張春生 喬夢(mèng)菲

(河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)推進(jìn)了建筑工業(yè)化的發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的快速轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展裝配式建筑成為必然的手段和措施[1]。自2016年起，從中央到地方先后出臺(tái)了促進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的各項(xiàng)政策，“十四五”規(guī)劃也著重強(qiáng)調(diào)了要發(fā)展裝配式建筑、建設(shè)低碳城市。現(xiàn)階段，裝配式建筑發(fā)展仍存在成本高、產(chǎn)業(yè)鏈整合程度低、各參與方缺乏信息交流等制約因素[2]。將供應(yīng)鏈管理思想融入裝配式建筑，不僅能有效解決上述問(wèn)題，還能大幅提高工作效率，促進(jìn)交流合作，使利益達(dá)到最大化[3]。

裝配式建筑供應(yīng)鏈?zhǔn)且钥偝邪虨楹诵?，由設(shè)計(jì)單位、材料設(shè)備供應(yīng)商、構(gòu)件生產(chǎn)商、分包商和業(yè)主等共同構(gòu)成的一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[4]，各單位之間通過(guò)物流、資金流和信息流相互連接[5]。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于裝配式建筑的風(fēng)險(xiǎn)研究大多集中于質(zhì)量[6]、安全[7]、進(jìn)度[8]與成本[9]等方面，而對(duì)于其整體供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的研究仍處于發(fā)展階段。Koc等[10]將風(fēng)險(xiǎn)因素與利益相關(guān)方聯(lián)系起來(lái)，確定了項(xiàng)目全生命周期各階段影響供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵利益相關(guān)方。Zhang等[11]對(duì)影響供應(yīng)鏈彈性的因素進(jìn)行了歸納總結(jié)，并構(gòu)建了結(jié)構(gòu)方程模型，證實(shí)了構(gòu)件的生產(chǎn)和施工是供應(yīng)鏈彈性的關(guān)鍵影響因素。Hsu等[12]探討了進(jìn)度偏差對(duì)裝配式建筑供應(yīng)鏈的影響，建立了能夠選擇最優(yōu)生產(chǎn)和運(yùn)輸方案的數(shù)學(xué)模型。Yang等[13]使用模糊集定性比較分析法從整體的角度進(jìn)行裝配式建筑綠色供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)分析，充分考慮內(nèi)外聯(lián)系，有助于供應(yīng)鏈所有參與方規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。黃桂林等[4]采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法對(duì)裝配式建筑綠色供應(yīng)鏈中利益相關(guān)方之間的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，量化了風(fēng)險(xiǎn)與利益相關(guān)方之間的聯(lián)系。孫亞琪等[14]結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)模型，分析了風(fēng)險(xiǎn)傳遞效應(yīng)，并提出風(fēng)險(xiǎn)免疫策略。

本文基于總承包商視角，建立裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用熵權(quán)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行量化處理，并通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，降低了人為因素的影響，提高了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的客觀性與準(zhǔn)確性，有助于總承包商更好地評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采取有效的處理措施。

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

檢索中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)中與裝配式建筑供應(yīng)鏈相關(guān)的期刊文獻(xiàn)，結(jié)合對(duì)裝配式建筑領(lǐng)域?qū)＜覇?wèn)卷調(diào)查和訪談的結(jié)果，遵循科學(xué)性、合理性的基本原則，篩選出相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素。綜合考慮裝配式建筑項(xiàng)目全生命周期各階段的風(fēng)險(xiǎn)，將裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)分為設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、運(yùn)輸以及裝配階段的風(fēng)險(xiǎn)和外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

(1)設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)。方案的設(shè)計(jì)決定供應(yīng)鏈整體的運(yùn)作情況，而合理的構(gòu)件拆分設(shè)計(jì)又是生產(chǎn)階段生產(chǎn)出合格的構(gòu)件以及裝配階段按時(shí)完成裝配的重要保障，因而設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的成敗。

(2)采購(gòu)階段風(fēng)險(xiǎn)。若原材料質(zhì)量不合格或供應(yīng)不足而導(dǎo)致供應(yīng)商無(wú)法及時(shí)供貨，供應(yīng)鏈下游企業(yè)的運(yùn)作將會(huì)受到嚴(yán)重影響，采購(gòu)產(chǎn)品的價(jià)格又關(guān)聯(lián)供應(yīng)鏈的成本控制。因此，降低采購(gòu)階段風(fēng)險(xiǎn)，不僅能夠加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作的管理，而且能夠降低供應(yīng)鏈的成本風(fēng)險(xiǎn)。

(3)生產(chǎn)階段風(fēng)險(xiǎn)。裝配式建筑項(xiàng)目區(qū)別于傳統(tǒng)建筑項(xiàng)目的關(guān)鍵在于其構(gòu)件的生產(chǎn)加工在工廠中進(jìn)行，生產(chǎn)階段的風(fēng)險(xiǎn)直接影響整個(gè)施工項(xiàng)目的質(zhì)量與安全。構(gòu)件制造商在裝配式建筑供應(yīng)鏈中居于核心地位，故降低生產(chǎn)階段的風(fēng)險(xiǎn)能夠從根本上提升供應(yīng)鏈的韌性，提高供應(yīng)鏈在受到影響時(shí)的恢復(fù)能力[15]。

(4)運(yùn)輸階段風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)輸途中的交通狀況存在不確定性，運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)時(shí)性難以得到保證，若出現(xiàn)交通事故，將造成人員和財(cái)產(chǎn)的額外損失。運(yùn)輸過(guò)程中缺乏足夠的保護(hù)措施，還會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件受損而無(wú)法使用。因此，控制運(yùn)輸階段風(fēng)險(xiǎn)，有利于規(guī)避供應(yīng)鏈的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，提高供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。

(5)裝配階段風(fēng)險(xiǎn)。裝配式建筑往往采用機(jī)械設(shè)備吊裝各預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件存放不合理將會(huì)加大吊裝的難度、降低工作效率，增加供應(yīng)鏈的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，施工工藝和施工人員技術(shù)水平不足則會(huì)引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題甚至造成安全事故，嚴(yán)重威脅供應(yīng)鏈的運(yùn)作。

(6)外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。外部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大體上可分為市場(chǎng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。供需關(guān)系在一定程度上決定市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的大小。目前，裝配式建筑理念還未完全被社會(huì)各界人士所認(rèn)可，嚴(yán)重阻礙了市場(chǎng)對(duì)于裝配式建筑項(xiàng)目的接受程度。因此，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于供應(yīng)鏈的影響不容忽視[16]。自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要包含氣候、地質(zhì)等影響因素。施工過(guò)程中若出現(xiàn)自然災(zāi)害或極端天氣會(huì)導(dǎo)致工期延誤、成本增加，從而加大供應(yīng)鏈的成本、進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

歸納總結(jié)篩選出的裝配式建筑供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)因素，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1，共包括6個(gè)一級(jí)指標(biāo)和20個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

2 建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是信號(hào)前向傳播，誤差反向傳播[17]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)能力和非線性映射能力，能夠客觀、高效地處理影響因素復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問(wèn)題[18]，因此選擇其作為裝配式建筑供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型由輸入層、隱含層和輸出層組成，分別含有一定數(shù)量的神經(jīng)元，并且相鄰層之間的神經(jīng)元互相連接。BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練有兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程是前向傳播，從輸入層輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)隱含層后進(jìn)入輸出層計(jì)算結(jié)果，如果得到的實(shí)際輸出結(jié)果與期望輸出之間的誤差大于設(shè)定值，那么誤差將進(jìn)入第二個(gè)過(guò)程，即反向傳播，從輸出層重新回到輸入層，并利用誤差值修正各連接權(quán)值。在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中正向傳播與反向傳播不斷交替進(jìn)行，直到誤差達(dá)到允許的范圍為止[19]。

將20個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為輸入層，每個(gè)項(xiàng)目的整體風(fēng)險(xiǎn)程度作為輸出層，建立三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過(guò)輸入和輸出不斷進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠代替專家進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而得到裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。

2.2 確定樣本數(shù)據(jù)

通過(guò)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料及案例，整理出有代表性的12個(gè)裝配式建筑項(xiàng)目作為樣本進(jìn)行分析，但裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)程度是定性指標(biāo)，而B(niǎo)P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需要有具體的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此指標(biāo)必須經(jīng)過(guò)量化處理后才能進(jìn)行仿真模擬。本文選擇熵權(quán)法和模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行指標(biāo)的量化，首先用熵權(quán)法計(jì)算每個(gè)項(xiàng)目中所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值；其次，選擇模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)各項(xiàng)目的整體風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)；最后，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析。

2.2.1 熵權(quán)法指標(biāo)權(quán)重

以問(wèn)卷調(diào)查的形式邀請(qǐng)裝配式建筑領(lǐng)域10名專家對(duì)12個(gè)樣本項(xiàng)目中的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分。將風(fēng)險(xiǎn)程度分為4個(gè)等級(jí)，并給予相應(yīng)的分值：1分為“風(fēng)險(xiǎn)高”，2分為“風(fēng)險(xiǎn)一般”，3分為“風(fēng)險(xiǎn)較低”，4分為“風(fēng)險(xiǎn)低”。根據(jù)熵權(quán)法原理和公式計(jì)算出指標(biāo)權(quán)重，以項(xiàng)目1為例，該項(xiàng)目中各指標(biāo)的權(quán)重見(jiàn)表2。

表2 項(xiàng)目1各指標(biāo)權(quán)重匯總

2.2.2 模糊綜合法確定整體風(fēng)險(xiǎn)得分

(2)建立評(píng)價(jià)因素的評(píng)語(yǔ)集，如下：V={低風(fēng)險(xiǎn)，較低風(fēng)險(xiǎn)，中等風(fēng)險(xiǎn)，高風(fēng)險(xiǎn)}。

(4)將6個(gè)二級(jí)因素集與V之間進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，建立模糊綜合判斷矩陣Rx=(rij)m×n(x=1,2,3,4,5,6)。其中，rij表示第i個(gè)指標(biāo)ui對(duì)應(yīng)的第j個(gè)vj的隸屬度。

(5)采用合成算子M(?，⊕)計(jì)算評(píng)價(jià)矩陣Bx，如下

(1)

(6)綜合各二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果得到模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣B，B=[B1，B2，…，B6]T，采用合成算子M(?，⊕)計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

(2)

根據(jù)最大隸屬度原則，對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行判斷，將C中的最大值對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作為該裝配式項(xiàng)目供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)。

根據(jù)上述過(guò)程計(jì)算出各項(xiàng)目的整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，以項(xiàng)目1為例，設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)模糊矩陣為

設(shè)計(jì)階段指標(biāo)權(quán)重為

由式(1)可得到設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣

同理，可得到其他階段風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)矩陣

由式(2)可得項(xiàng)目1的綜合結(jié)果為

最終得出項(xiàng)目1的評(píng)價(jià)結(jié)果為低風(fēng)險(xiǎn)，同理可計(jì)算出剩余11個(gè)項(xiàng)目的整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表3和表4。

表3 樣本數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果(項(xiàng)目1～6)

表4 樣本數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果(項(xiàng)目7～12)

2.3 建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

2.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法步驟

(3)

(4)

(5)

(6)

(3)計(jì)算連接權(quán)值修正量。公式如下

(7)

(8)

式中，η為學(xué)習(xí)速率。

(4)計(jì)算閾值修正量。公式如下

(9)

(10)

通過(guò)輸入不同的訓(xùn)練樣本，不斷修改每層神經(jīng)元的連接權(quán)值和閾值，最終使誤差達(dá)到允許的范圍，停止學(xué)習(xí)。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與檢驗(yàn)

本文中輸入層節(jié)點(diǎn)共20個(gè)，輸出層節(jié)點(diǎn)共4個(gè)，隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的計(jì)算公式如下

(11)

式中，h為隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；a為輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；b為輸出層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；u為[1，10]內(nèi)任意常數(shù)，計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)。

采用試湊法最終計(jì)算出隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為10個(gè)。將專家評(píng)分均值進(jìn)行歸一化處理，所得到的結(jié)果作為輸入數(shù)據(jù)，見(jiàn)表5。對(duì)于輸出層，將建筑供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果分為低風(fēng)險(xiǎn)、較低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)、高風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)等級(jí)，其對(duì)應(yīng)輸出向量見(jiàn)表6。

表5 樣本數(shù)據(jù)指標(biāo)評(píng)分匯總

表6 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)的輸出向量

將表5中的第1～10組數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，將第11、12組數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試樣本數(shù)據(jù)，利用Matlab軟件訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。分別選取logsig函數(shù)和purelin函數(shù)作為隱含層和輸出層的激勵(lì)函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)采用traingdx函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)性能函數(shù)選用MSE函數(shù)，循環(huán)次數(shù)為2000次，學(xué)習(xí)率為0.1，目標(biāo)誤差0.000 1。網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)過(guò)1746次訓(xùn)練后，誤差達(dá)到允許范圍之內(nèi)，結(jié)束訓(xùn)練，得到的誤差曲線如圖2所示。

將第11組、第12組數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到的輸出結(jié)果為[0.012 2，1.013 4，0.020 0，-0.017 1]，[1.006 6，0.007 5，0.004 8，0.012 7]，符合期望評(píng)價(jià)[0，1，0，0]，[1，0，0，0]，風(fēng)險(xiǎn)類型為較低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)，模型評(píng)價(jià)結(jié)果與樣本實(shí)際情況基本一致。由此可見(jiàn)，該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型精度較高，可為其他類似項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供參考。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)建筑供應(yīng)鏈體系仍處于發(fā)展階段，裝配式建筑的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理面臨極大挑戰(zhàn)。為了更好地識(shí)別和管理風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)裝配式建筑供應(yīng)鏈的持續(xù)發(fā)展，有必要建立一個(gè)系統(tǒng)化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。根據(jù)上述研究結(jié)論，本文針對(duì)裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理提出以下建議：

(1)建立信息共享平臺(tái)。裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運(yùn)作與各參與方的協(xié)同合作密不可分。建立供應(yīng)鏈信息共享平臺(tái)，不僅能夠加強(qiáng)各參與方之間的交流合作，還能及時(shí)提取關(guān)鍵信息，避免出現(xiàn)因信息不對(duì)等而導(dǎo)致的施工效率低下等問(wèn)題，從而加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)鏈的整體風(fēng)險(xiǎn)管理。

(2)建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制。將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工智能等算法融入供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)建立供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，及時(shí)應(yīng)對(duì)裝配式建筑供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施。

(3)加強(qiáng)政府的監(jiān)督與管理。裝配式建筑供應(yīng)鏈的穩(wěn)定運(yùn)行與政府的監(jiān)管密不可分，政府可設(shè)立相關(guān)監(jiān)管部門，完善監(jiān)督制度，促進(jìn)供應(yīng)鏈的持續(xù)發(fā)展，為供應(yīng)鏈的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。