基于层次分析法对EPC模式决策管理的研究

付志伟

(长江工程职业技术学院，武汉 430212)



基于层次分析法对EPC模式决策管理的研究

付志伟

(长江工程职业技术学院，武汉 430212)

针对EPC模式下经常遇到的决策问题，如承包商选择、项目风险判定等，从系统论角度出发，运用层次分析法(简称AHP法)，将EPC模式下复杂的、多准则、多属性的决策问题进行分解，把影响决策问题的因素按相互关联的程度划分为不同的层次，进行两两比较赋予权重值，通过计算将各层次的权重值进行权重合并验证一致性，得到决策影响因素的权重排序，决策者可以将排序结果作为决策参考的依据。

AHP；EPC；决策；决策模型

EPC(Engineering Procurement Construction)即“设计-采购-建造”模式，指业主通过公开招标或邀请招标的形式确定项目的总承包商，由该承包商完成项目的设计、采购、施工、调试运行等任务，并完成双方合同约定的其他内容。

EPC模式相较传统模式优势凸显，逐渐成为国际工程项目建设模式的主流。然而，受我国项目管理队伍的素质约束和传统管理方法的影响，项目管理过程中所出现的诸多决策问题还主要依赖于直觉判断或经验判断，容易给项目造成经济损失。随着工程项目管理经验的不断积累，项目管理者开始认识到决策管理的重要性。但EPC项目中经常出现的决策问题大多数都是较为复杂的、模糊的、多准则难以定性的问题，如何对此做出准确的判断，就需要引进一套科学的决策方法。将层次分析法(AHP法)引入决策中，建立新的数据分析模型对EPC项目中复杂的、模糊的、多准则的问题进行分析，将人的主观判断用数量形式表达和处理，通过建模分析能较好地解决此类决策问题。

1 AHP层次分析法的原理和方法

1.1 层次分析法的原理

层次分析法(Analytic Hierarchy Process)的原理就是把复杂的、多准则、多属性的问题分解成相互影响的不同组成因素，根据各因素间相互关联程度，分解排列建立层次结构模型，结合众多专家和决策者意见，将每一层次各元素针对上一层元素进行两两比较赋值，建立矩阵进行计算得到每一层次因素对上一层因素的权重，然后将每一层因素权重进行合成，最后进行排序，将排序结果提供给决策者进行综合判断。

1.2 层次分析法的运算方法

将EPC模式下的复杂的、模糊的、多准则的决策问题采用AHP法进行处理，将项目管理过程中复杂多变的影响投资、工期、质量和安全等方面存在的诸多的不确定性因素，归集起来纳入决策方案的评选中，对其进行判断、识别，综合选取各影响因素正面效应最佳的方案，保证工程建设的顺利完成。通常四个步骤来完成：

第一步，将EPC模式下的决策问题进行认真分析，将复杂的、多准则的问题进行分解、排列。根据元素间相互关联的程度，划分为不同层次，形成层次分析结构模型。

第二步，根据层次结构模型，将每一层的因素针对于上一层的目标进行两两比较，通过比较重要性，根据比例标度赋予权重值，并建立两两比较矩阵。

第三步，根据上一步的两两比较矩阵的赋值情况进行权重计算。运用排序权向量计算特征向量，得到权重排序。得到权重排序后，利用一致性指标和随机一致性指标做一致性检验。若检验通过，特征向量即为权向量；若不通过，需要重新构造成对比较矩阵，以此类推。

第四步，经过上一步骤的计算得到全部某一组元素对上一层某个元素的权重向量，将单准则下的权重进行合成，得到各元素对总目标的相对权重，并逐层进行总的判断矩阵一致性检验，最后对合成权重排序。

2 AHP法在某工程项目实例运用

在工程项目管理过程中，项目投资的风险、承包商的选择等决策问题往往受到很多因素影响，决策者容易采取不科学的方法做出决策判断，导致项目受到不可挽回的损失，本文以武汉市青山区绿地某住宅小区一期工程项目为例，运用AHP法建立新的数学模型对该项目的风险决策问题进行分析验算，并与工程实际情况进行比较，验证方法的可行性。

2.1 工程项目概况

武汉市青山区绿地某住宅小区一期项目四周交通道路环绕，地理位置十分优越，环境优美。项目总用地面积7.65万m2，规划总建筑面积20.655万m2。项目总投资30.7680亿元，总工期48个月。项目分两期进行开发，一期工程总工期28个月，包括5栋约15万m2的小高层住宅；二期工程总工期20个月，包括2栋45层高层住宅、2栋35层高层住宅。

(1)招标方式。小区一期项目采取公开竞标的方式进行招标。招标部门制定招标工作流程，编制招标文件、并发布招标信息。

(2)合同形式。该项目采用EPC工程总承包模式，采用固定总价合同，合同条款依据《合同法》、《建设工程施工合同协议条款》由总承包商与业主商定。

(3)施工管理。根据工程质量、进度要求编制施工组织设计和进度计划，并报监理、业主批准，作为项目实施的指导性文件。

(4)技术要求。遵守国家、地方的法律法规，施工技术必须满足工程质量要求。现场安全文明要符合国家有关规定的要求。项目实施期间，由总承包商做好项目现场地下管线及相邻建筑物、构筑物的保护工作。

(5)质量要求。该项目由第三方建设监理对项目进行管理。要求承建单位熟悉和认真执行监理单位规定的各项检查制度和各分项工程的报验程序。制定各分部、分项工程的质量目标，施工中严格按照目标进行预测、预控。

(6)环保要求。该项目属于新建居民小区，环保要求较高，施工人员和管理人员必须高度重视环境保护。

(7)市场环境。2015年武汉市住宅商品房销售摘得全国住宅销售冠军，武汉新建商品住宅建成约2 240万m2，连续5年刷新记录。到目前为止，武汉楼市成交量已连续5年位居榜首，成为中国楼市最热的城市之一。

2.2 运用AHP法求解决策问题

根据AHP法的运算步骤，结合工程实际情况建立数据分析模型，并进行模型求解计算，得到影响决策的判断的因素排序。

2.2.1 识别风险因素建立层次结构模型

通过对该项目一期工程的调研，对工程目标、基本情况、周边环境等影响项目风险的因素进行数据分析，找出影响项目风险决策的因素，可将准则层的因素和措施或方案层的因素组合构建递阶结构层次，构建新的决策层次模型见图1。

图1 项目决策层次模型

2.2.2 构建判断矩阵

建立判断矩阵时，对具体要素赋值采用专家评分的方法，主要对参与本项目建设的相关管理人员及专家发放《工程项目管理调查问卷》(问卷分为上下两卷，上卷主要针对准则层的相关问题进行调查，下卷主要针对措施或方案层的相关问题进行调查)，收集关于该项目的相关决策影响因素以及影响因素的相对权重。通过对意见整理分析，并进行必要的筛查，完成该项目风险决策的判断矩阵赋值。判断矩阵赋值如下，分别见表1～表5。

(1)判断矩阵A～B=(bij)4×4

表1 判断矩阵A～B

(2)判断矩阵B1～C=(cij)6×6

表2 判断矩阵B1～C

(3)判断矩阵B2～C=(cij)6×6

表3 判断矩阵B2～C

(4)判断矩阵B3～C=(cij)6×6

表4 判断矩阵B3～C

(5)判断矩阵B4～C=(cij)6×6

表5 判断矩阵B4～C

2.2.3 计算单层向量权重

(1)根据以上5个判断矩阵的赋值结果，利用“根法”求解各判断矩阵中目标元素的向量权重Wi。通常先将矩阵元素按行相乘得到新的向量，然后将新的向量的每一个分量开n次方；最后将所得向量归一化即为权重向量(见下式)。

运用上式，计算目标层A对准则层B的判断矩阵求解向量权重WA；采取同样方法分别计算准则层B1、B2、B3、B4对措施层C判断矩阵的向量权WB1、 WB2、WB3、WB4。

WA=(0.1228 0.2745 0.5403 0.0624)；

WB1=(0.0465 0.1671 0.1470 0.1159 0.0667 0.4568)；

WB2=(0.4583 0.0273 0.1014 0.2110 0.0473 0.1547)；

WB3=(0.4324 0.2021 0.0585 0.0522 0.0575 0.1972)；

WB4=(0.4919 0.1422 0.1381 0.1422 0.0560 0.0297)。

(2)检验判断矩阵的一致性

λmax(B1)=6.5745；λmax(B2)=6.5772；

λmax(B3)=6.6121；λmax(B4)=6.4093；

经计算，C.R.(A)=0.0739；C.R.(B1)=0.0781；C.R.(B2)=0.0916；C.R.(B3)=0.0972；C.R.(B4)=0.0651；C.R.(A)均小于0.1，判断矩阵满足一致性要求。

2.2.4 单层次权重针对目标进行权重合成，进行权重排序

经过上一步计算，得到单准则下各层的单层次权重向量，将单准则下的权重沿层次结构自上而下进行合成，最终得到各元素对总目标的相对权重。

(1)分别针对于目标层A、准则层B、措施层C，将各层元素权重排列(见表6、表7)；

表6 判断矩阵A～B向量权重排列表

表7 判断矩阵B～C向量权重排列表

表8 合成权重计算结果

通过上面的权重合成计算，可以得出针对于目标A，措施层C各因素权重排序依次为：材料成本C1、施工技术C2、质量安全管理C4、合同管理C5、分包商管理C3、施工环境C6。

2.3 与其他决策方法的比较

为检验此法的科学性及可行性，将此法与其他决策方法进行比较，通过不同决策方法的比较，证明该方法比其他决策方法更加科学，适用于解决EPC模式下的决策问题。

(1)原项目风险决策的方法

首先，结合项目需求对项目风险因素进行收集与分析，整理一份风险分析表。根据风险影响大小，按重要程度进行标记，决策者对每个风险按照重要、一般重要、不重要3个档次进行标记，见表9。

表9 项目风险分析表

对风险因素进行梳理分析后，接下来制定风险规避方案并进行比较。通常情况下，将制定的规避方案采用方案评价表的形式放在一起进行比较。评价表中所列项目必须经过筛选，将主要影响因素拿出来进行比较，如果比较项太多，就可能干扰综合判断。方案评价一般按3个档次符合、部分符合、不符合来给予评价，见表10。

表10 项目方案评价表

最后，项目决策者对方案评价表进行进一步分析，从分析表来看，A方案明显处于劣势，而B方案和C方案各有优势不相上下，所以很难判定哪个方案更适合。此时，决策者往往就根据以往的经验进行判断了，结合以往项目出现的类似情况加上经验，把B方案和C方案中认为比较重要的某一项进行比较来做出方案选择。按照传统管理的思维模式，决策者大多会从经济的角度来考虑，结合当前环境选择最保守的方案，此时决策者会选择方案B。

(2)两种方法的比较

将该项目运用AHP法分析结果与原项目决策方法做出的决策结果进行比较，各因素影响权重清晰度，见表11。

表11 不同方法对风险因素分析情况比较

通过比较来看，虽然在该项目的决策中原决策方式的结论与本决策方法的结论保持一致，但前者更多的是经验的判断，通过前者得到的结论比较勉强，各风险因素影响方案的权重表达不清楚，项目决策者对方案选择过于模糊，不仅对项目决策存在影响，而且可能导致决策者因忽略某个影响因素而造成损失。相反，采用AHP法对项目风险因素进行权重分析，使得决策者能够明确各风险因素的影响权重，在做出方案选择时重点考虑权重大的因素，为项目管理者作出正确的决策提供科学依据。

3 结 论

EPC模式在我国推广多年，受到我国项目管理队伍的素质约束和传统管理方法的影响，决策者往往容易采取一些简单的决策方法来做出判断，给项目带来损失。本文通过将EPC模式下的决策问题建立新的决策模型进行计算，解决了EPC模式中其它决策方法存在的需求分析不明确、方案比较含糊、无法分析不确定性决策的弊端，帮助决策者系统化的收集、整理完整的决策要素，清晰的描述需求目标，从不同的视角思考问题，精确的比较不同方案，并较好的对不确定性问题进行了预测性的分析，从而为决策者提供科学的、准确的决策依据。

[1] 许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社, 1988.

[2] 李文英.层次分析法(AHP法)在工程项目风险管理中的应用[J].北京化工大学学报, 2009(01).

[4] 马云东,胡明东.改进的AHP法及其在多目标决策中的应用[J].系统工程理论与实践, 2007(6):40-43.

Research on EPC Decision Management Based on Analytic Hierarchy Process

FU Zhi-wei

(Changjiang Institute of Technology, Wuhan 430212, China)

From the angle of system theory and by using the analytic hierarchy process (AHP), the often-encountered, complex, multi-criteria and multi-attribute decision problems under EPC model, such as contractor selection and project risk assessment, are explained.The factors affecting the decision problems are divided into different levels according to their interrelated degree.The weight order of factors affecting the decision can be obtained through endowing different levels with weights by pairwise contrast, calculating the weight value of each level and verifying their consistency to offer references for decision-makers.

AHP; EPC; decision; decision model

2016-06-21

付志伟(1981-)，男，湖北仙桃人，讲师，硕士，主要从事工程项目管理研究。

C934

A

1673-0496(2016)04-0049-04

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.04.017