荀志遠，張麗敏，趙資源，徐瑛蓮

(青島理工大學 a.管理工程學院；b.山東省高校智慧城市建設管理研究中心,山東 青島 266520)

我國城市建設已經(jīng)進入以“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新理念為指導的發(fā)展時期。2015年12月，中央城市工作會議指出，城市要按照綠色循環(huán)低碳的理念進行規(guī)劃建設，高度重視做好建筑節(jié)能，推進城市綠色發(fā)展。2016年9月，國發(fā)辦[2016]71號《國務院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》中指出要大力發(fā)展裝配式建筑，住建部2017年3月出臺建科[2017]77號《“十三五”裝配式建筑行動方案》，確定了到2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上的目標。地方政府積極響應，出臺政策大力發(fā)展裝配式建筑。在裝配式建筑推廣過程中，建造成本較高是制約其發(fā)展的主要因素之一[1]，裝配式建筑的建設環(huán)境、裝配部品供應、安裝技術(shù)和施工管理等復雜性和要求的提高，給裝配式建筑成本帶來了更多不確定性，增加了裝配式建筑成本風險。加強裝配式建筑成本風險管控，對降低成本、促進裝配式建筑推廣具有重要意義。

目前，相關(guān)學者對工程項目成本風險管理已有一定研究。Creedy等[2]從業(yè)主角度應用因子分析、多元回歸分析等方法對高速公路項目成本超支風險進行了研究；鄭俊杰等[3～5]分別采用模糊故障樹、隧道掘進決策輔助系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡等方法分析了地鐵施工成本風險；周蘭庭等[6]運用改進云模型對水利工程項目成本風險指標進行了排序。裝配式建筑推廣以來，對裝配式建筑成本的研究大多集中于現(xiàn)澆與裝配式成本的對比[7]、增量成本測算[8]、影響因素研究[9]等方面。綜上，關(guān)于工程項目成本風險的研究大多為一般工程項目，對裝配式建筑成本的研究較少涉及成本風險。

本文以裝配式建筑成本風險為研究對象，在廣泛調(diào)查收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，建立裝配式建筑成本風險評價指標體系；采用TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法組合主客觀指標權(quán)重，其中主觀權(quán)重通過AHP(Analytic Hierarchy Process)法確定，客觀權(quán)重由既能體現(xiàn)指標間相關(guān)性、又能體現(xiàn)指標內(nèi)差異性的改進CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)法確定；構(gòu)建基于云模型的裝配式建筑成本風險評價方法，通過某裝配式建筑案例進行驗證，以確定裝配式建筑成本風險等級，找出導致裝配式建筑成本高的主要風險因素，對其加強重點管理，達到降低裝配式建筑成本的目的。

1 裝配式建筑成本風險評價指標體系構(gòu)建

通過分析相關(guān)文獻[5,6,10,11]中的成本風險指標，考慮裝配式建筑特點，在對裝配式建筑施工現(xiàn)場實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境、管理4個方面對裝配式建筑成本風險因素進行歸納總結(jié)，形成裝配式建筑成本風險因素，如表1所示。

為保證指標體系的簡潔、科學，對表1中各風險類別的風險因素進行問卷調(diào)查，問卷調(diào)查范圍涵蓋設計單位、構(gòu)件生產(chǎn)商、施工單位、建設單位、監(jiān)理單位、咨詢單位和高校。共發(fā)放調(diào)查問卷240份，回收204份，有效問卷168份，有效率82.4%。

表1 裝配式建筑成本風險因素

針對調(diào)查問卷獲取的風險因素數(shù)據(jù)，采用Alpha模型分別對經(jīng)濟風險、技術(shù)風險、環(huán)境風險和管理風險計算標準化Cronbach’sα系數(shù)，進行可信性檢驗，系數(shù)計算結(jié)果分別為0.862，0.945，0.878，0.955，均大于0.8，具有較高的可信度。應用SPSS軟件對各風險類別的風險因素進行因子分析，分析過程為：

(1)為消除變量量綱、數(shù)量級不同帶來的影響，對問卷原始數(shù)據(jù)進行標準化處理。

(2)通過KMO檢驗和Bartlett’s球體檢驗，各風險類別的風險因素檢驗得到的KMO值均大于0.5，Bartlett’s球體檢驗顯著性均小于0.01，適合進行因子分析。

(3)采用主成分法估計因子載荷矩陣[12]，根據(jù)特征值大小提取公因子。

(4)通過方差最大法進行因子旋轉(zhuǎn)，使提取的公因子可解釋性更強、更具實際意義。

(5)根據(jù)其所代表的原始變量的意義進行因子命名。

最終得到裝配式建筑成本風險評價指標體系，如圖1所示。

2 裝配式建筑成本風險評價指標權(quán)重確定

2.1 AHP法確定主觀權(quán)重

AHP法是最常用的主觀賦權(quán)法之一，它將人的主觀判斷通過一定的度量標準進行量化，保證了判斷過程中的一致性，體現(xiàn)了指標間的重要程度。具體步驟包括確定層次結(jié)構(gòu)、構(gòu)造兩兩判斷矩陣、計算權(quán)重、判斷矩陣的一致性檢驗、權(quán)重單層次排序和總排序。因AHP法賦權(quán)僅依據(jù)專家的主觀判斷，權(quán)重計算結(jié)果缺乏一定的客觀性。

2.2 改進CRITIC法確定客觀權(quán)重

1995年，Diaokoulaki等[13]提出了應用CRITIC算法進行客觀賦權(quán)的方法，該方法彌補了熵權(quán)法未考慮指標間相關(guān)性的不足。CRITIC賦權(quán)法通過相關(guān)系數(shù)、標準差分別衡量指標間的相關(guān)性和指標內(nèi)的差異性[14]。根據(jù)裝配式建筑成本風險評價指標的具體特點，應用將差異性系數(shù)替代標準差衡量指標內(nèi)差異性的改進CRITIC法確定指標客觀權(quán)重。通常情況下，相關(guān)系數(shù)越小，指標間相關(guān)性越弱，信息的重復性就越低，指標權(quán)重也就越大；差異性系數(shù)越大，指標內(nèi)的差異就越大，指標權(quán)重也就越大。

設有m個專家，n個風險評價指標，確定指標客觀權(quán)重的步驟為：

(1)建立決策矩陣X=[xij]m×n，xij表示第i個專家對第j個指標的評價值。

(2)計算第j個指標的信息熵值Ej。

(1)

(3)計算第j個指標的差異性系數(shù)gj。

gj=1-Ej

(2)

(4)邀請專家對指標間的相關(guān)性進行打分，得到相關(guān)系數(shù)矩陣R=[rj1j2]n×n，j1,j2=1,2,…,n，其中rj1j2表示第j1個指標和第j2個指標間的相關(guān)系數(shù)。

(5)求各指標綜合信息量Cj。

(3)

(6)計算指標權(quán)重ωj。

(4)

2.3 TOPSIS法組合賦權(quán)

記AHP法求得的權(quán)重向量為ω1=(ω11,ω12,ω13,…,ω1n)T，改進CRITIC法求得的權(quán)重向量為ω2=(ω21,ω22,ω23,…,ω2n)T，組合權(quán)重為ωc=(ωc1,ωc2,ωc3,…,ωcn)T。為保證組合權(quán)重的科學性，使得兩種賦權(quán)方法偏差盡可能小，應用TOPSIS法對主客觀權(quán)重進行組合，下面介紹基本原理[15]。

設各指標屬性理想值為aj(j=1,2,…,n)，則理想方案D=(ωc1a1,ωc2a2,…,ωcnan)，各方案到理想方案的距離為di，di越小，越接近理想方案。對各指標權(quán)重進行單位化處理，公式為：

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

3 裝配式建筑成本風險評價模型

3.1 云模型

云模型是在概率論和模糊集基礎(chǔ)上提出的處理不確定性問題的一種模型，它可以將定性概念與定量信息進行不確定性轉(zhuǎn)換，是對概率論和模糊集合理論的拓展。云模型既考慮了裝配式建筑成本風險因素的模糊性，又考慮了其隨機性，彌補了模糊數(shù)學、灰色理論、物元分析等風險評價方法只考慮風險模糊性，較少考慮風險離散性和隨機性的不足。

云模型通過期望值Ex、熵En和超熵He三個數(shù)字特征刻畫裝配式建筑成本風險因素信息。期望值Ex是云在論域分布的期望，是最能代表成本風險分類等級的點；熵En反映了成本風險等級界限的模糊程度，即論域內(nèi)可以被模糊概念接受的云的取值范圍；超熵He反映了熵的不確定性，在云圖上即為云的厚度，體現(xiàn)了云的離散程度，反映了成本風險指標的隨機性。由于云模型集成裝配式建筑成本風險信息比傳統(tǒng)評價方法全面，故應用云模型得到的裝配式建筑成本風險評價結(jié)果更符合實際情況。

3.2 確定標準云

根據(jù)文獻研究及實際情況，將裝配式建筑成本風險等級劃分為低風險、較低風險、一般風險、較高風險和高風險五個等級，每一風險區(qū)間[xmin,xmax]的標準云數(shù)字特征根據(jù)式(10)求得。

(10)

式中:k為常數(shù)。

3.3 確定評價云

邀請t位專家就某一具體項目對各評價指標進行打分，根據(jù)式(11)將各專家的打分情況進行綜合，形成各指標評價云。依據(jù)云模型的融合算法[16]，將單個指標評價云整合為項目總評價云。

(11)

(12)

3.4 確定成本風險評價等級

張華等[17]應用相對距離貼近度對方案進行優(yōu)選，該排序方法對三種貼近度進行逐級比較，評價結(jié)果較為片面。本文在此基礎(chǔ)上提出了云貼近度概念，并將不同的云貼近度進行綜合，使得評價結(jié)果更為合理。

云貼近度是衡量兩云之間相似程度的一種度量，兩云之間云貼近度越大，兩云越相似。兩云期望之差的絕對值|ΔEx|為相對云距離，兩云熵之差的絕對值|ΔEn|為模糊性相對云距離，兩云超熵之差的絕對值|ΔHe|為隨機性相對云距離。云貼近度與兩云之間的云距離成反比，云距離越小，云貼近度越大。綜合云貼近度N*即為各云貼近度的組合，計算公式為：

(13)

式中：α1，α2，α3分別為三種云貼近度所占權(quán)重且滿足α1+α2+α3=1，數(shù)值由專家學者根據(jù)實際情況確定。

計算項目總評價云與各等級標準云之間的綜合云貼近度，項目成本風險評價等級結(jié)果為綜合云貼近度最大值所對應的標準云等級。

4 案例分析

某裝配式建筑住宅項目，工程地上建筑面積16258 m2，地下建筑面積2156 m2，地上25層，地下2層，建筑高度83.2 m。采用裝配整體式框剪結(jié)構(gòu)，框架柱、框架梁、外墻、疊合板、樓梯、女兒墻均為預制構(gòu)件，標準層預制率達45.6%。

4.1 指標權(quán)重計算

邀請5名專家對指標權(quán)重間重要程度打分，運用AHP法計算主觀權(quán)重ω1，根據(jù)式(1)～(4)，運用改進CRITIC法計算客觀權(quán)重ω2，應用TOPSIS法將ω1，ω2進行組合。指標權(quán)重計算結(jié)果如表2所示。

表2 指標權(quán)重計算結(jié)果

4.2 確定項目標準云

參考項目具體情況，取各等級風險的得分區(qū)間分別為(90,100]，(80,90]，(65,80]，(35,65]，(0,35]，k取值為1。根據(jù)式(10)計算標準云，該項目成本風險等級標準云見表3。

表3 成本風險等級標準云

通過MATLAB編程得到標準云圖，如圖2所示。

圖2 項目標準云圖

4.3 確定項目評價云

請專家對該項目的成本風險情況進行評價，通過式(11)對各專家的意見進行整合，得到各指標評價云，結(jié)果如表4所示。運用式(12)綜合各指標評價云求得項目總評價云C*=(81.910，2.700，1.391)。

表4 指標評價云

4.4 確定項目成本風險評價等級

期望值Ex是最能體現(xiàn)成本風險等級的云數(shù)字特征，故相對云貼近度所占比重較大。根據(jù)專家意見，確定α1=0.6，α2=0.2，α3=0.2?？紤]到各云數(shù)字特征的數(shù)值相差較大，對各云貼近度進行歸一化處理后，運用式(13)計算項目總評價云與各等級標準云之間的綜合云貼近度N*，分別為0.148，0.416，0.285，0.085，0.065。項目總評價云與較低風險標準云的綜合云貼近度最大，則該項目成本風險等級為較低風險。

運用MATLAB編程，繪制項目評價云與各等級標準云對比圖(圖3)，驗證評價等級的合理性。

圖3 項目評價云與各等級標準云對比

雖然該項目成本風險評價等級為較低風險，但通過各指標評價云的數(shù)字特征可以發(fā)現(xiàn)，在預制構(gòu)件設計及施工、裝配式建筑項目合同管理及變更索賠方面還存在較大的成本風險，需要重點把控。同時，還要注意防止資金風險、裝配式建筑項目人員配置及其素質(zhì)、裝配式建筑現(xiàn)場材料設備管理及損耗等指標向一般風險的轉(zhuǎn)變。

5 結(jié) 論

(1)本文以裝配式建筑成本風險為研究對象，通過文獻研究法和問卷調(diào)查法，從經(jīng)濟風險、技術(shù)風險、環(huán)境風險、管理風險4個方面入手，建立了裝配式建筑成本風險評價指標體系。

(2)指標權(quán)重的確定過程中，考慮了指標內(nèi)的差異性和指標間的相關(guān)性，應用改進CRITIC法獲得客觀權(quán)重，通過TOPSIS法對主客觀權(quán)重進行組合，使指標權(quán)重更加科學。

(3)應用云模型建立裝配式建筑成本風險評價模型，通過綜合云貼近度確定成本風險評價等級。

對裝配式建筑成本風險的動態(tài)評價是未來進一步的研究方向。