王 凱,江昔平

(安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院,安徽 淮南 232001)

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),建筑領(lǐng)域?qū)⒏幼⒅鼐G色建筑的可持續(xù)發(fā)展。建筑業(yè)是我國(guó)主要耗能行業(yè)之一,占能源主要用戶總量近20%,產(chǎn)生的二氧化碳排放量超過50%。在全球范圍內(nèi),綠色建筑是減少污染和降低與建筑相關(guān)的碳足跡的關(guān)鍵。由于采用新技術(shù)、新材料和更復(fù)雜的設(shè)計(jì),綠色建筑的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)要比一般建筑更為突出。設(shè)計(jì)階段在綠色建筑全壽命周期中最為關(guān)鍵,如在此階段未能準(zhǔn)確地識(shí)別和評(píng)估出風(fēng)險(xiǎn)因素,將會(huì)對(duì)后續(xù)階段乃至整個(gè)壽命周期產(chǎn)生影響并造成損失。

近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)的研究日益增多。蔡久順等[1]通過將模糊德爾菲層次分析法和灰色理論相互結(jié)合,提出了一種模糊多層次灰色法;俞洪良等[2]以總承包商視角,提出EPC模式下綠色建筑項(xiàng)目鏈?zhǔn)斤L(fēng)險(xiǎn)管理框架;秦旋等[3]對(duì)基于綠色建筑全壽命周期視角辨識(shí)出的56項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率和危害程度,利用描述性分析和推論性統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行評(píng)價(jià);秦旋等[4]通過203份有效問卷并運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)行分析,對(duì)脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)之間的影響關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

模糊德爾菲法(Fuzzy Delphi Method,FDM)是一種被廣泛用于匯總專家意見的方法,它只需要少量樣本,就能得出客觀合理的結(jié)果,這種方法不僅節(jié)省了收集專家意見所需的時(shí)間等成本,而且確保了專家的意見得到充分表達(dá)而不會(huì)被扭曲。模糊層次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP)是層次分析法在模糊環(huán)境下的擴(kuò)增。本文將FDM和FAHP相互貫通,采用FDM對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行定量篩選,對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)性層遞進(jìn)行評(píng)估,從而建立綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;接著,采用FAHP定性定量地對(duì)指標(biāo)權(quán)值進(jìn)行估算并排序;最后,量化評(píng)價(jià)結(jié)果并找出關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的篩選

1.1 評(píng)估體系分析

通過綜合問卷分析的結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)[5-12]的研究,構(gòu)建出綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)模型。利用專家的反饋意見確定綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)因子并排除極端值,再建立雙三角模糊數(shù)對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,檢驗(yàn)專家意見是否收斂,當(dāng)專家的意見達(dá)成共識(shí)時(shí),問卷結(jié)束。最后,給予評(píng)估指標(biāo)合適的門檻值,從而確定最合適的評(píng)估指標(biāo)。

通過多次專家分析,結(jié)合綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)研究的相關(guān)資料,可以得出綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)主要涉及項(xiàng)目?jī)?nèi)部協(xié)調(diào)與管理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境等方面。秦旋等[3]從全生命周期和利益相關(guān)者等二維視角對(duì)綠色建筑風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和歸類,研究發(fā)現(xiàn)在全生命周期的設(shè)計(jì)和實(shí)施階段中,各個(gè)利益相關(guān)者都識(shí)別出關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素;張福生等[13]以新農(nóng)村建設(shè)中發(fā)展綠色建筑的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)之間的因果性,如技術(shù)水平會(huì)引起實(shí)施過程風(fēng)險(xiǎn);NGUYEN等[14]以越南為例對(duì)發(fā)展中國(guó)家綠色建筑項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)探索,研究表明合格的專業(yè)人員在綠色建筑項(xiàng)目上至關(guān)重要。

本文以綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)為研究對(duì)象,從設(shè)計(jì)、管理、經(jīng)濟(jì)3個(gè)維度將風(fēng)險(xiǎn)類型劃分為設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、成本風(fēng)險(xiǎn)3項(xiàng),作為準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)指標(biāo),將各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類型下的15項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素作為評(píng)價(jià)層指標(biāo),如表1所示。應(yīng)用FDM對(duì)15項(xiàng)指標(biāo)因素進(jìn)行篩選打分,統(tǒng)計(jì)專家對(duì)指標(biāo)的“保守認(rèn)知和樂觀認(rèn)知的最大值和最小值”賦值,剔除2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的極端數(shù)據(jù),采用1～9之間的數(shù)值代表專家的意見,分值越高則代表重要性越高。

1.2 建立雙三角模糊數(shù)

圖1 雙三角模糊數(shù)

1.3 檢驗(yàn)專家意見共識(shí)性

表2 問卷結(jié)果分析

1.4 各評(píng)價(jià)因子的門檻值計(jì)算

對(duì)各個(gè)指標(biāo)因子的保守認(rèn)知值、樂觀認(rèn)知值和重要程度單一值的幾何平均數(shù)進(jìn)行計(jì)算得到專家共識(shí)值Gi,再根據(jù)全部評(píng)價(jià)因子的專家共識(shí)值Gi求出幾何平均數(shù)獲得指標(biāo)門檻值Si。若指標(biāo)Gi>Si,指標(biāo)通過篩選;若Gi

圖2 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1 數(shù)據(jù)收集

考慮到評(píng)價(jià)結(jié)果的精確度與合理性,采用五級(jí)量表的形式對(duì)問卷進(jìn)行設(shè)計(jì),即劃分5個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)=[0,0.1],較低風(fēng)險(xiǎn)=[0.2,0.3],中等風(fēng)險(xiǎn)=[0.4,0.5],較高風(fēng)險(xiǎn)=[0.6,0.7],高風(fēng)險(xiǎn)=[0.8,0.9]。為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,以從事綠色建筑或建筑行業(yè)的專家和高校學(xué)者或參與項(xiàng)目的實(shí)踐者為調(diào)查對(duì)象,對(duì)安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院師生共25人發(fā)放調(diào)查問卷,其中碩士研究生10人、博士研究生8人、教授7人。收回16份構(gòu)成16×11的原始問卷數(shù)據(jù)矩陣,如表3所示。對(duì)問卷結(jié)果進(jìn)行信度檢驗(yàn),檢驗(yàn)量表數(shù)據(jù)是否為真實(shí)作答,采用Cronbach′s α 系數(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性分析,其校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為:α<0.3時(shí)不可信;0.3≤α<0.4時(shí)信度勉強(qiáng);0.4≤α<0.6時(shí)可信但是信度不佳;0.6≤α<0.7時(shí)信度合適也最為常見;0.7≤α<0.8時(shí)信度較好;α≥0.8時(shí)信度較高。本文檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示,處于常見的信度區(qū)間,可用于下一步分析討論。

表3 問卷收集數(shù)據(jù)

表4 Cronbach信度分析結(jié)果

續(xù)表

2.2 構(gòu)建模糊判斷矩陣

建立各層次影響因素的模糊判斷矩陣。對(duì)問卷結(jié)果進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性成對(duì)比較,構(gòu)建出模糊互補(bǔ)判斷矩陣A=(aij)n×n,借助0.1～0.9標(biāo)度法進(jìn)行因素間的數(shù)量標(biāo)度(見表5),進(jìn)而構(gòu)建模糊一致性矩陣確定各個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值,進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。由表6可知,各個(gè)指標(biāo)層CR值均小于0.1,即模糊判斷矩陣均通過了一致性檢驗(yàn),指標(biāo)權(quán)值精度達(dá)到要求。

表5 0.1～0.9標(biāo)度法

表6 一致性檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 層級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

首先,對(duì)方案層的n個(gè)影響因子進(jìn)行相互的影響度比較,構(gòu)建一個(gè)表示各個(gè)影響因子重要性的比較矩陣

A=(aij)n×n,i,j=1,2,…,n

(1)

如果式中aij滿足條件

(2)

則稱矩陣A為模糊互補(bǔ)矩陣。在實(shí)際決策中,由于不同的人群具有不同的見解和看法,導(dǎo)致構(gòu)建的模糊判斷矩陣并非為模糊一致性矩陣,所以需將模糊判斷矩陣轉(zhuǎn)換為模糊互補(bǔ)一致性矩陣

(3)

(4)

最終求出各個(gè)層級(jí)指標(biāo)的絕對(duì)權(quán)重,權(quán)重的大小能直觀地映射出評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性程度,綠色設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)層級(jí)指標(biāo)因素權(quán)重如表7所示。一級(jí)指標(biāo)B2的權(quán)重占比最大為0.422,可以得出設(shè)計(jì)階段管理風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于設(shè)計(jì)和成本風(fēng)險(xiǎn)更為重要,而二級(jí)指標(biāo)C21的絕對(duì)權(quán)重為0.114 8,綜合排序第一,可見監(jiān)理對(duì)綠色建筑項(xiàng)目認(rèn)識(shí)不足在綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)中尤為突出。

表7 綠色設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)層級(jí)指標(biāo)因素權(quán)重

2.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

計(jì)算整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各個(gè)評(píng)價(jià)因子隸屬度,采用統(tǒng)一的評(píng)語集進(jìn)行評(píng)判,將評(píng)語集分為5級(jí),為E={較低風(fēng)險(xiǎn),低風(fēng)險(xiǎn),中等風(fēng)險(xiǎn),較高風(fēng)險(xiǎn),高風(fēng)險(xiǎn)}。當(dāng)專家對(duì)于各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)后,依據(jù)各個(gè)分值所在的各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)在全部樣本中的占比得到評(píng)價(jià)矩陣Ri,得出模糊評(píng)價(jià)結(jié)果

Ki=WiRi

(5)

根據(jù)對(duì)各個(gè)準(zhǔn)則層中的每項(xiàng)指標(biāo)打分值,構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣

將所得到的隸屬度矩陣與各準(zhǔn)則層的子集權(quán)重向量Wi相乘,即可求出各個(gè)準(zhǔn)則層的評(píng)價(jià)集,結(jié)果為

K1=W1R1=[0.0000.1020.1050.0910.035]

K2=W2R2=[0.0070.0950.1460.1220.052]

K3=W3R3=[0.0150.0770.0420.0910.020]

得到總評(píng)價(jià)向量

KA=WARA=[0.007,0.093,0.107,0.104,0.038]

為了使綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果更加直觀,量化多重評(píng)估結(jié)果,對(duì)評(píng)語集進(jìn)行賦值,即E={v1,v2,v3,v4,v5}={較低風(fēng)險(xiǎn),低風(fēng)險(xiǎn),中等風(fēng)險(xiǎn),較高風(fēng)險(xiǎn),高風(fēng)險(xiǎn)}={1,2,3,4,5},得到最終的評(píng)價(jià)估值

(6)

圖3 綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值

3 結(jié)論

綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的影響因子繁雜多樣,種種要素關(guān)系難以判斷[3],本文提出了FDM和FAHP在綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)上的應(yīng)用。在建立模型時(shí),采用FDM克服了多指標(biāo)體系的復(fù)雜性,使綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系更加的科學(xué)和合理。由于FAHP充分利用了模糊集理論的模糊性[6],可以更客觀地處理專家的知識(shí),從而在評(píng)價(jià)指標(biāo)模型中更客觀確切地找出關(guān)鍵因素,為綠色建筑設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)決策這種充滿了模糊性和不確定性的問題提供了一種新的思路。在賦值判斷中,專家具有較強(qiáng)的主觀可變性。為了對(duì)其進(jìn)行合理且具有解釋性的限制和修正,可以添加客觀條件,并與智能算法相結(jié)合,以解決評(píng)價(jià)流程的繁瑣性。這樣做有助于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的高效率管理和監(jiān)控,從而獲得良好的魯棒性并發(fā)揮其實(shí)用價(jià)值,這可成為后續(xù)研究的重點(diǎn)。