基于AHP-SPA的倉儲智能化改造項目施工階段風險評價

沈丹華 SHEN Dan-hua；林婷婷 LIN Ting-ting

（①新疆大學商學院，烏魯木齊 830000；②廣州大學機械與電氣工程學院，廣州 510006）

0 引言

近年來，隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施和推進以及智能制造技術的研究和應用，在智能制造領域不斷涌現(xiàn)的新技術、新理念、新模式推動著智能倉儲的建設。倉庫是物流服務鏈上各環(huán)節(jié)的重要節(jié)點[1]，智能倉庫運用高度自動化設備和管理模式，構成倉庫的設備控制系統(tǒng)以及結構復雜[2]。依托現(xiàn)代信息技術形成的智能倉庫在現(xiàn)代物流管理中發(fā)揮著倉儲、保管、配送、加工、調(diào)運、信息傳送等開發(fā)功能[3-4]，并且智能倉儲具有自動化、智能化的特點，可促進倉儲管理效率及企業(yè)經(jīng)濟效益的提升[5]。然而，在倉儲智能化改造的施工階段，軟件和硬件技術相對復雜，與其他建設項目相比倉儲在智能化升級過程中的風險具有更高的不確定性。因此，對倉儲智能化改造項目施工階段風險進行科學有效的評價成為倉儲智能化改造項目風險管理研究亟待關注的方向之一。

對倉儲智能化改造項目施工階段指標體系進行賦權和評價是進行風險評估的核心，由于評價系統(tǒng)內(nèi)部的復雜性與系統(tǒng)外部的多變性，影響風險評估指標信息的不確定。用傳統(tǒng)的模糊綜合評價法對具有復雜性和多變性的指標體系進行量化，同一層次的風險因素指標存在較大的差異。集對分析（SPA）法[6-9]可以從系統(tǒng)的角度來認識分析確定性和不確定性的關系，該方法是由趙克勤于1989年提出，其核心思想是確定與不確定的問題視為一個確定-不確定系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，確定和不確定性存在相互對立、影響、聯(lián)系的關系，并且在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。從同、反、異三個方面來描述事物之間的相互關系，并通過聯(lián)系度來表達不確定性，從而把定性描述的不確定性轉(zhuǎn)化為數(shù)值定量表述出來。使用的公式為：μ=a+bi+cj，其中a和b分別表示為兩集合在同一問題下的“同一度”、“差異度”、“對立度”，規(guī)定a，b，c∈[0，1]，且滿足歸一化條件a+b+c=1；i為差異度系數(shù)，在[-1，1]區(qū)間視不同情況取值；j為對立度系數(shù)，規(guī)定其恒取值-1。公式μ=a+bi+cj計算的是三元聯(lián)系數(shù)，隨著系數(shù)的增加，不確定性逐漸弱化，計算分析結果會更加準確。層次分析法（AHP）是利用定量與定性方法相結合，進行多目標決策分析的方法，具有很強的實用性，能夠?qū)σ恍碗s和模糊的問題作出決策[10-12]。

為了更加合理客觀地進行風險評價，本文采用基于層次分析法的集對分析理論（AHP-SPA）來對倉儲智能化改造項目實施過程中的風險因素進行賦權，對評價信息的整體和局部分析辯證分析及數(shù)學處理，進而全面且系統(tǒng)的評價。

1 倉儲智能化改造項目風險模型構建

1.1 建立指標體系

構建指標管理體系需要充分考慮倉儲智能化改造項目系統(tǒng)的內(nèi)部要素，確保指標能從不同方面反應出倉儲智能化改造項目實施中的風險問題的實際情況，在最大程度上體現(xiàn)出風險評價的作用。

本文從經(jīng)濟風險因素、技術風險因素、組織風險因素、環(huán)境風險因素以及項目利益攸關方風險因素五個方面，以此構建了5個一級風險因素指標，20個二級風險因素指標，構建出倉儲智能化改造項目施工風險評價指標體系，如圖1所示。

圖1 倉儲智能化改造項目施工階段風險評價指標體系

1.2 構建判斷矩陣

在倉儲智能化改造項目風險評價指標體系中，每個指標的重要性各不相同，確定各指標權重的合理性是依據(jù)評價結果做出正確決策的基礎。判斷矩陣各層級的指標因素的重要性程度賦值是由在倉儲智能化改造項目實施過程中有豐富經(jīng)驗的5位專家，根據(jù)各指標因素發(fā)生時對項目的影響程度按1-9進行賦值。

式中Bxy為Bx相對于By的重要性，其中Bxy＞0且Bxy=Byx-1。B層以經(jīng)濟風險因素B1為例，B1＝{C1，C2，C3}為倉儲智能化改造項目風險評價層次模型中B1對應的3級指標的集合，構造判斷矩陣為：

式中Cxy為Cx相對于Cy的重要性，其中Cxy＞0且Cxy=Cyx-1

使用和值法計算判斷矩陣中各風險因素的權重，首先按列向量歸一化

式中αxy為判斷矩陣中x行y列的數(shù)值，Wxy為αxy的歸一化數(shù)值，m為矩陣的階數(shù)。

各指標因素按行求和并歸一化

式中Wx為每行判斷矩陣之和；為每行判斷矩陣平均值；AW為判斷矩陣中各指標因素對應的權重值。

1.3 構建AHP-SPA評價模型

AHP-SPA權重計算方法是利用層次分析法構造判斷矩陣并進行一致性檢驗，再通過集對分析理論中的同異反模型將專家組意見看作是不同的集對進行處理并歸一化，最終得到權重。根據(jù)倉儲智能化改造項目實施過程中的實際情況建立風險評估指標，將風險等級分為“低風險”、“中風險”、“高風險”，運用層次分析（AHP）與集對分析（SPA）耦合進行倉儲改造在風險管理效果方面的動態(tài)評估。

集對分析理論是通過聯(lián)系度來評估一個或多個事件的確定性和不確定性的理論方法之一，它假設兩個屬性可以在特定條件下相互轉(zhuǎn)換[13-14]。集對分析算法運用聯(lián)系度對不確定性進行描述，將不確定性的辯證認識轉(zhuǎn)換為直觀的數(shù)學模型，用來分析解決不確定問題。集對分析是由兩個集合組成的集合體[15]，以Q（X，Y）為例，即集合X和集合Y，組成集合對Q=（X，Y）。X、Y集合之間可以用同一度、差異度、對立度來進行表述，即當評價指標處于一個確定的等級范圍內(nèi)時認定為同一，當評價指標在相鄰等級范圍內(nèi)時可認為存在差異，當評價指標處于相隔的等級范圍內(nèi)時即可認定為對立。

在特定問題的前提下，分析了集合對的N個特征：S為Q集對中X、Y集合共有特性的個數(shù)；P為Q集對中X、Y集合相對立特性的個數(shù)；其余的特性F=N－S－P，其既不對立，又不為X、Y集合所共同具有[16]，其聯(lián)系度μ表達式為

式中，i為差異度系數(shù)，i∈[-1，1]；j為對立性系數(shù)，一般情況下設定j=-1。

S/N代表X、Y兩個集合的同一度，表示為a；P/N代表X、Y兩個集合的對立度，表示為b；F/N代表X、Y兩個集合的差異度，表示為c。

在考慮共有特性、對立特性、差異特性權重的聯(lián)系度的情況下，其計算公式為:

特征元素的權重為：

由此可以將（2）式改寫為：

2 實例應用

以某倉儲智能化改造項目為例，建立風險評價指標體系（見圖1），采用AHP-SPA風險評價模型進行風險評價。

2.1 倉儲智能化改造項目專家評價

對各級指標因素層的判斷因子，通過專家調(diào)查表，將各專家的權重相加，計算各層次指標因子的平均值，并進行兩兩比較得到各層級因子的判斷矩陣，經(jīng)過計算最終確定倉儲智能化改造項目施工階段風險評價指標權重表，如表1所示。

表1 某倉儲智能化改造項目施工階段風險評價指標權重

5位專家Ki（i=a，b，c，d，e）根據(jù)倉儲智能化改造項目施工風險評價指標體系（圖1），對該項目涉及的20個因素指標進行評價打分，打分結果按L代表“低風險”，M代表“中風險”，H代表“高風險”等級設定（見表2）。

表2 某倉儲智能化改造項目施工階段風險評價指標專家評分結果

2.2 指標因素聯(lián)系度計算

根據(jù)5位專家K（ii=a，b，c，d，e）的知識背景，設各位專家權重為W1=（0.25，0.15，0.25，0.20，0.15），結合表1得到的綜合權重，利用（3）式根據(jù)表2中各二級指標因素評分結果的占比情況，計算得到各專家評定的風險等級對應的聯(lián)系度，見表3。為了減小層次分析法確定權重的主觀性的影響，此次風險聯(lián)系度計算分別對不考慮權重與考慮權重兩種情況進行分析。

2.3 倉儲智能化改造項目風險評價結果

①不考慮評價因素指標權重。

結合表3專家評定風險等級聯(lián)系度，不考慮評價指標權重時，得出某倉儲智能化改造項目施工階段風險等級的平均聯(lián)系度為：

表3 專家評定風險等級聯(lián)系度

②考慮評價因素指標權重。

結合表3專家評定風險等級聯(lián)系度，當考慮評價指標權重時，得出某倉儲智能化改造項目施工階段風險等級的平均聯(lián)系度為：

③評價結果。

根據(jù)式（7），按照均分原則，把聯(lián)系度的數(shù)值范圍[-1，1]按3個 不 同 區(qū) 間 均 分 為X=[-1，-0.3333]、Y=[-0.3333，0.3333]、Z=[0.3333，1]，X、Y、Z分別代表某倉儲智能化改造項目施工階段風險程度，“高風險”“中風險”，“低風險”。由此得出：

1）在不考慮指標權重的情況下，在倉儲智能化改造項目施工階段，項目管理者需要加強風險管理，合理配置項目管理者配置、提高項目經(jīng)理的風險管理意識，加強風險經(jīng)理自身素質(zhì)，把“中風險”等級因素指標提升為“低風險”指標因素等級。根據(jù)式（11），當i=1，j=-1時μ1=0.63，該系統(tǒng)處于“低風險”等級；相反，如果管理人員在風險管理過程中不能嚴格控制質(zhì)量，減少風險因素的發(fā)生，則該體系稱為“低風險”。標準因子將被降低，即當i=-1，j=-1時，得到μ2=0.01，該系統(tǒng)處于“中風險”等級。

2）在考慮指標權重的情況下，在項目實施過程中，項目管理人員應加強對項目的風險管理，進一步提高自身的風險意識和技術能力，根據(jù)式（12），即當i=1，j=-1時μ1=0.3415，該系統(tǒng)處于“低風險”等級；相反，當i=-1，j=-1時μ2=-0.2037，該系統(tǒng)處于“中風險”等級。

3 結論

通過對某倉儲智能化改造項目施工階段風險因素的調(diào)查與分析，從經(jīng)濟風險因素、技術風險因素、組織風險因素、環(huán)境風險因素、項目利益攸關方風險因素5個方面總結了業(yè)主對工程款的延期支付、人員工資的增長、采購成本增加等20個評價因素指標；建立了科學的AHP評價指標體系，根據(jù)集對分析理論，建立指標體系風險評價模型，并進行風險評價，確定風險等級。采用是否考慮權重情況進行分析，并且利用層次分析法確定指標因素權重，降低了只用專家打分來確定風險等級的主觀性，使評價結果更加客觀，為倉儲智能化改造項目施工階段的風險評價提供了新思路。