文志朋　韋　毅　郭佳文　陳昱錕　黃春雷　張鵬鵬　凌澤介　周佳菊　陸黎明

基于AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法的化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選方法研究

文志朋1韋毅1郭佳文1陳昱錕2黃春雷1張鵬鵬1凌澤介1周佳菊1陸黎明1

（1.廣西產(chǎn)研院新型功能材料研究所有限公司，廣西 南寧 530200；2.中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院廣西分院，廣西 南寧 530022）

化工新材料項(xiàng)目具有高投入、高技術(shù)、上下游產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系緊密等特點(diǎn)，在進(jìn)行多方案廠址優(yōu)選過(guò)程中，涉及的影響因素較多且復(fù)雜，很難直觀地判斷出各個(gè)方案的優(yōu)勢(shì)，做出最優(yōu)的選擇。文章采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法，將主要影響因素建設(shè)條件、投資費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用進(jìn)行量化，再運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為企業(yè)決策者提供系統(tǒng)的、量化的參考依據(jù)。

化工新材料；廠址方案優(yōu)選；層次分析法；模糊綜合評(píng)價(jià)法

引言

化工新材料產(chǎn)業(yè)作為全球發(fā)展最快的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，作為我國(guó)現(xiàn)階段重點(diǎn)培育和發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，是目前基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)最有市場(chǎng)前景領(lǐng)域，獲得了國(guó)家政策的大力支持。近年來(lái)，隨著市場(chǎng)對(duì)化工新材料產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，越來(lái)越多的企業(yè)加入到化工新材料行業(yè)，新建的化工新材料項(xiàng)目不斷增加，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，新項(xiàng)目廠址方案的優(yōu)選也變的越來(lái)越重要。陳旻[1]以全生命周期成本為視角，通過(guò)調(diào)研化工園區(qū)和企業(yè)，分析得出化工新材料項(xiàng)目園區(qū)選擇過(guò)程中的成本影響因素的構(gòu)成與特征，建立了園區(qū)選擇成本決策模型及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并通過(guò)實(shí)例分析驗(yàn)證。吳昊[2]結(jié)合企業(yè)對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際需求，通過(guò)市場(chǎng)前景、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益、環(huán)保生態(tài)效益等分析，利用層次分析法構(gòu)建廠址選址評(píng)價(jià)模型。

化工新材料項(xiàng)目的廠址選擇，因其具有項(xiàng)目高投入、高技術(shù)、對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施及產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境要求嚴(yán)苛、上下游產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系緊密而復(fù)雜等的特點(diǎn)，與普通的工業(yè)項(xiàng)目選址相比，存在較多的敏感影響因素，除了必須考慮地理位置、交通運(yùn)輸、人力資源、基礎(chǔ)設(shè)施等一般因素外，還需重點(diǎn)考慮環(huán)境影響、載體配套能力、產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)政策等產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。因此，化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選過(guò)程，涉及的影響因素范圍廣，內(nèi)容豐富且復(fù)雜，需要對(duì)各影響因素進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的分析比較，企業(yè)才能做出科學(xué)的、正確的選擇。

廠址方案優(yōu)選有定性、定量的方法，定性方法主要依靠經(jīng)驗(yàn)及主觀判斷和分析能力，使用于負(fù)面影響較小的方案。定量的方法核心是提出廠址方案優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，在定量的基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)廠址方案的優(yōu)劣性。本文采用科學(xué)的研究方法，引入AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法，把影響廠址選址的、難以量化和定性的因素進(jìn)行量化處理，再運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)對(duì)涉及到的相關(guān)影響因素實(shí)施綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)化工新材料項(xiàng)目廠址方案的優(yōu)選。

1　AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法廠址方案優(yōu)選模型構(gòu)建

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是20世紀(jì)70年代初由美國(guó)匹茲堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家薩迪（T.L.satty）教授提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。該方法將決策問(wèn)題的有關(guān)影響因素分解為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層，再通過(guò)定性定量的方法對(duì)復(fù)雜決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在聯(lián)系等進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。

模糊綜合評(píng)價(jià)法（Fuzzy Comprehension Evaluation Method）通常指的是以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的一種評(píng)價(jià)方法，它借助于隸屬度理論將定性評(píng)價(jià)變成定量評(píng)價(jià)，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)對(duì)涉及到的相關(guān)影響因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。模糊綜合評(píng)價(jià)法表現(xiàn)出結(jié)果準(zhǔn)確以及系統(tǒng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以有效解決一些難以量化的復(fù)雜問(wèn)題，非常適用于非確定性問(wèn)題的處理[3]。

AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法是由上述兩種方法的組合。該方法運(yùn)用層次分析發(fā)對(duì)指標(biāo)體系影響因素進(jìn)行分層處理，確定各指標(biāo)因素的權(quán)重系數(shù)，再采用模糊綜合評(píng)價(jià)法確各因素的隸屬度，最后用模糊數(shù)學(xué)計(jì)算分析，得出評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選所涉及的因素很多[4]。一般來(lái)講，化工新材料項(xiàng)目采用的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件較苛刻，涉及物質(zhì)的化學(xué)、物理變化，具有高溫高壓、有毒有害、易燃易爆、生產(chǎn)連續(xù)性和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)?；ば虏牧享?xiàng)目的選址與普通的工業(yè)項(xiàng)目選址相比，除了必須考慮地理位置、人力資源、交通運(yùn)輸、公用配套設(shè)施等一般影響因素外，還需重點(diǎn)考慮產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境因素，如環(huán)境影響、載體配套能力、產(chǎn)業(yè)鏈互補(bǔ)、產(chǎn)業(yè)政策等特殊因素。

本文遵循合規(guī)性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可操作性的原則，主要從項(xiàng)目的建設(shè)條件、投資費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用三個(gè)方面進(jìn)行分析、對(duì)比。

1.1.1建設(shè)條件

建設(shè)條件主要包括：區(qū)域位置條件、工程地質(zhì)條件、交通運(yùn)輸條件、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃符合性、安全環(huán)保配套設(shè)施和周邊環(huán)境敏感點(diǎn)，方案比較時(shí)，得分高的代表相對(duì)條件好，反之代表相對(duì)條件差。

區(qū)域位置條件主要考慮地理位置條件、自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等對(duì)項(xiàng)目的影響；工程地質(zhì)條件主要包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)條件得對(duì)項(xiàng)目的影響；交通運(yùn)輸條件主要包括水路、鐵路和公路等運(yùn)輸方式。對(duì)比原則是方便、快捷、實(shí)惠的完成項(xiàng)目物流需求；產(chǎn)業(yè)規(guī)劃符合性主要考慮項(xiàng)目與擬建區(qū)域當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)規(guī)劃是否匹配，廠址區(qū)域化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)方向和產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，是否具有能為項(xiàng)目提供先進(jìn)原材料、相關(guān)技術(shù)等的上游企業(yè)，是否具有“產(chǎn)業(yè)集群”優(yōu)勢(shì)；安全環(huán)保配套設(shè)施主要分析廠址區(qū)域的環(huán)境總量控制指標(biāo)，污水處理設(shè)施的處理能力、納管標(biāo)準(zhǔn)、富余能力等，廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，固廢處理設(shè)施及處理能力等，這直接影響企業(yè)建設(shè)期的“三廢”處理設(shè)施建設(shè)費(fèi)和后期運(yùn)營(yíng)期的三廢處理費(fèi)用等。周邊環(huán)境敏感點(diǎn)主要分析廠址距離水源保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、居民點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院等敏感點(diǎn)的距離，是避免發(fā)生投訴、噪聲超標(biāo)、人員中毒等事故發(fā)生前提。

1.1.2投資費(fèi)用

投資費(fèi)用主要包括土地購(gòu)置成本、建安工程費(fèi)、公用設(shè)施及生活設(shè)施條件和審批手續(xù)時(shí)間成本，方案比較時(shí)，得分高的代表相對(duì)費(fèi)用低，反之代表相對(duì)費(fèi)用高。土地購(gòu)置成本主要包括土地價(jià)格、投資強(qiáng)度、創(chuàng)稅收能力、建筑系數(shù)、容積率、土地使用年限、土地供給能力等；建安工程費(fèi)主要考慮因地域不同，導(dǎo)致的人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)具使用費(fèi)等費(fèi)用的不同，而引起的工程造價(jià)的差異；公用設(shè)施及生活設(shè)施條件主要包括園區(qū)的供水、供電、蒸汽、供氣、排水、網(wǎng)絡(luò)電信、污水處理站、生活設(shè)施等公用設(shè)施配套情況及供應(yīng)能力；審批手續(xù)時(shí)間成本主要考慮的是政府的營(yíng)商環(huán)境，主要包括項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)間、土地購(gòu)置時(shí)間、安評(píng)環(huán)評(píng)、規(guī)劃許可、施工許可審批時(shí)間等。

1.1.3運(yùn)營(yíng)費(fèi)用

運(yùn)營(yíng)費(fèi)用主要包括人力資源、原輔材料燃料動(dòng)力供應(yīng)及價(jià)格、三廢處理費(fèi)和財(cái)務(wù)稅收優(yōu)惠政策，方案比較時(shí)，得分高的代表相對(duì)費(fèi)用低，反之代表相對(duì)費(fèi)用高。

人力資源主要考慮當(dāng)?shù)叵M(fèi)水平、人員素質(zhì)、人力資源供應(yīng)、技能高校、當(dāng)?shù)匦劫Y情況等因素對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行、技術(shù)提升、科技創(chuàng)新等的影響，因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)、創(chuàng)新發(fā)展都需要人才，同時(shí)人才也是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。原輔材料燃料動(dòng)力供應(yīng)及價(jià)格主要考慮原材料、燃料、動(dòng)力的供應(yīng)來(lái)源、供應(yīng)能力以及議價(jià)能力，是否有配套的上游原料生產(chǎn)企業(yè)；三廢處理費(fèi)主要是廢氣、廢水、固廢的處理費(fèi)用；財(cái)務(wù)稅收優(yōu)惠政策主要包括增值稅、企業(yè)所得稅、個(gè)人所得稅、進(jìn)出口關(guān)稅等優(yōu)惠政策。

綜合以上廠址方案優(yōu)選的影響因素，采用層次分析法將化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，建立化工新材料項(xiàng)目廠址方案比選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及層次分析結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

圖1 化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選層次分析結(jié)構(gòu)模型

1.2 運(yùn)用層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選層次分析結(jié)構(gòu)，從第一個(gè)準(zhǔn)則層開(kāi)始向下，逐步確定各層不同元素相對(duì)于上一層元素的重要性權(quán)數(shù)，比例尺度如表1所示?；ば虏牧享?xiàng)目廠址方案優(yōu)選層次分析法（AHP）的權(quán)重設(shè)置方法、計(jì)算過(guò)程參照參考文獻(xiàn)[5,6]，各因素對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重如表2所示。

表1 AHP相對(duì)重要性比例尺度

表2　各因素對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重表

1.3 模糊綜合評(píng)價(jià)模型

1.3.1建立評(píng)價(jià)因素集合

評(píng)價(jià)因素集U是綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合，具有層次性，即一級(jí)指標(biāo)U={1，2，3，…，n}，二級(jí)指標(biāo)U={u1，u2，u3，…，un}，U表示第個(gè)指標(biāo)層的第個(gè)指標(biāo)。

1.3.2建立評(píng)語(yǔ)等級(jí)集合

評(píng)語(yǔ)等級(jí)集合V={1，2，3，…，v}，其中，j（=1，2，3，…，）指第種評(píng)價(jià)結(jié)果，為評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)，可以是定性的模糊的描述，也可以是定量的具體數(shù)值。

1.3.3建立隸屬度矩陣

根據(jù)評(píng)價(jià)因素集合U和評(píng)語(yǔ)等級(jí)集合V，建立隸屬度矩陣R。將每個(gè)影響因素精選量化，即確定從單因素來(lái)看被評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)各等級(jí)子集的隸屬程度（第個(gè)評(píng)價(jià)因素u對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果Vj的隸屬程度，表示為R={r1，r2，r3，…，r}，=1，2，3，…，）。對(duì)各評(píng)價(jià)因素逐一進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可得一個(gè)n行m列的隸屬度矩陣R。

其中，rj表示評(píng)價(jià)因素u對(duì)j的隸屬度。對(duì)于定性指標(biāo)可采用專(zhuān)家打分法確定其指標(biāo)隸屬度。

1.3.4多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

將隸屬矩陣與同級(jí)的權(quán)重系數(shù)矩陣相乘，可得上級(jí)評(píng)價(jià)因素的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，再將該級(jí)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果作為更高一級(jí)的隸屬矩陣，在運(yùn)用同樣的方法，可算出最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。

B=W*R（1）

式中：B為模糊運(yùn)算的結(jié)果，即評(píng)價(jià)結(jié)果向量；W為確定評(píng)價(jià)因素的模糊權(quán)向量；R為相應(yīng)的隸屬矩陣。

1.3.5評(píng)價(jià)結(jié)果分析

模糊評(píng)價(jià)的計(jì)算結(jié)果是一個(gè)模糊向量，表示的是評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于評(píng)價(jià)等級(jí)的綜合隸屬度，為了更加直觀方便優(yōu)選，可以給各評(píng)價(jià)等級(jí)一個(gè)尺度，如={}，則可以計(jì)算出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的具體得分A=B*×100，即可根據(jù)此得分對(duì)各廠址方案進(jìn)行快速排序。

2 實(shí)例分析

某科技型中小企業(yè)為將化工新材料科研成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，需要新建一個(gè)化工新材料廠，經(jīng)過(guò)初步篩選后，有P1、P2、P3、P4四個(gè)廠址方案符合化工新材料建廠要求。四個(gè)廠址方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，涉及的評(píng)價(jià)要素較多，很難直接做出決策。

本文運(yùn)用AHP-模糊層次分析法模型，并采用專(zhuān)家打分法對(duì)評(píng)價(jià)集V={優(yōu)，良，中，差}進(jìn)行量化，達(dá)到多方案優(yōu)選的目的。以方案P1為例建立模糊綜合評(píng)價(jià)表，如表3所示。

表3 方案P1模糊綜合評(píng)價(jià)表

續(xù)表3

2投資費(fèi)用B20.258土地購(gòu)置成本C70.0890.10.50.30.1 建安工程費(fèi)C80.0810.40.20.20.2 廠外公用設(shè)施及生活設(shè)施費(fèi)C90.0420.30.20.40.1 審批手續(xù)時(shí)間成本C100.0380.60.10.20.1 3運(yùn)營(yíng)費(fèi)用B30.353人力資源C110.0710.10.30.40.2 原輔材料、燃料動(dòng)力供應(yīng)及價(jià)格C120.1430.40.20.20.2 三廢排放指標(biāo)及處理費(fèi)C130.0930.60.10.20.1 財(cái)政稅收優(yōu)惠政策C140.0430.20.40.30.1

2.1　一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

建設(shè)條件：

=（0.401, 0.283 0.237, 0.079）

投資費(fèi)用：

=（0.376, 0.185, 0.307, 0.132）

運(yùn)營(yíng)費(fèi)用:

=（0.409, 0.218, 0.253, 0.120）

綜合以上通過(guò)模糊運(yùn)算獲得的一級(jí)評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表3 一級(jí)綜合模糊評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2　二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

上文計(jì)算出準(zhǔn)則層B中各因素相對(duì)目標(biāo)層A的權(quán)重，W=(0.389, 0.258, 0.353)T。準(zhǔn)則層B層對(duì)目標(biāo)層A的模糊評(píng)價(jià)矩陣為：

通過(guò)進(jìn)行矩陣相乘運(yùn)算可得出二級(jí)模糊評(píng)價(jià)結(jié)果：

=(0.397, 0.235, 0.261, 0.107)

取評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度集為：η={1(優(yōu))，0.8(良)，0.6(中)，0.4(差)}，則P1方案對(duì)于目標(biāo)層A的綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為：B*η×100=78.43。

同理，可求得P2，P3，P4方案對(duì)于目標(biāo)層A的綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)分別為63.25、75.43、69.32。

由上可知，四個(gè)廠址方案綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)P1＞P3＞P4＞P2，因此，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)四個(gè)化工新材料項(xiàng)目廠址方案中最優(yōu)的方案為P1方案。

3　結(jié)論

本文在化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選決策過(guò)程中，運(yùn)用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法，將影響廠址方案選擇的因素建設(shè)條件、投資費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用看作為一個(gè)系統(tǒng)，按照分解、比較判斷、綜合的思維方式進(jìn)行決策，并建立了AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)模型，該模型把定性方法與定量方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將多目標(biāo)、多準(zhǔn)則又難以全部量化處理的決策問(wèn)題化為多層次單目標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)兩兩比較或?qū)＜掖蚍址ù_定同層指標(biāo)因素相對(duì)上層指標(biāo)因素的數(shù)量關(guān)系，最后通過(guò)簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)運(yùn)算得出各方案綜合評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。本文通過(guò)實(shí)例分析研究表明，采用AHP-模糊綜合評(píng)價(jià)法得出的評(píng)價(jià)結(jié)論，能為企業(yè)決策者在化工新材料項(xiàng)目廠址方案優(yōu)選過(guò)程中提供系統(tǒng)的、量化的參考依據(jù)。

[1]陳旻. 化工新材料項(xiàng)目院區(qū)選擇成本決策模型研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué)，2020.

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Study on Plant Site Selection Method of New Chemical Material Project Based on AHP Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

New chemical materials project has the characteristics of high investment, high technology and close relationship between upstream and downstream industrial chains. In the process of multi scheme site optimization, there are many and complex influencing factors, so it is difficult to intuitively judge the advantages of each scheme and make the best choice. This paper uses AHP fuzzy comprehensive evaluation method to quantify the main influencing factors construction conditions, investment costs and operating costs, and then uses fuzzy mathematics to evaluate, so as to provide systematic and quantitative reference for enterprise decision-makers.

new chemical materials; plant site scheme optimization; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation method

F272

A

1008-1151(2022)06-0010-04

2022-03-14

文志朋（1987－），男，廣西產(chǎn)研院新型功能材料研究所有限公司工程師，碩士，從事化工新材料科研、設(shè)計(jì)與咨詢(xún)工作。

韋毅（1979－），男，廣西產(chǎn)研院新型功能材料研究所有限公司高級(jí)工程師，碩士，從事化工新材料研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與咨詢(xún)工作。