基于前景理论—TOPSIS的装配式建筑PC构件供应商选择
装配式建筑是一种新的建筑形式,通过将构件在工厂中预制、运输配送至施工现场,并进行稳定有序的安装连接以形成建筑产品。在信息技术的加持下,借助于BIM、RFID等技术可实现从原材料、PC(prefabricated component)构件、部件、整体建筑的装配式建筑全生命周期的可追溯性。对于装配式建筑而言,通过对物流、资金流、信息流的集成,装配式建筑形成了特定的供应链,从而加强整体的竞争力和抵抗风险的能力。PC构件是装配式建筑供应链的关键一环,其属性决定了整体装配式建筑的质量。由于我国装配式建筑起步较晚,目前PC构件的精度、质量、孔洞预留、运输等方面还存在较多问题。不同装配式建筑预制构件供应商所能提供的产品和服务也不尽相同,优秀的预制构件供应商有助于形成装配式建筑供应链长期稳定的战略性合作关系,对于装配式建筑质量、成本等十分重要。
早在1966美国学者Dickson就通过问卷和调查的方式对其所在地区的采购经理等人进行了调查,并总结分析出23条供应商选择评价指标。他认为对于供应商的选择来说质量是考虑的首要元素。Weber根据文献分析出价格、准时交货率和质量三个影响较大的指标,并将DEA用于供应商的选择评价。就装配式建筑PC构件供应商选择而言,现有研究还比较少,已有研究主要有评价指标体系建立和评价模型两方面。张子萌从施工单位的角度,结合构件的设计特点、制造特点、装卸运输等特点建立了装配式建筑预制构件供应商选择评价指标体系,并通过引入VIKOR多属性决策方法建立了供应商评价方法。陈小波等采用变异系数法确定指标权重,并建立VIKOR模型解决供应商选择问题。
以上各供应商选择方法都有其适用的场景,但多数情况下视决策过程为完全理性,未将心理因素的影响纳入评价选择过程。预制构件供应商的选择是一个多属性的、复杂的决策过程,多种不确定性因素都会对其产生影响,结果通常会受到决策方心理与主观风险偏好的干扰。TOPSIS法是一种多属性决策方法,对处理评价维度多、数据量较大的装配式建筑PC构件供应商选择问题有良好的适用性,其在运用时比较备选供应商与最优、最优标准的距离,更符合决策思维逻辑。因此本文引入前景理论,结合TOPSIS评价法构建装配式建筑PC构件供应商选择模型,使总承包商在采购时对供应商的选择评价更加科学合理。
1 装配式建筑PC构件供应商选择指标体系构建
供应链运作参考模型(Supply Chain Operations Reference,SCOR)是一种常用的供应链参考模型和诊断工具,将供应链分解为标准、配置和流程元素三层。企业可从这三层出发,对每一层所包含的元素进行分类细化,充分完善企业自身的各业务过程,并发现各过程元素的不足进而得以改善弱项,加强企业的竞争优势。为了进一步对供应商的特性进行总结,借助SCOR的流程和做法找寻关键的供应商评价指标,将配置层划分为计划、采购、生产、配送、服务五层,对指标体系的构建提供依据和参考。
已有文献和案例是本文评价指标体系选择的主要来源依据。根据装配式建筑供应链供应商的特点,基于SCOR模型中流程层元素,参考迪克森的供应商选择标准及国内外相关文献和学者的研究成果,初步建立评价指标体系;在此基础上,邀请国内相关领域专家进一步优化指标体系。其中,专家主要来自中国建筑某工程局和从事建筑供应链管理研究的北京某高校团队,包括企业管理者4人、高校相关科研人员10人。
本文在设置指标体系时,不仅考虑当前需要,也将装配式建筑供应链的长期可持续发展纳入其中。从技术能力和企业综合实力两个方面来建立装配式建筑PC构件供应商选择的指标体系,并将技术能力分为质量与产品竞争力两部分,将企业综合实力分为合作潜力发展潜力两部分。最终形成了包含5个一级指标、19个二级指标的评价指标体系(表1),并将指标按类型划分为效益型和成本型以便进行TOPSIS法的评价。基于层次分析法对指标权重进行确定,通过结合专家意见,利用1~9标度法将每个因素两两进行比较,构造判断矩阵并进行一致性分析,计算各指标权重并将结果并入表1。
2 基于前景理论的改进TOPSIS法
前景理论以有限理性为前提,反映决策者的主观风险偏好,其认为决策的结果取决于设想与结果的差距。引入前景理论,充分考虑决策者的风险偏好和心理因素,基于决策者的内心参考点与前景值的计算,从而使得评价结果更科学客观。TOPSIS法是一种逼近于理想解的多属性决策方法,通过计算每个备选方案同最优和最劣方案的距离,将相对接近度作为评价的依据。本文将前景理论于TOPSIS结合,避免了单一TOPSIS评价下假设决策者完全理性的问题,使供应商选择过程更符合实际。将前景理论于TOPSIS法结合后的实施步骤如下:
(1)首先对m个备选供应商的n个指标打分建立m×n大小的决策矩阵,决策方对n个指标赋予期望值,达成期望矩阵E,然后按照式(1)进行矩阵标准化。
式中:aij为第i个备选供应商的第j个指标值;ej为标准化的期望矩阵第j列值。
(2)按照表1成本型和效益型指标划分结果,将标准化的指标值与期望值对比,按照式(2)计算得到收益矩阵R。
式中:rij为收益矩阵R第i行第j列元素。
(3)按式(3)计算前景价值矩阵V。
式中:vij为矩阵V第i行第j列元素;α和β分别对应决策者对于收益和损失承担的风险系数,其值大小于风险偏好呈正相关;λ为损失规避系数。以往研究成果显示,当α=0.88,β=0.88,λ=2.25时,前景理论的结果与实际决策者由于收益和损失的心理导致的结果较接近,本文拟参考这一结果。
(4)选取正理想方案与负理想方案,见式(4)。
式中:p+ij与p-ij分别表示第j个指标的最大值和最小值。
(5)计算正理想解与负理想解,见式(5)。
式中:d+与d-分别表示第i个备选供应商到正理想点与负理想点的距离;ωj表示第j个指标的权重,见表2。
(6)根据式(6)计算各备选供应商贴近度,并根据计算结果大小进行排序从而选择最优供应商。
式中:ki为第i个备选供应商的贴进度。
3 案例应用分析
某市公共租赁房项目采用装配式建造,总建筑面积约32万m2,总计25栋住宅楼,需确定一装配式建筑预制构件供应商提供预制构件。考虑到交通、资质等因素的影响最终暂定了A、B、C、D、E共5家预制构件供应商。根据专家打分确定决策矩阵A、期望矩阵E,由式(3)计算得到前景价值矩阵V,结果如表2、图1所示。
在前景矩阵基础上按式(5)、(6)分别计算改进TOPSIS中各方案的正负理想解与贴近值,结果如表3、图2所示。
综合分析图1、图2可知:
(1)各装配式建筑PC构件供应商贴近度从大到小依次为:C>D>E>B>A,即供应商C为最优装配式建筑PC构件供应商。最优供应商C在深化设计水平、质量保证体系等方面表现出较大优势,但在准时交货率、地理位置优势两个方面有所欠缺,即产品竞争力和运输配送能力存在较大改进空间。
(2)供应商D的强项在生产柔性和目标的一致性,但由于在地理位置优势、企业融资能力和科研费用率的缺陷,因此综合结果仅次于供应商C排名第2。供应商E虽然在预制构件合格率、部品运输保护、相近的企业文化三个指标都取得较优值,但在其他方面相对普通,因此排名第三。供应商B、A在综合指标上较为接近,尽管在某几个指标上有最优成绩,但整体不突出,因为分别排名第四、第五。
综上,与传统建筑方式相比,装配式建筑供应链的运作环节与经营活动从现场施工转为工厂制造和现场装配。预制构件作为装配式建筑的核心被赋予更高的要求,其质量、合格率、价格和准时交货率是挑选预制构件供应商时的重要考虑因素。此外,预制构件供应商的选择是一个考虑多目标的综合决策问题,其中还包括决策者的心理因素和风险偏好,因此对于预制构件供应商,应着重将工作精力放在提升预制构件质量、合格率,合理定价和准时交货能力四个方面,提高预制构件深化设计的水平、物流配送和信息集成能力,增强自身综合实力。
4 结 语
装配式建筑预制构件供应商选择是装配式建筑广泛推广和发展的重要一环,与传统建筑业相比,供应商的选择过程伴随着新焦点的产生和侧重点的转移。因此构建适应性强、可操作性强、客观的评价选择方法就尤为重要。本文充分考虑装配式建筑的特性和供应商选择的要素,结合SCOR模型对装配式建筑进程流程分析,构建了装配式建筑PC构件供应商选择评价指标体系,并采用层次分析法为各评价指标赋权;基于前景理论对TOPSIS评价法进行改进,并通过算例验证了供应商选择模型的科学有效性。
随着装配式建筑的发展,对装配式建筑预制构件供应商的要求也在逐步提高,不仅要求供应商能够准时提供确切的产品,也要求供应商能够很好地提供包括运输在内的部分服务。仅从产品质量角度进行供应商选择显然不能很好匹配装配式建筑供应链的要求,还需要充分考虑决策者的风险偏好和心理因素,将供应商的运输配送能力、合作潜力和发展潜力纳入考量范围,以最大程度地优化装配式建筑供应商评价和选择决策方法。
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