基于AHP-FCEM的配网建设项目施工多维管理效果量化评价方法研究

曾滔胜

（广东电网有限责任公司佛山供电局）

0 引言

配网建设项目的施工管理效果受到多种因素的综合影响， 常规的评价方法多为定性判断， 具有较强的主观性。建立一种通用的量化评价模型能够产生深远的工程应用价值。层次分析法是常用的定性、 定量评价方法， 但是难以处理模糊指标， 故在其基础上引入模糊综合评价法， 从而探索适用范围更广的评价模型。

1 基于AHP-FCEM的配网建设项目施工多维管理量化评价模型

（一） AHP-FCEM评价方法的理论基础

1. 层次分析法

层 次 分 析 法 （Analytic Hierarchy Process， AHP）是一种定性和定量相结合的评价方法， 具有三个核心实施步骤， 分别为构建层次结构模型、 构造各层级的对比矩阵以及计算各层次权重值， 其实施要点如下。

（1） 建立层次结构模型

待评价的实际问题通常较为复杂， 影响因素众多， 为了开展AHP 评价， 需要对其进行逐层分解， 形成阶梯式的层次结构[1］。按照由高到低的层级关系，层次结构模型通常涵盖目标层、 准则层以及方案层，必要时可增加结构模型的层数。

（2） 构造对比矩阵

层次结构模型将影响决策的因素分解为多个层次的评价指标， 但每个指标对问题决策的影响程度不一定相同， 决策者对指标的认知和判断也存在差异[2］。因此， 需要从结构模型的最底层开始， 采用比例标度法对比指标的重要程度。假设指标i和指标j同层， 其对比方法如表1。将对比矩阵记为A， 则有A=(aij)n×n，aij为指标i与指标j相比后的标度值。

表1 比例标度法示例

（3） 计算各层次权重值

由于指标因素较多， 在构造对比矩阵之后， 必须检验其一致性， 防止指标重要性相互矛盾。求解出矩阵A的特征根λmax， 按照CR=CI/RI检验一致性， 其中CI=(λmax-n)/(n- 1)， 如果CR<0.1， 则认为对比矩阵通过了一致性检验。各层次权重值计算是指分层计算出每个指标的权重值， 计算方法如下。

式中，Wi表示指标i的权重值，akj为对比矩阵A中第j列第k 行的元素， 同理，aij为对比矩阵中第j列第i行的元素。

2. 模糊综合评价法

模糊综合评价法 （Fuzzy Comprehesive Evaluation Modle， FCEM） 用于处理模糊环境下的多因素影响问题， 主要作用是对模糊性的影响因素进行量化， 其基本原理如下。

（1） 建立综合评价的因素集

因素集是指影响评价对象的各种因素的集合， 将因素集记为U， 则有U={u1,u2,...,un}， 将U中的任一元素记为ui， 其中i= 1,2,...,n。

（2） 建立综合评价的评价集

评价集是评价者对评价对象可能做出的各种评价结果的预测， 通常将评价集记为V， 则有V={v1,v2,...,vm}， 任一元素vjϵV， 其中j= 1,2,...,m。

（3） 构建隶属度矩阵

因素集中的任一元素ui与评价集中的任一元素vj之间存在隶属度关系， 将隶属度取值记为rij， 可得到隶属度矩阵R。

（4） 进行模糊综合评价

模糊综合评价具有单层次和多层次之分， 以较为简单的单层次综合评价为例， 在层次分析法中获取了评价指标的权重矩阵W={W1，W2， ...，Wm}， 则矩阵W与矩阵R做乘法运算， 可得到综合评价向量集B， 其计算方法为

对评语集V中每个元素分配权重， 可得到评语集的权重集合C=（c1，c2， ...，cn）， 综合决策值F=C•BT，T表示对B进行转置[3］。

（二） 针对配网建设项目多维管理效果的AHPFCEM评价模型

配网项目施工管理涉及进度、 质量、 成本、 安全环保等多种因素， 属于典型的多维评价问题。在AHP方法中， 虽然对各个指标分配了权重， 但仍然存在专家打分环节， 具有一定的主观性， 因此需要通过FCEM方法进一步提高量化评价的质量[4］。基于AHP-FCEM的配网建设项目多维管理量化评价模型如图1所示。

图1 基于AHP-FCEM的配网建设项目施工多维管理效果评价模型示意图

2 配网建设项目施工多维管理量化评价模型实证分析

（一） 工程项目概况

某低压配电网建设工程的主要建设内容包括10kⅤ电缆 （63.44km） 、 电缆沟 （23.15km） 、 架空线路基础设施、 高压配电柜 （42 面） 、 低压配电柜 （70面） 以及电缆分接箱（45 个） 等， 计划工期为15 个月， 总投资金额为9304.61万元。

（二） 基于AHP的施工多维管理效果评价

1） 建立多维施工效果管理的层次结构模型

将目标层、 准则层、 方案层指标集合分别记为A0、B0、C0， 目标层仅有一个指标， 即配网项目施工多维管理效果， 准则层存在四个评价指标， 分别为进度管理效果 （B1） 、 质量管理效果 （B2） 、 成本管理效果（B3） 、 绿色施工管理效果 （B4）， 于是有B0={B1，B2，B3，B4}。方案层共计设置16 个评价指标， 每一个准则层指标对应4 个方案层评价指标。以B1指标为例，其对应的方案层指标为进度计划 （C1） 、 进度计划执行 （C2） 、 进度检查机制 （C3） 、 进度反馈机制 （C4） 。

2） 各层次指标对比矩阵及一致性检验

（1） 构建各层次评价指标的对比矩阵

根据层次结构模型， 对比矩阵共计5 个， 分比为准则层与目标层的对比矩阵 （1个） 、 方案层与准则层的对比矩阵 （4 个）， 以准则层与目标层的对比矩阵为例， 其构建结果如下。

式中， 为了便于分析， 将对比矩阵的名称记为相应指标集合的名称。

（2） 一致性检验结果

分别求出5 个对比矩阵的最大特征根， 计算出CⅠ、 CR两个关键指标， 进而判断各层对比矩阵的一致性， 结果如表2。

表2 各层判断矩阵的一致性检验结果

3） 各指标权重计算结果

根据AHP评价法， 计算指标体系中各个指标的权重值， B1～B4对应的指标权重分别为0.213、 0.442、0.238 以及0.107。方案层指标与准则层指标对应，C1～C4对应权重值为0.047、 0.126、 0.027、 0.013，C2～C8对应权重值为0.129、 0.094、 0.051、 0.168，C9～C12对应权重值为0.099、 0.018、 0.051、 0.070，C13～C16对应权重值为0.042、 0.010、 0.020、 0.034。

（三） 配网建设项目施工管理效果多为综合评价

1） 构建FCEM评价法的评价集

将指标的评价集划分为4 个等级， 分别为优秀、良好、 一般、 较差， 评语集中每个元素需要设置权重，分别为90、 80、 70以及60， 与评价等级一一对应。

2） 设置定性指标的隶属度函数

进度检查机制、 质量检查制度、 质量获奖情况、场地环境影响等方案层评价指标具有一定的模糊性，需要通过隶属度函数对其进行定量划分。隶属度函数针对4 个评价等级而设置， 以优秀等级为例， 其隶属度函数为

式中，x为综合决策值的计算结果。

3） 针对准则层指标的AHP-FCEM评价

将准则层指标B1～B4对应的综合评价向量分别记为B1Z、B2Z、B3Z、B4Z， 相应的综合决策值记为F1、F2、F3、F4， 根据AHP-FCEM 评价方法， 向量和决策值的计算结果如表3所示。

表3 准则层指标综合评价向量和综合决策值计算结果

4） 求得配网建设项目多维管理效果综合评价结果

F1～F4的计算值分别代表进度、 质量、 成本以及绿色施工的管理效果。根据隶属度函数， 可求得目标层A0对应的隶属度矩阵， 将该矩阵记为RA0， 通过AHP 方法确定了B1～B4对应的权重值， 记为WB0=（0.213， 0.442， 0.238， 0.107） 。根据RA0和WB0求出目标层对应的综合评价矩阵为 （0， 0.2903， 0.7097，0）， 则目标层对应的综合决策值F0= （0， 0.2903，0.7097， 0）g（90， 80， 70， 69）T=72.903， 其中g表示矩阵的乘法运算。根据隶属度函数式 （6）， 该项目多维管理效果仅为一般水平。

式中，x为综合决策值的计算结果。

3 结束语

综合全文， 在配网建设项目施工多维管理效果评价中， 基于A H P-F C E M 的评价模型需要先建立层次结构模型和评价指标体系， 通过严谨的计算为每一个指标分配权重值。再根据F C E M 评价法建立评价集、 构建隶属度矩阵以及开展综合模糊评价。经过实证检验， 该模型能够有效实现施工管理效果的量化评价。