可持续视角下EPC项目评标决策

杨寅润,董 娜,潘 敏,余 睿,熊 峰

(1.四川大学 建筑与环境学院,四川 成都 610065;2.开元数智工程咨询集团有限公司,四川 成都 610065)

全球对可持续发展的要求越来越高,EPC(Engineering Procurement Construction)模式因其能将设计、采购和施工高效整合的优势得到广泛关注[1],同时建筑业的绿色化、信息化和工业化也成为实现行业可持续发展的关键[2]。2017年,住建部发布GB/T 50358—2017《建设项目工程总承包管理规范》,EPC成为国内学者的研究热点[3,4],但关于EPC项目评标决策的研究仍然较少。在传统的评标决策基础上,部分学者基于EPC模式的特点提出EPC项目的承包商优选模型：严玲等[5]运用扎根理论识别EPC总承包商的核心能力,并构建EPC总承包商能力模型；王志强等[6]运用改进的博弈综合权重模型进行指标赋权,引入Vague值改进传统TOPSIS法,建立基于Vague集和TOPSIS的EPC项目评标决策模型。

虽然前述学者针对EPC项目的评价指标和评价方法进行了优化,但仍存在以下问题：一是EPC项目的评标指标多来源于政策文件和文献综述,很少结合实际工程案例；二是在可持续发展背景下,当前的评标指标体系很少体现建筑业绿色化、信息化和工业化等可持续内涵；三是用于确定指标权重的数据大多来源于专家打分,主观性强。EPC项目的评标属于多属性决策问题,一些学者采用层次分析法[7]、模糊理论[8]、灰色关联[9]等方法建立评标模型,但以上方法分别存在主观性强、准确性低、难以理解等问题。有学者提出采用TOPSIS法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,优劣解距离法)进行评标决策[10,11],该方法计算简便、易于理解,但传统TOPSIS法存在逆序问题[12],无法应对方案增减的情况,同时它忽略了指标权重的设置。组合赋权法和改进TOPSIS法的结合可以很好地弥补上述缺陷。

综合以上问题,考虑指标来源的完整性和建筑业可持续发展的要求,构建面向EPC项目评标的可持续指标体系,并利用EPC实际项目中的评标数据,以熵权-均值结合的组合赋权法确定指标权重,然后引入绝对理想解对TOPSIS法进行改进[13],构建可持续视角下基于熵权-均值组合赋权和改进TOPSIS的EPC项目评标决策方法。

1 可持续视角下的EPC项目评标指标体系建立

现有研究中,构建工程项目评标指标体系多依赖于政策文件和相关文献。当前绿色化、数字化和工业化日益成为建筑业发展方向,EPC项目的评标指标体系需要秉承可持续发展的理念重新构建。为了保障指标的完整性和可持续性,指标构建的具体流程见图1。

图1 指标体系的构建流程

首先,以国家及地方出台的EPC项目通用合同文件及评标标准作为构建指标体系的基础,具体政策文件信息见表1。基于以上文件,确定EPC建设项目的初始评标指标体系,包含EPC项目管理方案、工程设计文件、工程总承包报价、项目管理机构及资信业绩5项一级指标。其次,结合《绿色建筑评价标准》以及与可持续评标相关文献的内容[14～16],对指标内容做出改进,主要增加了设计绿色化、实施方案绿色化等绿色指标,同时综合考虑建筑业数字化转型的需要,增加设计标准化和实施方案数字化指标。最后,收集了9项EPC实际工程案例的招标文件,对评标指标进行完善,增加设计管理方案指标。

表1 近年来EPC相关文件

基于以上工作,最终构建了一套包含5项一级指标、21项二级指标的可持续视角下EPC项目评标指标体系,如图2所示。

图2 可持续视角下的EPC项目评标指标体系

2 基于组合赋权和改进TOPSIS的EPC项目评标决策模型

2.1 熵权-均值组合赋权

确定指标权重的方法众多,如层次分析法、德尔菲法等主观赋权法,采用该方法获得的结果不可避免地会受到专家的人为影响；而客观赋权法则利用目标的客观信息,常用的有离差及均方差法、主成分分析法、熵权法等,该方法在确定权重时有效避免了人为影响,但其得出的结果往往偏离项目实践。结合主、客观赋权的优势,基于熵权法和均值法确定指标权重。

(1)熵权法

熵权法作为一种客观赋权法,它的核心思想在于使用数据之间的离散程度确定指标权重,代表的是各系统的相对竞争激烈程度[17]。具体计算步骤如下：

1)初始数据标准化处理

已知有m个评价方案,n个评标指标,构成初始数据矩阵R′=(r′ij)m×n,其中r′ij代表第i个方案中第j个指标的初始数据,并采用下式分别对正向、逆向指标进行标准化处理。

(1)

处理后得到新的决策矩阵R=(rij)m×n。

2)计算第j个指标的熵值Hj

(2)

3)确定第j个指标的熵权ωj

(3)

(2)均值法

均值法是一种简单的数据处理方法,本文将其用于计算指标的主观权重。具体计算结果由下式实现。

(4)

式中：tkj为第k个实际项目中第j个指标的分值。

(3)计算组合权重

利用熵权法和均值法分别确定一级、二级指标的权重后,由式(5)计算组合权重。

(5)

2.2 TOPSIS法及其改进

TOPSIS法作为多目标决策方法,利用正、负理想解的概念,通过计算待评价方案与负理想解集的相对贴近度,从而完成方案的优劣排序[18]。传统TOPSIS法存在逆序问题,如果方案发生增减则会引起优劣顺序的改变,从而影响决策,因此引入绝对理想解对传统TOPSIS法进行改进[13]。

首先确定m个评价对象、n个评价指标,利用式(5)对原始数据矩阵进行标准化处理：

(6)

(7)

2.3 基于熵权-均值组合赋权和改进TOPSIS的EPC项目评标决策模型

指标赋权数据常通过专家打分获取,而专家的个人评价会导致赋权结果的主观性较强。考虑到实际工程中已存在采用EPC模式的招标项目,其评分标准的设定更精确地反应了招标机构对各评价指标的重视程度。因此,EPC项目评标决策模型的构建框架如图3所示。

图3 EPC项目评标决策框架

(1)指标权重的确定。根据近两年的EPC实际项目招标文件,收集评标标准中的实际数据,以此作为计算指标权重的初始数据集,基于熵权法和均值法的计算公式 (式 (1)～(4)) 计算评标指标的权重,根据式(5)将两种权重结果进行组合,得到可持续视角下EPC项目评标指标体系的最终权重。

1)权重数据获取。在江苏省公共资源交易平台上,选择9个与待评价案例相似的EPC总承包项目,并依据以上构建的评标指标体系收集评标标准分值,如表2。

表2 EPC实际案例的评标标准

2)确定指标权重。基于熵权-均值法的原理,依据式(1)～(5)计算一级、二级指标的组合权重,结果如表3,4所示。

表3 一级指标权重

(2)评价模型应用。选择工程案例,由评标专家依据评标指标体系对各竞标方案进行优劣打分,取分数均值作为每项指标的最终得分,形成评标决策模型的初始判断矩阵；其次进行标准化处理。利用比值法(式(6))对初始数据进行标准化处理,得到标准决策矩阵；计算加权欧氏距离,引入绝对正、负理想解,利用公式计算待评价方案与理想解的加权欧氏距离；最后根据式(7)计算基于改进TOPSIS法的相对贴近度,相对贴近度越大,方案越优。

(3)模型验证。利用灰色关联分析法计算灰色关联相对贴近度,与改进TOPSIS的相对贴近度进行对比,验证基于熵权-均值赋权和改进TOPSIS的评标决策模型的准确性和科学性。

表4 二级指标权重

3 实证分析

以江苏省南京市某EPC项目为例,合同估算价为4800万元,总工期要求为580 d,通过公开招标、网上投标等过程,共有五家建设单位通过资格预审并全部进入第二阶段评审,分别用A,B,C,D,E表示。根据评标原则,该项目的评审共邀请了7位评标专家。

(1)评标专家为五家建设单位提供的竞标方案打分,取均值作为最后得分。由于资源限制,本文利用一级指标的专家打分数据进行评标模型验证,5个竞标方案的初始得分矩阵及标准决策矩阵见表5。

表5 初始得分和标准决策矩阵

(2)根据改进的TOPSIS法,确定绝对正理想解为：D+=(1,1,1,1,1),绝对负理想解为：D-=(0,0,0,0,0),基于可持续视角下EPC项目评标指标的权重,结合公式：

(3)运用式(6)计算得到各竞标方案的相对贴近度为：S1=0.4402,S2=0.4479,S3=0.4580,S4=0.4425,S5=0.4464,相对贴近度越大,证明该方案越优,则5家建设单位的优劣排序为：C>B>E>D>A。

(4)为了验证以上模型的有效性和可行性,与灰色关联分析法得到的结果进行对比,如表6所示。

表6 不同方法下的决策结果对比

(5)决策结果分析。两种方法下均得到C为中标单位,基于改进TOPSIS法的投标单位排序为C>B>E>D>A,验证了基于改进TOPSIS法的评标模型的有效性,但B,E两个单位的排序存在差异,原因是改进TOPSIS法引入绝对正、负理想解,而灰色关联分析使用指标满分数据作为理想方案,导致该差异。江苏省公共资源交易平台的建设单位排序为B>C>D>A>E,两者在建设单位的排序上有较大差异。通过对指标权重和专家打分的数据进行分析,认为引起较大差异的原因有以下两点：第一,专家在评分时最看重方案的投标报价,极易使得低价者中标,但新的赋权方法给予指标更科学客观的权值,避免此类问题；第二,项目设计文件和项目实施方案两项指标体现了招标文件对项目可持续性的严格要求,仅降低报价却不重视项目可持续指标会减少中标的概率。从差异中可以发现,在构建可持续为导向的EPC项目评标指标体系后,使用组合赋权-改进TOPSIS法评标,不仅避免了低价中标的问题,也极大增加了具备可持续性的建设单位的中标概率,有效促进建设单位对可持续建设的重视。

此外,为了向5家建设单位提供优化建议,本文进一步分析表5中的标准化数据,得到标准决策矩阵折线图,如图4所示。可以发现C单位作为中标单位在设计和实施方案上有较大优势,从而弥补了投标报价的不足；B单位依靠报价低的优势排名第二,但该单位需要提高设计和实施方案中对项目可持续性的要求；而E企业的实施方案得分最高,在其他项目投标中依然要坚持实施方案绿色化、数字化的部署,但需要提高企业实力,适当降低投标报价；D和A单位均在项目投标报价方面比较薄弱,此外,D单位需要在工程设计和信用管理上加大力度,而A单位在项目管理机构的设置上有较大问题。综上,基于改进TOPSIS法的评标决策模型一方面为招标人提供可持续为导向的决策参考,提高了注重项目可持续的建设单位的中标概率,另一方面为建筑单位提出投标意见,从而提高企业的市场竞争力。

图4 标准决策矩阵折线图

4 结 论

针对EPC项目,从可持续视角提出一种基于熵权-均值组合赋权和改进TOPSIS的评标决策方法,为EPC项目的评标决策提供新思路。在指标构建方面,从政策文件、相关文献和工程案例三个方面进行分析并引入可持续发展的内涵,构建了包含项目设计文件、项目实施方案、项目承包报价、项目管理机构及企业资信5项一级指标、21项二级指标的评标指标体系。同时基于EPC项目案例数据,利用熵权-均值进行组合赋权,保证了权重的科学性和合理性；并引入改进TOPSIS法对竞标方案进行优劣排序,提高了评标决策的效率,并通过实证分析验证了模型的可行性和有效性。