基于熵和FAHP的水利水電工程造價全壽命控制研究

摘要：如何有效地實施水利水電工程造價的全壽命管理，明確全壽命中每個階段的管理對工程造價的影響程度的大小。本文針對此問題，根據每個影響因素對總體評價目標的影響程度，結合水利水電工程造價管理每個階段的影響因素，應用FAHP建立模糊綜合評判模型。同時針對每個階段影響因素多變性的特點，在該模型中應用信息熵確定客觀權重，與AHP確定的主觀權重組合賦權。

關鍵詞：水利水電工程 ?全壽命控制 ?FAHP ?熵權

0 引言

本文首先分析在水利水電造價過程中每個階段可以對工程造價產生主要影響的因素，并依此為依據建立綜合評價指標體系。在AHP和熵組合確定權重的基礎上，構建基于信息熵的水利水電工程造價全壽命控制綜合評判模型。

1 水利水電工程造價全壽命控制影響因素的分析

1.1 投資決策階段影響水電工程造價的因素

在投資決策階段影響水電工程造價的因素主要有項目的選址、施工平面布置、資金規模的大小等。

1.2 設計階段影響水電工程造價的因素

在設計階段影響水電工程造價的因素主要體現在以下方面：優化設計方案、推行限額設計、招投標與合同管理等。

1.3 施工階段影響水電工程造價的因素

在施工階段影響水電工程造價的因素主要體現在以下方面：施工組織設計的審查、材料的采購管理、工程變更管理等。

1.4 竣工階段影響水電工程造價的因素

在竣工階段影響水電工程造價的因素主要體現在以下方面：工程結算管理、結算審核等。

2 基于熵和FAHP的水電工程全壽命造價控制評價模型的構建

2.1 水電工程全壽命造價控制模型的指標體系

基于1中對水電工程造價影響因素的分析，構建水電工程造價評價指標體系如下：

表1 水電工程造價模型評價指標體系

■

2.2 水電工程全壽命造價控制模型的評價因素集和評語集

首先確立該評判對象的指標集，因素要全面且重點突出。2.1中表1所選擇的影響因素組成評判因素集U，及各種影響評價對象的主要因素集，記為U=（u1，u2，…，un）。

針對評價目標，評價專家對其做出的不同評判結果的組合稱為評語集。依據水電工程造價控制要點管理評價指標體系的特點，針對各層指標設定評語集為{非常重要，很重要，一般重要，有影響}。n個評判等級的程度，便構成一個模糊集合，可表示為：V=（v1，v2，…，vn）。

2.3 基于AHP和熵的水電造價全壽命控制模型權重的確定

2.3.1 AHP確定控制模型的主觀權重

層次分析法的基本步驟如下：

①將各個評價指標按照不同屬性自上而下分解成若干層次，形成遞階層次結構模型;

②對同一層次的各評價指標關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，根據評定尺度確定其相對重要程度，構造兩兩比較判斷矩陣;

③由判斷矩陣計算被比較評價指標對于該準則的權重并作一致性檢驗;

④組合一致性檢驗。

計算一致性指標：CI=（λmax-n）/（n-1），n為矩陣的階數。

查詢對應的平均隨機一致性指標RI，當n=1，2，…，10時，RI的取值見表2。

當隨機一致性比率CR=CI/IR<0.1時，認為該層次排序權重具有滿意的一致性。

表2 ?RI的值

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2.3.2 熵確定控制模型的客觀權重

我們將綜合指標的重要性和指標提供的信息量這兩方面來確定各指標的最終權重。

現有m個待評項目，n個評價指標，形成原始數據矩陣：

W=（wij）m×n=w■ ?w■ ?… ?w■w■ ?w■ ?… ?w■… ? … ? … ?…w■ w■ w■ w■■

其中wij為第j個指標下的第i個項目的評價值。

求各指標權重的過程為：

①計算第j個指標下第i個項目的指標值的比重：

pij=wij/■w■（1）

②計算第j個指標的熵值：

ej=-k■pij·Inpij（2）

其中，k=1/Inm

③計算第j個指標的熵權：

wj=（1-ej）/■（1-ej）（3）

2.3.3 模型中基于AHP和熵的組合權重

假設評估者根據自己的目的和要求將指標重要性的權重確定為αj，j=1，2，..，n，結合指標的熵權wj就可以得到指標j的綜合權數

β■=■（4）

2.4 基于熵和FAHP的綜合評判模型的構建

2.4.1 模糊單因素評判矩陣

單因素模糊評判就是確定該對象因素U對評判等級Vj的可能性程度，得第i個指標的單因素評判集，即隸屬度Ri=（ri1，ri2，…，rim）。

R=R■R■…R■=r■ ?r■ ?… ?r■r■ ?r■ ?… ?r■…r■ ?r■ ?… ?r■

矩陣R中第i行Ri反映被評對象的第i個因素對于評價集中個評價的隸屬度，第j列反映被評對象各因素分別取評價集第j個評價的程度，其中i=1，2，…，n，j=1，2，…，m。

2.4.2 基于熵和AHP的多層次模糊綜合評判模型

根據2.3中基于熵和AHP確定組合權重W，和2.3中確定的單因素評判矩陣R，綜合評判模型為A=W·R，記A=（a1，a2，…，am）。A即為綜合評價結果，aj表示評價對象對評價集中第j個等級的隸屬度。

2.5 基于熵和FAHP的模糊綜合評判結果的確定

確定了影響水利水電工程造價的相關評判指標的模糊綜合評判集，根據最大隸屬度法選擇最大的評判指標所對應的評判集作為最終評判結果。

3 基于熵和FAHP的水電工程全壽命造價控制實證研究

本文以西北口水電站的建設為例，建立基于信息熵的灰色關聯分析模型，根據每個階段的影響因素，計算每個管理階段對工程造價影響程度的灰色關聯度的大小。

3.1 西北口水電站全壽命評價模型權重的確定

根據表1中選取的指標體系，通過2.3中權重的計算方法，該評價模型的權重向量計算結果如表3所示。

3.2 基于熵和AHP的西北口水電站模糊綜合評判模型

①設置評判模型的評語集。依據西北口水電站工程造價控制管理評價指標體系的特點，針對各層指標設定評語集為{非常重要，很重要，一般重要，有影響}。

②模糊隸屬度矩陣的確定。確定模糊評價矩陣R=（rij），Ri為對應一級指標Bi的模糊評價矩陣，i=1，2，3，...，n，其元素通過模糊統計方法確定，rkj=mkj/K其中K為專家數，mkj為第k個指標評價為Vi的次數。

R■=0.45 0.30 0.15 0.100.20 0.35 0.30 0.150.50 0.35 0.10 0.05

③單因素綜合評價：

A1=W1*R1

=（0.25，0.70，0.05）*0.45 0.30 0.15 0.100.20 0.35 0.30 0.150.50 0.35 0.10 0.05

=（0.28，0.34，0.25，0.13）

同理可得

A2=W2*R2=（0.40，0.32，0.18，0.10）

A3=W3*R3=（0.25，0.30，0.35，0.10）

A4=W4*R4=（0.29，0.41，0.21，0.09）

④基于熵和FAHP的模糊綜合評判：

A=W*R=（0.09，0.35，0.46，0.10）0.28 0.34 0.25 0.130.40 0.32 0.18 0.100.25 0.30 0.35 0.100.29 0.41 0.21 0.09

=（0.31，0.32，0.27，0.10）

計算結果表明，水利水電造價全壽命管理中各階段對工程造價影響的灰色關聯度大小的排序為：設計階段>決策階段>施工階段>竣工階段。

3.3 結果分析

①設計階段的造價管理對整個水利水電工程全壽命管理的影響最大，其次是決策階段，這兩個階段在此模型中計算的灰色關聯度也比較接近。

②設計階段的造價管理直接影響了西北口水電站建設最終的決算成本，這與基于熵和FAHP全壽命管理模型的評價結果是一致的，驗證了該模型科學性和合理性。

4 結語

本文將熵和FAHP應用于水利水電工程造價全過程控制的綜合評價，建立多層次模糊綜合評判模型，并利用信息熵將指標進行標準化處理，客觀賦權，與AHP確定的主觀權重組合賦權。同時運用實例分析證明所建模型及綜合權重確定方法的合理實用性，取得了較好的效果。

參考文獻：

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[3]劉芳，張巖.建設項目全過程造價管理與控制[J].煤炭技術，2011，30（7），89-93.

作者簡介：王春燕（1981-），女，山西運城人，湖北省宜昌市三峽大學科技學院，講師，研究方向：工程項目管理與系統決策評價。