杨翠云,章恒全

(河海大学商学院,江苏 南京　211100)



基于IFHA算子的水利工程总承包模式选择

杨翠云,章恒全

(河海大学商学院,江苏 南京211100)

摘要：为了提供一种公正、合理的水利工程总承包模式选择方法,将IFHA直觉模糊混合平均算子引入水利工程总承包模式决策模型,在建立适用于水利工程的选择指标体系和重新对总承包模式进行细分的基础上,利用IFHA直觉模糊混合平均算子确定指标权重,并集结各专家选择判断意见,利用IFWA直觉模糊加权算子集结各备选模式所有指标判断信息,最终得到备选模式综合指标值,确定某特定水利工程适用的总承包模式。经算例分析,验证该模型符合工程实际,且充分削弱了专家主观性影响,保证了判断信息在集结过程中的完整性。

关键词：水利工程;总承包模式;选择方法;IFHA直觉模糊混合平均算子

设计、施工分离是目前我国建筑工程常用的承发包方式,但随着工程承发包市场的逐渐成熟以及政府部门的不断推进,工程总承包模式正越来越受到业主的青睐。目前总承包模式在电力、化工等行业应用广泛,但在水利工程建设中却没有被积极采用,而其无论是设计、施工搭接带来的高效进度控制和工期节约,还是单一的合同关系等,对于受气候等外界环境影响较大、各参与主体关系复杂的水利工程来说都是十分有利的,因此,推进总承包模式在水利工程中的应用十分必要。依据2015《关于进一步推进工程总承包发展的若干意见(征求意见稿)》,总承包模式主要分为DB、EPC/Turnkey等形式。对于现阶段水利工程总承包模式的应用来说,首先应确定某特定项目适用于何种形式的总承包模式,才能从源头上保证该项目的成功实施。目前关于水利工程总承包模式决策的研究不多,但对于工程交易模式决策的研究较为深入,可为本文的研究提供参考。Mostafavi 等[1]建立了模糊多属性效用决策模型,通过TOPSIS法确定各交易模式的优劣排序,为决策者提供依据;洪伟民等[2]建立了带摆动权重的简单多属性评价法决策模型,为业主提供了一种简单决策模型;刘迅等[3]提出基于FOWGA算子的工程交易模式决策模型,该模型一定程度上降低了判断信息在集结过程中的丢失;卢亚琼等[4]考虑了工程交易方式决策影响因素之间的关联性,利用改进网络分析法对决策模型进行研究,但以上各种方法都不同程度地存在专家主观判断影响较大的问题。Luu等[5]、胡佳[6]、孟繁盛[7]分别建立了基于经验知识系统、样本库和案例推理的决策模型,但鉴于水利工程总承包模式应用经验较少,因此该类模型并不适用。王学通[8]对总承包模式决策进行了研究,提出了基于UEOWA和ULHA算子的决策模型,引入位置权重削弱了专家意见的主观性影响,但其假设各专家意见的重要性相同,与实际情况不符;简迎辉等[9]建立了基于IFWA直觉模糊加权算子的水利工程总承包模式决策模型,但其利用层次分析法确定指标权重,专家意见主观影响较大,且IFWA直觉模糊加权算子在对数据集结过程中易造成决策信息丢失。因此,本文基于IFHA直觉模糊混合平均算子(IFHA算子)建立水利工程总承包模式决策模型,通过引入位置权重,并考虑不同专家意见的重要性差异,既削弱了确定指标权重过程中的主观性影响,又确保了各专家意见集结过程中信息的完整性,为业主提供了一种合理、高效的水利工程总承包模式决策模型。

1水利工程总承包模式相关概念

1.1分类

学术界目前并没有关于工程总承包模式分类的统一定论,各学者从不同角度出发,建立了不同的总承包模式分类。大多学者仅从项目建设实施的角度出发,依据总承包商对设计、采购、施工等阶段工作承担范围的大小,将总承包模式分为DB(design-build)、EPC(engineer-purchase-construct)/Turnkey等形式;部分学者将总承包范围向前延伸到项目融资阶段,向后拓展到项目建成运营阶段,将BOT(build-operate-transfer)、DBO(design-build-operate)等形式也纳入了工程总承包范围;国家住房和城乡建设部2015年《关于进一步推进工程总承包发展的若干意见(征求意见稿)》中也将我国总承包模式主要分为DB、EPC/Turnkey等形式。EPC和Turnkey模式在多数场合被看作是同种总承包模式的不同表述,但笔者认为在实际工作中这两种模式存在本质区别,Turnkey模式不仅涵盖了设计、采购、施工、试运行等阶段工作,其承包范围还延伸到项目决策阶段,总承包商在项目可行性研究甚至立项阶段就已参与到业主的工作中,其总承包业务范围更广,更能发挥设计优化的优势。因此本文结合文献[9-10]和工程实际,将工程总承包模式分为DB、EPC、Turnkey3种模式。为了提供具备更精确输出结果的决策模型,又进一步将工程总承包模式分为DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ以及Turnkey等6种类型,具体分类情况见图1。

图1　工程总承包模式分类

将项目建设实施分为可行性研究、概念设计、初步设计、详细设计、采购、施工、试运行等7个阶段,依据总承包商的承包范围和业主的参与程度对工程总承包模式进行细分。

a. DBⅠ模式:总承包商承担从概念设计开始的设计及施工工作,由业主负责主要材料、设备的采购工作,总承包商设计工作任务较重,需要其具备较高的设计能力,业主单位不需具备较高的管理能力和技术经验,但需要有参与采购工作的意愿和能力。

b. DBⅡ模式:业主提出项目的概念设计,由总承包商从详细设计阶段负责设计工作,设计能力要求低于DBⅠ模式,但需要业主具备一定的设计能力和工程技术经验。

c. DBⅢ模式:业主完成项目的初步设计,由总承包商负责详细设计工作,业主具备较高的设计能力和技术经验。由于业主完成了初步设计工作,限定了工程设计的大致方向,因此总承包商发挥设计创新的空间不大,难以利用设计创新为项目降低经济成本或者创造经济收益。

d. EPCⅠ模式:由总承包商从概念设计阶段开始负责项目的设计、采购、施工、试运行工作,业主视情况参与总承包商的采购和施工工作,进行积极干预。需要业主具备一定的管理能力和技术经验以及参与采购和施工工作的意愿。

e. EPCⅡ模式:传统的EPC模式,由总承包商负责从概念设计阶段开始的设计、采购、施工、试运行工作,相比于EPCⅠ模式,EPCⅡ模式下的业主管理能力和技术经验要求较低,且不需要有参与项目实施过程的意愿。

f. Turnkey模式:总承包商从决策阶段开始介入项目工作,并从可行性研究阶段开始负责项目工作的开展,直至试运行服务结束将工程移交业主。对业主管理能力和技术经验要求较低,但对总承包商的能力和信誉要求极高。

对于某项具体工程来说,总承包范围并非越大或者越小越好,采取合适的工程总承包模式才能有助于业主单位扬长避短,充分利用总承包商的优势,发挥总承包模式设计优化、进度控制、降低交易成本等多方面的优势,否则极易引发总承包商的道德风险或者造成管理混乱的局面。

1.2选择指标体系

由于水利工程规模大、工期长、极易受外界环境的影响,因此影响承发包模式选择的因素众多,目前虽然没有一套业内公认的影响指标体系,但不同学者确定的影响指标之间都存在一定的重合。本文依据文献[9,11-14]并结合水利工程实际,确定了如表1所示的水利工程总承包选择指标体系。

影响工程总承包模式选择的指标主要分为与项目自身相关的特性、与业主相关的特性和来自项目外部因素的影响。与项目相关的特性决定了该工程适宜选择何种总承包模式,与业主相关的特性决定了业主倾向于采取某种总承包模式,项目外部因素则在政策和市场环境方面决定了不同总承包模式的可行性。综合以上三方面,才能选择出科学、合理、适用的工程承发包方式。

表1　水利工程总承包模式选择指标体系

2基于IFHA算子的水利工程总承包模式选择模型

传统交易模式选择方法多使用三角模糊数反映专家意见,但其隶属函数值仅是一个单一的值,不能直观反映出肯定、否定和犹豫3种判断态度。引入IFHA算子,不仅可以反映出专家意见的隶属度、非隶属度和犹豫度,同时依据各专家经验水平赋予其意见不同的权重,避免了决策信息的丢失,且通过赋予数据位置权重进行有序加权,削弱了过于乐观和过于悲观的专家意见对决策结果的影响,提供了一个主观性影响较小、输出结果较精确的决策模型。

2.1IFHA算子概述

a. IFHA算子集结过程[15]:

(1)

式中:w=(w1,w2,…,wn)T为IFHA算子的加权向量,即位置权重,与数据本身无关，只与位置排序有关。其中

(2)

b. 位置权重确定方法:采用正态分布赋权法确定位置权重[16-17],w=(w1,w2,…,wn),由式(3)给定。

(3)

其中:

式中:i为数据所在位置排序。

2.2IFWA算子概述

利用IFWA直觉模糊加权算子(IFWA算子)对各方案的指标值进行集结,其集结过程如下:

(4)

2.3基于IFHA算子的水利工程总承包模式选择步骤

a. 由业主选择若干专家判断各指标对水利工程总承包选择的影响程度,得到各专家直觉模糊判断信息,并由业主赋予各专家意见不同权重;

b. 利用正态分布赋权法确定各专家意见集结过程中的位置权重;

c. 利用IFHA算子集结各专家意见,得到关于各指标对水利工程总承包模式选择影响程度的群直觉模糊判断信息;

d. 由群直觉模糊判断信息得到各指标得分函数值,依据得分函数值,确定各指标权重;

e. 由专家给出各备选工程总承包模式满足各选择指标的直觉模糊判断信息;

f. 利用IFHA算子集结各专家意见,得到关于各备选工程总承包模式对选择指标体系满足程度的群直觉模糊判断信息;

g. 利用IFWA算子对各备选方案的各指标直觉模糊判断信息进行集结,得到各备选方案综合指标值;

h. 依据各备选方案的综合指标值得到其得分函数值,并据此对各备选方案进行优劣排序,确定最终方案。

3算例分析

以马鹿塘水电站二期工程[18]为例。马鹿塘水电站位于云南省文山州麻栗坡县境内的盘龙河上,距县城34 km,电站为混合式开发,二期工程电站装机容量300 MW,水库正常蓄水位为高程627 m,总库容5.5亿m3,具有年调节能力。二期电站枢纽工程主要由混凝土面板堆石坝、溢洪道、防空洞、引水隧洞、地下发电厂房等组成,工程等别为Ⅱ等大(2)型。该工程业主为云南大唐国际文山水电开发有限公司,由于工程规模较大,进度控制要求较高,业主欠缺足够的管理能力和技术经验,因此拟采用工程总承包模式进行项目实施,从DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ及Turnkey模式中选择最佳模式。该项目特征见表2。

3.1基于IFHA算子确定指标权重

邀请5位专家分别评判各选择指标对工程总承包方式选择的影响程度,给出直觉模糊判断信息,见表3。5位专家意见的权重向量为w=(0.15,0.20,0.30,0.25,0.10)。

表2　马鹿塘水电站二期工程项目特征

表3　各专家关于指标重要性程度判断信息

通过正态分布赋权法,利用式(3)确定位置权重向量为w=(0.112,0.236,0.304,0.236,0.112)。

由于指标数量众多,因此仅以指标C1为例介绍权重的确定过程。

同理得基于IFHA算子的各指标得分函数值依次为0.255,0.476,0.470,0.307,0.190,0.589,0.482,0.401,0.302,0.192,0.444,0.226,0.326,0.314,归一化处理后得指标权重向量r=(0.051,0.096,0.095,0.062,0.038,0.117,0.097,0.081,0.061,0.039,0.089,0.045,0.066,0.063)。可见,经专家判断,指标C6、C7、C2对水利工程总承包模式选择的影响较大,C5影响最小,这与实际情况相符:业主的经验能力决定了其能承担的设计工作范围大小以及是否承担采购工作,项目技术难度决定了项目需要由总承包商统筹设计、施工以提高工程可施工性的程度,即决定了总承包商对设计工作的介入时间,则从根本上决定了某项目适用于何种形式的总承包模式;而由于总承包模式均适用于外部依赖性较强的项目,因此各种总承包模式在此指标上区分度较小,权重较小。

表5　基于IFHA算子的各专家判断信息集结

3.2基于IFHA算子集结专家判断信息

由同样5位专家分别给出对DBⅠ、DBⅡ、DBⅢ、EPCⅠ、EPCⅡ及Turnkey模式满足以上指标特征的评判信息。基于IFHA算子对各专家判断信息进行集结,得到各备选模式相应指标的模糊判断信息。由于数据量较大,限于篇幅,以DBⅠ模式满足C1指标程度的评判信息集结为例介绍基于IFHA算子的专家判断信息集结过程,评判信息见表4。

表4　各专家关于DBⅠ模式满足指标C1程度的评判信息

可见基于IFHA算子的集结过程既考虑了各专家能力、经验的差异,赋予不同专家意见相应的权重,同时还考虑了各专家在面对同一决策问题时表现出的主观好恶倾向,并利用位置权重进行有序加权,削弱了专家主观好恶对决策结果的影响,充分体现了该决策模型的公正性。

3.3基于IFWA算子集结各指标判断信息

经IFHA算子集结的各专家对各备选模式满足指标特征的判断信息已充分考虑并削弱了专家自身差异和主观好恶的影响,因此,采用IFWA算子对各指标判断信息进行集结,得到各备选模式的最终综合指标值以选出最适宜的总承包模式。指标权重向量为r=(0.051,0.096,0.095,0.062,0.038,0.117,0.097,0.081,0.061,0.039,0.089,0.045,0.066,0.063),依据式(4)对表5中数据进行集结,得各备选模式方案最终综合指标值,见表6。

表6　各备选模式综合指标值

依据各备选模式最终得分函数值大小,得EPCⅡ模式优于EPCⅠ模式优于Turnkey模式优于DBⅠ模式优于DBⅡ模式优于DBⅢ模式。可见最适宜马鹿塘水电站二期工程采用的总承包模式为EPCⅡ模式,即传统的EPC模式,由总承包商负责从概念设计阶段开始的设计、采购、施工、试运行工作,并且业主只负责采购和施工过程必要的审核工作,不对其进行干预。这与该项目实际采用的总承包模式相符。由于投资和工程等别均较高,该工程规模较大,管理界面较多,协调工作较复杂,加上业主方管理能力及技术经验较欠缺,又对质量、进度、交易成本等要求较高,而业主参与项目实施过程的意愿较低,因此该工程适宜承包范围较广的总承包模式。但是由于项目所在地优质的地质条件降低了技术难度、项目交付成果较小的不确定性使得业主有能力主导项目前期工作的开展。而该工程外部依赖性较强,由业主对征地、移民等外部影响进行处理,效率更高,因此将设计、采购、施工、试运行工作包揽,而由业主独立完成可行性研究阶段工作的EPCⅡ模式是适宜该工程的最佳总承包模式,验证了该决策模型的准确性。

4结语

目前,总承包模式在水利工程建设中应用较少,其突出的优点是发挥设计、施工搭接的优势,让设计工作为施工阶段服务,提高工程的可施工性,大大降低项目的技术难度,保证工程质量,同时有利于进度控制,缩短工期,也有助于总承包商在设计阶段实施创新,提升整个建筑行业的技术水平。因此,总承包模式合理应用于水利工程建设,既可以克服水利工程普遍存在的技术难度较大、进度控制和工程质量要求较高的问题,同时当工程业主缺位或经验能力严重不足时,可以充分利用总承包商经验、能力的优势,转移项目风险。运用公正、合理的总承包模式选择方法为某特定水利工程选择适合其应用的总承包模式是保证总承包模式成功实施、促进其在水利工程建设中应用的关键。基于IFHA直觉模糊混合平均算子的决策模型不仅对水利工程总承包模式进行了细分,建立了适用于水利工程总承包模式选择的指标体系,且在决策过程中考虑了专家意见的重要性差异,利用位置权重削弱了专家主观好恶的影响,集结了完整的决策信息,充分保证了决策过程的公正和输出结果的合理性,并经算例验证符合工程实际情况,可为业主提供一个较好的水利工程总承包模式选择方法。

参考文献：

[1] MOSTAFAVI A,KARAMOUZ M.Selecting appropriate project delivery system:fuzzy approach with risk analysis[J]. Journal of Construction Engineering and Management, 2010，136(8):923-930.

[2] 洪伟民,王卓甫.基于SMARTS的工程交易方式决策分析[J].生态经济(学术版),2007(2):34-37.

[3] 刘迅,王卓甫.基于FOWGA算子的建设工程交易模式决策研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2014,46(1):56-63.

[4] 卢亚琼,章恒全.基于改进网络分析法(ANP)的工程交易模式选择研究[J].工程管理学报,2013,27(5):29-33.[5] LUU D T,NG S T,CHEN S E,et al.A strategy for evaluating a fuzzy case-based construction procurement selection system[J]. Advances in Engineering Software,2006,37(3):159-171.

[6] 胡佳.基于神经网络与数据包络分析的工程交易方式选择研究[D].天津:天津大学,2009.

[7] 孟繁盛.基于关系型案例推理的工程项目交易方式选择研究[D].天津:天津大学,2012.

[8] 王学通.总承包工程PDMs决策模型研究与应用[J].工业工程,2011,14(2):104-108.

[9] 简迎辉,张勇.基于直觉模糊IFWA算子的水利工程总承包交易模式选择研究[J].中国农村水利水电,2012(2):142-145.

[10] 夏波,陈炳泉.我国设计施工总承包模式的分类研究[J].建筑经济,2008,29(增刊2):1-4.

[11] CHAN A P C,SCOTT D,CHAN A P L.Factors affecting the success of a construction project[J].Journal of Construction Engineering and Management,2004,130(1):153-155.

[12] 陈勇强,焦俊双,张扬冰.工程项目交易方式选择的影响因素及其方法[J].国际经济合作,2010(2):51-55.

[13] 王学通.中国现阶段总承包工程交易模式决策属性研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2011,43(2):253-259.

[14] 柯洪,周付彦.工程项目交易方式选择的影响因素指标体系构建研究[J].工程管理学报,2012,26(2):55-59.[15] 徐泽水.直觉模糊信息集成理论及应用[M].北京:科学出版社,2008:30-44.

[16] XU Zeshui.An overview methods for determining OWA weights[J].International Journal of Intelligent Systems,2005,20(8):843-865.

[17] 王煜,徐泽水.OWA算子赋权新方法[J].数学的实践与认识,2008,38(3):51-61.

[18] 刘万里,彭春平,吕强.马鹿塘水电站二期工程EPC总承包建设管理综述[J].云南水力发电,2012(2):124-129.

作者简介：杨翠云(1991—),女,江苏扬州人,硕士研究生,主要从事工程管理研究。E-mail:94295261@qq.com 通信作者：章恒全(1957—),男,安徽绩溪人,教授,主要从事工程项目管理和投资管理研究。E-mail:hqzhang630@163.com

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2016.03.007

中图分类号：F407.9

文献标识码：A

文章编号：1003-9511(2016)03-0025-06

(收稿日期：2015-10-12编辑：胡新宇)