基于粗糙集-灰色局势决策的装配式建筑构件承运商选择评价

仇国芳， 赵苗苗， 虎 啸

(西安建筑科技大学 管理学院， 陕西 西安 710055)

装配式建筑有效落实了国家节能减排与可持续发展的政策，在绿色环保施工上突破了传统建筑行业，加速了建筑业转型升级。2016年，国务院在《关于大力发展装配式建筑的指导意见》中明确提出，力争花10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。装配式构件作为建筑主体工程的基本单元，其运输至施工现场的质量、时效关系到建筑的安全生产和顺利完成。然而，目前装配式构件运输依然是建筑建造全过程的薄弱环节，如因构件运输前缺乏系统设计、对运输工具考虑不当，造成工作无序、效率低下；构件的不合理放置导致车辆受荷不均，易发生碰撞，构件受损，耽误工期；信息化程度低导致构件物流成本居高不下。因此，构建科学合理的装配式构件承运商评价指标体系，有针对性地评价选择承运商是保证时效，提高运输质量，降低物流成本，实现经济效益的关键举措。

对于装配式构件的研究，不少学者研究了装配式构件的加工技术、生产质量管理、无损运输措施等方面[1～3]。潘雨红等[4]基于DEMATEL(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory)-BP(Back Propagation)方法探讨了装配式住宅构件的供应商选择影响因素，采用Entropy-Topsis方法从生产交货、物流成本、客户服务、发展潜力四个维度研究住宅预制构件的物流供应商选择[5]。针对装配式构件物流承运商的选择评价较少，参照比较成熟的物流能力评价的相关研究，如赵秀丽等[6]采用模糊评价法和熵权对供应链物流能力进行综合评价；陈思睿[7]将灰色关联度分析法与层次分析法相结合评价供应链商业企业物流能力；窦志武等[8]结合熵权法与BP神经网络法对口岸物流综合能力评价；董红艳等[9]基于熵权灰色关联法综合评价农产品物流能力；刘建鑫等[10]采用模糊综合评价法对电商生鲜食品物流能力进行评价。以上研究均为物流能力评价提供了研究基础，但评价指标体系的构建、指标权重的确定仍需进一步完善，考虑到装配式构件运输的特殊性，综合运用粗糙集和改进的灰色局势决策开展承运商选择评价研究，以期为建筑构件供应商决策提供参考。

1 装配式构件承运商选择评价指标体系构建

现有研究的物流能力评价指标体系基本涵盖了物流信息、物流管理、物流服务、员工素质等方面[6～10]。装配式构件体积大、质量重、易损坏，其物流运输具有特殊性，一方面，装配式构件运输成本高且运输半径受限，超过合理的运输半径，边际成本大幅增加[11]；另一方面，运输情况复杂，包括车辆规格、运输路线和时间、运输途中的构件成品保护和装卸过程中的防磨损等。结合装配式构件的特殊性及现代物流企业的革新趋势，将“运输工具配置”“绿色物流水平”纳入评价指标体系，依据系统性、典型性、定性与定量相结合等原则，按照层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)的思路，从运作管理能力、物流服务能力、人员配置水平、运输工具配置、物流信息化水平和绿色物流水平六个维度构建了一套规范系统的装配式构件承运商选择评价指标体系(表1)。

(1)运作管理能力

主要从企业运作和管理方面反映企业基本的物流运作能力，体现了企业的发展思路与发展战略。运作管理能力主要通过企业管理制度的完善程度、仓储管理能力强弱、技术支持和创新力水平、成本管理能力强弱四个定性指标来界定。

(2)物流服务能力

主要反映承运商面向客户的物流能力，表现为客户的实际感受与其心理预期之间的差距。物流服务能力主要通过客户服务管理、订单处理速度、准时交货率、订货周期的灵活性、构件磨损率、售后物流服务、安全和风险预防五个定性指标及两个定量指标界定，其中准时交货率为准时交货次数占承运总次数的比例，构件磨损率为运输中损失价值占总价值的比例。

(3)人员配置水平

人员配置极大程度影响其物流水平，主要从员工的数量、学历层次、培养、工作经验四个方面衡量，其中，学历层次指某一学历人数占总人数的比例，工作经验指从事相关工作人员的平均工作年限。

(4)运输工具配置

主要考虑运输工具能否满足承载力要求及构件尺寸要求，其中，承载能力即最大载重质量，尺寸大小通过运输工具所能容纳的体积衡量。

(5)物流信息化水平

是衡量现代物流水平的一项重要指标，是物流企业核心竞争力的重要组成部分。物流信息化水平主要通过货物跟踪系统是否开发完善、信息共享度程度高低、信息维护水平三个定性指标来界定。

(6)绿色物流水平

传统粗放式物流不断向绿色物流转型，主要以降低环境污染为目标。绿色物流水平主要通过能源消耗强度、绿色能源使用率两个定量指标界定，其中，能源消耗强度衡量能源利用率大小，即消耗的能源价值占所创造价值的比例，绿色能源使用率为绿色能源消耗量占总能源消耗量的比例。

表1 装配式构件承运商选择评价指标体系

2 基于粗糙集与灰色局势决策的综合选择评价模型

2.1 粗糙集理论

粗糙集理论早在1982年由波兰数学家Pwalak提出，是一种用来刻画不确定性和不完整性的数学工具[16]，粗糙集理论的相关概念如下：

定义1[17]：设信息系统S=(U,A,V,f)，其中，U={x1,x2,…,xn}为论域；A={a1,a2,…,an}为对象的属性集合，V=∪Va，其中Va为属性a的值域；信息函数f:U×A→V，对于Vx∈U,f(x,a)∈Va，任意子集满足∅≠R⊆A，等价关系R={(x,y)∈U×U,f(x,q)=f(y,q),∀q∈R}，等价类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}，记作posR(X)。

定义2[17]：设X={X1,X2,…,Xn}是论域U的一个划分，其中Xi(i=1,2,…,n)为X的一个类别，X的属性依赖度定义为：

(1)

式中：|·|为集合的基数。

定义3[17]：在信息系统S=(U,A,V,f)中，P,Q⊆A,p∈P，属性重要性定义为：

Sig(p,Q)=γ(R)(Q)-γ(P-(p))(Q)

(2)

属性ai(ai∈A)在A中的重要度为：

Sig(ai,A)=γ(p)(A)-γ(A-(ai))(A)

=1-γ(A-(ai))(A)

(3)

则属性ai(ai∈A)在A中的权重为：

(4)

定义4[18]：属性约简就是在保持数据库分类能力不变的前提下，删除其中不相关或不重要的数据。若pos(A)(U)=pos(A-(ai))(U)，则属性ai是冗余属性，可以约简；反之，属性ai是必要属性，应予以保留。

2.2 改进的灰色局势决策

2.2.1 灰色局势决策法

灰色局势决策是指在应对某个给定事件的一组对策中，挑选一个效果最好的对策以应对该事件的发生[19]，能够有效解决多事件多目标决策问题。

设有事件集P={p1,p2,…,pn}，对策集Q={q1,q2,…,qm}，则局势集为 ：

(5)

设决策目标为k(k=1,2,…,s)，则目标k对应的局势矩阵为：

(6)

式中：效果白化值uij(k)通过白化函数计算。

目标k下的效果测度矩阵经归一化处理为：

(7)

其中，效果测度rij(k)有3种计算方式：

(1)上限效果测度：

(8)

(2)下限效果测度：

(9)

(3)中心效果测度：

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

(10)

2.2.2 优化的白化函数

本文引入指数函数对传统的白化函数(图1)优化，优化的白化函数(图2)形状为“曲边梯形”，可以有效解决权重为0的情况。

图1 传统的白化函数

图2 优化的白化函数

效果白化值为uij(k)=fkj(xik)。

当j=1时，隶属函数为：

(11)

当2≤j≤m-1时，隶属函数为：

(12)

当j=m时，隶属函数为：

(13)

2.2.3 局势的综合效果测度

(14)

2.3 综合选择评价模型

基于粗糙集与灰色局势决策的装配式建筑构件承运商选择评价模型如图3所示。

图3 综合选择评价模型

3 实例应用

假设本次需对装配式构件承运商进行招标，借鉴以往合作过的20家承运商的指标评价值，采用粗糙集和改进的灰色局势决策对将要竞标的4家承运商(A，B，C，D)进行选择评价。

(1)建立评价指标体系(见表1)，请行业经验丰富的专家团队分别对这20家单位的各项指标进行5分等级评价，形成评价信息表(见表2)，考虑篇幅限制，仅列出合作过的6家承运商的评价值。

表2 评价信息

(2)依据定义4得到11个约简指标：a2,a4,a5,a7,a10,a15,a16,a17,a19,a21,a22。

(3)计算各指标的重要度Sig(ai,A′)及权重ω(ai)，见表3。

表3 各评价指标的重要度及权重

(4)对4家承运商(A，B，C，D)各评价指标进行量化处理：定量指标处理(参考文章第2部分)；定性指标处理(依据行业经验丰富的专家团队对评价指标打分)。

每个评价指标分为5个等级，分别为一级、二级、三级、四级、五级。表4列出了各评价指标实测值及分级值。

(5)计算得出各评价指标的效果测度，见表5。

表4 各评价指标实测值及分级值

表5 各评价指标的效果测度

(6)计算各装配式构件承运商的综合效果测度，见表6。

表6 各承运商的综合效果测度

(7)依据各承运商的综合效果测度表，选择综合效果测度最大的局势(ai,bj)为各承运商的物流能力水平，由此可得：承运商A，D的物流能力水平为一级，承运商B为二级，承运商C为三级。根据表4，分析4家承运商的评价指标：承运商A和承运商D的售后物流服务、员工工作经验指标均处于高水平，承运商A的其余优势有运输工具配置、能源消耗强度，但绿色能源使用率相对薄弱，故承运商A在以后物流活动中应加大绿色能源使用，承运商D的其余优势表现在准时交货率、绿色能源使用率，但其运输工具配置相对较低，故承运商D可以购置配置相对较高的运输工具；承运商B的售后物流服务、绿色能源使用率相对较高，准时交货率、员工工作经验相比承运商A，D略显不足，故承运商B在人员招募环节应该着重考虑员工工作经验、能力；承运商C薄弱指标表现在售后物流服务、员工工作经验、能源消耗强度，整体的薄弱指标可以采取相应措施使其得到有效改善，以提升综合物流能力水平。承运商A，D物流能力水平均为一级，在招标环节应优先考虑承运商A，D，考虑到承运商A，D的各项优势指标不尽相同，供应商应根据自身较为侧重的评价指标，选取更为满意的承运商。

4 结 论

装配式构件承运商在构件运输配送环节扮演着重要角色，直接影响构件运达施工现场的质量和时效，进而影响建筑的安全生产和顺利完成。承运商的选择评价作为企业战略决策的关键任务，科学完善的评价指标体系和评价方法能够为企业正确决策提供参考。针对装配式构件承运商选择评价得出以下结果：

(1)将装配式建筑构件运输特殊性与现代物流发展趋势结合，提出了适应装配式构件承运商选择评价的指标体系。

(2)利用粗糙集方法得出关键评价指标并获取指标权重，同时结合灰色局势决策方法，在对白化函数进行优化的基础上，构建了建筑构件承运商评价模型，并通过实例分析，证实了该模型的可行性和有效性。