基于前景理论的装配式建筑预制构件供应商选择

赵 辉，马胜彬，卜泽慧，刘 欣

(青岛理工大学 管理工程学院，山东 青岛 266520)

装配式建筑在我国政策持续推动和建筑技术持续改革的背景下开始高速发展，作为一种可持续发展的绿色低碳建造模式，它具有“集约化、工业化、低能耗”的显著优势。装配式建筑打破了传统建筑“秦砖汉瓦”的建造模式，形成了建筑构件“标准化”，建造模式“工业化”的新局面。由于装配式建筑带来的采购模式的变革，在对预制构件供应商进行选择时需要考量的因素也更加复杂，而预制构件供应商的合理优选将直接影响着装配式建筑能否顺利建成。

国内外学者对于供应商选择问题的研究主要集中在指标体系和评价方法两个方面，且更多涉及的是工农业产品[1,2]、贸易商品[3,4]以及传统建筑材料[5,6]等领域，对于装配式建筑预制构件供应商选择的研究却寥寥无几。现有研究中，潘雨红等[7]通过DEMATEL(Decision-making Trial and Evaluation Laboratory)方法和BP(Back Propagation)神经网络的结合对指标体系进行了相关性分析；石晓波等[8]从特有性、传统性和前瞻性三个角度构建了评价指标体系，并进一步对指标进行了优化分析；陈为公等[9]从装配式建筑部品业主采购的视角建立指标体系，通过ANP(Analytic Network Process)进行赋权，并采用改进的TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法对各个供应商进行评价；杨斯玲等[10]通过直觉模糊加权平均算子和熵权法进行组合赋权，并应用TODIM(Interactive and Multicriteria Decision Making)法来确定各备选供应商的总体优势度。

综合来看，上述方法在各个领域都表现出独特的适用性，但多以决策者完全理性为假设，并未考虑决策者心理行为因素。而事实上，在进行装配式建筑预制构件供应商选择时，决策结果会受到决策者心理行为特征的影响。因此，本文主要从考虑采购方决策态度的角度出发，引入了前景理论来解决该问题。目前，前景理论在多属性决策问题中已得到广泛应用，已有学者将其拓展到行为决策[11]、方案优选[12]、合作伙伴选择[13]及投资决策[14]等领域。而装配式建筑环境下的供应商选择作为一个典型的多属性决策问题，引入前景理论可以通过计算每个备选供应商相对于参考点的前景值来代替期望价值，充分考虑备选供应商的不确定性和采购方决策者的主观偏好，准确表示出备选供应商基于参考点的收益和损失情况。同时考虑到该决策问题涉及到众多因素，决策环境具有犹豫模糊性，决策者可能会由于时间或自身知识等方面的限制，在决策时优柔寡断、犹豫不决，极易造成意见分歧，因此引入犹豫模糊集来描述决策者的评价语义信息。犹豫模糊集自Torra提出后，已在各类合作伙伴选择等决策问题中广泛应用[15～17]，它允许采购方决策者赋予每个指标不同的评价语值，更好地保留评价信息。基于上述分析，笔者针对装配式建筑预制构件供应商决策中未考虑采购方决策者心理行为因素和指标评价值难以表达的问题，充分结合了前景理论和犹豫模糊集的优势，构建了一种适用于装配式建筑预制构件供应商选择的决策模型，使采购方决策者在对供应商进行选择时更加科学合理。

1 装配式建筑预制构件供应商评价指标体系

装配式建筑与传统现浇建筑在建造流程方面存在着较大差异，并且在设计阶段、预制构件生产、运输阶段、施工阶段和验收阶段涉及到的利益相关者关系更加复杂(见图1)。从业主采购角度来看，采购对象不再是混凝土、钢筋、水泥等原材料，而是柱、梁、板等预制构件半成品甚至成品，在采购过程中，不仅要求供应商应当提供质量合格的预制构件产品，还要综合考量供应商第三方物流的运输能力和其他协同服务；不再单一地考虑建筑材料强度、规格是否合格，还要综合考虑建筑预制构件与建筑物本身的兼容性、结构稳定性以及相关单位的协调度等问题[18]。

图1 装配式建筑建造流程

由于装配式建筑预制构件产品特征与传统意义上的建筑产品特征有明显区别，预制构件在运输方式和设计方式上也明显不同于一般产品，对产品质量、供货能力、服务水平等方面有着更加严格的要求，因此，尽管传统现浇建筑原料等其他领域的供应商选择评价标准已较为成熟，也不能完全沿用过去的评价标准体系。在构建装配式建筑预制构件供应商评价指标体系时，应充分考虑其产品特征，基于产品特征设置具体指标。

(1)质量水平

预制构件作为装配式建筑物的主要部品，将以成品的形式直接应用于装配过程，对其质量有着严格的要求，采购方往往要求供应商在进行构件生产时必须严格按照二次深化设计图纸进行高精度、高质量、标准化生产。因此设置了产品合格率和返修退货率来考量最基本的质量水平，同时更加突出对产品安全和耐久性能的要求，以保证预制构件在一定年限内的使用质量，并通过产品生产柔性来凸显供应商的灵活性、应变能力和对产品质量的保障能力。而对于有个性化要求的装配式建筑物，传统工艺手段虽能满足其标准化生产，却无法满足预制构件的多样化生产，因此还特别设置了产品工艺水平指标。

(2)供货能力

预制构件物理性能会受到堆放场地是否平整、装卸过程是否规范、防水措施是否到位等因素的影响，因此在预制构件运输过程中应当有相应的保护措施。这就要求供应商在供货能力方面具备较高的水平，重点体现在供货准确性和运输安全性是否有保障，供货辐射范围是否够广，大型构件运输能力是否够强。

(3)企业综合能力

鉴于装配式建筑具有设计复杂性、生产标准化及生产多样化的特点，供应商企业应当具备良好的企业综合能力，因此设置开发和设计能力指标来考核供应商在预制构件产品设计深度、设计方法和设计流程等方面的水平，同时综合考虑企业发展前景、管理水平、财务状况及信誉等方面因素。

(4)服务水平

基于预制构件运输和存放的特殊性，供应商应当提供更全面的服务，主要设置售后服务能力、技术服务能力和安装人员基本素质来考察此方面，其中技术服务能力要求企业具有较高的信息化技术水平。因为在施工时需要预制构件供应商、第三方物流和施工方相互协调，保证构件按时进场、安全进场，所以在预制构件运输、存放和施工等环节只有提供足够的信息技术服务，才能协同保障质量水平、供货能力和企业综合能力的提高。

笔者在综合考虑现浇建筑体系和其他相关领域供应商选择时需要考虑的共有影响因素的基础上，结合装配式建筑预制构件的上述特征，梳理国内装配式建筑行业规范标准文件，遵循系统全面性原则、灵活性原则以及定性和定量相结合的原则，参考已有文献中的相关内容[7～10,19]，将其指标加以概括整合，最终从成本价格、质量水平、供货能力、企业综合能力和服务水平5个方面筛选出适用性较强的影响指标。为保证指标的可信度，首先对采购方、供应商的相关工作人员和科研机构专家进行走访及问卷调查，共计发放问卷100份，回收有效问卷86份。根据第一轮问卷调查结果及专家反馈意见来设计第二轮专家调查问卷，通过两次问卷调查，筛除冗余性和相关性较强的指标，最终构建了装配式建筑预制构件供应商选择指标体系，如图2所示。

图2 装配式建筑预制构件供应商选择指标体系

2 装配式建筑预制构件供应商评价模型

装配式建筑预制构件供应商选择是一个典型的多属性决策问题，且存在较高的复杂性和不确定性，因此在决策过程中应充分考虑决策者不可避免的潜意识心理对决策结果造成的影响，而且仅靠实数作为评价语义信息已不能满足该类复杂决策，甚至会导致决策失误。为此，笔者将前景理论拓展到犹豫模糊环境中，采用常见的犹豫模糊语言作为信息表达方式，构建了基于前景理论的装配式建筑预制构件供应商评价模型。

2.1 基于C-OWA算子的指标赋权

组合数有序加权算子(Combination Ordered Weighted Averaging，C-OWA)是能够实现科学加权计算的组合数改进加权向量。在权重集结时，评价指标的权重值与每一个决策数据的位置都有关联，因主观因素给出的极高值和极低值都会被分配到影响度相对较弱的位置，从而削弱了主观因素造成的赋权偏差，使得这种赋权方法比较客观合理[20]。

(1)将某一个指标数据集Ai={x1,x2,…,xn}中的数据按从大到小顺序排列，得b0≥b1≥…≥bn-1，得到新的数据集bi={b0,b1,…,bn-1}。

(2)通过组合数设计数据bi的权重。

(1)

(2)

式中：m为指标个数

(3)

2.2 装配式建筑预制构件供应商评价模型

2.2.1 前景理论

由Kahneman等人提出“前景理论”的主要特征是通过价值函数和概率权重来替代传统期望效用理论中的效用和概率，以“有限理性”为前提，来反映决策者的主观风险偏好，使得决策结果更符合决策者的思维实际[21,22]。决策结果通过综合前景值V(f)=v(Δx)πi来确定，其中，V由价值函数v和决策权重函数π决定；Δx表示x偏离某一参考点x0的大小，Δx≥0说明获得收益，Δx<0说明遭遇损失。

2.2.2 犹豫模糊集理论

定义1[23]：设非空集合X是给定的论域，称H={|x∈X}为X上的犹豫模糊集，其中hH(x)是由区间[0，1]上几个不同的数构成的集合，表示x属于集合H的若干种可能隶属度；h=hH(x)={γ|γ∈hH(x)}=H{γ1,γ2,…,γl}为一个犹豫模糊数，γλ∈[0,1]，λ=1,2,…,l；犹豫模糊数h的补为hc=H{1-γ1,1-γ2,…,1-γl}；l为犹豫模糊数h中元素的个数。

定义3[24]：对于定义在x∈X上的犹豫模糊数h，称G(h)=[((γ1)ξ+(γ2)ξ+…+(γl)ξ)/l]/ξ为h的得分函数，ξ(0<ξ≤1)将依照所面临的决策问题进行调整。

当ξ=1时，记G1(h)=[(γ1+γ2+…+γl)/l]为最基础的得分函数；当G(h1)>G(h2)，则h1>h2，即前者优于后者，反之，则表示前者劣于后者；当G(h1)=G(h2)，此时将引入方差函数来进行比较，若S(h1)>S(h2)，则h1h2，若S(h1)=S(h2)，则h1≈h2。

计算犹豫模糊集之间的距离之前，首先要使两个集合中的犹豫模糊数个数相等，然后再通过公式来计算距离，本文将采用犹豫模糊Euclidean距离测度dE(h1,h2)[25]进行表示：

(4)

2.2.3 装配式建筑预制构件供应商选择步骤

Step 1：应用C-OWA算子对指标赋权。

Step 2：构造标准化犹豫模糊决策矩阵。

Step 3：前景值计算。

(5)

Step 4：决策者心理权重的确定。

犹豫模糊环境下的收益和损失的决策权重函数表示为：

(6)

式中：pj为专家给出的指标权重；θ和δ分别为决策者的收益偏好程度和风险规避程度，是决策者在收益和损失状态下的不同风险偏好系数。其中，相关参数设置为[27]：λ=2.25，ɑ=β=0.88，θ=0.61，δ=0.69。

Step 5：综合前景值的计算。

由式(7)确定综合前景值为：

(7)

Step 6：对综合前景值进行排序，确定最优供应商。

3 实证研究

某建设单位要承建一栋大型装配式建筑，需要采购大量的预制构件，经过初步筛选，在本市范围内确定了4家装配式建筑预制构件供应商，由于采购需求量较大，因此4家供应商都有强烈的合作意愿。建设单位采购部门邀请相关专家对成本价格、质量水平、供货能力、企业综合能力和服务水平5个方面进行打分，首先通过9标度法给出语言术语集S，对于效益型指标，S={s1(非常差)，s2(很差)，s3(差)，s4(有点差)，s5(一般)，s6(有点好)，s7(好)，s8(很好)，s9(非常好)}，对于成本型指标，S={s1(非常低)，s2(很低)，s3(低)，s4(有点低)，s5(一般)，s6(有点高)，s7(高)，s8(很高)，s9(非常高)}。

Step 1：邀请专家对20个三级指标进行打分，得到结果如表1所示。

表1 专家打分结果

表2 指标权重

Step 2：现以“供货能力”指标为例，采用本文所提方法进行详细计算。由专家根据打分标度对4个指标进行打分，得到原始矩阵如表3所示。

表3 专家打分原始矩阵

假设专家为风险中立，即ξ=0.5，将上述原始打分矩阵进行标准化处理，得到标准化矩阵如表4所示。

表4 标准化矩阵

Step 3：通过式(5)计算前景值，结果如表5所示。

表5 部分指标在各供应商下的前景值

Step 4：通过式(6)以及Step 1中专家给出的权重信息来计算各指标下的心理权重，如表6所示。

表6 部分指标在各供应商下的心理权重

Step 5：由于篇幅原因，本文以二级指标“供货能力”下的4个三级指标为例进行了演算，在计算综合前景值前，其他16个三级指标的前景值和心理权重需重复Step 2～Step 4的计算过程(结果见表7，8)，从而应用式(7)得到各方案的综合前景值(见表9)。

表7 所有指标在各供应商下的前景值

表8 所有指标在各供应商下的心理权重

表9 各方案的综合前景值

Step 6：由表9可知，v(Y3)>v(Y1)>v(Y2)>v(Y4)，即第3家装配式建筑预制构件供应商最优。

通过前景理论计算出最优结果后，由表7数据绘制出各个备选供应商评价指标前景值面积图(图3)，对4个供应商进一步分析发现：

图3 装配式建筑预制构件供应商指标前景值面积图

最优供应商Y3在成本价格、供货能力和服务水平方面的多个三级指标的前景效用都体现出较大的优势，同时在产品安全和耐久性、企业发展前景、企业信誉及开发和设计能力方面也占据着一定优势。其他供应商虽然在个别指标上存在一定的优势，但其劣势指标也更加突出，如供应商Y1在产品价格、产品合格率、供货准确性和运输安全性等方面存在不足，供应商Y2在物流成本、供货辐射范围、大型构件运输能力和安装人员基本素质等方面存在不足，供应商Y4则在更多指标中体现出其劣势。从结果分析来看，基于前景理论的装配式建筑预制构件供应商选择模型既能为采购方遴选出最优合作伙伴，于供应商而言，还能通过各个指标的前景值分析出自身的不足，从而有针对性地弥补产品弱势，提高企业综合实力。

4 结 语

笔者构建了装配式建筑预制构件供应商评价指标体系，通过C-OWA 算子进行赋权，有效地削弱了评价数据极端值带来的不利影响，并以决策者的风险偏好态度为出发点，构建了基于前景理论的犹豫模糊装配式建筑预制构件供应商选择模型。一方面，充分考虑到决策者的“有限理性”行为，用前景理论代替传统的期望效用理论，更好地优化了决策者的主观偏好问题；另一方面引入了犹豫模糊集理论，克服了传统模糊集对评价信息描述的缺点，更加细腻地刻画了评价信息，使得决策结果更加符合实际情况。最后通过实证分析验证了该模型的可行性，为装配式建筑的发展提供一定的参考价值。在今后的研究中，笔者将在此基础上对指标间的优劣水平进行深入挖掘，从而进一步指导装配式建筑预制构件供应商有针对性地弥补自身的弱势。