基于數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型

李雨田, 宋昊澄, 陳衛(wèi)衛(wèi), 杜金麗

(西安航空職業(yè)技術(shù)學院 1.國有資產(chǎn)管理處； 2.后勤管理處； 3.現(xiàn)代教育技術(shù)中心, 陜西 西安 710089)

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，政府采購的透明性越來越高，為了更加科學、準確地實現(xiàn)政府采購，減少政府采購成本，提高政府采購質(zhì)量，需要對政府采購方案進行高精度的評價。因此，政府采購方案評價研究具有十分重要的意義，成為當前研究的重點[1-3]。

針對政府采購方案評價問題，許多學者投入了大量的時間、精力進行了深入的研究，涌出了許多有效的政府采購方案評價模型。當前政府采購方案評價模型可以劃分為兩類：一種是定性分析的政府采購方案評價模型;另一種是定量分析的政府采購方案評價模型[4]，其中定性分析方法主要通過專家系統(tǒng)對政府采購方案評價進行研究，該方法評價的結(jié)果主觀性強、偏差大、耗時長，無法滿足現(xiàn)代政府采購方案評價研究[5-7]；定量分析方法主要有多元線性回歸的政府采購方案評價模型；層次分析法的政府采購方案評價模型；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的政府采購方案評價模型等，其中多元線性回歸、層次分析法屬于線性建模方法，而政府采購方案的優(yōu)劣與多種因素相關(guān)，如渠道來源、社會效率、地方經(jīng)濟，具有明顯的隨機性、時變性，因此它們的政府采購方案評價誤差大[8-10]；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然具有較強的非線性建模能力，但收斂速度慢、結(jié)構(gòu)復雜，使得政府采購方案評價結(jié)果極不穩(wěn)定，缺陷十分明顯。同時在當前政府采購方案評價過程中，認為每一個指標對政府采購方案評價結(jié)果的貢獻是一樣的，這與實際不相符，使得政府采購方案評價精度有待進一步提高[11]。

為了獲得理想的政府采購方案評價結(jié)果，設(shè)計了數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型，該模型集成了灰色關(guān)聯(lián)分析法、支持向量機等優(yōu)點，測試結(jié)果表明，本文方法可以很好地描述政府采購方案的變化特點，提高政府采購方案評價精度，改善政府采購方案評價效率，具有明顯的優(yōu)勢。

1 數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型

1.1 層次分析法建立政府采購方案評價指標體系

為了對政府采購方案進行高精度評價，要建立良好的評價指標體系，政府采購方案評價指標較多，基于科學性、客觀性、可操作性、全面性的原則，建立了政府采購方案評價指標體系，如表1所示。

表1 政府采購方案評價指標體系

1.2 灰色關(guān)聯(lián)分析確定政府采購方案評價指標權(quán)重

在政府采購方案評價過程中，每一個指標對評價的結(jié)果貢獻程度不一樣，傳統(tǒng)模型沒有考慮指標之間的差異性，使得政府采購方案評價結(jié)果達不到最優(yōu)。因此，本文引入灰色關(guān)聯(lián)分析法確定政府采購方案評價指標的權(quán)重。

灰色關(guān)聯(lián)分析方法對指標的相關(guān)系數(shù)進行分析，計算指標的關(guān)聯(lián)度，并依據(jù)關(guān)聯(lián)度大小進行排序[12-14]，具體步驟如下。

(1) 分別將政府采購方案的得分和評價指標作為參考數(shù)列y(k)和比較序列xi(k)。

(2) 政府采購方案評價指標的單位各異，數(shù)值的范圍大，因此對其進行歸一化處理，并仍記為xi(t),如式(1)。

(1)

(3) 采用式(2)計算參考數(shù)列與比較序列間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

ξi(k)=

(2)

式中，ρ為分辨系數(shù)。

(4) 采用式(3)計算政府采購方案評價指標關(guān)聯(lián)度。

(3)

(5) 根據(jù)關(guān)聯(lián)度對評價指標進行排序，并選擇關(guān)聯(lián)度較大的指標進行政府采購方案評價建模。

(6) 關(guān)聯(lián)度刻畫了指標對政府采購方案評價結(jié)果的貢獻，根據(jù)關(guān)聯(lián)度對政府采購方案評價指標賦予權(quán)值，描述政府采購方案評價指標的重要性。

1.3 支持向量機

支持向量機是一種數(shù)據(jù)挖掘算法，采用結(jié)構(gòu)風險最小化原則進行訓練，不存在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢的弊端，建模效果更優(yōu)[15]。

對于政府采購方案評價樣本集合為{(xi,yi)|i=1,2,…,l};xi為政府采購方案評價的指標;yi為政府采購方案的得分，采用函數(shù)φ()將政府采購方案評價樣本映射到高維特間進行回歸，如式(4)。

f(x)=wTφ(x)+b

(4)

式(4)的求解過程復雜，影響政府采購方案評價效率，為此對式(4)進行變換，得到對偶形式，如式(5)。

s.t.

(5)

式中，C為懲罰參數(shù)。

采用拉格朗日方法對式(5)進行求解，建立如下的拉格朗日函數(shù)，如式(6)。

L(w,b,e,α)=

(6)

式中，αi為拉格朗日乘子。

對式(6)的w，b，ei，αi進行求偏導，并使它們的偏導為0，如式(7)。

(7)

消去w和ei，建立矩陣形式，如式(8)。

(8)

式中，E=[1,…,1]T，α=[α1,…,αl]T，y=[y1,…,yl]T，Ωil=φ(xi)φ(xl)。

采用核函數(shù)代替內(nèi)積操作，即：K(xi,xl)=φ(xi)φ(xl)，得式(9)。

(9)

根據(jù)Q=Ω+C-1I，得式(10)。

(10)

最后，基于支持向量機的政府采購方案評價函數(shù)，如式(11)。

(11)

核函數(shù)定義，如式(12)。

(12)

1.4 數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價步驟

(1) 構(gòu)建政府采購方案評價指標，并收集相應(yīng)的政府采購方案評價指標數(shù)據(jù)。

(2) 采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定政府采購方案評價指標的權(quán)值，去掉了一些不重要評價指標。

(3) 采用專家為政府采購方案進行打分，并將其作為支持向量機的輸出，政府采購方案評價指標作為支持向量機輸入，構(gòu)建政府采購方案評價建模的學習樣本。

(4) 采用支持向量機對學習樣本進行訓練，通過10折交叉驗證算法確定最優(yōu)參數(shù)，建立政府采購方案評價指標評價模型。具體流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價流程

2 數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型性能的測試

2.1 測試環(huán)境

為了測試數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型性能，對其進行仿真實驗，仿真硬件和軟件環(huán)境參數(shù)，如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價的仿真環(huán)境

選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型在相同仿真測試環(huán)境下進行對比實驗。

2.2 測試數(shù)據(jù)

選擇150個政府采購方案作為測試對象，首先采集評價指標數(shù)據(jù)，由于評價指數(shù)據(jù)較多，在此不列出，然后采用專家對每一個政府采購方案進行打分，得到的分值，如圖2所示。

圖2 政府采購方案評價實驗的樣本數(shù)據(jù)

2.3 政府采購方案評價指標的權(quán)值

采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對政府采購方案評價指標進行處理，計算它們的關(guān)聯(lián)度，然后根據(jù)關(guān)聯(lián)度得到政府采購方案評價指標的權(quán)值。得到結(jié)果，如圖3所示。

圖3 政府采購方案評價指的權(quán)值

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，不同的采購方案評價指標它們權(quán)值差異性大，即對采購方案評價結(jié)果的影響程度不一樣，考慮采購方案評價的效率，去掉一些權(quán)值較小的指標，因此它們對采購方案評價結(jié)果的影響不大，得到6個權(quán)值大指標作為支持向量機的輸入向量，和圖2采購方案得分組成樣本集合，每一種模型均進行5次仿真實驗，訓練樣本和測試樣本的數(shù)量采用4∶1的方式，每次采用隨機方式進行選擇，以體現(xiàn)實驗結(jié)果的公平性。

2.4 結(jié)果與分析

統(tǒng)計3種模型對政府采購方案訓練樣本和測試樣本的評價，統(tǒng)計每一次實驗評價精度的平均值，如圖4、圖5所示。

對圖4、圖5的政府采購方案評價精度進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，訓練樣本的政府采購方案評價精度要高于測試樣本，這與實際情況相符，證明了本文設(shè)計的政府采購方案評價模型是有效的。

圖4 訓練樣本的政府采購方案評價精度

圖5 測試樣本的政府采購方案評價精度

相對于對比模型，本文模型的政府采購方案評價精度更高，有效減少了政府采購方案評價誤差，這是因為本文模型引入了灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定不同指標權(quán)值，體現(xiàn)了它們的差異性，并引入了建模性能更優(yōu)的支持向量機對政府采購方案變化特點進行擬合，克服了對比模型的弊端，證明了本文政府采購方案評價模型的優(yōu)越性。

統(tǒng)計不同模型的政府采購方案評價訓練和測試總時間(秒)，如表2所示。

表2 不同模型的政府采購方案評價時間對比

從表2可以看出，本文模型由于采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法選擇一些重要政府采購方案評價指標進行建模，減少了政府采購方案評價模型的輸入向量，降低了政府采購方案評價復雜度，減少了政府采購方案評價時間，提升了政府采購方案評價效率。

3 總結(jié)

為了提高政府采購方案評價精度，針對當前政府采購方案評價過程中存在的問題，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘的政府采購方案評價模型，并通過仿真實驗得到如下結(jié)論。

(1) 利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對政府采購方案評價指標的權(quán)值進行確定，并去除一些不重要的評價指標，可以改善政府采購方案評價效率。

(2) 采用支持向量機建立政府采購方案評價識別模型，提高了政府采購方案評價的準確性。