孫宏偉，于雪峰，孫奇琦

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

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基于多級模糊識別模型的疏浚工程施工效果評價

孫宏偉，于雪峰*，孫奇琦

(黑龍江大學 水利電力學院，哈爾濱 150080)

疏浚工程項目施工效果評價既涉及定量指標又涉及具有模糊性的定性指標,目前還沒有統(tǒng)一的評價標準。針對這一問題，建立包含具有模糊性的定性指標和定量指標相結(jié)合的評價指標體系,提出該指標體系的4級評價標準,采用多級模糊識別模型進行評價，結(jié)合工程實例討論了該評價指標體系、二元比較指標權(quán)重確定法和評價模型在疏浚工程評價中的應用。

疏浚工程;指標體系;指標權(quán)重;二元比較;模糊模式識別

現(xiàn)代運輸方式包括公路、鐵路、水運、航空和管道等多種形式，水運與其他運輸方式相比具有不可替代的優(yōu)越性，如投資省、運量大、運費低、收效快、節(jié)約能源等。航道是水運的基礎(chǔ)，航道疏浚是港口發(fā)展、航道建設(shè)和維護的重要手段，因此，疏浚工程項目施工效果評價對航道疏浚工程建設(shè)具有重要指導意義。

目前針對疏浚工程項目評價模型的研究較少，但有關(guān)評價模型的研究與應用在其它領(lǐng)域得到了很好的發(fā)展，例如：主要成分分析法[1]、模糊數(shù)學模式評價法[2]、灰色評價法[3]、物元分析法[4]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法[5]和遺傳算法評介法[6]等在相應領(lǐng)域均取得了較好的效果。

疏浚工程項目施工效果的“優(yōu)”與“劣”是一個模糊概念，在評價過程中指標的選取直接影響評價結(jié)果的有效性，本文在評價指標的選取中，將“施工難易程度”、“建設(shè)單位滿意度”這兩項具有模糊不確定性的指標作為評價指標。施工難易程度指標是指工程所在地的自然、社會、經(jīng)濟環(huán)境等因素對項目順利實施的支撐程度，以及工程項目本身施工技術(shù)復雜程度對項目建設(shè)施工的影響；建設(shè)單位對施工企業(yè)的誠信、素質(zhì)等方面的綜合評價。評價模型采用陳守煜教授建立的工程模糊集理論的模糊識別模型[7-8]對疏浚工程項目進行評價。該模型用于工程評價中有兩種模式,其一是有評價標準的多級模糊識別模型和沒有評價標準的二級模糊識別,疏浚工程項目評價目前還沒有統(tǒng)一的評價標準，本文結(jié)合實際工程建立了疏浚工程項目的4級評價標準，通過計算評價指標標準與評價指標特征值之間加權(quán)距離，求得樣本對標準級別的相對隸屬度，并用級別特征值表示最終評價結(jié)果。

關(guān)于多項評價指標的權(quán)重確定，不同的確定方法得到不同的權(quán)重，直接影響評價結(jié)果。指標權(quán)重確定法有二元比較法[7-8]、層次分析法[9]、專家調(diào)查法(Delphi法)[10-11]、主成分分析[12]、基于粗糙集的權(quán)重確定法[13]等。本文采用二元比較法，它符合人思維習慣，物理概念清晰，在實際應用中簡潔方便。

1 二元比較法確定指標權(quán)重的模型[7-8]

設(shè)有待進行重要性比較的目標或指標集為：

A=(a1,a2,…,am)

(1)

目標集中的元素經(jīng)兩兩比較得關(guān)于重要性的二元比較定性排序標度矩陣:

k=1,2,…,m;l=1,2,…,m。

(2)

ekl取值方法是將ak與ah比較，(1)若ak與ah同等重要，則ehk=ekh=0.5； (2)若ak比ah重要，則ekh=0.5；ehk=0;(3)若k=l時，對角線元素ekk=0.5。

將矩陣(2)各行元素求和，按由大到小排序得各行重要性排序列向量，令排序為1的指標對重要性的隸屬度為1，其它指標與排序為1的指標進行重要性比較，按語氣算子與隸屬度關(guān)系(表1)，得其重要性相對隸屬度，將各指標相對隸屬度歸一化，得到指標權(quán)重。

表1 語氣算子與相對隸屬度

2 多級模糊識別的理論模型[7-8]

X=(xij)

(3)

式中xij為樣本j指標i的特征值，i=1,2,…,m;j=1,2,…n。

若樣本集依據(jù)m個指標按c個狀態(tài)(或級別)的已知指標標準特征值進行識別，則有指標標準特征值矩陣:

Y=(yih)

(4)

式中yih為狀態(tài)(或級別)h指標i標準特征值,i=1,2,…,m;h=1,2,…,c。

將式(3)和式(4)轉(zhuǎn)化為相對隸屬度矩陣得到指標標準特征值隸屬度矩陣(5)和指標特征值相對隸屬度矩陣(6)。

S=(sih)

(5)

R=(rih)

(6)

根據(jù)文獻[7-8]采用表示樣本j對級別h的相對隸屬度的加權(quán)距離：

(7)

式中P為距離參數(shù)，P=1為海明距離，P=2為歐式距離。距離dhj表示樣本j對級別h的相對隸屬度，加權(quán)廣義權(quán)距離，dhj越小則樣本對級別h的相對隸屬度就越高，本文采用P=2為歐式距離，模糊綜合識別模型如下：

(8)

用式(8)對式(5)、式(6)相對隸屬度矩陣進行計算求得樣本集模糊優(yōu)屬度矩陣：

U=(uhj)

(9)

式中uhj為樣本j對級別h關(guān)于模糊概念A的相對隸屬度，j=1,2,…,n;h=1,2,…,c。

評價級別特征值為：

(10)

3 應用實例

某疏浚工程公司，近年完成多項疏浚工程項目，為提高工程管理水平，總結(jié)工程經(jīng)驗，現(xiàn)選取已完成的4個疏浚工程項目甲、乙、丙、丁，進行工程質(zhì)量評價，經(jīng)分析擬定評價指標為：進度目標完成率(%)、項目利潤率(%)、項目質(zhì)量等級(分)、施工難易程度(分)、施工設(shè)備完好率(%)、分部分項合格率(%)、安全達標合格率(%)、建設(shè)單位滿意度(分)等8項指標。

3.1 疏浚工程4級劃分標準

根據(jù)有關(guān)規(guī)范和施工經(jīng)驗確定疏浚工程項目施工效果評價指標4級標準值見表2。

表2 評價指標4級標準值

用矩陣表示評價指標標準特征值：

(11)

將矩陣式(11)評價指標標準特征值轉(zhuǎn)化為指標標準相對隸屬度如下：

(12)

指標i=1,2,…,8；級別h=1,2,…,4。

3.2 疏浚工程項目指標特征值

對擬定的4個工程項目進行分析，得到各工程項目指標特征值見表3。

表3 各個疏浚工程項目的指標特征值

指標特征值矩陣：

(13)

將矩陣(13)評價指標標準特征值轉(zhuǎn)化為指標標準相對隸屬度如下：

指標i=1,2,…,8;樣本j=1,2,…,6表示待評價項目。

3.3 疏浚工程項目施工效果評價指標權(quán)重

確定進度目標完成率、項目利潤率、項目質(zhì)量等級、施工難易程度、施工設(shè)備完好率、分部分項合格率、安全達標合格率、建設(shè)單位滿意度8項指標重要性排序一致性標度矩陣：

(4)

以排序為(1)的第2項指標逐一與排序(2)至(4)指標作關(guān)于重要程度的二元比較判斷如下：

排序為(1)的指標2與排序為(2)的指標3、6相比，處于“同樣”與“稍稍”重要之間，相對隸屬度為0.905；排序為(1)的指標2與排序為(3)的指標4相比，處于“稍稍”重要，相對隸屬度為0.818；排序為(1)的指標2與排序為(4)的指標1、5、7、8相比，處于“稍稍”與“略為”重要之間，相對隸屬度為0.739；得非歸一化權(quán)重向量如下：

w′=(0.739,1,0.905,0.818,0.739,0.905,0.739,0.739)

歸一化得8項指標重要性權(quán)重如下：

w=(0.112 2,0.151 9,0.137 5,0.124 2,0.112 2,0.137 5,0.112 2,0.112 2)。

3.4 疏浚工程項目施工效果多級模糊識別

利用式(8)模糊識別模型進行評價得到各工程各級別的優(yōu)屬度矩陣如下：

利用式(10)可求出各個疏浚工程項目的級別特征值:

H=(2.181 7 2.520 8 1.614 5 2.124 3)

得到疏浚工程施工項目效果評價結(jié)果見表4。

表4 疏浚工程評價結(jié)果

4 結(jié) 論

根據(jù)評價結(jié)果,評價項目丙為一級；項目甲、乙、丁為二級。結(jié)合公司產(chǎn)值、利潤率、安全、設(shè)備完好率、工程質(zhì)量，建設(shè)單位滿意度等方面，該結(jié)果與實際相符，同時可根據(jù)該評價結(jié)果得到項目施工效果的排序為項目丙、丁、甲、乙，為公司綜合考核提供依據(jù)，達到了施工效果評價的目的。

本文建立的疏浚工程項目效果評價指標體系，提出其4級評價標準，并采用多級模糊識別模型進行評價。結(jié)果表明對沒有統(tǒng)一評價標準的疏浚工程項目，該評價方法是可行的。

[1] 李勇.基于主成分分析法的建筑施工現(xiàn)場安全評價方法的研究 [D].天津：天津大學，2005.

[2] 劉玒玒，汪妮，解建倉，等.基于模糊綜合評價法的渭河流域生態(tài)脆弱性評價[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報，2014，45(1)：73-77.

[3] 周鵬霞，黨德鵬.基于灰色層次法的城市應急能力評估系統(tǒng)[J].計算機工程與設(shè)計,2012,33(8):3023-3028.

[4] 劉菁，賴芨宇，孫曉丹，等.基于物元分析法的施工項目管理績效評價模型[J].工程管理學報,2015，29(1)：124-128.

[5] 涂書芳.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的地面灌溉系統(tǒng)評價與優(yōu)化設(shè)計方法研究[D].北京:中國水利水電科學研究院，2015.

[6] 許文婷.基于遺傳算法的大型泵站工程安全綜合評價模型研究[D].揚州：揚州大學，2012.

[7] 陳守煜.工程模糊集理論與應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998.

[8] 陳守煜.可變模糊集理論與模型及其應用[M].大連：大連理工大學出版社，2009.

[9] 鄧雪，李家銘，曾浩健，等.層次分析法權(quán)重計算方法分析及其應用研究[J].數(shù)學的實踐與認識2012,42(7):93-99.

[10] 鎮(zhèn)常青.多目標決策中的權(quán)重調(diào)查確定方法[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，1987，7(2)：16-24.

[11] 宋光興，鄒平.多屬性群決策中決策者權(quán)重的確定方法[J].系統(tǒng)工程，2001,19(4)：84-89.

[12] 韓小孩，張耀輝，孫福軍，等.基于主成分分析的指標權(quán)重確定方法[J].四川兵工學報，2012,33(10)：124-126.

[13] 鮑新中，劉澄.一種基于粗糙集的權(quán)重確定方法[J].管理學報，2009,6(6),729-732.

Evaluation of dredging project construction effect based on multi-level fuzzy recognition model

SUN Hong-Wei,YU Xue-Feng*,SUN Qi-Qi

(CollegeofHydraulicandElectricPower,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

Evaluation of the dredging project construction effect involve quantitative indexes and qualitative indexes with fuzzy,and there is no unified assessment standard.To solve this problem,the evaluation index system is established which includes the qualitative indexes and quantitative indexes,puts four grades classification standard,and takes the multi-level fuzzy recognition mode as the dredging projects evaluation model.Combined with practical examples,the application of the index system,binary comparison weight determination method and the model in dredging project evaluation is discussed in detail.

dredging project；index system；index weight；binary comparison method； fuzzy pattern recognition

10.13524/j.2095-008x.2016.04.050

2016-10-17

黑龍江省自然科學基金資助項目(D201410)；黑龍江省教育廳科學技術(shù)研究項目(12521411)

孫宏偉(1985-)，男，黑龍江尚志人，碩士研究生，研究方向：工程管理與施工，E-mail:sun20053783@163.com;*通訊作者：于雪峰(1964-)，男，黑龍江綏化人，教授，博士，碩士研究生導師，研究方向：水利水電工程系統(tǒng)優(yōu)化與決策、工程管理與施工，E-mail:Xuef_Yu@163.com。

U616.2

A

2095-008X(2016)04-0008-06