基于C-OWA-CRITIC二維云模型的裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價研究

摘要：為進一步提高裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運作水平，引入韌性理論。首先，從生產(chǎn)管理、物流管理、冗余資源、風(fēng)險管理、協(xié)同合作及信息共享5個方面構(gòu)建裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價指標體系；其次，利用C-OWA算子和CRITIC法進行組合賦權(quán)，降低權(quán)重的主觀性和隨機性；再次，以抵抗能力和恢復(fù)能力兩個維度為基礎(chǔ)構(gòu)建二維云評估模型；最后，將該模型運用于某裝配式建筑項目，進行供應(yīng)鏈韌性評估。結(jié)果表明，該裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性等級為“Ⅳ級”，具有較高的韌性水平，綜合評判結(jié)果符合客觀實際，驗證了該模型的有效性及科學(xué)性。該模型可為裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑供應(yīng)鏈；C-OWA算子；組合賦權(quán)；二維云模型；韌性評價

0 引言

裝配式建筑是傳統(tǒng)建筑業(yè)生產(chǎn)方式向綠色方向轉(zhuǎn)變的必然形式^[5]。2022年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025年，裝配式建筑占新建建筑的比例達30%以上^[1]。與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑具有施工效率高，節(jié)約資源，減少環(huán)境污染等諸多優(yōu)勢。在裝配式建筑供應(yīng)鏈中，眾多參與方共同協(xié)作，管理過程覆蓋了眾多環(huán)節(jié)，不僅需要關(guān)注成本控制、系統(tǒng)整合、施工安全及環(huán)境保護等多方面的問題^[2]，還需應(yīng)對外部影響、信息共享不足和利益分配不均等問題^[3]。這些挑戰(zhàn)對供應(yīng)鏈的運作造成了威脅，可能增加供應(yīng)鏈的不確定性，進而影響供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性、響應(yīng)能力和整體效率，甚至?xí)苯訉?dǎo)致供應(yīng)鏈中斷，出現(xiàn)整個運作系統(tǒng)被迫暫停的情況。因此，研究裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估，對增強整個供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和持續(xù)運作至關(guān)重要。

在已有研究中，朱蕾等^[4]將制造供應(yīng)鏈管理和韌性管理思想引入裝配式建筑管理，通過解釋結(jié)構(gòu)模型識別裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性關(guān)鍵因素及其相互關(guān)系，并從供應(yīng)鏈整體角度和節(jié)點企業(yè)角度提出韌性提升策略；錢存華等^[5]采用層析分析法，并結(jié)合夾角向量余弦和障礙度方法，對疫情背景下裝配式建筑供應(yīng)的鏈韌性進行了評估；李乃旭等^[6]以裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險防控能力為基礎(chǔ)，采用G1-EWM法并基于云物元理論構(gòu)建風(fēng)險預(yù)警模型，通過預(yù)警指標值和預(yù)警等級的關(guān)聯(lián)度確定了風(fēng)險預(yù)警等級；Lu等^[7]基于采用PF-DEMATEL-ISM方法，分析裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性影響因素，指出風(fēng)險管理水平為首要影響因素；Zhang等^[8]利用模糊集理論，配合DEMATEL及系統(tǒng)動力學(xué)方法，對裝配式建筑供應(yīng)鏈的韌性影響因素進行了模擬分析，探討各要素間的相互作用及動態(tài)變化，并指出中斷響應(yīng)時間對供應(yīng)鏈韌性影響最大；張愛琳等^[9]采用社會網(wǎng)絡(luò)分析法，從全生命周期和利益相關(guān)方的視角出發(fā)，構(gòu)建風(fēng)險評估模型，對裝配式建筑供應(yīng)鏈中的風(fēng)險因素及其相互之間的動態(tài)關(guān)系進行了深入研究，識別出關(guān)鍵風(fēng)險點，并對措施有效性進行了實證檢驗；Gao等^[10]構(gòu)建了EPC模式下的裝配式建筑供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)模型，從設(shè)計、生產(chǎn)、采購到EPC總承包共8個方面進行分析，建立AHP模糊綜合評價模型，為裝配式建筑供應(yīng)鏈的魯棒性和韌性評價提供參考。

綜合來看，一方面，目前關(guān)于裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估研究成果較少，且大多集中于供應(yīng)鏈影響因素間相互關(guān)系探究，針對供應(yīng)鏈整體韌性評價較少，且多采用主觀賦權(quán)法計算評價指標權(quán)重，導(dǎo)致結(jié)果具有較大片面性；另一方面，現(xiàn)有研究大多從單一維度對裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性進行評價，基礎(chǔ)變量單一，使得評價結(jié)果不夠全面、客觀。本文綜合考慮裝配式建筑供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)特點及運作方式，通過整理歸納相關(guān)文獻及咨詢領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者等方式，構(gòu)建了裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價指標體系。采用C-OWA算子和CRITIC法，計算指標主、客觀權(quán)重，同時考慮主觀判斷和客觀數(shù)據(jù)，弱化評估過程中的偏差。從供應(yīng)鏈抵抗能力和恢復(fù)能力兩個關(guān)鍵維度出發(fā)，構(gòu)建二維云模型，對裝配式建筑供應(yīng)鏈的韌性等級進行評估，使得評估結(jié)果更加全面、清晰。

1 指標體系構(gòu)建與評價基礎(chǔ)變量

1.1 裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價指標體系構(gòu)建

裝配式建筑供應(yīng)鏈是由多節(jié)點組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在運作過程中具有“多米諾骨牌效應(yīng)”，任一節(jié)點的異常情況都可能會影響供應(yīng)鏈系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在進行評估前需深入剖析裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性的主要影響因素，建立一套全面、客觀的評價指標體系。依據(jù)指標體系建立的基本流程，篩選整理相關(guān)文獻，初步識別影響因素，并征求相關(guān)專家意見進行修改調(diào)整，最終從生產(chǎn)管理水平、物流管理水平、冗余資源水平、風(fēng)險管理水平、協(xié)同合作及信息共享水平5個方面總結(jié)提煉出裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估指標體系（圖1）。

1.2 裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價基礎(chǔ)變量

裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性表現(xiàn)為應(yīng)對突發(fā)事件的處理水平，包括及時響應(yīng)、緊急補救及事后恢復(fù)重構(gòu)等。供應(yīng)鏈的韌性通常體現(xiàn)在兩個階段：抵抗階段和恢復(fù)階段。在抵抗階段，供應(yīng)鏈展現(xiàn)出的能力可以減輕突發(fā)事件帶來的沖擊，并且能夠迅速采取應(yīng)對措施，以減少負面影響；在恢復(fù)階段，供應(yīng)鏈的恢復(fù)能力指在經(jīng)歷了突發(fā)事件的破壞后，能夠重新回到最佳運作狀態(tài)的能力。簡而言之，一個強大的供應(yīng)鏈不僅能夠抵抗干擾，還能夠在受到干擾后迅速恢復(fù)^[5]。抵抗能力與恢復(fù)能力雖是隨著時間節(jié)點推移依次體現(xiàn)的系統(tǒng)性能，但兩者之間卻是相互獨立的。裝配式建筑供應(yīng)鏈的韌性可能是抵抗能力很強、而恢復(fù)能力很差，此時供應(yīng)鏈整體能較好地抵抗住干擾，但如果造成中斷后，則又很難修復(fù)；也可能是恢復(fù)能力很強、而抵抗能力很差；也可能是抵抗能力、恢復(fù)能力都很強或都很差?？傊?，所有情況都可能存在。因此，以抵抗能力和恢復(fù)能力兩個維度作為基礎(chǔ)變量來評估裝配式建筑供應(yīng)鏈的韌性等級，能夠提供一個更為全面的評估視角，且更準確地反映供應(yīng)鏈在面對干擾時的穩(wěn)定性和恢復(fù)效率。

2 指標權(quán)重確定

2.1 C-OWA算子確定主觀權(quán)重

C-OWA算子對傳統(tǒng)OWA算子進行了優(yōu)化，它通過融合專家的主觀偏好和組合數(shù)學(xué)原理，對專家賦予的權(quán)重進行調(diào)整。這種方法旨在減少專家評估過程中主觀判斷的偏差，確保對評價指標的合理加權(quán)，其計算過程具體如下^[11]：

（1）由n位專家對相同層級的評價指標進行重要性評分，形成初始評分集合Y={a1，a2，…，an}，將這些評分進行降序排列并重新編號，形成新的評分序列集U={b0，b1，…，bn-1}。

（2）用組合數(shù)學(xué)原理來確定數(shù)據(jù)的權(quán)重，計算出每個數(shù)據(jù)bj的權(quán)重值，公式如下

ωj+1=cjn－1∑n－1j=0cjn－1=cjn－12^n－1

（j=0， 1， …， n－1）（1）

式中，cjn－1為從n-1個數(shù)據(jù)中取出j個數(shù)據(jù)的組合數(shù)；n為所邀請的專家數(shù)量。

（3）對決策數(shù)據(jù)進行權(quán)重賦值，得出m個指標因素的絕對權(quán)重i，公式如下

i=∑n－1j=0ωj+1×bj （i=1， 2， …， m）（2）

式中，m為評價指標的個數(shù)。

（4）進一步計算得出各評價指標的相對權(quán)重，公式如下

ωi=i∑mi=1i （i=1， 2， …， m）（3）

2.2 CRITIC法確定客觀權(quán)重

CRITIC法是一種通過計算評價指標之間的相關(guān)性來確定其權(quán)重的客觀賦權(quán)方法，該方法的主要計算步驟如下^[11]：

（1）進行數(shù)據(jù)標準化處理。公式如下

xij=xij－min（xij）max（xij）－min（xij）（正向化處理）（4）

x′ij=max（xij）－xijmax（xij）－min（xij）（逆向化處理）（5）

（2）計算標準差。公式如下

σj=∑ni=1（xij－xj）2n－1（6）

式中，σj表示第j個指標的標準差；n為評價指標的個數(shù)；xij為第i個評價對象的第j個指標的指標值。xj為第j個指標的評價平均值。

（3）確定相關(guān)系數(shù)。公式如下

rji=∑nk=1（xkj－xj）（xki－xi）∑nk=1（xkj－xj）2（xki－xi）2（7）

式中，xkj是第k個評價對象的第j個指標值；xki是第k個評價對象的第i個指標值；xj和xi是第j個和第i個評價指標的指標值平均值。

（4）指標所包含信息量。公式如下

Cj=σj∑ni=1（1－rji） （i=1， 2， …， n）（8）

（5）計算評價指標客觀權(quán)重。公式如下

ωj=Cj∑nj=1Cj（9）

2.3 確定指標綜合權(quán)重

為保證評價結(jié)果的公正性和準確性，采用乘法歸一化法來計算綜合權(quán)重，從而使評價結(jié)果更加均衡。公式如下

ω=ωi×ωj∑ni， j=1ωi×ωj（10）

除了乘法歸一法，還有其他幾種常用的權(quán)重組合方法。常見的組合賦權(quán)方法包括：離差平方和最大賦權(quán)法、線性組合賦權(quán)法、博弈論組合賦權(quán)法、AHP-EWM組合賦權(quán)法等^[12]。

3 二維云模型

3.1 二維云模型理論

二維云模型是在一維云模型的基礎(chǔ)上進行改進，從一個評價維度擴展為兩個評價維度，通過將兩個維度的不確定性問題的定性概念與定量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，來對其優(yōu)劣程度進行評價^[13]。該模型在處理兩個影響因素共同影響下的不確定性綜合評價問題方面具有優(yōu)勢^[14]。云模型的數(shù)字特征包括云的期望Ex、熵En和超熵He。

裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性主要體現(xiàn)在抵抗和恢復(fù)兩個階段，由抵抗能力和恢復(fù)能力共同影響，引入二維云模型能夠更好地展示兩個因素協(xié)同作用的影響，其數(shù)學(xué)模型如下

（xi，yi）=F（Ex，Ey，Enx，Eny）（Pxi，Pyi）=F（Enx，Eny，Hex，Hey）μi=exp－12（xi－Ex）2P2xi+（yi－Ey）2P2yi（11）

式中，Ex和Ey為期望值；xi和yi為云滴的坐標位置；Enx和Eny為坐標的標準差；Pxi和Pyi為條件云滴的坐標；μi為對應(yīng)的隸屬度；He為超熵值。

3.2 二維標準云

通過查閱裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性相關(guān)文獻研究及相關(guān)國家政策規(guī)范，將裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性水平均分為5個等級，并量化風(fēng)險等級區(qū)間，基于式（12）對裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價等級標準云的期望、熵、超熵進行計算^[15]，公式如下

Ex=（Cmin+Cmax）/2En=（Cmax－Cmin）/6He=Ex100， En10（12）

式中，Cmin和Cmax表示各等級區(qū)間的最小值和最大值。

韌性等級量化判據(jù)表見表1。將表1中各等級的標準云數(shù)字特征，以供應(yīng)鏈抵抗能力為x軸，供應(yīng)鏈恢復(fù)能力為y軸，隸屬度為z軸，云滴數(shù)N取1000，通過Matlab輸出標準云云圖。裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價標準云圖和標準云俯視圖，如圖2和圖3所示。

3.3 二維評價云

裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性反映了當供應(yīng)鏈受到外界擾動時能夠抵抗擾動的能力及受到擾動之后能夠快速恢復(fù)的能力，因此選擇從供應(yīng)鏈抵抗能力和恢復(fù)能力兩個維度對裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性進行評價。邀請本領(lǐng)域q名專家學(xué)者為裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性二級指標進行打分，規(guī)定總分值為10分，將裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性二級評價指標的抵抗能力和恢復(fù)能力打分結(jié)果轉(zhuǎn)化為二維云云滴，通過式（13）得各二級評級指標的云數(shù)字特征，公式如下

Ex=1q∑qk=1xkEn=π2×1q∑qk=1xk－ExHe=S2－En2S2=1q－1∑qk=1（xk－Ex）2（13）

式中，xk為第k名專家的評分；S²為樣本方差；q為所邀請的專家數(shù)量。

3.4 二維綜合評價云

結(jié)合二級指標評價云數(shù)字特征矩陣與組合賦權(quán)法所得的綜合權(quán)重組合，據(jù)式（14）計算出裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性的一級評價指標和綜合評價云的云參數(shù)，公式如下

C=（w1， w2， …， wi）Ex1En1He1Ex2En2He2

ExnEnnHen

=（Ex′， En′， He′）（14）

3.5 判定貼近度

基于二維云圖直接判斷供應(yīng)鏈韌性等級具有視覺和空間上的誤差，利用貼近度L來表征指標云和標準云之間的接近程度，以提高評價的精度。貼近度愈大，則愈接近對應(yīng)的韌性等級，貼近度L公式如下

L=1（Ex－Ex）2+（Ex′－Ex′）2（15）

4 實例分析

4.1 確定指標權(quán)重

本文以某裝配式建筑項目為研究對象，進行供應(yīng)鏈韌性等級評估。邀請6名裝配式建筑供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域的高校學(xué)者及相關(guān)專家，以10分為滿分，從裝配式建筑供應(yīng)鏈的抵抗能力、恢復(fù)能力兩個維度對評價指標進行重要程度的判斷。結(jié)合式（1）～式（10），得到裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性所有評價指標的權(quán)重結(jié)果。裝配式建筑供應(yīng)鏈抵抗能力評價指標權(quán)重、恢復(fù)能力評價指標權(quán)重見表2和表3。

4.2 確定二維評估云

根據(jù)表1，邀請6名專家分別從裝配式建筑供應(yīng)鏈的抵抗能力和恢復(fù)能力兩個維度，對裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性二級指標進行評分。得分越高，說明該指標的抵抗能力或恢復(fù)能力越強，越能說明其韌性越高。通過式（13）和式（14）計算得到各二級、一級指標及綜合云的云參數(shù)，裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價云數(shù)字特征見表4。

4.3 確定韌性評價等級

將表4中的綜合評價云參數(shù)輸入Matlab，與標準云圖進行復(fù)合對比，輸出綜合評價云圖和綜合評價云俯視圖，如圖4和圖5所示。由圖4可知，該裝配式項目的供應(yīng)鏈韌性等級更靠近Ⅳ級標準云。由圖5可知，該裝配式建筑項目的供應(yīng)鏈綜合評價云與Ⅳ級標準云部分重合，可以初步判定該裝配式建筑項目的供應(yīng)鏈韌性等級為Ⅳ級。為定量確定其韌性等級，根據(jù)式（15）分別計算貼近度，結(jié)果為LⅠ=1.352 1，LⅡ=2.187 3，LⅢ=5.677 3，LⅣ=8.762 2，LⅤ=2.539 8，降序排列得LⅣ＞LⅢ＞LⅤ＞LⅡ＞LⅠ，最終確定該裝配式建筑項目供應(yīng)鏈韌性等級為Ⅳ級，整體呈較強狀態(tài)，與實際情況基本符合。

為深度提升該裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性強度，挖掘根源不足之處，對一級指標進行評價，盡可能地找到較為薄弱的方面，并進行針對性提升。根據(jù)表4中一級指標云數(shù)字特征，繪制出各一級指標R1、R2、R3、R4、R5云圖及俯視圖，如圖6～圖15所示。

從云圖中可以看出，風(fēng)險管理水平R4接近Ⅴ級，表明該裝配式建筑供應(yīng)鏈具有較好的抗風(fēng)險能力，在事前進行危機預(yù)測、事中采取應(yīng)急機制及事后資源與流程重構(gòu)方面均有較好表現(xiàn)；生產(chǎn)管理水平（R1）、物流管理水平（R2）、冗余資源水平（R3）、協(xié)同合作及信息共享水平（R5）均與Ⅳ級有重合部分。同時，該裝配式建筑供應(yīng)鏈物流管理水平（R2）、協(xié)同合作及信息共享水平（R5）從略微偏低，說明這兩方面仍有提升空間，與實際情況相符。

基于評價結(jié)果，為增強該裝配式建筑供應(yīng)鏈的運作效率和韌性，針對協(xié)同合作及信息共享方面，供應(yīng)鏈各上下游節(jié)點企業(yè)需要建立一個清晰且公平的利益分配機制。這不僅涉及利益的分配，也涉及風(fēng)險和責(zé)任的共擔。同時，各方應(yīng)建立穩(wěn)固的合作關(guān)系，基于互信原則，確保所有參與方對共同目標有著明確且一致的認識。信息的流通在供應(yīng)鏈的日常運作中至關(guān)重要，因此，企業(yè)應(yīng)確保信息傳遞的及時性和準確性，利用先進的信息可視化平臺提高信息的處理效率，從而幫助各方實時監(jiān)控供應(yīng)鏈狀態(tài)，快速響應(yīng)市場和內(nèi)部需求。針對物流管理方面，企業(yè)應(yīng)提前規(guī)劃合理的物流運輸路線，整合分散的物流信息，確保供應(yīng)鏈的物理流動高效、經(jīng)濟。明確的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)地理位置對于優(yōu)化物理布局、減少運輸時間和成本起到了關(guān)鍵作用。在運輸工作開展過程中，企業(yè)需根據(jù)實際情況對運輸任務(wù)進行優(yōu)先級排序，確保關(guān)鍵物資和產(chǎn)品能夠優(yōu)先配送。此外，高效的運輸管理還需要合理地配合整個供應(yīng)鏈的運轉(zhuǎn)，確保各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)一致，從而提高整個供應(yīng)鏈的響應(yīng)速度及韌性。

5 結(jié)語

本研究綜合考慮了裝配式建筑供應(yīng)鏈的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建了較為完善的裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估指標體系，補充了關(guān)于裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性研究的不足。在此基礎(chǔ)上，利用C-OWA算子、CRITIC法對各指標進行加權(quán)，減少了加權(quán)的主觀隨意性，保證了權(quán)重的科學(xué)性、合理性。本研究將裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性細分為抵抗能力和恢復(fù)能力兩個基礎(chǔ)變量，能夠更為全面、客觀地反映出裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性特征。構(gòu)建了裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評估二維云模型，實現(xiàn)了評價結(jié)果的可視化，有效解決了裝配式建筑供應(yīng)鏈韌性評價中的高度模糊性問題，有利于提高評價結(jié)果的客觀性。

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收稿日期：2024-09-26

作者簡介：

張勇（1965—），男，博士，教授級高級工程師，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：土木建造與安全管理、項目管理。

楊慧慧（通信作者）（2000—），女，研究方向：工程經(jīng)濟與管理。

顏瑜（2000—），女，研究方向：工程經(jīng)濟與管理。