mi,…，Mm]

(9)

4)單值化處理，求綜合評(píng)價(jià)值。

E=MU

(10)

4 實(shí)證分析

本文以黑龍江省某高校教學(xué)樓建設(shè)為例，向10位長(zhǎng)期從事建筑工程相關(guān)工作且具有資歷的工程師和教授發(fā)放調(diào)查問卷，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要程度在0分～10分范圍內(nèi)進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

表4 評(píng)價(jià)指標(biāo)重要程度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

4.1 求取指標(biāo)權(quán)重

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指標(biāo)數(shù)量較多，本文以資源節(jié)約與利用指標(biāo)X2下級(jí)指標(biāo)為例，演示賦權(quán)過程。對(duì)10位專家評(píng)分問卷進(jìn)行整理，得到指標(biāo)X2下級(jí)指標(biāo)重要性得分，如表5所示。

表5 X2下級(jí)指標(biāo)重要程度評(píng)分

根據(jù)指標(biāo)間相關(guān)性，計(jì)算各指標(biāo)組合影響權(quán)重，如表6所示。

表6 X2下級(jí)指標(biāo)組合影響權(quán)重

運(yùn)用式(3)進(jìn)行計(jì)算，得到X2下級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量：

w2=(0.148 5,0.245 1,0.299 2,0.307 2)。

同理，計(jì)算其他指標(biāo)權(quán)重得到：

w=(0.247 4,0.253 8,0.268 3,0.230 5)；

w1=(0.181 9,0.178 7,0.087 7,0.217 0,0.187 9,0.146 8)；

w3=(0.211 4,0.227 1,0.197 1,0.175 8,0.188 6)；

w4=(0.239 3,0.254 1,0.243 7,0.262 9)。

4.2 綠色施工評(píng)價(jià)

邀請(qǐng)5位該工程建設(shè)相關(guān)單位負(fù)責(zé)人，按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程實(shí)際情況，根據(jù)聚類等級(jí)得分對(duì)該高校建筑工程綠色施工水平進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果如表7所示。

表7 專家評(píng)分表

根據(jù)各專家評(píng)分確定各準(zhǔn)則層決策矩陣，由此計(jì)算評(píng)價(jià)權(quán)矩陣Ri，如表8所示。

表8 評(píng)價(jià)權(quán)矩陣

合成權(quán)重與評(píng)價(jià)權(quán)矩陣，得到上層指標(biāo)聚類評(píng)價(jià)矩陣：

計(jì)算綜合聚類評(píng)價(jià)向量：

M=w·Z=(0.389 7，0.398 3，0.212 0，0，0)。

合成中心點(diǎn)向量與綜合評(píng)價(jià)向量，得到綜合評(píng)價(jià)值：

E=M·U=7.355 5。

同理，計(jì)算各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)值：

E1=7.421 5,E2=7.239 6,

E3=7.281 4，E4=7.498 4。

為了更加直觀的體現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，通過雷達(dá)圖的形式對(duì)各準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)結(jié)果以及綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行表達(dá)，見圖1。

4.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

通過各層評(píng)價(jià)值可以看出：該高校建筑工程綠色施工綜合評(píng)價(jià)值與第二灰類相近，綠色施工總體水平良好。從各個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)評(píng)價(jià)值來看，四項(xiàng)指標(biāo)全部接近第二灰類，均達(dá)到了良好水平。

從圖1的分布來看，各準(zhǔn)則層中，施工單位與高校協(xié)調(diào)關(guān)系和綠色施工管理評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)較高，對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的提升具有促進(jìn)作用。資源節(jié)約與利用和環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)較低，阻礙了綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的提升。綜合來看，該高校建筑工程項(xiàng)目在施工過程中，施工單位能夠與高校建立良好的協(xié)調(diào)關(guān)系。雖然綠色施工管理評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)較好，但其對(duì)于資源節(jié)約與利用和環(huán)境保護(hù)進(jìn)一步改善的積極影響還有一定的提升空間，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工管理時(shí)，保證工期和質(zhì)量的同時(shí)，應(yīng)具有針對(duì)性的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，現(xiàn)得到以下結(jié)論：

1)建立綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的過程中，應(yīng)綜合考慮實(shí)際環(huán)境條件對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系確定的影響，應(yīng)從因地制宜出發(fā)，選擇或建立評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文綜合考慮高校建筑工程所存在的實(shí)際條件，建立了其特有的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2)運(yùn)用非可加測(cè)度Shapley值賦權(quán)，避免了指標(biāo)間相互聯(lián)系對(duì)權(quán)重準(zhǔn)確性的影響。能夠科學(xué)的確定高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重。建立灰色聚類模型，通過具體實(shí)例驗(yàn)證，該模型能夠進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。

3)高校校園內(nèi)部建設(shè)環(huán)境較為獨(dú)特，本文所建立的高校建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及賦權(quán)評(píng)價(jià)模型，能夠?yàn)榻窈蟾咝＝ㄖこ叹G色施工進(jìn)行科學(xué)、有效的評(píng)價(jià)提供參考。