基于灰色关联分析的工程建设优化设计研究

来源:用户上传      作者: 潘　娟　肖美玉

　　价值工程作为一种贯穿于整个项目各个环节的系统方法。在工程建设中被广泛的采用，尤其在设计阶段实施意义更是重大。在设计过程中，每个专业都各自独立进行设计，势必产生各个专业工种设计的相互协调问题。通过实施价值工程，不仅可以保证各专业的设计符合国家和用户的要求，而且可以解决各专业设计的协调问题，得到全局合理的方案；建筑产品具有单件性的特点，工程设计往往也是一次性的，设计过程中可以借鉴的经验较少。价值工程的基本思想是以最少的费用换取最大的功能，然而由于客观条件千变万化，使得功能难以准确描述，这就产生了功能的不确定性。同时，提高价值的途径、成本换算，资料收集都存在不确定性。因此，在价值工程研究和应用过程中，运用不确定性系统理论分析、处理各种不确定性信息是非常必要的。
　　灰色系统(Grey System)理论是研究从系统内部发掘信息并充分利用这些信息，建模方法是着重于系统内部行为数据间的内在联系上挖掘其量化的方法。主要应用于解决不确定性问题。灰色关联分析(The Grey Relation Analysis，GRA)方法是灰色系统理论的一支，是分析系统中各因素间关联程度的一种量化方法，其基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断灰色过程发展态势的关联程度。本文通过灰色度量化事物之间的不确定关联关系，最终可得出一个量化的评价结果。
　　
　　一、灰色关联分析对价值工程的改进
　　
　　灰色关联分析对价值工程的改进具体表现在可以较客观的确定对象的功能权重系数和功能评价系数。在用该方法确定功能的权重系数时，首先确定评价事物的评价因素集，然后确定各事物的相应的评价因素特征指标灰量值，同时确定最佳事物基准特征参量序列，在此基础上建立待评价事物与最佳事物的关联度。关联度系指待评价事物与最佳事物之间的关联性大小的量度。关联度越大，该评价事物与最佳事物的关联程度亦越大。根据关联度大小，即可确定各项功能的权重系数。其具体过程如下。
　　(1)确定指标的特征量矩阵
　　设某工程共有m个方案组成的方案集记为Xi(i=1，2，…m)，考虑了n个功能指标组成评判方案优劣的指标集，记为Xj(j=1，2，…n)。据此，可以得到m个方案的指标特征量矩阵(也称决策矩阵)：
　　
　　其中，定性指标可以通过专家打分法确定，定量指标可以直接采用其实际指标量或货币值。
　　
　　(2)确定相对理想方案(母序列)
　　
　　相对理想方案是客观上可能出现的最好方案，是从m个投标方案中选出各个指标的最佳值。在评价指标中功能指标越大越好。设相对理想方案Xo的因素指标Xoj，且满足以下条件：硝=max[X1j,X2j
　　
　　在求出功能评价系数和成本系数之后，就可以得出价值系数，从而进行方案评定与优化。由于基于灰色关联度的评标方法在对定量数据进行评价时可以做到完全无人为干预，充分利用已有的白化信息，因此这种方法更为精确有效。而且，利用灰色关联模型进行评标是从被评对象的各个指标中选取最优值为评价的标准，实质上是评价被评对象和此标准之间的距离，这样可以较好地排除数据的“灰色”成分。另一方面，这种方法在处理定性信息时仍需要通过专家形成量化数据(评分)，因此对于这一部分信息仍无法避免人为因素影响。
　　
　　二、案例分析
　　
　　某开发公司的某幢公寓建设工程中，有4个设计方案。将公寓作为一种独立的“产品”进行功能定义和评价：F1平面布局；F2采光通风(包括保温，隔热，隔声)，F3层高与层数，F4牢固耐久；F5“三防”(防火，防震和防空)设施。经有关专家对上述方案进行技术经济分析和论证，得到如下资料见表1。
　　
（1）按照上节所讲的步骤,进行灰色关联分析计算各项功能的权重系数,如表2所示:
　　
（3）同样，按照 灰色关联分析计算出各个方案的成本系数，如表3所示 ：
（4）通过得，各方案得价值系数，如表4所示：
　　
从表4中，可以看到C方案的价值系数最高，为最优方案。
　　(5)对方案的进一步优化。为控制工程造价和进一步降低费用，拟针对所选的最优设计方案的环境设计部分，以工程材料费为对象开展价值工程分析。将环境设计划分为4个功能项目，各功能项目平分值及其目前成本见表5。按限额设计要求目标成本应控制在12170元。
　　本案例按分析要点的思路以日照为例分析如下：
　　
　　日照功能评分为11分，功能系数F为0．1170(11／94)；目前成本为1520，成本系数C为O．1186(1520／12812)；价值系数V=F／C=0．1170／0．1186＝0．9865<1，成本偏高，须作重点分析，寻找降低成本途径。根据其功能系数0．1170，目标成本只能确定为1423．89元，需要成本降低幅度96．11元(1520―1423．89)。其他项目分析同理，按功能系数计算目标成本及成本降低幅度，计算结果见表6。
　　
　　由表6可以看出，通过对日照，绿化，噪声及卫生间距离四个方面的改进都可以降低成本。根据成本降低额的大小，功能改进顺序依次为：卫生间距离，绿化，噪声及日照。这样，目标成本额就控制到我们所需要的最低值水平(12170元)。
　　本文引入了模糊数学的灰色关联分析思想对价值工程法进行了改进。改良后的价值工程法，有效的避免了由于主观因素的弊端，可以使建筑产品的功能定义更合理。而且可以有效地控制工程造价，同时，既可避免一味降低工程造价而导致对象功能水平偏低的现象，也可避免一味降低使用成本而导致功能水平偏高的现象，使工程造价、使用成本及建筑产品功能合理匹配，节约社会资源消耗。
　　
　　参考文献：
　　[1]刘斯峰、郭天榜、党耀国等：《灰色系统理论及应用》科学出版社1999年版。
　　[2]阮连法、温海珍：《模糊综合评价在工程投标报价中的应用》，《建筑经济》2002年第5期。
　　[3]刘贵文、沈岐平：《价值工程在我国建筑业中发展现状的调查研究》，《价值工程》2001年第3期。
　　[4]谭春桥、张强：《模糊多属性决策的直觉模糊集方法》，《模糊系统与数学》2006年第20期。
　　[5]Deng J L：Introduction to grey system．The Journal of GreySystem(UK)，1989．
　　[6]Atanassov K：Intuitionisticfuzzy sets．Fuzzy Sets and Systems，1986．
　　(编辑　李文婷)

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