基于D-S证据理论的海外公路工程投标决策

2022-11-08杨文安陈龙

中外公路 2022年4期

杨文安，陈龙

(长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙 410114)

自2013年习近平总书记提出“一带一路”倡议起截止至2019年11月，中国已经和137个国家、30个国际组织达成合作共识。在“一带一路”倡议中，交通基础建设一直处于优先发展领域。作为倡议的重要推动者，中资承包商为中国企业树立了责任担当的旗帜，赢得了东道国政府的肯定和当地社会的认可。根据中国商务部统计数据，2019年中国企业与“一带一路”沿线国家新签对外承包工程项目合同6 944份，合同额1 548.9亿美元，占同期中国对外承包工程新签合同额的59.5%；完成营业额979.8亿美元，同比增长9.7%。与不断扩大的海外市场相伴的，不仅仅是节节攀升的营业收入，还有逐步浮现的风险，国际承包企业为此付出了惨痛的代价。2011年，以4.72亿美元中标波兰A2高速项目的中国海外工程有限责任公司，亏损3.95亿美元；由于多项目延后开工、延期交付，叠加法规变动、资金断裂导致巴西施工企业Odebrecht于2019年宣布破产保护[1]。直面日益增长的风险和欣欣向荣的国际建筑市场，企业想要进入海外市场，实现可持续发展，除了提高国际工程施工管理水平外，还要提升工程承揽能力。能客观量化分析投标项目的风险，做出合理的投标决策是竞标企业必须面对的关键环节。

国内外许多学者对投标决策进行了探索，取得了一系列研究成果。常见的投标决策方法有两类，一类基于企业自身和竞争对手的投标数据进行决策：王博等[2]通过样本训练建立BP神经网络模型，解决了影响因素之间，以及与投标决策的非线性关系问题；Agnieszka等[3]对波兰南部承包商进行了问卷调查，设计了基于改进模糊理论的参数模型和神经网络模型；孔令祯等[4]以企业战略为导向，结合三角模糊数、蒙特卡洛模拟法、灰色关联度进行了多项目排序决策；卢睿等[5]研究了企业资源受限情况下的粒子群算法的项目择优决策模型；第二类是非投标数据决策方法：郭清娥等[6]组合交叉评价和模糊理论构建的投标决策方法，有效地减少了模糊综合评价的主观性；李娟芳等[7]使用层次分析法、信息熵确定权重，以相对熵理论构建了优选决策模型，降低了风险指标权重对决策的影响；Duygu等[8]以实用性为目标，为投标企业开发了一款基于层次分析法的投标决策工具。已有的投标决策研究成果丰硕，但仍存在改进空间：大部分研究忽略了不同市场、项目的差异性，以一套指标体系有效评价不同项目难以实现；许多学者的决策模型聚焦于多项目对比排序，欠缺对单一项目投标决策的考虑；部分决策过程依赖于一定数量的可用历史数据，或决策模型没能处理好评价信息中的模糊性，无法有效地综合专家的不一致意见。综上所述，为提高投标决策的针对性、适用性、有效性，将D-S证据理论(Dempster-Shafer Theory of Evidence)应用于海外公路工程投标决策。D-S证据理论是一种处理不确定、不清晰信息的推理方法，能有效地融合模糊信息，在多目标决策上常被推广应用。该文尝试从现有研究中分析、筛选，建立海外公路工程投标决策影响因素集，然后，使用D-S证据理论解决海外公路工程投标时的不确定和模糊信息，融合专家的不同评价意见，确定拟投标项目的整体风险等级，进一步获得融合后的项目关键影响因素，并依据评价结果做出是否投标的决策，最后，选用菲律宾2.2公路项目进行实例分析。

1 建立投标决策影响因素集

1.1 影响因素检索

海外公路工程的投标决策有别于中国国内公路项目，涉及的影响因素更加繁多，不确定性更加复杂，不同的国家、业主、工程所在地都将直接影响项目的投标决策。国内外学者对评价指标体系有较为深入的研究，但标准并未统一。Agnieszka等[3]通过对波兰大、中、小承包企业发送两种不同的问卷，从61份答卷中分析得出了工作类型、类似项目经验和合同条款三大决定性因素；周英[9]经过对86个投标案例的分析和统计，筛选出五大类18个影响因素；胡振宇等[10]通过文献统计归纳出项目外部环境、项目本身、企业本身三类15个影响因素；Maxwell[11]把承包企业按中标率的高、中、低划分为三类并分别进行研究，总结出11个影响因素；朱思雅等[12]总结了海外项目的10个影响因素，其中设计变更、咨工团队影响最为关键；陈志鼎等[13]通过文献分析得到了影响境外工程投标的24个影响因素。虽然学者们从不同角度对国际工程投标决策影响因素进行了相关研究，但都未能契合公路工程项目的特点，该研究将组建海外公路工程投标决策影响因素集。

1.2 建立影响因素集

通过文献分析，结合海外公路工程的特点，基于专家讨论法对各个影响因素进行定性评价，筛选出海外公路工程投标决策影响因素集，并按照影响因素与投标项目的关系划分成三类：业主及相关管理方、建设项目本身、投标企业自身，共28个影响因素(表1)。

表1 投标决策影响因素集

2 投标决策模型

2.1 构建拟投标项目评价指标体系并确定权重

根据拟投标项目的实际情况和类似工程经验，采用专家讨论法对影响因素集进行约减，筛选出主要影响因素，构建项目评价指标体系。指标权重采用层次分析法由专家对各影响因素进行评价并获得权重系数。首先，建立判断矩阵P；然后，求得每一行的乘积Vk，并将Vk开n次方(n为该矩阵P的阶数)后归一化处理得到指标权重ωi；最后，进行一致性检验，当指标CR≤0.1时，该评价满足一致性要求；当CR>0.1时，需要重新评价，构建新的判断矩阵直至满足一致性检验为止[14]。

2.2 D-S证据理论模型原理

D-S证据理论是一种重要的决策信息融合方法，能够在结构简单的算法上实现模糊数据的有效处理，且融合结果可靠性高[15]。证据理论由Dempster于1967年首次提出，Shafer于1976年在其理论的基础上形成了D-S证据理论[16]。

定义1 识别框架Θ，表示为决策问题所有可能结果的集合。基本概率函数Mass:2Θ→[0,1]，满足：

A表示Θ的任意一个子集，m(A)表示事件A的基本概率分配函数。

定义2 信任函数Bel。对于识别框中的任意子集A，其信任函数为：

Bel(A)=∑B⊆Am(B)

(1)

若一个集合A的m(A)>0，则A为信任函数的焦元。式中B为识别框中子集A的焦元。

定义3 似然函数Pl。

Pl(A)=∑B∩A≠φm(B) ∀A⊆Θ

(2)

Pl(A)表示A不是假的信任程度。

定义4 D-S证据融合规则。

假设两个独立证据的Mass函数为m1和m2，则D-S证据融合规则为:

m(A)=[m1⨁m2](A)=

(3)

假设有P个独立的证据，它们的Mass函数分别为m1,m2,…,mp，则其融合规则为：

m(A)=[m1⨁m2⨁…⨁mp](A)=

(4)

2.3 投标决策评估风险等级划分

使用等分原则，把海外公路工程风险等级R划分为5个级别，即：R={Ri|i=1,2,3,4,5}，以SR(0≪SR≪1)表示评估概率范围[13]，见表2。

表2 投标决策评估风险等级

指标层各项指标所处的风险等级的可能性MkRi：

(5)

式中：k=1,2,…,28;Ri为风险等级；mi为指标在某一个风险等级下融合后的概率；ωi为指标的权重。

2.4 投标决策评估流程

基于D-S证据理论的海外公路工程投标决策的评估流程为：

步骤1：根据拟投标项目情况采用专家讨论法筛选主要影响因素，建立项目评价指标体系，并运用层次分析法获得各项评价指标权重。

步骤2：由m位专家根据项目信息对各项指标的风险等级进行评价打分，并对该评价进行不确定程度的评判，然后使用归一化法则将评价数据进行换算，利用式(1)～(4)进行专家评价数据的融合，使用式(5)求得投标项目各个风险等级下的概率。

步骤3：采用最大隶属度原则确定投标项目所属的风险等级。

步骤4：为了避免风险等级概率等分对关键影响因素的弱化，突出高风险的关键影响因素，结合拟投标项目的整体风险等级，将全部评价指标选取高于项目风险等级的概率按式(5)计算，可进一步预测出项目在较高风险下的关键影响因素。

3 实例分析

3.1 工程概况

菲律宾2.2公路项目位于民都洛岛，全长24.697 km，计划工期26个月，总投资折合人民币约7 214万元，业主为菲律宾公造部。该项目路线途径6.2 km的农田为私有土地，其余路段为岛内交通要道的升级改造，施工期间不得中断通行；所在地无钢筋、水泥、砂石生产商，沥青混凝土供应商唯一且产能有限等。项目实际情况较为复杂，因此需采用 D-S 证据理论模型进行评估是否可投标。

3.2 决策过程

根据菲律宾2.2公路项目信息和菲律宾以往项目经验，由2位技术专家和1位经济专家通过专家讨论法对影响因素集按相对于拟投标项目的重要性进行约减，筛选出17项主要影响因素，构建2.2公路项目的评价指标体系，并利用层次分析法计算出各项指标权重，见表3。

表3 菲律宾2.2公路项目评价指标体系和权重以及评价数据融合后各风险等级的概率

3位专家对业主经济实力和信誉的风险等级R和其评价的不确定性U采用数值1～9进行评价标度，使用归一法换算成相应概率，见表4。然后使用式(1)～(4)进行三项评价数据的融合。重复该步骤获得其他16项指标融合后的概率。

表4 业主经济实力和信誉所处风险等级的概率

运用式(5)计算项目所处风险等级概率，见表5。由表5的数据按隶属度排序可得风险等级R3的概率最大，表明菲律宾2.2公路项目投标风险等级为中等可投标。

表5 菲律宾2.2公路项目所处风险等级概率

为了突出高风险的关键因素，结合2.2公路项目评估出的中等风险R3，全部17项评价指标取风险等级R4和R5的概率按式(5)计算，进一步得到项目较高风险下的关键影响因素，并按隶属度排序，见表6。

表6的排序结果显示：在项目整体风险等级为中等的情况下，项目预期利润、企业的索赔能力、项目所需的材料和设备供应情况这三项影响因素的概率远高于其他因素。

表6 菲律宾2.2公路项目关键影响因素排序

3.3 结果分析

(1) 投标企业应根据项目评估结果和关键风险，做出是否参与投标的决策。若投标，宜根据项目评估结果制定好风险预防和应对措施，如选取合适的投标策略、熟悉合同条款和索赔要求、制定商品混凝土供应备选方案等。

(2) 三项关键影响因素反映了海外公路市场的普遍现象。投标人作为中资企业，受限于项目资金或贷款来源、国家政策对本国企业的保护，导致允许投标的项目有限，呈现出海外公路市场竞争大，整体利润水平低的现状；中国施工企业普遍受到国际工程高额利润的激励进入海外市场，又急于承接工程业务，对项目所在地的法律法规、行业规范、国家政策的熟悉和掌握程度不够，当项目实施过程中出现索赔事件时，往往处于被动局面，待后续再采取相应措施，致使索赔延误甚至拒赔；菲律宾作为发展中国家，以第三产业和农产品出口为主，项目所需材料和设备的本地供应能力有限，通常依靠大量进口，长期受到海、陆运输效率低下，进口清关效率缓慢以及台风的影响。

(3) 菲律宾2.2公路项目实施后的实际情况和D-S证据理论模型评估结果相吻合，验证了模型的有效性。