基于最優最劣法與云物元的裝配式預制構件供應商的選擇與管理研究

■ 盧虹林 田謐 張雪晴

西南石油大學 土木工程與測繪學院 成都 610500

0 引言

2016年9月，國務院頒發的《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》中明確提出要推進和保障裝配式建筑的發展措施，并在政策上大力支持，給予企業相關的稅收優惠、土地保障等[1]。為了推進裝配式建筑的發展，2020年9月住房和城鄉建設部辦公廳發布通知，將重慶市等18 個城市列為裝配式建筑范例城市，天津市12 個園區、北京建工集團等121 家企業列為裝配式建筑產業基地[2]。裝配式建筑是一種集工廠化、集約化、低能耗生產模式的建筑[3]。與傳統建筑現場制造不同，采購對象不是混凝土、水泥、鋼筋等原材料，而是疊合板、預制墻板、預制樓梯等成品或半成品，供給方也從原材料供應商轉變為了預制構件供應商。采購標準不只是主要考慮材料的強度、規格是否項目需要，還要考慮到預制構件之間和預制構件與建筑本身之間的兼容性與結構穩定性。其生產組織模式也由設計、施工、采購相互分離的模式轉變為相互合作的伙伴關系。許多企業在選擇預制構件供應商時，對裝配式建筑和預制構件的特性考慮不夠充分，針對性不強，造成裝配式采購成本居高不下，對裝配式建設項目的質量與安全造成嚴重影響，最終導致裝配式的發展進程停滯不前[4]。采購成本占企業總成本的60%以上，而采購成本管理中最重要的一環是供應商的選擇與管理[5]。合理選擇供應商、與供應商創建協調管理機制，通過與供應商達到“雙贏”可以實現對采購成本的控制[6]。因此，如何選擇與管理裝配式預制構件供應商對業主而言至關重要。

截至2020年，國內外供應商的選擇與評價方法的研究已比較成熟，常用的方法有TOPSIS 法[7]、BP 神經網絡法[8]、數據包絡法[9]、模糊綜合評價法[10]等。周清華[11]等人創新了方法，提出直覺模糊集理論和VIKOR 法相結合的研究方法對低碳供應商的進行選擇研究。Rezaei等[12]研究了一個新的多種標準決策方法最優最劣方法，并創新的三相供應商選擇，提出了包括預選，選擇和聚合的方法，為企業選擇供應商提供了更為理想的方法。在裝配式預制構件供應商選擇方面，陳為公等[13]立足于裝配式建筑部品的業主采購視角,對影響供應商選擇的關鍵因素進行梳理分析,運用改進的TOPSIS 法與ANP法相結合的方法，將供應商排序擇優。趙輝等[14]立足于業主采購視角，建立了裝配式預制構件供應商指標體系，通過C-OWA 算子對指標進行賦權，并將猶豫模糊集和前景理論相結合構建了裝配式建筑預制構件供應商選擇模型。Linlin Zhao等[15]人首次將建筑信息模型運用在裝配式預制構件供應商中，通過建立標準清單，采用建筑信息模型獲取所需要的供應商信息，最后以層次分析法將供應商進行排序。在供應商的管理方面，Zimmer等[16]分析和回顧有關可持續供應商管理（SSM）的科學文獻，提出了基于可持續供應商管理的框架，并進行了包括標準分析在內的全面內容分析。

綜上所述，國內外學者采用的供應商評價方法較為單一，若指標過多，則在計算權重時較為復雜，且對于裝配式預制構件供應商的選擇與管理研究較少。基于此，本文在傳統建筑供應商的基礎上，結合裝配式預制構件的特性，構建裝配式預制構件供應商評價指標體系，提出基于熵值修正的最優最劣法與云物元的多屬性決策方法。該方法不僅考慮了決策者對于主觀影響因素的偏好程度和客觀影響因素之間的內在聯系，簡化了計算過程，而且可以很好地將定量概念與定性概念二者之間進行模糊性轉變，對裝配式預制構件供應商選擇評價指標使用多維物元進行定量和定性描述。通過一次計算而將供應商優先排序和分類，提高預制構件供應商評價結果的科學性、合理性和簡便性，更有利于業主對采購成本的控制。

1 方法概述

1.1 最優最劣法

最優最劣方法是由荷蘭學者Razaei 在2015年提出的一個新的多標準決策方法。該方法通過專家打分選出最優與最劣兩個特殊準則，然后將其他準則與最優最劣兩個準則兩兩比較，比較次數為（2n-3）次。其優點是只需要較少的數據量（成對比較矩陣），簡化了過程，并且獲得的結果更加準確可靠[17]。

1.2 云物元

1987年，蔡文提出了物元理論，物元理論主要研究事物的可變性，探索事物轉化的過程，通過物元變換來尋求解決問題的方法，即將事物名稱、事物特征、事物特征所對應的量值組合成一個有序的三元組合來對事物進行描述，表示為R=(N,C,V)，其中V表示裝配式供應商選擇指標的界限值，該界限值具有不確定性和模糊性。1995年，我國中國工程院院士李德毅提出了云模型，該模型是定性與定量概念的轉換模型，由期望Ex、熵En、超熵He組成。該模型很好的考慮到了模糊性與隨機性之間的變換關系，因此，將云模型的數字特征值（Ex，En，He）代替物元理論中的V值，可以改進物元模型[18]。

2 裝配式預制構件供應商評價指標體系的構建

2.1 評價指標體系構建原則

與傳統建筑現場制造不同，預制構件通常要在專業工廠完成加工后，運輸到現場安裝使用，提高了施工效率與建筑質量。在我國，裝配式的發展還不夠成熟，關于預制構件制作的標準規范還不太完善，而裝配式預制構件供應商的評價指標的選取，關系到最終的評價結果是否具有科學性和有效性。因此，在選取評價指標的時候，應該遵循以下3個原則：

（1）科學合理性的評價原則。構建的裝配式預制構件供應商指標體系，能夠對大多數裝配式預制構件供應商做出科學判斷，而不單單是針對某一特定的供應商。

（2）長期時效性的評價原則。構建的裝配式預制構件指標體系能夠反映供應商的長期發展能力，挖掘供應商的潛力，并且能夠反映與供應商的長期合作性。

（3）系統全面性的評價原則。構建的裝配式預制構件指標體系能夠考慮到供應商綜合能力以及供應商未來的發展水平。

2.2 評價指標的選取

1966年,Dickson[19]首次提出供應商的選擇問題,采用實際走訪調查的方法匯總了23 個供應商選擇的評價準則.隨著社會的進步、經濟技術的發展，使得供應商的選擇準則需要不斷更迭。本文以“裝配式”、“供應商選擇”為關鍵詞在知網、維普、萬方，以“supplier selection”為關鍵詞在WOS、IEEE、Springer、EI搜索并整理出84篇近5年具有代表性的文獻，以及從實際走訪調查中提取裝配式供應商評價指標，通過問卷調查的結果進行篩選與補充后，構建出裝配式供應商評價指標體系，共分為6個一級指標，25個二級指標，具體指標設置如表1所示。

表1 裝配式預制構件供應商評價指標

3 裝配式預制構件供應商評價模型

采用基于熵值修正最優最劣法[20]計算裝配式預制構件供應商評價指標權重,利用熵值可以客觀地反映指標數據的離散性、減少最優最劣法的主觀性,使得組合賦權的結果更加客觀可信。

3.1 基于熵值修正最優最劣法確定權重

步驟1設有m個裝配式預制構件供應商，n個評價指標。矩陣R為裝配式預制構件供應商的初始數據屬性值矩陣。

步驟2無量綱化處理。

對越大越好的指標：

對越小越好的指標：

其中rij為第j個指標的第i個供應商的原始數據屬性值。

步驟3計算熵值。通過公式（2）計算出第j項指標第i個方案占該指標的比重，帶入公式（3），計算出第j項指標的熵值。其中k>0，ej>0，一般令k=1/lnm，則e∈[0，1]，且指標的熵值越小，說明該指標越重要。

步驟4 排序。比較熵值的大小，對各準則內的各個指標排序，選取熵值最小的指標作為準則層內的最優指標，標記為aB；選取熵值最大的指標作為準則層內最劣指標，標記為aW。

步驟5 專家打分。通過1～9 的數字比較最優指標aB與準則層內其他指標，9 分代表最優指標aB比其余指標aj的重要程度最大，即相比于最優指標aB，aj非常不重要，1 分代表最優指標aB與其余指標aj同等重要，從而得到最優指標cB對于其他指標的偏好程度，構造出比較向量AB=（aB1,aB2,…,aBn）；同理，利用最劣指標兩兩比較，得到比較向量AW=（a1W,a2W,…,anW）。

步驟6 計算權重。根據專家打分的結果，通過以下公式（4）計算，確定最優權重。其中WB為最優指標aB的權重，Wj為其余指標的權重，aBj和ajw為專家打分數值，ξ為一致性數量指標。

為了保證排序結果的合理性，需要對最優向量和最劣向量進行一致性檢驗。公式如（5）所示。其中CI的取值如表2所示。

表2 CI取值表

若CR<0.1 表示通過一致性檢驗；若CR>0.1，則表示未通過一致性檢驗，需要專家重新打分。

3.2 基于云物元的裝配式預制構件供應商評價模型

步驟1 確定評價指標。本文將調查分析得出的25個二級指標作為裝配式預制構件供應商的待評價指標。如表1所示。

步驟2供應商評價等級的劃分。本文結合文獻調研以及專家意見將裝配式預制構件供應商劃分為5 個等級，即重要型[21]、優先型、初始型[22]、較差型、淘汰型，并確定指標區間分值。供應商定義與指標區間分值如表3所示。

表3 裝配式預制構件供應商等級、定義及對應指標分值

步驟3確定裝配式預制構件供應商管理等級的標準云。即確定(Ex,En,He)的值，其中，期望Ex是定性概念中心值；熵En是指定性概念的不確定性；超熵He是指熵的不確定性。評價定級為區間[Cmin,Cmax]，云參數計算公式如下：

S為常數，取決于評價指標的模糊性與隨機性。本文根據實際情況取值為0.8。

在轉換過程中，區間分界點的數據可以較為模糊，根據正態云的“3En”規則，選擇隸屬度等于0.5作為云物元模型的分界，此時熵En的計算方法如式（9）所示。

由公式（6）和（9）可得Ex與En的值，并可得此時云物元模型的數字特征如表4所示。

表4 裝配式預制構件供應商等級界限的標準云模型的數字特征

利用MATLAB 軟件進行編程計算1200 次可得到裝配式預制構件供應商評價等級的隸屬云圖，如圖1所示：

圖1 裝配式預制構件供應商評價等級的隸屬云圖

步驟4確定各指標值關于裝配式預制構件供應商評價等級的隸屬度。公式如下：

步驟5使用基于熵值修正的最優最劣法確定權重。

步驟6確定供應商評價等級。公式如下：

其中：kj(pi)為指標i關于韌性等級j的隸屬度；ωip為指標關于第i個準則的權重；kj(μip)為第i個準則層上的第p個指標關于韌性等級j的隸屬度。裝配式預制構件供應商評價等級則由最大隸屬度原則確定，計算公式如下：

4 實證研究

甲企業因為裝配式建筑業務的增加，需要大量預制疊合板供應，因此需要選擇一家裝配式預制構件供應商進行合作并且決定是否與此家企業長期合作。綜合考慮到裝配式預制構件供應商企業的產品、財務、環保、服務等方面的因素進行初步篩選，確定出4 家綜合實力較強且符合企業需求的供應商，現需對這4 家企業進行選擇，分別以S1、S2、S3、S4代表。

4.1 數據處理

選取4 名與4 家裝配式預制構件供應商有直接來往的采購人員和5名專家組成裝配式預制構件供應商選擇小組對供應商實際情況打分，邀請5 名專家以最優最劣法原則獲得各個評價指標的分值。根據3.1 步驟確定權重，表5為各指標權重及分值。

表5 裝配式預制構件供應商各評價指標及分值

以裝配式預制構件供應商S1為例，根據3.2 中的步驟4 利用MATLAB 可計算得出裝配式預制構件供應商S1評價指標關于標準云的等級隸屬度，如表6所示。

表6 裝配式預制構件供應商S1各評價指標等級隸屬度

根據公式（11）和（12）得到裝配式預制構件供應商S1的最終隸屬度等級，如表7所示。

表7 裝配式預制構件供應商S1各評價指標最終等級隸屬度

同理可得S2、S3、S4的最終隸屬度等級，如表8所示。

4.2 結果分析

根據最大隸屬度的原則，由表8 得出的評價向量矩陣可以得出，裝配式預制構件供應商S1、S2、S3、S4評價等級屬于重要型供應商，裝配式預制構件供應商排序依次為S4、S2、S3、S1，且最優供應商為S4。總體來說，所有的預制疊合板質量合格，性能可靠；供應商的利潤率可達到30%以上，業主可以壓低一定的價格從而進行長期的合作；供應商擁有固定臺模，生產能力穩定，且供應商有自己的設計院，相較于傳統供應商，有一定的補充和改善圖紙的能力；供應商的售后主要出現在安裝過程中，當發生預留錯誤、板長或貫穿性裂縫等，會及時進行補救，安裝完成以后，基本沒有售后；運輸過程中損耗不大，不過也有裝車木方沒放好，導致受力不均衡，疊合板被壓壞的情況；在環保方面，相比傳統工地而言，環保了很多，但回收利用基本沒有，產生的建筑垃圾有專門的清理公司每個星期運輸處理；在信息共享方面，供應商廠家之間會相互參觀交流，大家也會共同討論技術創新，但技術創新點較少。

表8 4家裝配式預制構件供應商各評價指標最終等級隸屬度

5 結論與建議

5.1 結論

針對裝配式預制構件供應商評價指標具有定量指標與定性指標相結合的特性，將熵值修正的最優最劣法與云物元理論相結合的方法運用在裝配式預制構件供應商的評價中，能夠較好地均衡定量與定性指標，直觀了解供應商的排序與評價等級，使得評價結果更為科學合理、客觀可信。研究發現：

（1）裝配式預制構件供應商大多在產品品質、技術水平、社會效益方面表現突出，但在環保管理與合作潛力方面較為薄弱。

（2）產品成本與產品價格是影響預制構件供應商的關鍵因素，業主在實際考察中不可松懈。

（3）影響選擇裝配式預制構件供應商的主要因素還包括：性能可靠性、企業信譽度、深化設計、安裝合格率、物流成本等。

5.2 建議

（1）注重考察可持續發展。從環保層面來看，裝配式建筑比一般建筑更注重可持續發展，在裝配式設計、施工、使用階段中，綠色的施工技術可使資源循環利用、減少污染產生、降低生產成本，同時能夠保護環境，達到節能減排的目的。業主也可根據預制構件供應商廠家的星級等級，判斷其是否具有良好的環保水平與企業形象。

（2）實現合理有效的合作。從合作層面來看，對于重要型供應商，業主可與其長期合作，雙方合作關系應共同協調，業主在控制其質量與技術方面的同時，也應該滿足供應商合理的要求，雙方應該保持積極有效的溝通，共同促進產品質量的提升與成本的降低；對于優先型供應商，業主可與其保持定期合作，加強信息化建設，對其進行綜合監測；對于初始型供應商，業主可與其不定期合作，維護良好的合作關系，在保證質量的同時做到對成本的靈活控制，形成多家供應商競爭的局面；對于較差型供應商，業主可將其作為備用供應商，在保證其質量合格的情況下以備不時之需。

（3）注重考察精細化生產與管理。從產品層面來看，業主要著重關注產品成本與價格，這是影響裝配式預制構件供應商排序和評價等級的決定性因素，尤其是在產品成本方面。裝配式的技術、物流、設計規范不完善等情況會導致裝配式生產成本過高。因此，在考察預制構件供應商時，應當將精細化生產與管理作為裝配式預制構件供應商的考察重點。