基于模糊综合评价法的EPC模式下装配式建筑成本风险评价

林琪燕

(福州外语外贸学院,福建福州 350202)

装配式建筑与我国实现建筑业绿色制造“全生命周期”可持续发展目标相契合。将EPC模式应用于装配式混凝土结构建筑的建设过程,与装配式建筑产业的集成化相适应,有助于装配式建筑建造过程的一体化管理。而EPC工程项目总承包商承担了整个工程项目绝大部分实施风险,如果风险因素出现对成本产生严重超支,将会导致总承包商必须承担重大的经济损失。目前,已有相关学者已对工程总承包商如何合理的将EPC管理模式应用于装配式建筑项目,有效地控制成本风险及其成本风险的影响程度进行探讨和研究。EPC模式应用于装配式建筑方面上,李锦华通过分析EPC模式应用在装配式建筑项目中的资源和成本投入量的影响因素,通过动态规划理论验证结果表明EPC模式有助于装配式建筑成本的降低[1];撖书培研究了EPC管理模式在装配式建筑项目实施过程的应用,剖析了EPC模式应用在装配式建筑的优势及需解决的问题,并提出建议,结果表明EPC管理模式有利于装配式建筑缩短项目工期和降低项目成本,还可以实现信息化和精细化管理[2]。在装配式的成本方面上,赵亮从技术、管理、设计以及政治四方面构建装配式建筑成本的层次评价模型,利用模型实例验证得到影响装配式建筑成本主要因素有预制率与装配率、预制构件的分解设计、各专业间协调配合等,并提出了策略和建议[3];王英春探讨了装配式建筑成本居高不下的原因,以某项目为例,通过装配式建筑与现浇式建筑的成本相比较分析,总结出装配式建筑成本居高不下重要问题在于设计、生产、施工阶段的成本控制薄弱[4];在装配式成本风险识别方面上,荀志远等人运用文献分析法和专家问卷调查法建立装配式建筑成本风险指标体系,利用FAHP对装配式建筑成本风险大小进行评价,通过实例计算结果提出应对措施[5]。Li等运用模糊层次分析法识别和评估了装配式建筑施工过程的成本风险,得出施工过程中影响成本风险的重要因素[6];在装配式成本风险评价方面上,Cebi通过专家评分法采用AHP对装配式建筑的成本风险进行评价,为承包商降低成本风险提出行之有效的建议[7];常春光等研究装配式建筑施工建造过程中影响安全的主要风险因素,对其施工过程安全风险评价指标体系进行构建,并划分评估等级经典域,建立G1-物元分析法评价模型,结合实例分析,表明了装配式建筑施工安全风险模型的可行性,找出施工安全风险重要因素是降低装配式建筑施工过程安全风险发生率有效途径[8]。因此EPC模式有助于装配式建筑成本的降低,较多对装配式建筑成本及其风险进行研究,但是较少对EPC模式的装配式建筑成本风险进行研究,而在装配式建筑项目中总承包商的成本风险因素覆盖范围广且控制薄弱。

因此本文根据运用风险识别的方法和原则,通过文献分析法与专家访谈法相结合的途径初步地识别出成本风险影响因素,采用因子分析法对初始风险清单进行优化筛选出关键因素确定最终风险指标体系,运用了风险理论及其评价的方法,通过熵权法-AHP组合赋权法对各项风险评价指标进行权重的确定,并采用模糊综合评价法建立了EPC模式下装配式建筑成本风险评价模型,最后进行科学成本风险评价,为总承包商对类似装配式建筑项目成本风险管控提供实用的参考依据。

1 EPC模式下装配式建筑成本风险指标体系构建

1.1 成本风险指标初步识别

本文选取12篇具有较高可靠性和相关性的文献进行研读和初步识别成本风险影响因素,充分理解资料上的相关因素,并对其进行挑选、统计分析、查缺补漏、分类和合并类似因素,将EPC模式下装配式建筑的成本风险因素初步划分为以下七个方面的风险,以及对应的成本影响因素,具体结果详见表1。个别因素会有所差异,为使初步识别因素的有效性和实用性,选择一些出现频率大(≥3)的风险因素,共初步识别了37个EPC模式下装配式建筑成本风险因素。为了检验文献法初步识别的成本风险因素是否合理,是否与EPC模式下装配式建筑成本风险存在较大的关联性,采用半结构化访谈方式,邀请与本研究相关的、丰富实践经验的现场管理者和高校研究者等专家共10名,对文献分析法初步识别出的成本风险因素进行调整和完善,使初步识别风险因素更加全面可靠。本次访谈主要内容是:本文文献法初步识别的EPC模式下装配式建筑成本风险影响因素是否合理,请您在认为可以保留的因素打“√”,不可以保留的因素打“×”,是否存在哪些因素需要调整或补充。具体过程与结果详见表2。通过文献分析法和专家访谈法相结合,精简EPC模式下装配式建筑成本风险初步识别因素,确定了 EPC模式下装配式建筑成本风险初始清单表,具体如表3所示。

表1 风险因素的文献分析表

表2 EPC模式下装配式建筑成本风险影响因素筛选结果表

表3 EPC模式下装配式建筑成本风险初始清单表

1.2 筛选成本风险指标

通过向专家发放问卷,运用李克特五级量表打分法,对EPC模式下装配式建筑的各个成本风险影响因素的重要程度进行打分。其中从1到5分分别表示对成本风险影响的重要程度越来越强[20]。本次调查对象包括总承包单位、监理单位、设计单位、高校研究单位、建设单位等相关工作者。

利用SPSS统计分析软件对所收集的34项数据进行信度检验,在模型分析的结果中,样本量一共137份,没有缺失项,整体的克隆巴赫Alpha系数达到0.976,本次收集的数据有较好的可靠性,通过信度检验。

需检验问卷数据的结构效果是否良好,综合运用探索性因子分析法建立数据分析模型,对EPC模式下装配式建筑成本风险潜在的影响因素进行分析,筛选出影响成本风险的重要因素。首先需要对收集的数据进行检验是否满足KMO>0.7和Bartlett’s 球形检验显著性(Sig.<0.05)的要求,再对问卷数据进行探索性因子分析[21]。影响EPC模式下装配式建筑成本风险的各个风险维度统计学检验结果如表4所示。由表4可知,KMO值均大于0.7,且Bartlett的球形度检验显著性=0<0.05,说明显著性达到要求,所以该问卷数据适合因子分析。

表4 KMO和Bartlett检验结果表

将EPC模式下装配式建筑成本风险中各个风险维度进行因子分析。运用提取方法是主成份分析法,分别得出了EPC模式下装配式建筑成本风险中管理维度的公因子方差、总方差解释、因子载荷矩阵。公因子方差衡量该维度下的各个题目是否有意义,一般小于0.5需要删除题目。总方差解释表示这该维度下的题目可以提取的信息量,一般越高越好,大于50%即可。因子载荷矩阵用于衡量风险因素和维度的相关性,当因子载荷矩阵的绝对值大于0.5,表明风险因素与对应的维度有相关性,是隶属关系[21]。通过初步识别风险因素的因子分析结果,删除了各维度下公因子方差、总方差解释小于0.5的生产工人技术水平低、业主信誉及支付能力差和构件保护措施不当风险因素。最终确定了EPC模式下装配式建筑成本风险评价指标体系,如表5所示。

表5 EPC模式装配式建筑项目风险评价指标体系

2 EPC模式下装配式建筑成本风险评价模型构建

2.1 EPC模式下装配式建筑成本风险指标赋权

主客观赋权法都有一定的局限性,为了使EPC模式下装配式建筑成本风险评价的赋权结果更加真实、可信,根据EPC模式下装配式建筑成本风险评价指标体系有多种影响因素共同组成,既要兼顾了参与方主观偏好也遵循了成本风险客观的信息。而熵权法和AHP组合赋权法既能够发挥优势,也能够有效避免了单一使用主客赋权法存在的不足[22]。因此,运用熵权法和AHP相结合的赋权法作为EPC模式下装配式建筑成本风险的赋权方法是可行的。

2.1.1 熵权法下权重设定

第一,建立评价值矩阵。假设有m个评价对象对n个成本风险评价指标进行评价,则评价对象集U={U1,U2,…,Um},指标集Q={Q1,Q2,…,Qn};若将第i个评价对象对第j个成本风险评价指标Qj进行评价的值表示为fij,则形成的待评价对象的评价指标向量fi={fi1,fi2,…,fin},(i=1,2,…,m),得到评价指标矩阵F:

(1)

第二,数据指标归一化处理。若各个成本风险评价指标之间存在性质与量级的不同时,则需要归一化评价指标矩阵F,避免各个指标相互之间的量纲差异。假设经过数据指标归一化后的无量纲化指标矩阵结果:X=(xij)m×n:

(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3…n) ,

(2)

其中:xij代表第i个评价对象评价第j成本风险指标的值,fij代表成本风险指标矩阵F中对应的元素。

进而得到归一化处理后的评价值矩阵X:

(3)

第三,计算成本风险指标的评价值所占比重。第i个评价对象评价第j个成本风险评价指标值所占比重rij:

(4)

第四,计算评价指标信息熵值。第j个评价指标的信息熵值ej为

(i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n),

(5)

如果rij=0,则lnrij就无意义,为了lnrij有意义,约定:假设rij=0时,lnrij=0。

第五,计算指标客观权重。第j项指标的熵权wj为

(6)

最后,指标的客观权重向量为

W=(w1,w2,…,wn)T.

(7)

2.1.2 层次分析法下权重设定

1)根据EPC模式下装配式建筑成本风险评价指标体系的具体特征,以及能够表示出该评价指标体系中各个成本风险因素的相关性,建立层次结构模型。

2)邀请专家们在分析比较同一层次两个成本风险指标之间相对重要性的基础上,根据1～9标度法对EPC模式下装配式建筑成本风险指标进行量化,即可得出相应的比较判断矩阵。

3)判断矩阵的一致性检验,一致性指标越小一致性越大,当一致性指标CI=0时,表明专家对该成本风险指标判断矩阵满足一致性检验的要求;反之就需要检验专家对该成本风险指标判断矩阵是否满足一致性比率CR检验要求。若CR<0.1时,则专家对该成本风险指标的判断矩阵满足一致性,此时求解成本风险指标的权重值ui′为有效权重;当CR≥0.1,则专家对该成本风险指标的判断矩阵不满足一致性,此时求解成本风险指标的权重值ui′为无效权重,就应该在合理范围内调整专家对该成本风险指标的判断矩阵,一直到该判断矩阵通过一致性要求为止[23]。

4)层次指标排序。

2.1.3 组合赋权法下的权重设定

为了使EPC模式下装配式建筑成本风险评价指标体系的赋权过程更合理,组合法优化权重的公式如下:

(8)

2.2 基于模糊综合评价法下成本风险评价模型的构建

使用模糊综合评价法能够解决一些难以量化、抽象或模糊数据的问题,可以把难以界定的评价指标和抽象的评价结果转换为更为直观的定量分析过程。而EPC模式下装配式建筑成本风险评价因素是一些结构复杂、涉及面广、很难定量研究的指标,为保证EPC模式下装配式建筑成本风险评价的客观、合理和准确,引入模糊综合评价法,与EPC模式下装配式建筑成本风险评价的研究问题相契合。

2.2.1 确定评价因素

2.2.2 确定评价指标的等级

本论文根据EPC模式下装配式建筑成本风险的特点、相关文献和类似项目资料,将风险程度从低到高设置了低、一般、较高、高、非常高5个区间[24]。成本风险指标被评价的值越大,则该指标引起的风险对项目影响程度越大,详见表6。

表6 成本风险评价的评语级对应赋值

2.2.3 确定评价矩阵

通过专家对单因素评价出发,逐个量化EPC模式下装配式建筑成本风险的各评价因素Qi(i= 1,2,…,n),本项目中n=7,假设各个成本风险评价指标在各评价等级vj(j= 1,2, …, 5)的隶属度pij,可得成本风险因素Qi的单因素评价集pi= (pi1,pi2, …,pin),扩展到多指标时,即m个评价对象对n个指标依次进行评价,则形成n个评价指标与评语集之间的模糊评价矩阵P,具体构成为如下:

(9)

2.2.4 确定模糊综合评价向量

将各个成本风险评价指标的权重向量G与其对应模糊评判矩阵P相乘即可得到评价对象对成本风险评价指标的综合评价向量D,计算过程如公式10。

D=G·P=

[d1,d2,…,dm],

(10)

其中di是从整个体系上成本风险指标与各评价等级vj的隶属度。

2.2.5 对模糊综合评价分值进行分析

将成本风险评价的评语集向量V乘以成本风险的模糊综合评价结果向量D,计算得出成本风险评价指标的最终风险评价分值F,并根据评价分值大小进行排序,其公式如下:

F=D×VT,

(11)

再将评价分值F套回V所代表的五个具体档次(低,一般,较高,高,非常高),即可得到本项目风险所在的位置,并评价分析项目中各个因素的成本风险。

3 案例分析

以A市的QCYJHY项目是装配式建筑进行案例分析,该项目的总建筑面积:25 134.9 平方米,采用工业化装配式,钢筋混凝土框架结构+预制叠合楼板,次梁采用预制梁,楼梯采用预制楼梯,外墙采用预制外墙挂板,预制率61%。采用EPC总承包模式,由B总承包公司承接了全部建设内容的施工图设计、预制构件生产与施工一体化,该总承包公司配备自有的预制构件厂。

3.1 定评价指标的权重

3.1.1熵权法确定评价指标客观权重

邀请了QCYJHY项目相关负责人及本研究领域范围内的专家共8位对成本风险指标体系按照百分制的标准进行量化打分,指标对应分值越高,该指标对成本风险影响程度越大,重要性也越大。根据(1)到(7)公式,计算客观权重wj=(0.048 8,0.042 6,0.008 3,0.034 9,0.032 2,0.040 8,0.040 4,0.035 7,0.028 2,0.029 3,0.049 6,0.054 0,0.049 4,0.021 2,0.007 1,0.022 9,0.015 5,0.048 9,0.016 4,0.034 1,0.032 7,0.014 6,0.032 1,0.061 0,0.055 4,0.059 9,0.014 6,0.015 0,0.024 8,0.019 8,0.010 0)。

3.1.2 层次分析法确定评价指标主观权重

邀请了QCYJHY项目相关负责人及本研究领域范围内的专家共8位调查问卷。采用层次分析法整理汇总8份调查问卷结果得到各个成本风险的判断矩阵,即可计算出每项成本风险评价指标的权重值ui=(0.048 8,0.062 6,0.008 3,0.034 9,0.032 2,0.025 8,0.025 5,0.045 7,0.028 2,0.034 3,0.049 6,0.002 4,0.044 4,0.007 9,0.007 1,0.009 6,0.010 5,0.068 9,0.051 4,0.032 7,0.014 6,0.034 1,0.081 8,0.091 0,0.055 4,0.059 9,0.004 6,0.005 0,0.003 2,0.009 8,0.010 0)。

3.1.3 计算组合权重

根据公式(8),可计算出各层级成本风险指标组合权重Gi=(0.034 5,0.030 6,0.002 7,0.010 3,0.003 1,0.121 3,0.046 4,0.023 5,0.026 0,0.013 1,0.086 0,0.057 6,0.043 6,0.014 1,0.000 8,0.017 5,0.002 8,0.140 9,0.008 8,0.137 4,0.078 5,0.006 3,0.034 0,0.021 7,0.022 3,0.004 3,0.004 9,0.000 7,0.004 3,0.001 8,0.000 5)

3.2 风险评价

3.2.1 本项目风险评语等级的确定

表7 QCYJHY项目的成本风险评价标准

3.2.2 成本风险评价

本次访谈邀请了QCYJHY项目相关负责人及本研究领域范围内的专家共8位,对EPC模式下装配式建筑成本风险指标按照评价标准进行打分,获取有效样本8份。汇总整理原始数据,累计针对每项风险因素的影响严重程度给出不同评价分值的专家数量,统计不同评价程度的人数占比,根据公式(9)和(10)确定评价矩阵和向量。综合各个准则层的成本风险指标Qi(i=1,2,3,4,5,6,7)对风险评价等级V的隶属度Pi可以得到Qi对于项目整体成本风险的最终隶属度矩阵P为

根据每一个一级指标的相对权重及其模糊隶属度,可计算得出QCYJHY项目的成本风险综合评价结果。

由公式D=G×P(G为权重向量,P为隶属度矩阵),计算QCYJHY项目整体的成本风险综合评价向量D如下所示:

(0.000 4,0.030 2,0.092 1,0.240 3,0.337 4,0.204 0,0.075 0,0.020 6,0) .

通过评价结果可以发现,较高风险占比最高,隶属度最大的为0.3374,“较高”风险等级隶属度最大。此时,还应计算出QCYJHY项目的总体成本风险评价值,按照公式(10):F=D×VT,即:

按照成本风险评价标准,可得出QCYJHY项目成本风险等级处于一般风险与较高风险之间,几乎接近于较高风险等级,与项目“较高”风险等级的实际情况相吻合。因此为了降低QCYJHY项目的整体成本风险等级,需要根据QCYJHY项目成本风险评价结果,判断出各个指标引起成本风险大小从而采取针对性的措施,提高总承包商对QCYJHY项目成本风险的有效控制。准则层中的风险因素对成本风险评价可以看出施工风险项评价等级为较高风险,其中施工组织设计不合理、预制构件安装及节点连接的技术成熟度低、施工保证措施不当、安装过程中安全管理不到位为主要风险因素。说明这些指标引起的成本风险较大,应加强控制,以降低风险等级。具体措施有:1)由于本项目体量大且复杂,应合理编制施工组织设计并保证落实;2)提升预制构件安装及节点连接的技术,加强现场构件安装临时支撑稳定性及安全管理;3)由于QCYJHY项目安装精度高,应加强现场构件安装临时支撑稳定性及安全管理。

4 结语

文中主要关注我国装配式建筑建造成本高这一现实问题,从总承包商的角度出发,评价EPC模式下装配式建筑成本风险大小,通过构建了EPC模式下装配式建筑成本风险的评价指标体系,基于模糊综合评价法构建了成本风险评价模型,最后以QCYJHY的装配式建筑项目实例进行实证分析。从管理、设计、生产、运输、施工、经济和环境七个方面对QCYJHY项目的成本风险进行综合评价,得出QCYJHY项目的成本风险值为2.949 5,整体风险接近较高风险等级,该结论符合实际。并提出影响整体风险程度较大的主要风险因素和针对主要风险因素提出风险应对建议。