基于最優(yōu)最劣法與云物元的裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的選擇與管理研究

■ 盧虹林 田謐 張雪晴

西南石油大學(xué) 土木工程與測繪學(xué)院 成都 610500

0 引言

2016年9月，國務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》中明確提出要推進(jìn)和保障裝配式建筑的發(fā)展措施，并在政策上大力支持，給予企業(yè)相關(guān)的稅收優(yōu)惠、土地保障等[1]。為了推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展，2020年9月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳發(fā)布通知，將重慶市等18 個城市列為裝配式建筑范例城市，天津市12 個園區(qū)、北京建工集團(tuán)等121 家企業(yè)列為裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地[2]。裝配式建筑是一種集工廠化、集約化、低能耗生產(chǎn)模式的建筑[3]。與傳統(tǒng)建筑現(xiàn)場制造不同，采購對象不是混凝土、水泥、鋼筋等原材料，而是疊合板、預(yù)制墻板、預(yù)制樓梯等成品或半成品，供給方也從原材料供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)榱祟A(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商。采購標(biāo)準(zhǔn)不只是主要考慮材料的強(qiáng)度、規(guī)格是否項(xiàng)目需要，還要考慮到預(yù)制構(gòu)件之間和預(yù)制構(gòu)件與建筑本身之間的兼容性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其生產(chǎn)組織模式也由設(shè)計、施工、采購相互分離的模式轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ズ献鞯幕锇殛P(guān)系。許多企業(yè)在選擇預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商時，對裝配式建筑和預(yù)制構(gòu)件的特性考慮不夠充分，針對性不強(qiáng)，造成裝配式采購成本居高不下，對裝配式建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量與安全造成嚴(yán)重影響，最終導(dǎo)致裝配式的發(fā)展進(jìn)程停滯不前[4]。采購成本占企業(yè)總成本的60%以上，而采購成本管理中最重要的一環(huán)是供應(yīng)商的選擇與管理[5]。合理選擇供應(yīng)商、與供應(yīng)商創(chuàng)建協(xié)調(diào)管理機(jī)制，通過與供應(yīng)商達(dá)到“雙贏”可以實(shí)現(xiàn)對采購成本的控制[6]。因此，如何選擇與管理裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商對業(yè)主而言至關(guān)重要。

截至2020年，國內(nèi)外供應(yīng)商的選擇與評價方法的研究已比較成熟，常用的方法有TOPSIS 法[7]、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[8]、數(shù)據(jù)包絡(luò)法[9]、模糊綜合評價法[10]等。周清華[11]等人創(chuàng)新了方法，提出直覺模糊集理論和VIKOR 法相結(jié)合的研究方法對低碳供應(yīng)商的進(jìn)行選擇研究。Rezaei等[12]研究了一個新的多種標(biāo)準(zhǔn)決策方法最優(yōu)最劣方法，并創(chuàng)新的三相供應(yīng)商選擇，提出了包括預(yù)選，選擇和聚合的方法，為企業(yè)選擇供應(yīng)商提供了更為理想的方法。在裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇方面，陳為公等[13]立足于裝配式建筑部品的業(yè)主采購視角,對影響供應(yīng)商選擇的關(guān)鍵因素進(jìn)行梳理分析,運(yùn)用改進(jìn)的TOPSIS 法與ANP法相結(jié)合的方法，將供應(yīng)商排序擇優(yōu)。趙輝等[14]立足于業(yè)主采購視角，建立了裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商指標(biāo)體系，通過C-OWA 算子對指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，并將猶豫模糊集和前景理論相結(jié)合構(gòu)建了裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇模型。Linlin Zhao等[15]人首次將建筑信息模型運(yùn)用在裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商中，通過建立標(biāo)準(zhǔn)清單，采用建筑信息模型獲取所需要的供應(yīng)商信息，最后以層次分析法將供應(yīng)商進(jìn)行排序。在供應(yīng)商的管理方面，Zimmer等[16]分析和回顧有關(guān)可持續(xù)供應(yīng)商管理（SSM）的科學(xué)文獻(xiàn)，提出了基于可持續(xù)供應(yīng)商管理的框架，并進(jìn)行了包括標(biāo)準(zhǔn)分析在內(nèi)的全面內(nèi)容分析。

綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者采用的供應(yīng)商評價方法較為單一，若指標(biāo)過多，則在計算權(quán)重時較為復(fù)雜，且對于裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的選擇與管理研究較少?；诖?，本文在傳統(tǒng)建筑供應(yīng)商的基礎(chǔ)上，結(jié)合裝配式預(yù)制構(gòu)件的特性，構(gòu)建裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價指標(biāo)體系，提出基于熵值修正的最優(yōu)最劣法與云物元的多屬性決策方法。該方法不僅考慮了決策者對于主觀影響因素的偏好程度和客觀影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，簡化了計算過程，而且可以很好地將定量概念與定性概念二者之間進(jìn)行模糊性轉(zhuǎn)變，對裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇評價指標(biāo)使用多維物元進(jìn)行定量和定性描述。通過一次計算而將供應(yīng)商優(yōu)先排序和分類，提高預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價結(jié)果的科學(xué)性、合理性和簡便性，更有利于業(yè)主對采購成本的控制。

1 方法概述

1.1 最優(yōu)最劣法

最優(yōu)最劣方法是由荷蘭學(xué)者Razaei 在2015年提出的一個新的多標(biāo)準(zhǔn)決策方法。該方法通過專家打分選出最優(yōu)與最劣兩個特殊準(zhǔn)則，然后將其他準(zhǔn)則與最優(yōu)最劣兩個準(zhǔn)則兩兩比較，比較次數(shù)為（2n-3）次。其優(yōu)點(diǎn)是只需要較少的數(shù)據(jù)量（成對比較矩陣），簡化了過程，并且獲得的結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠[17]。

1.2 云物元

1987年，蔡文提出了物元理論，物元理論主要研究事物的可變性，探索事物轉(zhuǎn)化的過程，通過物元變換來尋求解決問題的方法，即將事物名稱、事物特征、事物特征所對應(yīng)的量值組合成一個有序的三元組合來對事物進(jìn)行描述，表示為R=(N,C,V)，其中V表示裝配式供應(yīng)商選擇指標(biāo)的界限值，該界限值具有不確定性和模糊性。1995年，我國中國工程院院士李德毅提出了云模型，該模型是定性與定量概念的轉(zhuǎn)換模型，由期望Ex、熵En、超熵He組成。該模型很好的考慮到了模糊性與隨機(jī)性之間的變換關(guān)系，因此，將云模型的數(shù)字特征值（Ex，En，He）代替物元理論中的V值，可以改進(jìn)物元模型[18]。

2 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建原則

與傳統(tǒng)建筑現(xiàn)場制造不同，預(yù)制構(gòu)件通常要在專業(yè)工廠完成加工后，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝使用，提高了施工效率與建筑質(zhì)量。在我國，裝配式的發(fā)展還不夠成熟，關(guān)于預(yù)制構(gòu)件制作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不太完善，而裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的評價指標(biāo)的選取，關(guān)系到最終的評價結(jié)果是否具有科學(xué)性和有效性。因此，在選取評價指標(biāo)的時候，應(yīng)該遵循以下3個原則：

（1）科學(xué)合理性的評價原則。構(gòu)建的裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商指標(biāo)體系，能夠?qū)Υ蠖鄶?shù)裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商做出科學(xué)判斷，而不單單是針對某一特定的供應(yīng)商。

（2）長期時效性的評價原則。構(gòu)建的裝配式預(yù)制構(gòu)件指標(biāo)體系能夠反映供應(yīng)商的長期發(fā)展能力，挖掘供應(yīng)商的潛力，并且能夠反映與供應(yīng)商的長期合作性。

（3）系統(tǒng)全面性的評價原則。構(gòu)建的裝配式預(yù)制構(gòu)件指標(biāo)體系能夠考慮到供應(yīng)商綜合能力以及供應(yīng)商未來的發(fā)展水平。

2.2 評價指標(biāo)的選取

1966年,Dickson[19]首次提出供應(yīng)商的選擇問題,采用實(shí)際走訪調(diào)查的方法匯總了23 個供應(yīng)商選擇的評價準(zhǔn)則.隨著社會的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得供應(yīng)商的選擇準(zhǔn)則需要不斷更迭。本文以“裝配式”、“供應(yīng)商選擇”為關(guān)鍵詞在知網(wǎng)、維普、萬方，以“supplier selection”為關(guān)鍵詞在WOS、IEEE、Springer、EI搜索并整理出84篇近5年具有代表性的文獻(xiàn)，以及從實(shí)際走訪調(diào)查中提取裝配式供應(yīng)商評價指標(biāo)，通過問卷調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行篩選與補(bǔ)充后，構(gòu)建出裝配式供應(yīng)商評價指標(biāo)體系，共分為6個一級指標(biāo)，25個二級指標(biāo)，具體指標(biāo)設(shè)置如表1所示。

表1 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價指標(biāo)

3 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價模型

采用基于熵值修正最優(yōu)最劣法[20]計算裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價指標(biāo)權(quán)重,利用熵值可以客觀地反映指標(biāo)數(shù)據(jù)的離散性、減少最優(yōu)最劣法的主觀性,使得組合賦權(quán)的結(jié)果更加客觀可信。

3.1 基于熵值修正最優(yōu)最劣法確定權(quán)重

步驟1設(shè)有m個裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商，n個評價指標(biāo)。矩陣R為裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的初始數(shù)據(jù)屬性值矩陣。

步驟2無量綱化處理。

對越大越好的指標(biāo)：

對越小越好的指標(biāo)：

其中rij為第j個指標(biāo)的第i個供應(yīng)商的原始數(shù)據(jù)屬性值。

步驟3計算熵值。通過公式（2）計算出第j項(xiàng)指標(biāo)第i個方案占該指標(biāo)的比重，帶入公式（3），計算出第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值。其中k>0，ej>0，一般令k=1/lnm，則e∈[0，1]，且指標(biāo)的熵值越小，說明該指標(biāo)越重要。

步驟4 排序。比較熵值的大小，對各準(zhǔn)則內(nèi)的各個指標(biāo)排序，選取熵值最小的指標(biāo)作為準(zhǔn)則層內(nèi)的最優(yōu)指標(biāo)，標(biāo)記為aB；選取熵值最大的指標(biāo)作為準(zhǔn)則層內(nèi)最劣指標(biāo)，標(biāo)記為aW。

步驟5 專家打分。通過1～9 的數(shù)字比較最優(yōu)指標(biāo)aB與準(zhǔn)則層內(nèi)其他指標(biāo)，9 分代表最優(yōu)指標(biāo)aB比其余指標(biāo)aj的重要程度最大，即相比于最優(yōu)指標(biāo)aB，aj非常不重要，1 分代表最優(yōu)指標(biāo)aB與其余指標(biāo)aj同等重要，從而得到最優(yōu)指標(biāo)cB對于其他指標(biāo)的偏好程度，構(gòu)造出比較向量AB=（aB1,aB2,…,aBn）；同理，利用最劣指標(biāo)兩兩比較，得到比較向量AW=（a1W,a2W,…,anW）。

步驟6 計算權(quán)重。根據(jù)專家打分的結(jié)果，通過以下公式（4）計算，確定最優(yōu)權(quán)重。其中WB為最優(yōu)指標(biāo)aB的權(quán)重，Wj為其余指標(biāo)的權(quán)重，aBj和ajw為專家打分?jǐn)?shù)值，ξ為一致性數(shù)量指標(biāo)。

為了保證排序結(jié)果的合理性，需要對最優(yōu)向量和最劣向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。公式如（5）所示。其中CI的取值如表2所示。

表2 CI取值表

若CR<0.1 表示通過一致性檢驗(yàn)；若CR>0.1，則表示未通過一致性檢驗(yàn)，需要專家重新打分。

3.2 基于云物元的裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價模型

步驟1 確定評價指標(biāo)。本文將調(diào)查分析得出的25個二級指標(biāo)作為裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的待評價指標(biāo)。如表1所示。

步驟2供應(yīng)商評價等級的劃分。本文結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研以及專家意見將裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商劃分為5 個等級，即重要型[21]、優(yōu)先型、初始型[22]、較差型、淘汰型，并確定指標(biāo)區(qū)間分值。供應(yīng)商定義與指標(biāo)區(qū)間分值如表3所示。

表3 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商等級、定義及對應(yīng)指標(biāo)分值

步驟3確定裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商管理等級的標(biāo)準(zhǔn)云。即確定(Ex,En,He)的值，其中，期望Ex是定性概念中心值；熵En是指定性概念的不確定性；超熵He是指熵的不確定性。評價定級為區(qū)間[Cmin,Cmax]，云參數(shù)計算公式如下：

S為常數(shù)，取決于評價指標(biāo)的模糊性與隨機(jī)性。本文根據(jù)實(shí)際情況取值為0.8。

在轉(zhuǎn)換過程中，區(qū)間分界點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以較為模糊，根據(jù)正態(tài)云的“3En”規(guī)則，選擇隸屬度等于0.5作為云物元模型的分界，此時熵En的計算方法如式（9）所示。

由公式（6）和（9）可得Ex與En的值，并可得此時云物元模型的數(shù)字特征如表4所示。

表4 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商等級界限的標(biāo)準(zhǔn)云模型的數(shù)字特征

利用MATLAB 軟件進(jìn)行編程計算1200 次可得到裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價等級的隸屬云圖，如圖1所示：

圖1 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價等級的隸屬云圖

步驟4確定各指標(biāo)值關(guān)于裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價等級的隸屬度。公式如下：

步驟5使用基于熵值修正的最優(yōu)最劣法確定權(quán)重。

步驟6確定供應(yīng)商評價等級。公式如下：

其中：kj(pi)為指標(biāo)i關(guān)于韌性等級j的隸屬度；ωip為指標(biāo)關(guān)于第i個準(zhǔn)則的權(quán)重；kj(μip)為第i個準(zhǔn)則層上的第p個指標(biāo)關(guān)于韌性等級j的隸屬度。裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價等級則由最大隸屬度原則確定，計算公式如下：

4 實(shí)證研究

甲企業(yè)因?yàn)檠b配式建筑業(yè)務(wù)的增加，需要大量預(yù)制疊合板供應(yīng)，因此需要選擇一家裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商進(jìn)行合作并且決定是否與此家企業(yè)長期合作。綜合考慮到裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商企業(yè)的產(chǎn)品、財務(wù)、環(huán)保、服務(wù)等方面的因素進(jìn)行初步篩選，確定出4 家綜合實(shí)力較強(qiáng)且符合企業(yè)需求的供應(yīng)商，現(xiàn)需對這4 家企業(yè)進(jìn)行選擇，分別以S1、S2、S3、S4代表。

4.1 數(shù)據(jù)處理

選取4 名與4 家裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商有直接來往的采購人員和5名專家組成裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商選擇小組對供應(yīng)商實(shí)際情況打分，邀請5 名專家以最優(yōu)最劣法原則獲得各個評價指標(biāo)的分值。根據(jù)3.1 步驟確定權(quán)重，表5為各指標(biāo)權(quán)重及分值。

表5 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商各評價指標(biāo)及分值

以裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1為例，根據(jù)3.2 中的步驟4 利用MATLAB 可計算得出裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1評價指標(biāo)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)云的等級隸屬度，如表6所示。

表6 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1各評價指標(biāo)等級隸屬度

根據(jù)公式（11）和（12）得到裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1的最終隸屬度等級，如表7所示。

表7 裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1各評價指標(biāo)最終等級隸屬度

同理可得S2、S3、S4的最終隸屬度等級，如表8所示。

4.2 結(jié)果分析

根據(jù)最大隸屬度的原則，由表8 得出的評價向量矩陣可以得出，裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商S1、S2、S3、S4評價等級屬于重要型供應(yīng)商，裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商排序依次為S4、S2、S3、S1，且最優(yōu)供應(yīng)商為S4?？傮w來說，所有的預(yù)制疊合板質(zhì)量合格，性能可靠；供應(yīng)商的利潤率可達(dá)到30%以上，業(yè)主可以壓低一定的價格從而進(jìn)行長期的合作；供應(yīng)商擁有固定臺模，生產(chǎn)能力穩(wěn)定，且供應(yīng)商有自己的設(shè)計院，相較于傳統(tǒng)供應(yīng)商，有一定的補(bǔ)充和改善圖紙的能力；供應(yīng)商的售后主要出現(xiàn)在安裝過程中，當(dāng)發(fā)生預(yù)留錯誤、板長或貫穿性裂縫等，會及時進(jìn)行補(bǔ)救，安裝完成以后，基本沒有售后；運(yùn)輸過程中損耗不大，不過也有裝車木方?jīng)]放好，導(dǎo)致受力不均衡，疊合板被壓壞的情況；在環(huán)保方面，相比傳統(tǒng)工地而言，環(huán)保了很多，但回收利用基本沒有，產(chǎn)生的建筑垃圾有專門的清理公司每個星期運(yùn)輸處理；在信息共享方面，供應(yīng)商廠家之間會相互參觀交流，大家也會共同討論技術(shù)創(chuàng)新，但技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)較少。

表8 4家裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商各評價指標(biāo)最終等級隸屬度

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

針對裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商評價指標(biāo)具有定量指標(biāo)與定性指標(biāo)相結(jié)合的特性，將熵值修正的最優(yōu)最劣法與云物元理論相結(jié)合的方法運(yùn)用在裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的評價中，能夠較好地均衡定量與定性指標(biāo)，直觀了解供應(yīng)商的排序與評價等級，使得評價結(jié)果更為科學(xué)合理、客觀可信。研究發(fā)現(xiàn)：

（1）裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商大多在產(chǎn)品品質(zhì)、技術(shù)水平、社會效益方面表現(xiàn)突出，但在環(huán)保管理與合作潛力方面較為薄弱。

（2）產(chǎn)品成本與產(chǎn)品價格是影響預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的關(guān)鍵因素，業(yè)主在實(shí)際考察中不可松懈。

（3）影響選擇裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的主要因素還包括：性能可靠性、企業(yè)信譽(yù)度、深化設(shè)計、安裝合格率、物流成本等。

5.2 建議

（1）注重考察可持續(xù)發(fā)展。從環(huán)保層面來看，裝配式建筑比一般建筑更注重可持續(xù)發(fā)展，在裝配式設(shè)計、施工、使用階段中，綠色的施工技術(shù)可使資源循環(huán)利用、減少污染產(chǎn)生、降低生產(chǎn)成本，同時能夠保護(hù)環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排的目的。業(yè)主也可根據(jù)預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商廠家的星級等級，判斷其是否具有良好的環(huán)保水平與企業(yè)形象。

（2）實(shí)現(xiàn)合理有效的合作。從合作層面來看，對于重要型供應(yīng)商，業(yè)主可與其長期合作，雙方合作關(guān)系應(yīng)共同協(xié)調(diào)，業(yè)主在控制其質(zhì)量與技術(shù)方面的同時，也應(yīng)該滿足供應(yīng)商合理的要求，雙方應(yīng)該保持積極有效的溝通，共同促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升與成本的降低；對于優(yōu)先型供應(yīng)商，業(yè)主可與其保持定期合作，加強(qiáng)信息化建設(shè)，對其進(jìn)行綜合監(jiān)測；對于初始型供應(yīng)商，業(yè)主可與其不定期合作，維護(hù)良好的合作關(guān)系，在保證質(zhì)量的同時做到對成本的靈活控制，形成多家供應(yīng)商競爭的局面；對于較差型供應(yīng)商，業(yè)主可將其作為備用供應(yīng)商，在保證其質(zhì)量合格的情況下以備不時之需。

（3）注重考察精細(xì)化生產(chǎn)與管理。從產(chǎn)品層面來看，業(yè)主要著重關(guān)注產(chǎn)品成本與價格，這是影響裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商排序和評價等級的決定性因素，尤其是在產(chǎn)品成本方面。裝配式的技術(shù)、物流、設(shè)計規(guī)范不完善等情況會導(dǎo)致裝配式生產(chǎn)成本過高。因此，在考察預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商時，應(yīng)當(dāng)將精細(xì)化生產(chǎn)與管理作為裝配式預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的考察重點(diǎn)。