楊寅潤,董 娜,潘 敏,余 睿,熊 峰

(1.四川大學(xué) 建筑與環(huán)境學(xué)院,四川 成都 610065;2.開元數(shù)智工程咨詢集團(tuán)有限公司,四川 成都 610065)

全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展的要求越來越高,EPC(Engineering Procurement Construction)模式因其能將設(shè)計、采購和施工高效整合的優(yōu)勢得到廣泛關(guān)注[1],同時建筑業(yè)的綠色化、信息化和工業(yè)化也成為實現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[2]。2017年,住建部發(fā)布GB/T 50358—2017《建設(shè)項目工程總承包管理規(guī)范》,EPC成為國內(nèi)學(xué)者的研究熱點[3,4],但關(guān)于EPC項目評標(biāo)決策的研究仍然較少。在傳統(tǒng)的評標(biāo)決策基礎(chǔ)上,部分學(xué)者基于EPC模式的特點提出EPC項目的承包商優(yōu)選模型：嚴(yán)玲等[5]運用扎根理論識別EPC總承包商的核心能力,并構(gòu)建EPC總承包商能力模型；王志強(qiáng)等[6]運用改進(jìn)的博弈綜合權(quán)重模型進(jìn)行指標(biāo)賦權(quán),引入Vague值改進(jìn)傳統(tǒng)TOPSIS法,建立基于Vague集和TOPSIS的EPC項目評標(biāo)決策模型。

雖然前述學(xué)者針對EPC項目的評價指標(biāo)和評價方法進(jìn)行了優(yōu)化,但仍存在以下問題：一是EPC項目的評標(biāo)指標(biāo)多來源于政策文件和文獻(xiàn)綜述,很少結(jié)合實際工程案例；二是在可持續(xù)發(fā)展背景下,當(dāng)前的評標(biāo)指標(biāo)體系很少體現(xiàn)建筑業(yè)綠色化、信息化和工業(yè)化等可持續(xù)內(nèi)涵；三是用于確定指標(biāo)權(quán)重的數(shù)據(jù)大多來源于專家打分,主觀性強(qiáng)。EPC項目的評標(biāo)屬于多屬性決策問題,一些學(xué)者采用層次分析法[7]、模糊理論[8]、灰色關(guān)聯(lián)[9]等方法建立評標(biāo)模型,但以上方法分別存在主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性低、難以理解等問題。有學(xué)者提出采用TOPSIS法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,優(yōu)劣解距離法)進(jìn)行評標(biāo)決策[10,11],該方法計算簡便、易于理解,但傳統(tǒng)TOPSIS法存在逆序問題[12],無法應(yīng)對方案增減的情況,同時它忽略了指標(biāo)權(quán)重的設(shè)置。組合賦權(quán)法和改進(jìn)TOPSIS法的結(jié)合可以很好地彌補(bǔ)上述缺陷。

綜合以上問題,考慮指標(biāo)來源的完整性和建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求,構(gòu)建面向EPC項目評標(biāo)的可持續(xù)指標(biāo)體系,并利用EPC實際項目中的評標(biāo)數(shù)據(jù),以熵權(quán)-均值結(jié)合的組合賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重,然后引入絕對理想解對TOPSIS法進(jìn)行改進(jìn)[13],構(gòu)建可持續(xù)視角下基于熵權(quán)-均值組合賦權(quán)和改進(jìn)TOPSIS的EPC項目評標(biāo)決策方法。

1 可持續(xù)視角下的EPC項目評標(biāo)指標(biāo)體系建立

現(xiàn)有研究中,構(gòu)建工程項目評標(biāo)指標(biāo)體系多依賴于政策文件和相關(guān)文獻(xiàn)。當(dāng)前綠色化、數(shù)字化和工業(yè)化日益成為建筑業(yè)發(fā)展方向,EPC項目的評標(biāo)指標(biāo)體系需要秉承可持續(xù)發(fā)展的理念重新構(gòu)建。為了保障指標(biāo)的完整性和可持續(xù)性,指標(biāo)構(gòu)建的具體流程見圖1。

圖1 指標(biāo)體系的構(gòu)建流程

首先,以國家及地方出臺的EPC項目通用合同文件及評標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)作為構(gòu)建指標(biāo)體系的基礎(chǔ),具體政策文件信息見表1?；谝陨衔募?確定EPC建設(shè)項目的初始評標(biāo)指標(biāo)體系,包含EPC項目管理方案、工程設(shè)計文件、工程總承包報價、項目管理機(jī)構(gòu)及資信業(yè)績5項一級指標(biāo)。其次,結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》以及與可持續(xù)評標(biāo)相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容[14～16],對指標(biāo)內(nèi)容做出改進(jìn),主要增加了設(shè)計綠色化、實施方案綠色化等綠色指標(biāo),同時綜合考慮建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要,增加設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化和實施方案數(shù)字化指標(biāo)。最后,收集了9項EPC實際工程案例的招標(biāo)文件,對評標(biāo)指標(biāo)進(jìn)行完善,增加設(shè)計管理方案指標(biāo)。

表1 近年來EPC相關(guān)文件

基于以上工作,最終構(gòu)建了一套包含5項一級指標(biāo)、21項二級指標(biāo)的可持續(xù)視角下EPC項目評標(biāo)指標(biāo)體系,如圖2所示。

圖2 可持續(xù)視角下的EPC項目評標(biāo)指標(biāo)體系

2 基于組合賦權(quán)和改進(jìn)TOPSIS的EPC項目評標(biāo)決策模型

2.1 熵權(quán)-均值組合賦權(quán)

確定指標(biāo)權(quán)重的方法眾多,如層次分析法、德爾菲法等主觀賦權(quán)法,采用該方法獲得的結(jié)果不可避免地會受到專家的人為影響；而客觀賦權(quán)法則利用目標(biāo)的客觀信息,常用的有離差及均方差法、主成分分析法、熵權(quán)法等,該方法在確定權(quán)重時有效避免了人為影響,但其得出的結(jié)果往往偏離項目實踐。結(jié)合主、客觀賦權(quán)的優(yōu)勢,基于熵權(quán)法和均值法確定指標(biāo)權(quán)重。

(1)熵權(quán)法

熵權(quán)法作為一種客觀賦權(quán)法,它的核心思想在于使用數(shù)據(jù)之間的離散程度確定指標(biāo)權(quán)重,代表的是各系統(tǒng)的相對競爭激烈程度[17]。具體計算步驟如下：

1)初始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

已知有m個評價方案,n個評標(biāo)指標(biāo),構(gòu)成初始數(shù)據(jù)矩陣R′=(r′ij)m×n,其中r′ij代表第i個方案中第j個指標(biāo)的初始數(shù)據(jù),并采用下式分別對正向、逆向指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

(1)

處理后得到新的決策矩陣R=(rij)m×n。

2)計算第j個指標(biāo)的熵值Hj

(2)

3)確定第j個指標(biāo)的熵權(quán)ωj

(3)

(2)均值法

均值法是一種簡單的數(shù)據(jù)處理方法,本文將其用于計算指標(biāo)的主觀權(quán)重。具體計算結(jié)果由下式實現(xiàn)。

(4)

式中：tkj為第k個實際項目中第j個指標(biāo)的分值。

(3)計算組合權(quán)重

利用熵權(quán)法和均值法分別確定一級、二級指標(biāo)的權(quán)重后,由式(5)計算組合權(quán)重。

(5)

2.2 TOPSIS法及其改進(jìn)

TOPSIS法作為多目標(biāo)決策方法,利用正、負(fù)理想解的概念,通過計算待評價方案與負(fù)理想解集的相對貼近度,從而完成方案的優(yōu)劣排序[18]。傳統(tǒng)TOPSIS法存在逆序問題,如果方案發(fā)生增減則會引起優(yōu)劣順序的改變,從而影響決策,因此引入絕對理想解對傳統(tǒng)TOPSIS法進(jìn)行改進(jìn)[13]。

首先確定m個評價對象、n個評價指標(biāo),利用式(5)對原始數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(6)

(7)

2.3 基于熵權(quán)-均值組合賦權(quán)和改進(jìn)TOPSIS的EPC項目評標(biāo)決策模型

指標(biāo)賦權(quán)數(shù)據(jù)常通過專家打分獲取,而專家的個人評價會導(dǎo)致賦權(quán)結(jié)果的主觀性較強(qiáng)?？紤]到實際工程中已存在采用EPC模式的招標(biāo)項目,其評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定更精確地反應(yīng)了招標(biāo)機(jī)構(gòu)對各評價指標(biāo)的重視程度。因此,EPC項目評標(biāo)決策模型的構(gòu)建框架如圖3所示。

圖3 EPC項目評標(biāo)決策框架

(1)指標(biāo)權(quán)重的確定。根據(jù)近兩年的EPC實際項目招標(biāo)文件,收集評標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中的實際數(shù)據(jù),以此作為計算指標(biāo)權(quán)重的初始數(shù)據(jù)集,基于熵權(quán)法和均值法的計算公式 (式 (1)～(4)) 計算評標(biāo)指標(biāo)的權(quán)重,根據(jù)式(5)將兩種權(quán)重結(jié)果進(jìn)行組合,得到可持續(xù)視角下EPC項目評標(biāo)指標(biāo)體系的最終權(quán)重。

1)權(quán)重數(shù)據(jù)獲取。在江蘇省公共資源交易平臺上,選擇9個與待評價案例相似的EPC總承包項目,并依據(jù)以上構(gòu)建的評標(biāo)指標(biāo)體系收集評標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分值,如表2。

表2 EPC實際案例的評標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

2)確定指標(biāo)權(quán)重?；陟貦?quán)-均值法的原理,依據(jù)式(1)～(5)計算一級、二級指標(biāo)的組合權(quán)重,結(jié)果如表3,4所示。

表3 一級指標(biāo)權(quán)重

(2)評價模型應(yīng)用。選擇工程案例,由評標(biāo)專家依據(jù)評標(biāo)指標(biāo)體系對各競標(biāo)方案進(jìn)行優(yōu)劣打分,取分?jǐn)?shù)均值作為每項指標(biāo)的最終得分,形成評標(biāo)決策模型的初始判斷矩陣；其次進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。利用比值法(式(6))對初始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,得到標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣；計算加權(quán)歐氏距離,引入絕對正、負(fù)理想解,利用公式計算待評價方案與理想解的加權(quán)歐氏距離；最后根據(jù)式(7)計算基于改進(jìn)TOPSIS法的相對貼近度,相對貼近度越大,方案越優(yōu)。

(3)模型驗證。利用灰色關(guān)聯(lián)分析法計算灰色關(guān)聯(lián)相對貼近度,與改進(jìn)TOPSIS的相對貼近度進(jìn)行對比,驗證基于熵權(quán)-均值賦權(quán)和改進(jìn)TOPSIS的評標(biāo)決策模型的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

表4 二級指標(biāo)權(quán)重

3 實證分析

以江蘇省南京市某EPC項目為例,合同估算價為4800萬元,總工期要求為580 d,通過公開招標(biāo)、網(wǎng)上投標(biāo)等過程,共有五家建設(shè)單位通過資格預(yù)審并全部進(jìn)入第二階段評審,分別用A,B,C,D,E表示。根據(jù)評標(biāo)原則,該項目的評審共邀請了7位評標(biāo)專家。

(1)評標(biāo)專家為五家建設(shè)單位提供的競標(biāo)方案打分,取均值作為最后得分。由于資源限制,本文利用一級指標(biāo)的專家打分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行評標(biāo)模型驗證,5個競標(biāo)方案的初始得分矩陣及標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣見表5。

表5 初始得分和標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣

(2)根據(jù)改進(jìn)的TOPSIS法,確定絕對正理想解為：D+=(1,1,1,1,1),絕對負(fù)理想解為：D-=(0,0,0,0,0),基于可持續(xù)視角下EPC項目評標(biāo)指標(biāo)的權(quán)重,結(jié)合公式：

(3)運用式(6)計算得到各競標(biāo)方案的相對貼近度為：S1=0.4402,S2=0.4479,S3=0.4580,S4=0.4425,S5=0.4464,相對貼近度越大,證明該方案越優(yōu),則5家建設(shè)單位的優(yōu)劣排序為：C>B>E>D>A。

(4)為了驗證以上模型的有效性和可行性,與灰色關(guān)聯(lián)分析法得到的結(jié)果進(jìn)行對比,如表6所示。

表6 不同方法下的決策結(jié)果對比

(5)決策結(jié)果分析。兩種方法下均得到C為中標(biāo)單位,基于改進(jìn)TOPSIS法的投標(biāo)單位排序為C>B>E>D>A,驗證了基于改進(jìn)TOPSIS法的評標(biāo)模型的有效性,但B,E兩個單位的排序存在差異,原因是改進(jìn)TOPSIS法引入絕對正、負(fù)理想解,而灰色關(guān)聯(lián)分析使用指標(biāo)滿分?jǐn)?shù)據(jù)作為理想方案,導(dǎo)致該差異。江蘇省公共資源交易平臺的建設(shè)單位排序為B>C>D>A>E,兩者在建設(shè)單位的排序上有較大差異。通過對指標(biāo)權(quán)重和專家打分的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,認(rèn)為引起較大差異的原因有以下兩點：第一,專家在評分時最看重方案的投標(biāo)報價,極易使得低價者中標(biāo),但新的賦權(quán)方法給予指標(biāo)更科學(xué)客觀的權(quán)值,避免此類問題；第二,項目設(shè)計文件和項目實施方案兩項指標(biāo)體現(xiàn)了招標(biāo)文件對項目可持續(xù)性的嚴(yán)格要求,僅降低報價卻不重視項目可持續(xù)指標(biāo)會減少中標(biāo)的概率。從差異中可以發(fā)現(xiàn),在構(gòu)建可持續(xù)為導(dǎo)向的EPC項目評標(biāo)指標(biāo)體系后,使用組合賦權(quán)-改進(jìn)TOPSIS法評標(biāo),不僅避免了低價中標(biāo)的問題,也極大增加了具備可持續(xù)性的建設(shè)單位的中標(biāo)概率,有效促進(jìn)建設(shè)單位對可持續(xù)建設(shè)的重視。

此外,為了向5家建設(shè)單位提供優(yōu)化建議,本文進(jìn)一步分析表5中的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù),得到標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣折線圖,如圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)C單位作為中標(biāo)單位在設(shè)計和實施方案上有較大優(yōu)勢,從而彌補(bǔ)了投標(biāo)報價的不足；B單位依靠報價低的優(yōu)勢排名第二,但該單位需要提高設(shè)計和實施方案中對項目可持續(xù)性的要求；而E企業(yè)的實施方案得分最高,在其他項目投標(biāo)中依然要堅持實施方案綠色化、數(shù)字化的部署,但需要提高企業(yè)實力,適當(dāng)降低投標(biāo)報價；D和A單位均在項目投標(biāo)報價方面比較薄弱,此外,D單位需要在工程設(shè)計和信用管理上加大力度,而A單位在項目管理機(jī)構(gòu)的設(shè)置上有較大問題。綜上,基于改進(jìn)TOPSIS法的評標(biāo)決策模型一方面為招標(biāo)人提供可持續(xù)為導(dǎo)向的決策參考,提高了注重項目可持續(xù)的建設(shè)單位的中標(biāo)概率,另一方面為建筑單位提出投標(biāo)意見,從而提高企業(yè)的市場競爭力。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣折線圖

4 結(jié) 論

針對EPC項目,從可持續(xù)視角提出一種基于熵權(quán)-均值組合賦權(quán)和改進(jìn)TOPSIS的評標(biāo)決策方法,為EPC項目的評標(biāo)決策提供新思路。在指標(biāo)構(gòu)建方面,從政策文件、相關(guān)文獻(xiàn)和工程案例三個方面進(jìn)行分析并引入可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵,構(gòu)建了包含項目設(shè)計文件、項目實施方案、項目承包報價、項目管理機(jī)構(gòu)及企業(yè)資信5項一級指標(biāo)、21項二級指標(biāo)的評標(biāo)指標(biāo)體系。同時基于EPC項目案例數(shù)據(jù),利用熵權(quán)-均值進(jìn)行組合賦權(quán),保證了權(quán)重的科學(xué)性和合理性；并引入改進(jìn)TOPSIS法對競標(biāo)方案進(jìn)行優(yōu)劣排序,提高了評標(biāo)決策的效率,并通過實證分析驗證了模型的可行性和有效性。