基于AHP-模糊综合评价法的化工新材料项目厂址方案优选方法研究

文志朋　韦　毅　郭佳文　陈昱锟　黄春雷　张鹏鹏　凌泽介　周佳菊　陆黎明

基于AHP-模糊综合评价法的化工新材料项目厂址方案优选方法研究

文志朋1韦毅1郭佳文1陈昱锟2黄春雷1张鹏鹏1凌泽介1周佳菊1陆黎明1

（1.广西产研院新型功能材料研究所有限公司，广西 南宁 530200；2.中国科技开发院广西分院，广西 南宁 530022）

化工新材料项目具有高投入、高技术、上下游产业链关系紧密等特点，在进行多方案厂址优选过程中，涉及的影响因素较多且复杂，很难直观地判断出各个方案的优势，做出最优的选择。文章采用AHP-模糊综合评价法，将主要影响因素建设条件、投资费用和运营费用进行量化，再运用模糊数学进行评价，为企业决策者提供系统的、量化的参考依据。

化工新材料；厂址方案优选；层次分析法；模糊综合评价法

引言

化工新材料产业作为全球发展最快的高技术产业，作为我国现阶段重点培育和发展的战略新兴产业，是目前基础化学工业最有市场前景领域，获得了国家政策的大力支持。近年来，随着市场对化工新材料产品的需求越来越大，越来越多的企业加入到化工新材料行业，新建的化工新材料项目不断增加，行业竞争不断加剧，新项目厂址方案的优选也变的越来越重要。陈旻[1]以全生命周期成本为视角，通过调研化工园区和企业，分析得出化工新材料项目园区选择过程中的成本影响因素的构成与特征，建立了园区选择成本决策模型及评价指标体系，并通过实例分析验证。吴昊[2]结合企业对项目的实际需求，通过市场前景、项目经济社会效益、环保生态效益等分析，利用层次分析法构建厂址选址评价模型。

化工新材料项目的厂址选择，因其具有项目高投入、高技术、对基础设施及产业发展环境要求严苛、上下游产业链关系紧密而复杂等的特点，与普通的工业项目选址相比，存在较多的敏感影响因素，除了必须考虑地理位置、交通运输、人力资源、基础设施等一般因素外，还需重点考虑环境影响、载体配套能力、产业链、产业政策等产业发展环境。因此，化工新材料项目厂址方案优选过程，涉及的影响因素范围广，内容丰富且复杂，需要对各影响因素进行系统、科学的分析比较，企业才能做出科学的、正确的选择。

厂址方案优选有定性、定量的方法，定性方法主要依靠经验及主观判断和分析能力，使用于负面影响较小的方案。定量的方法核心是提出厂址方案优化的数学模型，在定量的基础上评价厂址方案的优劣性。本文采用科学的研究方法，引入AHP-模糊综合评价法，把影响厂址选址的、难以量化和定性的因素进行量化处理，再运用模糊数学对涉及到的相关影响因素实施综合评价，实现化工新材料项目厂址方案的优选。

1　AHP-模糊综合评价法厂址方案优选模型构建

层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是20世纪70年代初由美国匹兹堡大学运筹学家萨迪（T.L.satty）教授提出的一种层次权重决策分析方法。该方法将决策问题的有关影响因素分解为目标层、准则层和方案层，再通过定性定量的方法对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在联系等进行分析、评价。

模糊综合评价法（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）通常指的是以模糊数学理论为基础的一种评价方法，它借助于隶属度理论将定性评价变成定量评价，运用模糊数学对涉及到的相关影响因素进行综合评价。模糊综合评价法表现出结果准确以及系统性强的优势，可以有效解决一些难以量化的复杂问题，非常适用于非确定性问题的处理[3]。

AHP-模糊综合评价法是由上述两种方法的组合。该方法运用层次分析发对指标体系影响因素进行分层处理，确定各指标因素的权重系数，再采用模糊综合评价法确各因素的隶属度，最后用模糊数学计算分析，得出评价结果。

1.1 确定评价指标体系

化工新材料项目厂址方案优选所涉及的因素很多[4]。一般来讲，化工新材料项目采用的生产工艺复杂，生产条件较苛刻，涉及物质的化学、物理变化，具有高温高压、有毒有害、易燃易爆、生产连续性和自动化程度高等特点。化工新材料项目的选址与普通的工业项目选址相比，除了必须考虑地理位置、人力资源、交通运输、公用配套设施等一般影响因素外，还需重点考虑产业发展环境因素，如环境影响、载体配套能力、产业链互补、产业政策等特殊因素。

本文遵循合规性、系统性、科学性、可操作性的原则，主要从项目的建设条件、投资费用和运营费用三个方面进行分析、对比。

1.1.1建设条件

建设条件主要包括：区域位置条件、工程地质条件、交通运输条件、产业规划符合性、安全环保配套设施和周边环境敏感点，方案比较时，得分高的代表相对条件好，反之代表相对条件差。

区域位置条件主要考虑地理位置条件、自然条件、社会经济条件等对项目的影响；工程地质条件主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质条件得对项目的影响；交通运输条件主要包括水路、铁路和公路等运输方式。对比原则是方便、快捷、实惠的完成项目物流需求；产业规划符合性主要考虑项目与拟建区域当地的产业规划是否匹配，厂址区域化工产业发展重点方向和产业链的现状和规划情况，是否具有能为项目提供先进原材料、相关技术等的上游企业，是否具有“产业集群”优势；安全环保配套设施主要分析厂址区域的环境总量控制指标，污水处理设施的处理能力、纳管标准、富余能力等，废水的排放标准，固废处理设施及处理能力等，这直接影响企业建设期的“三废”处理设施建设费和后期运营期的三废处理费用等。周边环境敏感点主要分析厂址距离水源保护区、自然保护区、居民点、学校、医院等敏感点的距离，是避免发生投诉、噪声超标、人员中毒等事故发生前提。

1.1.2投资费用

投资费用主要包括土地购置成本、建安工程费、公用设施及生活设施条件和审批手续时间成本，方案比较时，得分高的代表相对费用低，反之代表相对费用高。土地购置成本主要包括土地价格、投资强度、创税收能力、建筑系数、容积率、土地使用年限、土地供给能力等；建安工程费主要考虑因地域不同，导致的人工费、材料费、施工机具使用费等费用的不同，而引起的工程造价的差异；公用设施及生活设施条件主要包括园区的供水、供电、蒸汽、供气、排水、网络电信、污水处理站、生活设施等公用设施配套情况及供应能力；审批手续时间成本主要考虑的是政府的营商环境，主要包括项目立项时间、土地购置时间、安评环评、规划许可、施工许可审批时间等。

1.1.3运营费用

运营费用主要包括人力资源、原辅材料燃料动力供应及价格、三废处理费和财务税收优惠政策，方案比较时，得分高的代表相对费用低，反之代表相对费用高。

人力资源主要考虑当地消费水平、人员素质、人力资源供应、技能高校、当地薪资情况等因素对于企业的生产运行、技术提升、科技创新等的影响，因为企业生产、创新发展都需要人才，同时人才也是企业核心竞争力的关键因素。原辅材料燃料动力供应及价格主要考虑原材料、燃料、动力的供应来源、供应能力以及议价能力，是否有配套的上游原料生产企业；三废处理费主要是废气、废水、固废的处理费用；财务税收优惠政策主要包括增值税、企业所得税、个人所得税、进出口关税等优惠政策。

综合以上厂址方案优选的影响因素，采用层次分析法将化工新材料项目厂址方案优选的评价指标进行分层设计，建立化工新材料项目厂址方案比选评价指标体系及层次分析结构模型，如图1所示。

图1 化工新材料项目厂址方案优选层次分析结构模型

1.2 运用层次分析法确定评价指标权重

根据化工新材料项目厂址方案优选层次分析结构，从第一个准则层开始向下，逐步确定各层不同元素相对于上一层元素的重要性权数，比例尺度如表1所示。化工新材料项目厂址方案优选层次分析法（AHP）的权重设置方法、计算过程参照参考文献[5,6]，各因素对目标层的权重如表2所示。

表1 AHP相对重要性比例尺度

表2　各因素对目标层的权重表

1.3 模糊综合评价模型

1.3.1建立评价因素集合

评价因素集U是综合评价指标的集合，具有层次性，即一级指标U={1，2，3，…，n}，二级指标U={u1，u2，u3，…，un}，U表示第个指标层的第个指标。

1.3.2建立评语等级集合

评语等级集合V={1，2，3，…，v}，其中，j（=1，2，3，…，）指第种评价结果，为评价等级数，可以是定性的模糊的描述，也可以是定量的具体数值。

1.3.3建立隶属度矩阵

根据评价因素集合U和评语等级集合V，建立隶属度矩阵R。将每个影响因素精选量化，即确定从单因素来看被评价对象对各等级子集的隶属程度（第个评价因素u对评价结果Vj的隶属程度，表示为R={r1，r2，r3，…，r}，=1，2，3，…，）。对各评价因素逐一进行综合评价，可得一个n行m列的隶属度矩阵R。

其中，rj表示评价因素u对j的隶属度。对于定性指标可采用专家打分法确定其指标隶属度。

1.3.4多级模糊综合评价

将隶属矩阵与同级的权重系数矩阵相乘，可得上级评价因素的模糊综合评价结果，再将该级因素的评价结果作为更高一级的隶属矩阵，在运用同样的方法，可算出最终的评价结果。

B=W*R（1）

式中：B为模糊运算的结果，即评价结果向量；W为确定评价因素的模糊权向量；R为相应的隶属矩阵。

1.3.5评价结果分析

模糊评价的计算结果是一个模糊向量，表示的是评价对象对于评价等级的综合隶属度，为了更加直观方便优选，可以给各评价等级一个尺度，如={}，则可以计算出综合评价结果的具体得分A=B*×100，即可根据此得分对各厂址方案进行快速排序。

2 实例分析

某科技型中小企业为将化工新材料科研成果进行产业化生产，需要新建一个化工新材料厂，经过初步筛选后，有P1、P2、P3、P4四个厂址方案符合化工新材料建厂要求。四个厂址方案各有优缺点，涉及的评价要素较多，很难直接做出决策。

本文运用AHP-模糊层次分析法模型，并采用专家打分法对评价集V={优，良，中，差}进行量化，达到多方案优选的目的。以方案P1为例建立模糊综合评价表，如表3所示。

表3 方案P1模糊综合评价表

续表3

2投资费用B20.258土地购置成本C70.0890.10.50.30.1 建安工程费C80.0810.40.20.20.2 厂外公用设施及生活设施费C90.0420.30.20.40.1 审批手续时间成本C100.0380.60.10.20.1 3运营费用B30.353人力资源C110.0710.10.30.40.2 原辅材料、燃料动力供应及价格C120.1430.40.20.20.2 三废排放指标及处理费C130.0930.60.10.20.1 财政税收优惠政策C140.0430.20.40.30.1

2.1　一级模糊综合评价

建设条件：

=（0.401, 0.283 0.237, 0.079）

投资费用：

=（0.376, 0.185, 0.307, 0.132）

运营费用:

=（0.409, 0.218, 0.253, 0.120）

综合以上通过模糊运算获得的一级评价计算结果汇总如表3所示。

表3 一级综合模糊评价结果

2.2　二级模糊综合评价

上文计算出准则层B中各因素相对目标层A的权重，W=(0.389, 0.258, 0.353)T。准则层B层对目标层A的模糊评价矩阵为：

通过进行矩阵相乘运算可得出二级模糊评价结果：

=(0.397, 0.235, 0.261, 0.107)

取评价标准的隶属度集为：η={1(优)，0.8(良)，0.6(中)，0.4(差)}，则P1方案对于目标层A的综合评价分数为：B*η×100=78.43。

同理，可求得P2，P3，P4方案对于目标层A的综合评价分数分别为63.25、75.43、69.32。

由上可知，四个厂址方案综合评价分数P1＞P3＞P4＞P2，因此，对于企业来说四个化工新材料项目厂址方案中最优的方案为P1方案。

3　结论

本文在化工新材料项目厂址方案优选决策过程中，运用AHP-模糊综合评价法，将影响厂址方案选择的因素建设条件、投资费用和运营费用看作为一个系统，按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策，并建立了AHP-模糊综合评价模型，该模型把定性方法与定量方法有机结合起来，将多目标、多准则又难以全部量化处理的决策问题化为多层次单目标问题，通过两两比较或专家打分法确定同层指标因素相对上层指标因素的数量关系，最后通过简单数学运算得出各方案综合评价分数。本文通过实例分析研究表明，采用AHP-模糊综合评价法得出的评价结论，能为企业决策者在化工新材料项目厂址方案优选过程中提供系统的、量化的参考依据。

[1]陈旻. 化工新材料项目院区选择成本决策模型研究[D]. 杭州: 浙江大学，2020.

[2]吴昊. A公司食用油脂制品项目厂址选址研究[D]. 广州: 华南理工大学，2013.

[3]梁红洲. 基于AHP-模糊综合评价法的文旅特色小镇综合效益评价研究[D]. 广西: 广西大学，2019.

[4]吴德荣，王江义，华峰，等. 化工工艺设计手册(第五版) [M]. 北京: 化学工业出版社，2018.

[5]Kamal M. Application of the AHP in project managemcnt [J]. International Journal of Project Management, 2001(19): 19-27.

[6]杜栋，庞庆华，吴炎. Z现代综合评价方法与案例精选[M]. 北京: 清华大学出版社，2009.

Study on Plant Site Selection Method of New Chemical Material Project Based on AHP Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

New chemical materials project has the characteristics of high investment, high technology and close relationship between upstream and downstream industrial chains. In the process of multi scheme site optimization, there are many and complex influencing factors, so it is difficult to intuitively judge the advantages of each scheme and make the best choice. This paper uses AHP fuzzy comprehensive evaluation method to quantify the main influencing factors construction conditions, investment costs and operating costs, and then uses fuzzy mathematics to evaluate, so as to provide systematic and quantitative reference for enterprise decision-makers.

new chemical materials; plant site scheme optimization; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation method

F272

A

1008-1151(2022)06-0010-04

2022-03-14

文志朋（1987－），男，广西产研院新型功能材料研究所有限公司工程师，硕士，从事化工新材料科研、设计与咨询工作。

韦毅（1979－），男，广西产研院新型功能材料研究所有限公司高级工程师，硕士，从事化工新材料研究开发、设计与咨询工作。