楊翠云,章恒全

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京　211100)

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基于IFHA算子的水利工程總承包模式選擇

楊翠云,章恒全

(河海大學(xué)商學(xué)院,江蘇 南京211100)

摘要：為了提供一種公正、合理的水利工程總承包模式選擇方法,將IFHA直覺模糊混合平均算子引入水利工程總承包模式?jīng)Q策模型,在建立適用于水利工程的選擇指標(biāo)體系和重新對總承包模式進(jìn)行細(xì)分的基礎(chǔ)上,利用IFHA直覺模糊混合平均算子確定指標(biāo)權(quán)重,并集結(jié)各專家選擇判斷意見,利用IFWA直覺模糊加權(quán)算子集結(jié)各備選模式所有指標(biāo)判斷信息,最終得到備選模式綜合指標(biāo)值,確定某特定水利工程適用的總承包模式。經(jīng)算例分析,驗(yàn)證該模型符合工程實(shí)際,且充分削弱了專家主觀性影響,保證了判斷信息在集結(jié)過程中的完整性。

關(guān)鍵詞：水利工程;總承包模式;選擇方法;IFHA直覺模糊混合平均算子

設(shè)計(jì)、施工分離是目前我國建筑工程常用的承發(fā)包方式,但隨著工程承發(fā)包市場的逐漸成熟以及政府部門的不斷推進(jìn),工程總承包模式正越來越受到業(yè)主的青睞。目前總承包模式在電力、化工等行業(yè)應(yīng)用廣泛,但在水利工程建設(shè)中卻沒有被積極采用,而其無論是設(shè)計(jì)、施工搭接帶來的高效進(jìn)度控制和工期節(jié)約,還是單一的合同關(guān)系等,對于受氣候等外界環(huán)境影響較大、各參與主體關(guān)系復(fù)雜的水利工程來說都是十分有利的,因此,推進(jìn)總承包模式在水利工程中的應(yīng)用十分必要。依據(jù)2015《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)工程總承包發(fā)展的若干意見(征求意見稿)》,總承包模式主要分為DB、EPC/Turnkey等形式。對于現(xiàn)階段水利工程總承包模式的應(yīng)用來說,首先應(yīng)確定某特定項(xiàng)目適用于何種形式的總承包模式,才能從源頭上保證該項(xiàng)目的成功實(shí)施。目前關(guān)于水利工程總承包模式?jīng)Q策的研究不多,但對于工程交易模式?jīng)Q策的研究較為深入,可為本文的研究提供參考。Mostafavi 等[1]建立了模糊多屬性效用決策模型,通過TOPSIS法確定各交易模式的優(yōu)劣排序,為決策者提供依據(jù);洪偉民等[2]建立了帶擺動權(quán)重的簡單多屬性評價(jià)法決策模型,為業(yè)主提供了一種簡單決策模型;劉迅等[3]提出基于FOWGA算子的工程交易模式?jīng)Q策模型,該模型一定程度上降低了判斷信息在集結(jié)過程中的丟失;盧亞瓊等[4]考慮了工程交易方式?jīng)Q策影響因素之間的關(guān)聯(lián)性,利用改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)分析法對決策模型進(jìn)行研究,但以上各種方法都不同程度地存在專家主觀判斷影響較大的問題。Luu等[5]、胡佳[6]、孟繁盛[7]分別建立了基于經(jīng)驗(yàn)知識系統(tǒng)、樣本庫和案例推理的決策模型,但鑒于水利工程總承包模式應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少,因此該類模型并不適用。王學(xué)通[8]對總承包模式?jīng)Q策進(jìn)行了研究,提出了基于UEOWA和ULHA算子的決策模型,引入位置權(quán)重削弱了專家意見的主觀性影響,但其假設(shè)各專家意見的重要性相同,與實(shí)際情況不符;簡迎輝等[9]建立了基于IFWA直覺模糊加權(quán)算子的水利工程總承包模式?jīng)Q策模型,但其利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重,專家意見主觀影響較大,且IFWA直覺模糊加權(quán)算子在對數(shù)據(jù)集結(jié)過程中易造成決策信息丟失。因此,本文基于IFHA直覺模糊混合平均算子(IFHA算子)建立水利工程總承包模式?jīng)Q策模型,通過引入位置權(quán)重,并考慮不同專家意見的重要性差異,既削弱了確定指標(biāo)權(quán)重過程中的主觀性影響,又確保了各專家意見集結(jié)過程中信息的完整性,為業(yè)主提供了一種合理、高效的水利工程總承包模式?jīng)Q策模型。

1水利工程總承包模式相關(guān)概念

1.1分類

學(xué)術(shù)界目前并沒有關(guān)于工程總承包模式分類的統(tǒng)一定論,各學(xué)者從不同角度出發(fā),建立了不同的總承包模式分類。大多學(xué)者僅從項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施的角度出發(fā),依據(jù)總承包商對設(shè)計(jì)、采購、施工等階段工作承擔(dān)范圍的大小,將總承包模式分為DB(design-build)、EPC(engineer-purchase-construct)/Turnkey等形式;部分學(xué)者將總承包范圍向前延伸到項(xiàng)目融資階段,向后拓展到項(xiàng)目建成運(yùn)營階段,將BOT(build-operate-transfer)、DBO(design-build-operate)等形式也納入了工程總承包范圍;國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)工程總承包發(fā)展的若干意見(征求意見稿)》中也將我國總承包模式主要分為DB、EPC/Turnkey等形式。EPC和Turnkey模式在多數(shù)場合被看作是同種總承包模式的不同表述,但筆者認(rèn)為在實(shí)際工作中這兩種模式存在本質(zhì)區(qū)別,Turnkey模式不僅涵蓋了設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行等階段工作,其承包范圍還延伸到項(xiàng)目決策階段,總承包商在項(xiàng)目可行性研究甚至立項(xiàng)階段就已參與到業(yè)主的工作中,其總承包業(yè)務(wù)范圍更廣,更能發(fā)揮設(shè)計(jì)優(yōu)化的優(yōu)勢。因此本文結(jié)合文獻(xiàn)[9-10]和工程實(shí)際,將工程總承包模式分為DB、EPC、Turnkey3種模式。為了提供具備更精確輸出結(jié)果的決策模型,又進(jìn)一步將工程總承包模式分為DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ以及Turnkey等6種類型,具體分類情況見圖1。

圖1　工程總承包模式分類

將項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施分為可行性研究、概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行等7個階段,依據(jù)總承包商的承包范圍和業(yè)主的參與程度對工程總承包模式進(jìn)行細(xì)分。

a. DBⅠ模式:總承包商承擔(dān)從概念設(shè)計(jì)開始的設(shè)計(jì)及施工工作,由業(yè)主負(fù)責(zé)主要材料、設(shè)備的采購工作,總承包商設(shè)計(jì)工作任務(wù)較重,需要其具備較高的設(shè)計(jì)能力,業(yè)主單位不需具備較高的管理能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn),但需要有參與采購工作的意愿和能力。

b. DBⅡ模式:業(yè)主提出項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì),由總承包商從詳細(xì)設(shè)計(jì)階段負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工作,設(shè)計(jì)能力要求低于DBⅠ模式,但需要業(yè)主具備一定的設(shè)計(jì)能力和工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

c. DBⅢ模式:業(yè)主完成項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì),由總承包商負(fù)責(zé)詳細(xì)設(shè)計(jì)工作,業(yè)主具備較高的設(shè)計(jì)能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。由于業(yè)主完成了初步設(shè)計(jì)工作,限定了工程設(shè)計(jì)的大致方向,因此總承包商發(fā)揮設(shè)計(jì)創(chuàng)新的空間不大,難以利用設(shè)計(jì)創(chuàng)新為項(xiàng)目降低經(jīng)濟(jì)成本或者創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)收益。

d. EPCⅠ模式:由總承包商從概念設(shè)計(jì)階段開始負(fù)責(zé)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行工作,業(yè)主視情況參與總承包商的采購和施工工作,進(jìn)行積極干預(yù)。需要業(yè)主具備一定的管理能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)以及參與采購和施工工作的意愿。

e. EPCⅡ模式:傳統(tǒng)的EPC模式,由總承包商負(fù)責(zé)從概念設(shè)計(jì)階段開始的設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行工作,相比于EPCⅠ模式,EPCⅡ模式下的業(yè)主管理能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求較低,且不需要有參與項(xiàng)目實(shí)施過程的意愿。

f. Turnkey模式:總承包商從決策階段開始介入項(xiàng)目工作,并從可行性研究階段開始負(fù)責(zé)項(xiàng)目工作的開展,直至試運(yùn)行服務(wù)結(jié)束將工程移交業(yè)主。對業(yè)主管理能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求較低,但對總承包商的能力和信譽(yù)要求極高。

對于某項(xiàng)具體工程來說,總承包范圍并非越大或者越小越好,采取合適的工程總承包模式才能有助于業(yè)主單位揚(yáng)長避短,充分利用總承包商的優(yōu)勢,發(fā)揮總承包模式設(shè)計(jì)優(yōu)化、進(jìn)度控制、降低交易成本等多方面的優(yōu)勢,否則極易引發(fā)總承包商的道德風(fēng)險(xiǎn)或者造成管理混亂的局面。

1.2選擇指標(biāo)體系

由于水利工程規(guī)模大、工期長、極易受外界環(huán)境的影響,因此影響承發(fā)包模式選擇的因素眾多,目前雖然沒有一套業(yè)內(nèi)公認(rèn)的影響指標(biāo)體系,但不同學(xué)者確定的影響指標(biāo)之間都存在一定的重合。本文依據(jù)文獻(xiàn)[9,11-14]并結(jié)合水利工程實(shí)際,確定了如表1所示的水利工程總承包選擇指標(biāo)體系。

影響工程總承包模式選擇的指標(biāo)主要分為與項(xiàng)目自身相關(guān)的特性、與業(yè)主相關(guān)的特性和來自項(xiàng)目外部因素的影響。與項(xiàng)目相關(guān)的特性決定了該工程適宜選擇何種總承包模式,與業(yè)主相關(guān)的特性決定了業(yè)主傾向于采取某種總承包模式,項(xiàng)目外部因素則在政策和市場環(huán)境方面決定了不同總承包模式的可行性。綜合以上三方面,才能選擇出科學(xué)、合理、適用的工程承發(fā)包方式。

表1　水利工程總承包模式選擇指標(biāo)體系

2基于IFHA算子的水利工程總承包模式選擇模型

傳統(tǒng)交易模式選擇方法多使用三角模糊數(shù)反映專家意見,但其隸屬函數(shù)值僅是一個單一的值,不能直觀反映出肯定、否定和猶豫3種判斷態(tài)度。引入IFHA算子,不僅可以反映出專家意見的隸屬度、非隸屬度和猶豫度,同時依據(jù)各專家經(jīng)驗(yàn)水平賦予其意見不同的權(quán)重,避免了決策信息的丟失,且通過賦予數(shù)據(jù)位置權(quán)重進(jìn)行有序加權(quán),削弱了過于樂觀和過于悲觀的專家意見對決策結(jié)果的影響,提供了一個主觀性影響較小、輸出結(jié)果較精確的決策模型。

2.1IFHA算子概述

a. IFHA算子集結(jié)過程[15]:

(1)

式中:w=(w1,w2,…,wn)T為IFHA算子的加權(quán)向量,即位置權(quán)重,與數(shù)據(jù)本身無關(guān)，只與位置排序有關(guān)。其中

(2)

b. 位置權(quán)重確定方法:采用正態(tài)分布賦權(quán)法確定位置權(quán)重[16-17],w=(w1,w2,…,wn),由式(3)給定。

(3)

其中:

式中:i為數(shù)據(jù)所在位置排序。

2.2IFWA算子概述

利用IFWA直覺模糊加權(quán)算子(IFWA算子)對各方案的指標(biāo)值進(jìn)行集結(jié),其集結(jié)過程如下:

(4)

2.3基于IFHA算子的水利工程總承包模式選擇步驟

a. 由業(yè)主選擇若干專家判斷各指標(biāo)對水利工程總承包選擇的影響程度,得到各專家直覺模糊判斷信息,并由業(yè)主賦予各專家意見不同權(quán)重;

b. 利用正態(tài)分布賦權(quán)法確定各專家意見集結(jié)過程中的位置權(quán)重;

c. 利用IFHA算子集結(jié)各專家意見,得到關(guān)于各指標(biāo)對水利工程總承包模式選擇影響程度的群直覺模糊判斷信息;

d. 由群直覺模糊判斷信息得到各指標(biāo)得分函數(shù)值,依據(jù)得分函數(shù)值,確定各指標(biāo)權(quán)重;

e. 由專家給出各備選工程總承包模式滿足各選擇指標(biāo)的直覺模糊判斷信息;

f. 利用IFHA算子集結(jié)各專家意見,得到關(guān)于各備選工程總承包模式對選擇指標(biāo)體系滿足程度的群直覺模糊判斷信息;

g. 利用IFWA算子對各備選方案的各指標(biāo)直覺模糊判斷信息進(jìn)行集結(jié),得到各備選方案綜合指標(biāo)值;

h. 依據(jù)各備選方案的綜合指標(biāo)值得到其得分函數(shù)值,并據(jù)此對各備選方案進(jìn)行優(yōu)劣排序,確定最終方案。

3算例分析

以馬鹿塘水電站二期工程[18]為例。馬鹿塘水電站位于云南省文山州麻栗坡縣境內(nèi)的盤龍河上,距縣城34 km,電站為混合式開發(fā),二期工程電站裝機(jī)容量300 MW,水庫正常蓄水位為高程627 m,總庫容5.5億m3,具有年調(diào)節(jié)能力。二期電站樞紐工程主要由混凝土面板堆石壩、溢洪道、防空洞、引水隧洞、地下發(fā)電廠房等組成,工程等別為Ⅱ等大(2)型。該工程業(yè)主為云南大唐國際文山水電開發(fā)有限公司,由于工程規(guī)模較大,進(jìn)度控制要求較高,業(yè)主欠缺足夠的管理能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn),因此擬采用工程總承包模式進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,從DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ及Turnkey模式中選擇最佳模式。該項(xiàng)目特征見表2。

3.1基于IFHA算子確定指標(biāo)權(quán)重

邀請5位專家分別評判各選擇指標(biāo)對工程總承包方式選擇的影響程度,給出直覺模糊判斷信息,見表3。5位專家意見的權(quán)重向量為w=(0.15,0.20,0.30,0.25,0.10)。

表2　馬鹿塘水電站二期工程項(xiàng)目特征

表3　各專家關(guān)于指標(biāo)重要性程度判斷信息

通過正態(tài)分布賦權(quán)法,利用式(3)確定位置權(quán)重向量為w=(0.112,0.236,0.304,0.236,0.112)。

由于指標(biāo)數(shù)量眾多,因此僅以指標(biāo)C1為例介紹權(quán)重的確定過程。

同理得基于IFHA算子的各指標(biāo)得分函數(shù)值依次為0.255,0.476,0.470,0.307,0.190,0.589,0.482,0.401,0.302,0.192,0.444,0.226,0.326,0.314,歸一化處理后得指標(biāo)權(quán)重向量r=(0.051,0.096,0.095,0.062,0.038,0.117,0.097,0.081,0.061,0.039,0.089,0.045,0.066,0.063)?？梢?經(jīng)專家判斷,指標(biāo)C6、C7、C2對水利工程總承包模式選擇的影響較大,C5影響最小,這與實(shí)際情況相符:業(yè)主的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Q定了其能承擔(dān)的設(shè)計(jì)工作范圍大小以及是否承擔(dān)采購工作,項(xiàng)目技術(shù)難度決定了項(xiàng)目需要由總承包商統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、施工以提高工程可施工性的程度,即決定了總承包商對設(shè)計(jì)工作的介入時間,則從根本上決定了某項(xiàng)目適用于何種形式的總承包模式;而由于總承包模式均適用于外部依賴性較強(qiáng)的項(xiàng)目,因此各種總承包模式在此指標(biāo)上區(qū)分度較小,權(quán)重較小。

表5　基于IFHA算子的各專家判斷信息集結(jié)

3.2基于IFHA算子集結(jié)專家判斷信息

由同樣5位專家分別給出對DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ及Turnkey模式滿足以上指標(biāo)特征的評判信息。基于IFHA算子對各專家判斷信息進(jìn)行集結(jié),得到各備選模式相應(yīng)指標(biāo)的模糊判斷信息。由于數(shù)據(jù)量較大,限于篇幅,以DBⅠ模式滿足C1指標(biāo)程度的評判信息集結(jié)為例介紹基于IFHA算子的專家判斷信息集結(jié)過程,評判信息見表4。

表4　各專家關(guān)于DBⅠ模式滿足指標(biāo)C1程度的評判信息

可見基于IFHA算子的集結(jié)過程既考慮了各專家能力、經(jīng)驗(yàn)的差異,賦予不同專家意見相應(yīng)的權(quán)重,同時還考慮了各專家在面對同一決策問題時表現(xiàn)出的主觀好惡傾向,并利用位置權(quán)重進(jìn)行有序加權(quán),削弱了專家主觀好惡對決策結(jié)果的影響,充分體現(xiàn)了該決策模型的公正性。

3.3基于IFWA算子集結(jié)各指標(biāo)判斷信息

經(jīng)IFHA算子集結(jié)的各專家對各備選模式滿足指標(biāo)特征的判斷信息已充分考慮并削弱了專家自身差異和主觀好惡的影響,因此,采用IFWA算子對各指標(biāo)判斷信息進(jìn)行集結(jié),得到各備選模式的最終綜合指標(biāo)值以選出最適宜的總承包模式。指標(biāo)權(quán)重向量為r=(0.051,0.096,0.095,0.062,0.038,0.117,0.097,0.081,0.061,0.039,0.089,0.045,0.066,0.063),依據(jù)式(4)對表5中數(shù)據(jù)進(jìn)行集結(jié),得各備選模式方案最終綜合指標(biāo)值,見表6。

表6　各備選模式綜合指標(biāo)值

依據(jù)各備選模式最終得分函數(shù)值大小,得EPCⅡ模式優(yōu)于EPCⅠ模式優(yōu)于Turnkey模式優(yōu)于DBⅠ模式優(yōu)于DBⅡ模式優(yōu)于DBⅢ模式?？梢娮钸m宜馬鹿塘水電站二期工程采用的總承包模式為EPCⅡ模式,即傳統(tǒng)的EPC模式,由總承包商負(fù)責(zé)從概念設(shè)計(jì)階段開始的設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行工作,并且業(yè)主只負(fù)責(zé)采購和施工過程必要的審核工作,不對其進(jìn)行干預(yù)。這與該項(xiàng)目實(shí)際采用的總承包模式相符。由于投資和工程等別均較高,該工程規(guī)模較大,管理界面較多,協(xié)調(diào)工作較復(fù)雜,加上業(yè)主方管理能力及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較欠缺,又對質(zhì)量、進(jìn)度、交易成本等要求較高,而業(yè)主參與項(xiàng)目實(shí)施過程的意愿較低,因此該工程適宜承包范圍較廣的總承包模式。但是由于項(xiàng)目所在地優(yōu)質(zhì)的地質(zhì)條件降低了技術(shù)難度、項(xiàng)目交付成果較小的不確定性使得業(yè)主有能力主導(dǎo)項(xiàng)目前期工作的開展。而該工程外部依賴性較強(qiáng),由業(yè)主對征地、移民等外部影響進(jìn)行處理,效率更高,因此將設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行工作包攬,而由業(yè)主獨(dú)立完成可行性研究階段工作的EPCⅡ模式是適宜該工程的最佳總承包模式,驗(yàn)證了該決策模型的準(zhǔn)確性。

4結(jié)語

目前,總承包模式在水利工程建設(shè)中應(yīng)用較少,其突出的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)揮設(shè)計(jì)、施工搭接的優(yōu)勢,讓設(shè)計(jì)工作為施工階段服務(wù),提高工程的可施工性,大大降低項(xiàng)目的技術(shù)難度,保證工程質(zhì)量,同時有利于進(jìn)度控制,縮短工期,也有助于總承包商在設(shè)計(jì)階段實(shí)施創(chuàng)新,提升整個建筑行業(yè)的技術(shù)水平。因此,總承包模式合理應(yīng)用于水利工程建設(shè),既可以克服水利工程普遍存在的技術(shù)難度較大、進(jìn)度控制和工程質(zhì)量要求較高的問題,同時當(dāng)工程業(yè)主缺位或經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?yán)重不足時,可以充分利用總承包商經(jīng)驗(yàn)、能力的優(yōu)勢,轉(zhuǎn)移項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)用公正、合理的總承包模式選擇方法為某特定水利工程選擇適合其應(yīng)用的總承包模式是保證總承包模式成功實(shí)施、促進(jìn)其在水利工程建設(shè)中應(yīng)用的關(guān)鍵?；贗FHA直覺模糊混合平均算子的決策模型不僅對水利工程總承包模式進(jìn)行了細(xì)分,建立了適用于水利工程總承包模式選擇的指標(biāo)體系,且在決策過程中考慮了專家意見的重要性差異,利用位置權(quán)重削弱了專家主觀好惡的影響,集結(jié)了完整的決策信息,充分保證了決策過程的公正和輸出結(jié)果的合理性,并經(jīng)算例驗(yàn)證符合工程實(shí)際情況,可為業(yè)主提供一個較好的水利工程總承包模式選擇方法。

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作者簡介：楊翠云(1991—),女,江蘇揚(yáng)州人,碩士研究生,主要從事工程管理研究。E-mail:94295261@qq.com 通信作者：章恒全(1957—),男,安徽績溪人,教授,主要從事工程項(xiàng)目管理和投資管理研究。E-mail:hqzhang630@163.com

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.007

中圖分類號：F407.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-9511(2016)03-0025-06

(收稿日期：2015-10-12編輯：胡新宇)