基于Vague集的建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力綜合評價

易 欣

(華東交通大學 土木建筑學院，江西 南昌 330013)

基于Vague集的建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力綜合評價

易 欣

(華東交通大學 土木建筑學院，江西 南昌 330013)

針對我國建筑業(yè)技術水平亟需提高的問題，分析了企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價方法。首先根據(jù)建筑業(yè)特點構(gòu)建了建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力的評價指標體系，然后考慮指標間的相關性引入了網(wǎng)絡分析法(ANP)進行賦權(quán)。其次介紹了Vague 集理論的基本概念，提出了建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力Vague 集評價模型：先給定適當?shù)脑u語集，再計算各指標相應的Vague集評價值，按照隸屬度最大原則進行綜合評判。最后以某建筑企業(yè)為實例進行分析。結(jié)果表明該方法能有效地幫助企業(yè)提高技術創(chuàng)新能力。

建筑企業(yè)；技術創(chuàng)新能力；網(wǎng)絡分析法；Vague集

隨著宏觀形勢的逐漸變化：一方面，經(jīng)濟全球化的加速，我國建筑企業(yè)迫切需要通過“走出去”更多地參與國際工程市場承發(fā)包，而技術創(chuàng)新已成為企業(yè)國際競爭力的最根本要素；另一方面，經(jīng)濟發(fā)展到一定水平后，對基礎設施建設提出了更高技術要求，如青藏鐵路、杭州灣跨海大橋和國家體育館等都充分說明了這一點。可以預見，更多更復雜的工程項目在將來會不斷涌現(xiàn)，對建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力也提出了更高要求。由于建筑產(chǎn)品及其生產(chǎn)明顯不同于其他行業(yè)的特點，加上我國建筑市場準入門檻過低和廉價勞動力的易獲性等原因，長期以來，我國建筑業(yè)技術進步緩慢、缺乏創(chuàng)新，使之幾乎成為了勞動密集型產(chǎn)業(yè)的代名詞。新形勢對建筑業(yè)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)，但也為提高行業(yè)技術水平提供了難得的機遇。

建筑業(yè)技術水平的提高離不開建筑企業(yè)的技術創(chuàng)新。技術創(chuàng)新能力是每一個建筑企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的核心動力，沒有技術創(chuàng)新的企業(yè)如同建立在浮沙之上的危房，隨時有崩塌的危險。有分析、有對比才能有改進，所以提高企業(yè)技術創(chuàng)新能力首先要對建筑企業(yè)現(xiàn)狀進行合理定位，需要客觀有效地評價其技術創(chuàng)新能力，這樣才能找出相應的優(yōu)勢和不足，以便針對性地調(diào)整創(chuàng)新戰(zhàn)略，不斷提升競爭力。通過市場競爭手段，又可進一步帶動該區(qū)域內(nèi)其他建筑企業(yè)技術創(chuàng)新，從而客觀上有力地促進整個建筑行業(yè)的健康發(fā)展。因此，尋求有效的綜合評價方法對企業(yè)創(chuàng)新能力進行準確評估，找出存在的薄弱環(huán)節(jié)或問題，及時采取相應措施，對促進我國建筑業(yè)發(fā)展具有很強的現(xiàn)實意義。

國外很早就注重建筑業(yè)創(chuàng)新理論的研究：Pries建立了外部因素影響筑業(yè)創(chuàng)新的模型[1]，Gann認為建筑企業(yè)可通過學習機制來提高知識吸收能力[2]，國內(nèi)學者對其他工業(yè)企業(yè)技術創(chuàng)新理論研究較多，但針對建筑企業(yè)進行研究相對較晚：潘安平從理論和實踐上探討了建筑業(yè)技術創(chuàng)新理論[3]，李芊提出了建筑企業(yè)技術創(chuàng)新的模式[4]，陳凱等研究了建筑企業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略[5]，趙雪凌分析了建筑業(yè)技術創(chuàng)新障礙因素[6]，王博等給出了建筑業(yè)技術創(chuàng)新的組織形式[7]。這些研究著重于影響建筑業(yè)或建筑企業(yè)的創(chuàng)新因素、組織行為和戰(zhàn)略模式等，以宏觀研究和定性分析為主，而通過綜合評價來量化分析建筑企業(yè)創(chuàng)新能力方面的論述較少，這顯然與其他行業(yè)廣泛采用層次分析、模糊評價、主成分分析和灰色關聯(lián)等對企業(yè)技術創(chuàng)新能力進行測評的情況大相徑庭。因此，引入相關學科最新成果，建立科學有效的建筑企業(yè)創(chuàng)新能力評價方法，正成為該領域的研究熱點。

1 建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價指標體系的構(gòu)建

要準確描述和分析建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力，首先需要構(gòu)建系統(tǒng)的評價指標體系。需要說明的是，建筑企業(yè)廣義來說包括設計、施工和咨詢等與建設全過程相關的企業(yè)，本文的研究對象是數(shù)量上占絕對多數(shù)的施工企業(yè)。根據(jù)傅家驥提出的企業(yè)技術創(chuàng)新能力分解為創(chuàng)新資源投入能力、創(chuàng)新管理能力、創(chuàng)新傾向、研究開發(fā)能力、制造能力和營銷能力六個能力要素[8]，本文遵循客觀性和可操作性原則，參照文獻[5-10]并結(jié)合我國建筑業(yè)的實際情況，建立起建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力綜合評價指標體系如表1所示：

表1 建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力綜合評價指標體系

由于建筑業(yè)自身鮮明的行業(yè)特征，所以建筑企業(yè)技術創(chuàng)新指標也應有其特點：

1)創(chuàng)新投入能力。該指標定量地從創(chuàng)新人員和費用的投入強度來描述企業(yè)的實際投入，而從定性角度分析技術引進與產(chǎn)學研合作力度及其效果，具體表述如下：

創(chuàng)新人員投入強度=投入創(chuàng)新人數(shù)/企業(yè)職工總數(shù)。

創(chuàng)新費用投入強度=技術創(chuàng)新經(jīng)費/企業(yè)年施工合同總額。

2)創(chuàng)新管理能力。該指標主要從戰(zhàn)略規(guī)劃、組織機構(gòu)、信息管理和激勵機制等幾方面定性地評價企業(yè)的創(chuàng)新管理水平。

3)研究開發(fā)能力。該指標根據(jù)建筑產(chǎn)品固定、復雜和耐久的特點，采用定量和定性分析相結(jié)合的方式進行合理評價，其中員工的再教育和新知識培訓水平為定性指標，其余二級指標均為定量指標。

4)施工建造能力。該指標根據(jù)建筑企業(yè)生產(chǎn)以項目為主導的特點，依據(jù)施工技術的規(guī)范性和水平高低，用定性與定量相結(jié)合的方法來評價其能力，其中：

施工機械裝備率=施工機械總臺班數(shù)/施工機械總臺班數(shù)+人工工日總數(shù)。

現(xiàn)代施工技術采用率=采用新工法的施工項目數(shù)/總的施工項目數(shù)。

5)市場競爭能力。該指標根據(jù)工程項目招投標的行業(yè)特點，其中定量指標為：項目中標率=年中標項目數(shù)/年投標項目總數(shù)。其余二級指標則采用定性方法描述。

2 基于ANP的評價指標賦權(quán)

每個指標對企業(yè)技術創(chuàng)新能力的影響程度存在差異，因此需要通過適當?shù)臋?quán)重來表達這種差異。表1所示的評價指標體系是一個關系比較復雜的層次結(jié)構(gòu)，不僅各組指標之間相互影響，而且組內(nèi)指標也存在關聯(lián)。如專利擁有數(shù)、新材料和新工藝使用數(shù)與現(xiàn)代施工技術采用率等密切相關，而創(chuàng)新激勵機制的好壞也會對工人技術等級和創(chuàng)新戰(zhàn)略和規(guī)劃等產(chǎn)生影響。

圖1 典型的網(wǎng)絡分析圖結(jié)構(gòu)

*注:橢圓表示各因素組，橢圓內(nèi)小圓表示組內(nèi)因素，箭線表示因素間存在依賴或反饋關系；箭尾組中的因素影響箭頭指向組中的因素，圓弧形箭線表示該組內(nèi)的因素間存在依賴或反饋關系。

這種相關性并非完全線性，而一般的賦權(quán)方法大都假定相關指標完全獨立，忽略了這些因素之間所具有的依賴或反饋關系，很有可能導致最終結(jié)果的失真。Saaty提出的網(wǎng)絡分析法 (Analytic Network Process) 能很好地彌補這方面的不足[9]，它充分考慮了各因素間或相鄰層次間的相互影響，利用直接和間接優(yōu)勢度關系，通過超矩陣對各相互作用并依存的因素進行綜合分析得出其混合權(quán)重，典型ANP結(jié)構(gòu)如圖1所示：

限于篇幅，詳細概念可參見文獻[10]，本文僅簡介相關計算步驟：(1)對問題進行詳細描述，確定目標、準則和因素；(2)構(gòu)建ANP網(wǎng)絡，典型的ANP網(wǎng)絡由控制層和網(wǎng)絡層構(gòu)成；(3)構(gòu)建無權(quán)超矩陣。以網(wǎng)絡控制層中各準則為主準則，以某因素組中元素為次準則,按照因素組中各因素對其他因素的影響程度逐一構(gòu)造判斷矩陣，并求得歸一化特征向量，依此類推，將得到的所有歸一化特征向量匯總到一個超矩陣中；(4)求加權(quán)超矩陣，即將因素組權(quán)重矩陣乘以無權(quán)超矩陣便得到了加權(quán)超矩陣；(5)求極限超矩陣，這是一個反復迭代，然后趨穩(wěn)的過程，類似于馬爾科夫過程；(6)綜合權(quán)重，即求出各指標相對于目標層的綜合優(yōu)勢度。

圖2 Super Decisions繪制的網(wǎng)絡分析圖

由于ANP賦權(quán)工作是一個相對比較復雜的過程，需通過1-9標度法對每個指標設定判斷矩陣，然后通過計算依次得到無權(quán)超矩陣、加權(quán)超矩陣和極限超矩陣，最后得到綜合優(yōu)勢度(權(quán)重)。

圖3 元素組權(quán)重計算判斷矩陣的錄入

本文使用Super Decisions軟件繪出了建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力綜合評價的網(wǎng)絡分析圖，然后邀請10位專家進行兩兩比較評判，按步驟完成賦權(quán)。限于篇幅無法將整個計算過程全部列出，相關的輸入過程和輸出結(jié)果如圖3所示。

以此類推，再求出其他準則層下各組內(nèi)所有因素的歸一化特征向量，從而建立起一個無權(quán)超矩陣(見圖4)。

圖4 未加權(quán)超矩陣的計算結(jié)果

然后再求出加權(quán)超矩陣，其錄入方法同上。

圖5 加權(quán)超矩陣的計算結(jié)果

最后通過軟件的Limit Matrix 和 Priorities命令求出極限矩陣和綜合優(yōu)勢度，計算結(jié)果如下：

最終各指標對應的權(quán)重向量 =(0.0609，0.0652,0.0283,0.0631,0.0251,0.0075,0.0532，0.0198，0.0305,0.1111,0.0833,0.1591，0.0221，0.0374,0.0000，0.0022，0.0029，0.0245，0.0002，0.0038)T。

3 建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力Vague集綜合評價模型

建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力受很多因素影響，這些因素包含的信息存在一定含糊性，且影響很難精確表達，鑒于此，本文基于Vague集和模糊綜合評價理論，提出建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力Vague集綜合評價模型。

3.1 Vague集的基本概念

定義1[11]設U是一個論域,x表示其中任一元素,U中的一個Vague集A可用一個真隸屬函數(shù)tA和一個假隸屬函數(shù)fA表示，tA(x)是從支持x的證據(jù)所導出的x的隸屬度下界,fA(x)則是從反對x的證據(jù)所導出的x的否定隸屬度下界,不確定部分為1-tA(x)-fA(x)。 將區(qū)間[0，1]中的實數(shù)與U中的每一個元素聯(lián)系起來，即：tA(x):U→[0，1]，fA(x):U→[0，1]，為討論方便，簡記tA(x)為tx,fA(x)為fx。

上式中：tA(x)為tx,fA(x)≤1，令πA(x)=1-tA(x)-fA(x)表示不確定度。由于同時考慮了支持、反對和猶豫三方面內(nèi)容，Vague集對不確定信息的表達能力較普通模糊集更強大、更全面、更準確。

3.2建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力的Vague集綜合評價步驟

為更準確地表達建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力評價指標賦值的不確定性，故可用區(qū)間數(shù)形式的Vague值來表示。

首先，對每個指標設定一定等級的評語集。參照《企業(yè)技術中心評價指標體系》和建筑企業(yè)管理實際，本文給出相應評語集={很好，較好，一般，較差，很差}五個等級。由于指標體系中存在定量和定性兩種指標，考慮到指標間的不可公度性，需進行無量綱化處理。設某指標值為r=[r-,r+]，r-表示該指標值的下限，r+表示該指標值的上限，則可對其標準化處理如下：

(1)

其次，對于定量指標的Vague集賦值，以企業(yè)創(chuàng)新費用投入強度C12為例，由于建筑業(yè)技術創(chuàng)新經(jīng)費的投入強度通常略低于其他行業(yè)，故根據(jù)企業(yè)經(jīng)費的投入強度可分為五個等級： C12≥2‰，1.5‰≤C12≤2‰，1‰≤C12≤1.5‰,0.5‰≤C12≤1‰，C12≤0.5‰，其值則分別對應{很好，較好，一般，較差，很差}五個等級，假定某企業(yè)該指標值為1.8‰，則其隸屬于較好等級的Vague值為[1，1]，隸屬于其他等級的Vague值為[0，0]，所有定量指標的Vague值均可依此類推。而對于定性指標，如創(chuàng)新激勵機制等，則只需請專家選擇合適的語義變量，直接使用評語集來表達評價者意見。然后，根據(jù)前述網(wǎng)絡分析法直接確定所有評價指標的權(quán)重，接著構(gòu)造Vague集評價矩陣。邀請專家按照給定評語集對所有指標逐一進行選擇，令Cij(i,j=1,2,3,4,5)代表其中任一因素的評價指標，設評語集為Vk(k=1,2,3,4,5)，對其構(gòu)造評價指標體系C和V之間的Vague集評價矩陣R為：

(2)

i=1,2,3,4,5;j=1,2,3,4,5.

上式矩陣中每一行表示五個評語等級，每一列均對應著每個指標對相應評語集某個等級的Vague集隸屬度，rijk表示因素指標Cij對應評語集的相應評價，rijk=[tijk,1-fijk]。組織相關專家針對每個指標按照評語集逐一進行選擇，為更真實地表示專家的猶豫程度，允許其選擇放棄。例如有10位專家參與評價，若5人對創(chuàng)新激勵機制指標選擇了很好，2人選了好，2人選了一般，1人放棄，則r24=(r241,r242,r243,r244,r245)=([0.5,0.6],[0.2,0.3],[0.2,0.3],[0,0.1],[0,0.1])，其他指標的相應評語可以此類推。

再次，根據(jù)各指標的權(quán)重向量wi和Vague集評價矩陣R，對各指標Cij進行基于Vague集的綜合評價，計算公式如下：

Vi=Wi?R

(3)

上式中“?”為Vague集數(shù)乘運算符號，同時需要用到Vague集的兩個基本公式：

①數(shù)乘運算：

k?A=[k·tA,k·(1-fA)],k∈(0,1)(4)

②有限和運算：

A?B=[min{1,tA+tB},min{1,(1-fA)+(1-fB)}](5)

已知Vague集的一種排序規(guī)則：設a=[a-,a+],b=[b-,b+],若[a-,a+]/2≤[b-,b+]/2,則a≤b。最后，按照隸屬度最大原則得到最終綜合評價結(jié)果，從而判斷該企業(yè)的技術創(chuàng)新能力高低，找出不足之處。

4 實證分析

某建工集團具有房建施工總承包特級、裝修裝飾、設備安裝、市政公用一級和公路工程二級等專業(yè)資質(zhì)。已通過 ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14001環(huán)境管理體系和OHSAS18001職業(yè)安全健康管理體系的認證，擁有員工萬余人和各類技術人員近千人，各類大中型機械設備2000多臺(套)，是××省綜合實力較強的知名建筑企業(yè)。

為保證評價工作順利實施，首先通過問卷調(diào)查向業(yè)內(nèi)專家、企業(yè)中高層領導和政府科技主管部門進行函詢，再對原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理得到了所有指標相應的Vague值評價，相關數(shù)據(jù)如下表2所示。按照前述評價步驟，根據(jù)式(2) 將權(quán)重向量wi和表2內(nèi)Vague集評價矩陣Ri相乘，遵循式(3)和式(4)的計算規(guī)則，便可分別求出該企業(yè)對五個評語等級的Vague集綜合評價值分別為：

V1=[0，0]?[0.0652，0.0652]?[0.0085，0.0113]?[0.0126，0.0189]?[0,0.0025] ?[0,0.0025]?[0,0.0008]?[0.0266，0.0319]?[0,0.002]?[0,0]?[0,0]?[0，0.0083]?[0.1591,0.1591]?[0,0]?[0,0]?[0,0]?[0.0002,0.0004]?[0.0006，0.0009]?[0,0]?[0,0]=[0.2728,0.3014]。同理， 可同樣求出V2=[0.2869,0.3182]，V3=[0.1124,0.1409],V4=[0.0908,0.1194] ，V5=[0.0059，0.0345]，故V1=([0.2728,0.3014],[0.2869,0.3182],[0.1124,0.1409],[0.0908，0.1194],[0.0059,0.0345])。最后，根據(jù)前述Vague集的一種排序規(guī)則可知隸屬度的大小順序為：V2?V1?V3?V4?V5，表明該建筑企業(yè)的技術創(chuàng)新能力綜合評價為較好，企業(yè)的技術創(chuàng)新能力總體水平較好。

雖然綜合評價結(jié)果表明該企業(yè)具備較好的技術創(chuàng)新能力，也與該企業(yè)綜合實力較雄厚并在某些區(qū)域內(nèi)具有一定競爭優(yōu)勢現(xiàn)狀基本相符，但從二級指標和一級指標評價結(jié)果可以看出：

1)創(chuàng)新管理因素組內(nèi)各指標評價值普遍不佳，尤其是創(chuàng)新戰(zhàn)略和規(guī)劃、創(chuàng)新組織結(jié)構(gòu)設置與員工的再教育和新知識培訓較差。這說明企業(yè)高層對技術創(chuàng)新總體規(guī)劃戰(zhàn)略不夠重視，創(chuàng)新管理崗位設置和激勵機制都存在一定缺陷，這是實際工作中要重視的問題。

2)創(chuàng)新費用和人員投入強度都不少，工程技術人員結(jié)構(gòu)及比例也很強，但專利擁有數(shù)和新材料新工藝使用差強人意，而現(xiàn)代施工技術采用率更是一般。說明僅憑企業(yè)自身在技術創(chuàng)新領域的投入產(chǎn)出效率并不高，應該加強技術引進消化，并加強與高校等研究機構(gòu)的合作。

表2 企業(yè)技術創(chuàng)新能力各指標的Vague集評價值

3)企業(yè)市場競爭能力尚可，但專業(yè)資質(zhì)數(shù)量和等級有待提高，以增強企業(yè)多元化經(jīng)營實力。另外需要進一步改善風險決策能力，這樣項目中標率、工程獲獎和業(yè)主滿意度提高也將水到渠成。

4)企業(yè)須重點加強管理信息系統(tǒng)的建設，提高新知識的獲取、存儲、傳遞和應用水平，從根本上提升自身在行業(yè)中的競爭能力。

5 結(jié)語

本文先通過構(gòu)建系統(tǒng)的指標體系來分析影響企業(yè)技術創(chuàng)新能力的主要因素，然后引入網(wǎng)絡分析法和Vague集理論，提出了對建筑企業(yè)技術創(chuàng)新能力進行科學有效評估的綜合評價方法。該方法不但能幫助建筑企業(yè)加強技術創(chuàng)新管理，增加技術創(chuàng)新投入，完善技術創(chuàng)新機制，推動技術創(chuàng)新戰(zhàn)略，也有利于行業(yè)管理者更科學地制定宏觀政策，引導建筑業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整。

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(責任編輯：張凱兵)

SyntheticEvaluationofTechnologyInnovativeAbilityofConstructionEnterpriseBasedonTheoryofVagueSets

Yi Xin

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,EastChinaJiaotongUniversity,Nanchang，Jiangxi330013,China)

With respect to the urgent problem of technology improvement in China's construction industry, this paper proposes a new evaluation method with analytic network process (ANP) and vague sets theory. Firstly, an evaluation index system is established and based upon the characteristics of construction enterprise. Secondly, in view of the connections between the indices，corresponding weights are calculated via analytic network process (ANP). Thirdly, the evaluation model concerning technology innovative ability of construction enterprise based on the ANP and vague sets theory is established by using the classical fuzzy synthetic evaluation method. Once the evaluation rank set is determined, all the indices can be given by the vague set subjection. According to the maximum membership principle, the judgment of an enterprise is acquired. Finally, a construction enterprise as example is used to validate that the proposed model benefits the improvement of technology innovative ability of construction enterprises.

construction enterprise; technology innovative ability; analytic network process; Vague sets

F270

A

2095-4824(2013)06-0024-06

2013-09-12

江西省教育廳科技計劃資助項目(GJJ12314)

易 欣(1978- )，男，江西宜春人，華東交通大學土木建筑學院講師，博士研究生。