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基于模糊灰色理论的地铁项目决策评价系统(初稿)


西安工业大学硕士学位论文

摘 要





针对地铁项目决策评价和地铁建设项目评标问题,论文在分析国内外有关项 目决策和以及项目评标等领域的研究的热点和现状的基础上,提出了比较完整的 地铁项目决策评价和评标选择体系,并且将模糊综合评估理论以及灰色关联理论 分别应用到地铁项目决策和评标选择中。论文在层次分析法介绍的基础上,讨论 了模糊数学综合评价模型的构建过程。然后介绍了单层次灰色关联的概念和计算 方法,并结合层次分析法给出多层次灰色关联选择模型,从而为地铁项目决策评 价提供理论依据和数学工具。 论文的一个研究重点地铁项目决策多级模糊评价,首先给出地铁项目评价指 标的确定原则和评价过程中的体系结构,并讨论了各定性、定量指标的评价规则; 然后针对地铁项目决策多级模糊评价问题,建立了对应的参评空间及评语集;最 后以莞惠城际项目为例,介绍了利用层次分析法确定三阶项目决策权值的过程, 并由莞惠城际项目中的经济指标、环境指标以及社会指标具体数据说明地铁项目 决策综合模糊评估的过程,以验证地铁项目多级模糊评价的科学性和有效性。 论文另一个研究重点为基于灰色关联分析的地铁项目评标,首先根据地铁项 目评标的特点构建了地铁项目评标选择体系,并对其进行了量化。通过对层次分 析法以及灰色关联理论的运用进行多层次灰色关联伙伴选择数学建模。并依据上 述的分析从标准指标集的确定、数据预处理、分辨系数的确定以及灰色关联系数 的确定等步骤介绍了针对地铁项目投标企业选择的算法的实现过程。 以地铁项目决策评价系统的分析与设计为基础,论文介绍了实现该系统的关 键技术如分布式组件开发技术以及 JavaScript 脚本技术和 CSS 技术等;随后在上 述工作的基础上,分析了系统的功能树,并着重论述了该系统实现的体系构架; 然后从客户端、服务器端、软件和硬件方面分析了系统的实现环境。最后介绍了 系统实现的关键页面。

关键词:地铁项目决策;评标选择;层次分析法;模糊综合评估;灰色关联;

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ABSTRACT

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Keywords:

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目 录





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第一章 绪 论

第一章 绪 论

1.1 选题背景及研究意义
城市交通是保持城市活力最主要的基础设施,是城市生活的动脉,制约着城 市经济的发展。展望 21 世纪的城市交通事业,给我们提出了更高要求。发展多 层次、立体化、智能化的交通体系,将是城市建设发展中普遍追求的目标。而发 展大、中、低客运量相互匹配的多种形式相结合的客运交通工具,将是实现上述 远景目标的一项重大技术决策措施。为了缓和与改善城市交通紧张的局面,不是 仅仅靠拓宽马路就能解决问题的。 现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的 现代化交通体系,要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局。要把长 远规划目标同近期调整改善结合起来。 近期应做好与城市交通量基本相适应的道 路网络系统,逐步改善常规公共交通的服务管理质量,拓展空间利用条件,重点 发展以轨道交通为骨干的公共交通网络, 积极引入城市轨道交通是其发展的必然 趋势。 城市轨道交通一般分为地铁、城市轻轨(包括单轨) 、城市有轨电车、市郊 铁路等,城市轨道交通,是现代化城市所应有的高效的公共交通工具[1]。地铁, 通常指地下铁路,亦简称为地下铁,狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统 或捷运系统;但广义上,由于许多此类的系统为了配合修筑的环境,可能也会有 地面化的路段存在, 因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运 输系统。绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客,而在很多 场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。通常,城市轨道交通系统 是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。优点是节省土地、减少噪音、减少干 扰、节约能源;缺点是建造成本高、建设周期长、前期时间长。虽然地铁对于雪 灾和冰雹的抵御能力较强。 但是对地震、 水灾、 火灾和恐怖主义等抵御能力很弱。 由于地铁的构造,而导致极易因为这些因素发生悲剧。 地铁作为大城市的交通动脉,对解决城市路面拥堵,为城市提速,促进城市 统筹协调发展起到了至关重要的作用。 世界上著名的城市, 如纽约、 伦敦、 巴黎、 东京、莫斯科等都有为人称道的地铁线路,都是发展地铁比较早的城市,地铁早 已成为城市的名片。根据国家发改委有关负责人近期表示,国务院已批和待批的 城市轨道交通规划共涉及 23 个城市,2020 年之前轨道交通投资规模将超 1 万亿

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第一章 绪 论

元。来自住房和城乡建设部的统计数据显示,全国共有 12 个城市的 36 条城市轨 道交通线路正在建设。同时还有青岛、东莞、常州等城市也在积极开展准备、规 划工作。根据国务院批准地铁建设的三项指标——城市人口超 300 万、GDP 超 1000 亿、地方财政一般预算收入超 100 亿,目前全国有近 50 个城市及格[2]。 在全球金融危机影响下,为拉动内需,国家加大基础设施建设力度,积极推 动城市轨道交通的建设,地铁项目建设提上日程。但是相比较发达国家,我国对 地下空间开发利用工作起步较晚,各项法规制度不健全,缺乏统一的部署、规划 和管理。同时由于布局不合理、利用水平低,结果造成了地铁项目与城市建设严 重脱节,极大浪费了地下空间资源,所以应尽快地以法律法规的形式规范地下空 间的开发利用,减少对地下空间资源、环境和设施的的浪费和破坏,实现节能减 排、重复利用资源的目标。 地铁建设项目是对国民经济有重大影响的基础性项目,由于复杂的地质、水 文和城市林立的建筑环境,地铁的建设成本较高,技术难度大,施工工期较长, 并且建成后对其再度改造与改建的难度很大,具有相当强的不可逆转性。这就决 定了地铁项目决策的严肃性和严谨性。而且地下空间一旦开发利用,地层结构将 不可能恢复到原来的状态,已建的地下建筑物的存在将影响到邻近地区的使用。 因此,地铁项目建设必须在一个科学有效理论方法体系指导下,合理规划、科学 决策,统一管理和综合利用。

1.2 国内外研究现状
地铁项目作为一项固定资产投资活动,涉及到地铁项目构思、策划、发包、 招标、设计、施工和项目建成交付使用,这是一个复杂的系统工程。需要分析项 目的内部系统构成、外部关联系统以及与这个系统有关的一切内外关系,以求得 系统目标的总体优化以及与外部环境的协调发展。从运筹学角度分析,地铁项目 是一个复杂系统,决定问题规模的影响因子有很多:地铁项目的建设期、区域稳 定性、拟建城市的人均 GDP、项目对周边环境的影响、涉及地区是否存在地质 灾害等,所以地铁项目决策问题具有复杂性、动态性、多目标性以及模糊性的特 点,需要用科学的方法加以分析、建模和求解。 决策科学是一门综合性很强的新兴交叉学科,横跨了自然科学和社会科学, 特别是与数学、运筹学、管理学、行为学和思维学等联系密切[3]。伴随着人类认 识世界、改造世界的不断深入,决策活动日益复杂艰巨,决策系统规模愈来愈庞 大,决策层次愈来愈多,决策目标愈来愈多样化,且目标之间往往矛盾对立,决 策过程的不确定性因素愈来愈多, 群决策中对决策科学化和民主化的要求愈来愈
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第一章 绪 论

高等等,例如我国的地铁项目决策,不但涉及工程本身的问题,而且还涉及了地 区的政治、经济、环境等许多方面,依赖各领域、各学科、各专业的专家学者从 不同角度不同侧面进行论证才得出最终决策结论。综合国内外对决策理论的研 究,其成果体现在两方面:A.Wald 所创立的统计决策和 H.A.Simon 所创立的现 代决策理论。前者以统计学、决策分析和运筹学为基础,通过模型的简化,求解 随机性和多目标决策问题。后者以心理学、社会学和组织理论为基础,注重决策 问题中更多现实成分,研究决策行为和决策心理问题。上述两种方法相互影响和 渗透,构成了决策科学研究的主要格局。 地铁项目的决策是一个群决策问题, 有关群决策研究的理论对其有着重要的 参考和启示作用。所谓群决策研究是指如何在集结决策个体偏爱关系的基础上, 构造群体偏爱关系,并按照问题的属性对供选方案进行群体偏爱排序或优选[4]。 有关群决策开创性的工作有:M.de.Condocret 对投票选举的研究,K.J.Arrow 关 于偏爱公理和不可能性定理的群体偏爱理论,J.C.Nanson 对投票悖论的讨论等。 以 A.K.Sen 为代表的学者从排序[5]、结集方法[6]以及公理化[7]的方面研究群体偏 爱理论,形成社会选择理论。随着群决策理论与方法研究的深入,该方面的研究 成果已异彩纷呈,如群体排序规则、群体偏爱分析、群体效用理论、偏爱展示理 论、对策型群体决策、群体多目标决策、群体决策支持系统等[8][9][10],其中群体 决策支持系统是目前群决策研究的热点[1],而关于不完全信息的群体多属性决策 的研究则日益受到学术界的重视[12][13]。 美国运筹学家 T.L.saaty 教授提出定性与定量相结合的 AHP 法[14],我国科学 家钱学森提出解决复杂系统问题的新方法—从定性到定量综合集成方法[15]。 运筹 学和系统工程结合决策支持系统和专家系统利用计算机形成了计算机辅助的智 能决策支持系统[16]。 陈守煌教授提出了多目标模糊优选理论、 多目标非结构性和 半结构性决策分析理论、多目标模糊优选动态规划理论和模糊聚类、模糊模式识 别、模糊决策统一的理论与模型,并将这些理论、模型与方法成功应用于水利水 电资源系统、土建工程系统、环境工程系统等学科领域中[17]。张淑梅将粗糙集理 论应用在科技项目决策支持系统之中[18]。古夫探讨了小水电建设项目的决策问 题,提出小水电建设项目的生产、建设、投资和融资的理论和方法[19]。在各个领 域的评价决策中,数据包络分析法(DEA)、层次分析法(AHP)、马尔科夫决策法、 多属性效益分析法、模糊数学决策法、灰色关联分析法以及运筹学方法(如排队 论、线性规划、博弈论以及决策树和德尔菲法等)应用广泛[20]。 招标投标是竞争的一种形式与方法,它是产品竞争的衍生物,与竞争密切相 关。工程项目通过招投标竞争确定价格,是国际上普遍采用的交易方法,也是有 效控制投资的重要手段。通过招投标来控制工程造价,控制项目投资。地铁项目

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第一章 绪 论

作为市场的一份子也不例外,也需要通过招投标的方式确定具体服务的供需双 方。 招标业务中常用的评标方法有最低投标价法与多属性分析法两种[21], 前者以 价格作为评标的唯一因素(指标),一般用于设备、原材料等性能容易比较的的招 标项目。后者又称为综合评分法,需要综合多方面因素对投标人进行打分,是多 目标多属性决策评标,适用于工程建设、车辆等多数项目的招标项目的评标。目 前招投标的评标方法有模糊综合评判法,灰色关联分析法及主成分分析法,前两 者基于不确定系统的研究, 主成分分析法是多元统计数据分析的描述性分析方法
[22]

。 夏恩君根据评标中的主要评价因素, 构建出以招标单位相对受益最大化为目

标函数的线性规划评标优化决策模型[23]。 李登峰、 程春田提出的部分信息不完全 的多目标决策方法拓展了加权平均规划方法 [24][25]。宋翔针对铁路专用线工程项 目阐述了投标报价策略[26]。 周文钊建立了比较完善的铁路客运专线建设项目的环 境影响评价指标体系, 并利用模糊评价法对铁路客运专线建设项目环境影响进行 了综合评价[27]。 刘祺建立了铁路客运专线建设项目的评价指标体系及模型, 对客 运专线的可持续性进行了综合评价[28]。 如果将地铁车辆的采购、隧道工程建设、高架结构工程的设计与施工看作一 系列服务,从供应链的角度分析,地铁项目招标评标可理解为相应服务供应商的 选择问题。 Petroni and Braglia 运用了主成份分析法来对合作伙伴业绩进行多指标 综合评价[29]。Ram.Narasimban 运用数据包络分析法(DEA)进行研究,将供应 商的效率和绩效分别进行了分析[30]。 针对如何将采购量在几家战略性供应商之间 进行分配, Vaidyanathan Jayaraman 提出了基于混合整数规划的优化分配方法[31]。 戴勇将 AHP 法与 DEA 分析法结合起来, 将供应商之间的战略合作关系因素作 为 DEA 的输出指标[32]。孙利辉等对供应商的选择与管理的激励机制进行研究, 通过对报酬机制的设计促使双方达到满意收益[33]。 刘汉进从产业理论的角度分析 了供应链战略的形成与发展[34]。霍佳震分别从供应链整体、核心企业、供应商及 分销商四个角度研究了它们的绩效及评价体系[35]。 香港理工大学容启亮等应用软 计算进行伙伴选择;马永军提出的采用 AHP 来选择合作伙伴;马鹏举提出采用 F-AHP 进行合作伙伴选择;吴宪华提出的采用 ANP(Analytic Network Process) 来选择 VE 伙伴;谭正等人提出的采用模糊推理机制进行选择伙伴;刘晓冰等运 用人工智能来研究合作伙伴选择等。

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第一章 绪 论

1.3 论文提出观点
针对上述地铁项目决策评价的研究现状和热点, 作者以地铁项目决策问题与 招投标评标问题为研究对象, 结合层次分析法和模糊数学理论构建地铁项目决策 模型。同时通过分析国内外较成型的招投标评标体系,将灰色关联及 AHP 理论 应用到地铁项目招投标综合评价之中。论文工作按照数学模型构建、优化方法求 解、实例分析求证、系统分析设计和系统实现的步骤进行,从而实现地铁建设项 目快速、高效的决策与评价。

1.4 论文章节安排
本文主要的研究内容包括:模糊灰色数学决策原理与方法、地铁项目决策多 级模糊评价、 基于灰色关联分析的地铁项目综合评标以及地铁决策评价系统的设 计与开发。其中,模糊灰色数学决策原理与方法的研究主要有层次分析法、模糊 数学综合评价模型、灰色关联评价模型;地铁项目决策多级模糊评价讨论地铁项 目决策评价指标体系的构建和地铁项目具体的求解步骤和应用实例; 基于灰色关 联分析的地铁项目综合评标研究地铁项目评标指标模型以及求解算法; 系统的设 计与开发主要利用 UML(统一建模语言)实现决策评价系统的功能描述以及动 态描述和类描述,并在此基础上利用 Java 技术实现基于 Web 的地铁项目决策评 价系统。 ? 第一章 绪论 主要介绍课题的研究背景、 对课题相关领域研究现状的分析以及论文提出的 观点和内容及章节的安排。 ? 第二章 模糊灰色数学决策原理与方法 将主要探讨课题相关的理论与方法,包括层次分析法、模糊数学综合评价模 型以及灰色关联评价模型三个部分。 ? 第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究 将介绍地铁项目决策评价指标体系:地铁项目决策评价等级及其准则;然后 根据地铁项目建设的特点给出地铁项目决策评价步骤, 并通过实例对其理论方法 进行验证。 ? 第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究 主要讨论地铁项目评标指标模型;地铁项目评标方法与步骤,最后通过实例 从项目情况、招标情况、评标因素等方面说明具体的评标过程与结果。
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第一章 绪 论

?

第五章 系统设计与开发 主要介绍系统实现的关键技术(如分布式组件开发技术、CSS 技术以及

JavaScript 技术等)以及系统功能树、软件实现体系、软硬件实现环境和界面设 计等。 ? 第六章 结束语 对论文进行全面总结,并给出下一步研究工作的展望。

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

第二章 模糊灰色数学决策原理与方法

2.1 层次分析法
层次分析法(AHP, Analytic Hierarchy Process)是美国运筹学家、匹兹堡大 学数学家 Thomas Satty 于 70 年代中期提出来的一种实用多目标决策分析方法。 它将定性和定量指标统一在一个模型中,既能进行定量分析,又能进行定性的功 能评价。该方法将定量分析与定性分析结合起来,用决策者的经验判断各衡量目 标能否实现的标准之间的相对重要程度, 并合理地给出每个决策方案的每个标准 的权数,利用权数求出各方案的优劣次序,比较有效地应用于那些难以完全用定 量方法解决的课题[36]。 系统中的组成部分(元素)能按其客观存在的支配关系被划分为层次,元素也 就成为特定层次中的元素。在这种层次结构中,如果同层次元素之间不存在依存 的相互影响关系,只存在上层元素对下层元素的支配关系,而下层元素对上层元 素无支配关系,则这种层次结构系统称为递阶层次结构关系(如图 2-1 所示)。与 此相对应,在同层次元素之间存在依存的相互影响关系,层次间有相互支配关系 的层次结构系统称为反馈层次结构系统。 层次分析法根据问题的性质和要达到的 总目标,将问题分解为不同的组成因素,并按照因素间的相互关联影响以及隶属 关系将因素按不同层次聚集组合,形成一个多层次的分析结构模型,从而最终使 问题归结为最低层(供决策的方案、措施等)相对于最高层(总目标)的相对重要权 值的确定或相对优劣次序的确定[37]。
目标

准则1

准则2

准则3

准则4

准则5

措施1

措施2

措施3

图 2-1 递阶层次结构图

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

层次分析法解决决策问题一般分为五个步骤: (1) 建立层次结构模型 将问题中包含的因素划分为不同层次, 如目标层、 准则层、 指标层、 方案层、 措施层等,用框图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系。当一个复杂问题 用递阶层次结构难以表示时,可以采用更复杂的扩展形式,如内部依存的递阶层 次结构、反馈层次结构等。 (2) 构造判断矩阵 若 A 层次的上一层次 P 的因素 Pk 与 A 层次中的 A1,A2,??,An 有联系, 则判断矩阵形式如表 2-1 表示。用 Satty 表 2-2 所示的标度方法给出判断矩阵的 元素 aij。
表 2-1 判断矩阵形式 Pk A1 A2 A3 …… An A1 a11 a21 a31 …… an1 A2 a12 a22 a32 …… an2 A3 a13 a23 a33 …… an3 …… …… …… …… …… …… An a1n a2n a3n …… ann

表 2-2 判断矩阵元素 aij 的标度方法 标度 1 3 5 7 9 2,4,6,8 倒数 含义 表示两个因素相比,具有同样重要性 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素稍微重要 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素明显重要 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素强烈重要 表示两个因素相比,一个因素比另一个因素极端重要 上述两相邻判断的中间值 因素 i 与 j 比较的判断 aij,则因素 j 与 i 比较的判断 aji=1/aij

(3) 解判断矩阵,并检验结构一致性 求出判断矩阵 A 相对于 Pk 的特征根和特征向量,针对某一准则,设各元素 的权重向量为 W = ? w 1 , w 2 , w 3 , ? , w n ? ,基于乘幂法对公式 5.1 求解即可获取该特征
T

根和特征向量。
AW ? ? max W

(公式 2.1)

为了避免判断矩阵 A 的逻辑性混乱,需要对 A 进行一致性检验,通过其相对 一致性指标 CR 来衡量,其中 CR 可由公式 2.2 计算, n 为 A 的维数, RI 为平均 随机一致性指标, 1~11 阶矩阵的 RI 取值可参考 T. L. Satty 给出的 RI 与 n 的对应 数值表(如表 2-3 所示) 。一般来说,CR 越小, A 的一致性越好。当 CR
? 0 . 1 时,

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

即认为 A 具有满意一致性,否则,必须调整 A 中 a ij 的取值,重新构造判断矩阵, 使之具有满意一致性。
CR =

? max ? n

? n ? 1 ? RI

(公式 2.2)

表 2-3 判断矩阵的平均随机一致性指标 阶数 n
RI

1 0

2 0

3 0.58

4 0.90

5 1.12

6 1.24

7 1.32

8 1.41

9 1.45

10 1.49

11 1.51

(4) AHP 的总排序 计算同一层次所有因素对于最高层(总目标)相对重要性的排序权值,称为层 次总排序,这一过程是在单准则排序的基础上,由高层次到低层次逐层进行的。 设问题域第 k
?1、k

层分别有 m 、 n 个元素,有: W k

? w ij

? ?

n?m

, w ij 为第 k 层第 i

个元素针对第 k

? 1 层第 j

个元素的相对权重,则第 k 层元素相对于总目标的综合 (公式 2.3)

权重向量 W k? 可通过公式 2.3 求得,其一致性检验方法同上。
W ' k ? W k ? W k ?1 ? ? ? W 2 ? W 1

2.2 模糊数学综合评价模型
模糊数学(Fuzzy Mathematics)[38][39]是运用数学方法研究和处理因排中率的 缺陷而产生的模糊现象的一门数学分支。虽然它只有短短 40 多年的发展,但其 在数学理论、应用方法和实际应用方面都取得了诸多成果,是一个有着广泛应用 前景的数学工具。模糊数学综合评判模型是汪培庄在 20 世纪 80 年代提出的,由 于其简单实用,迅速运用到国民经济和工农业生产的各方面。综合评判是多重目 标综合决策的一种特殊情形,主要用于模糊环境,它考虑多种因素影响,针对一 定的目的对某些事物做出综合评价。 模糊综合评估的数学模型一般由三个要素或四个要素组成,即三要素{U, V, R}或四要素{U, V, R, W}。其中,U={u1,u2,?,un}为因素集,ui(i=1,2,?,n)表示 对某事物有影响的第 i 个因素;V={v1,v2,?,vm}为评语集,vj 主要表示评价的第 j
r1 j r1 n ? ? r1 1 ? 个等级;R= ri 1 rij rin ? 表示单因素评判矩阵,rij 为因素 ui 被评判为评价集 vj ? ? ?r rm 2 rm n ? 的隶属度,rij? 的确定通常采取专家打分法或分布函数法,本文采用专家打分的方 m1 ?

法进行确定; W={w1,w2,?,wn}为各因数的权重, (0≤wi≤1,∑wi =1, wi i=1,?,n) 是第 i 个指标的权重,表示 ui 相对于其他各因素的重要程度。

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

2.2.1 模糊综合评估的一般步骤
在日常生活中,我们往往考虑事物的方方面面对其做出综合评价,所以建立 多因素的综合评价模型是非常有必要的。根据相关的文献资料,多因素模糊评价 的一般步骤如下: (1) 找出方案集
X ? x

?

?1 ?

,x

?2 ?

, ?, x ?

?n ?

?。
u2 , ? un ?。

(2) 找出影响因素(指标)集: U ? ?u 1 , (3) 找出评语集: (4) 对任一方案 k ?k
V ? ?v 1 , v2 , ?

vm ? 。

? 1,, ? , p ? ,给出评判矩阵: R ? rij 2 ?

? ?m ? n , rij 为因素 u i 对

评语 v j 的隶属度,它是从 U 到 V 的模糊映射 (5) 确定评价函数 f : D
? f ? Z 1, Z 2 , ? , Z n ?

f

:U

? f ?V

?。

?。

(6) 计算评判指标 D ?x ? k ? ? ,给出方案排序

2.2.2 模糊运算原则的确定
综合评价过程中需作模糊矩阵变换,在作模糊矩阵 R 合成运算时,直接采 用加权平均型
M ? ? ?, ?
m

模型进行运算。即,
m

B = W?

R ,j ?b? a i r i
i ?1

j

,其中

? ? ? ? m i n 1, ? ? ? ) (

,为有上界 1 求和。 ? 为对 m 个数在 ? 运算下求和,即 i ?1

? ? b j ? m i n 1 , a i ? r?j ? ? i ? i ?1 ? 。该运算原则的优点为:
m

?

在决定各因素的评价对等级 vj 的隶属度 bj 时,考虑了所有因素 ui 的影响, 而不只是考虑对 bj 影响最大的因素。

?

由于同时考虑所有因素,所以各 ai 具有代表各因素 ui 重要性的权系数的含 义,满足 ? a
i ?1 m i

? 1 的要求。

2.2.3 多级模糊评价数学模型
(1) 判断矩阵的获取 首先确定评价因素因子之间的优先序列问题,然后采用专家模糊评判法,建 立一个由同层次间任意两个因素 i 和 j 对比的标度值 aij 构成的模糊判断矩阵,那 么标度值的选取准则如表 2-2 所示,得到相应的判断矩阵。 (2) 评价因素各因子权值的确定
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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

? 将判断矩阵 A 每一列归一化
? ? n ? a ij ? a ij / ? ? a k j ? ? ? ?k ?1 ? , i ? 1,, ? , n; j ? 1,, ? , m 2 ? 2 ?

(公式 2.4)

? 将每一列经正规化后的判断矩阵按行相加
?

Wi ?
?

2 ? ? a ij , i ? 1,, ? , n
j ?1

n

(公式 2.5)

? 对矩阵 W 作归一化处理
? ? n ? ? W i ? W i / ? ? W j ? , i ? 1,, ? , n 2 ? ? j ?1 ?

(公式 2.6)
Wn ?

权重向量 W 为: W

?

? ?W 1

W2

?

(3) 多级综合评价矩阵的确定

????? i i+ 1 i+ 1 i+ 1 w1 , w 2 . . . w n 为当前层次各评价因子的权重, W n ? m 为上一层次各评价因子的权重, ?? ? i i i d 1 , d 2 ... d m 表示上一层次的评价结果, S 1 表示一级评价向量。 ? ??? ? ????? ???? ????? i+ 1 i+ 1 i+ 1 i i i i T S i+ 1 ? W i+ 1 ? D i+ 1 ? [ w1 w 2 ... w n ] ? (W n ? m ? [ d 1 d 2 ... d m ] ) (公式 2.7)

多级综合评价矩阵依据公式 2.7 确定,其中 S

? ?? ?
i+1

为当前多级综合评价矩阵,

2.3 灰色关联评价模型
灰色关联分析[40][41][42]是邓聚龙教授于 1982 年创立的灰色系统理论的重要内 容,和传统分析方法相比,具有理论简单、计算方便等优点。其主要研究系统态 势发展的量化比较分析。灰色关联分析认为,若干个统计数据列所构成的曲线几 何形状越接近,那么其变化趋势就越接近,即关联度就越大。各方案的关联顺序 反映了各方案对目标方案的接近顺序(方案的优劣顺序) ,其中关联度最大的方 案就是最佳方案。 “灰”表示部分信息清楚,部分信息不清楚,即信息不完全, 这样的系统称之灰色系统。 灰关联分析的目的就是寻求系统中各因素之间的主要 关系,找出影响目标值的重要因素,从而掌握事物的主要特征,促进和引导系统 迅速而有效的发展。作为一种数学理论,这方法实质上就是将无限收敛用近似收 敛取代;将无限空间的问题用有限数列的问题取代;将连续的观念用离散的数据 取代的一种方法。 灰色关联分析的基本思想,是根据曲线间相似程度来判断关联程度。如图 2-2 中曲线①,②间相似程度大于曲线①,③间的相似程度,因此认为①,②间 关联程度大,①,③间关联程度小。

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法



X1

X3
Y 轴

② ③

X2

X 轴

K

图 2-2 灰色关联度的判断

如图 2-2,标准参考序列 X0=[X01, X02,?, X0n],有 X i=[ X i1, X i2,?, X
in](i=1,2,?,m)作为被比较的序列。关联系数矩阵的定义如下:

?i =
(k )

? min ? ? ? max ? ik ? ? ? max
i k

(公式 2.8) (公式 2.9) (公式 2.10) (公式 2.11)

? min ? min min x ik ? x 0 k

? max ? max max x ik ? x 0 k
i k

? ik ? x ik ? x 0 k
1 2

(i=1,2,?,m;k=1,2,…,n)
n

? m ?n

?? 1 , ? 1 , ? , ? 1 ? ? 1 2 ? n ? ?? i , ? i , ? , ? i ? 2 n ? ? 1 ?? m , ? m , ? , ? m ?
? [0,

(公式 2.12)

关联系数定义中分辨系数 ?

1 ] ,一般根据经验取值为

0.5。但由公式

2.7 可以看出影响关联系数大小的因素不仅和标准参考集合 x0 以及比较集合 xi 有关, 而且受其他比较集合 xj 影响,? min
和 ? max

正是系统整体性在关联空间里

反映。根据上述分析可得出 ? 反映的是关联空间中整体性的重要程度(即各因子 对关联系数的影响程度) 而且有关研究业已证明关联系数 ? i ( k ) 是分辨系数 ? 的 , 单调增函数。 关 联 空 间 比 较 均 值 定 义 为 公 式 2.12 , 均 值 比 例 系 数 见 公 式 2.13 。 当
? max ? 3 ?

时,?

? ( ? ? 0 . 5 ) / 2 (比较集合有异常值时, 即当 ? max ? 3?

很大时,? 取 (比较集合比

较小值以削弱 ? max 的作用) 。当 ? max

时, ?

? ( 2? ? 0 .5 ) / 2

? 较平稳, 离乱性较小时, 即当 ? max 较小时, 取较大值以增强关联度的整体性) 。

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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

? 各比较序列关联系数可按公式 2.14 所示, ω k 为比较集合中各因子的权重, i 其中

即为各比较序列关联系数,系数越大越和标准序列接近。
? ?

??
i ?1 k ?1 n

m

n

x 0 k ? x ik

(n ? m )

(公式 2.13) (公式 2.14) (公式 2.15)

? ? ? / ? max
?i ?

??
k ?1

k

?i

(k )

2.3.1 单层次灰色关联选择模型
由上述定义,灰色关联数学模型可表示为:R=W× ? ,其中 R 是 n 个方案
? ? 的综合评价矩阵,即一阶关联系数矩阵,R={ ? 1 , …, i ,…,
?? 1 ,..., ? 1 ,..., ? 1 ? ? (1 ) ? (i) (n) ?? 2 ,..., ? 2 ,..., ? 2 ? ? 1 ;? ? ? (1 ) (i) (n) ? ?? j ,..., ? j ,..., ? j ? (i) (n) ? ? (1 ) ?? m ,..., ? m ,..., ? m ?
(1 ) (i) (n)
m

};W 则表示各

评价指标的权重; ? ? k
k ?1

n



?

(k ) j

为第 j 个方案中

的第 k 个指标与标准指标集中第 k 个指标相比较而得出的关联系数。

2.3.2 多层次灰色关联选择模型
当各评价指标处于不同层次时,则需采用多层次灰色关联选择模型。该模型 是建立在单层次灰色关联选择模型的基础之上的,可表示为 C=Wi ×Ri。其中, C={ C1 …Ci …Cm }。多层次灰色关联选择模型实现机理如图 2-3 所示。
W14 W12 W11 W13 R1 ?? Ri ?? W21 W22 Rm R11 ?? Rii W31 W32 ?? Rmm W15 W41 W42 W43 W44 W45 W51 W52 W61 W62 W63 W33 Ro Rp Rq Rr Rr W71 W72 W73 W74 W75 R

图 2 -3 灰色关联选择实现机理
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第二章模糊灰色数学决策原理与方法

2.4 本章小结
本章首先介绍了层次分析法, 然后在此基础上讨论了模糊数学综合评价模型 的构建过程,其中包括模糊综合评估的一般步骤,模糊运算原则的确定以及多级 模糊评价矩阵的计算方法。最后介绍了单层次灰色关联的概念和计算方法,并结 合层次分析法给出多层次灰色关联选择模型, 从而为地铁项目决策评价提供理论 依据和数学工具。

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

3.1 地铁项目决策评价指标体系
地铁项目决策的评价指标体系的构造应根据评价的目的, 同时结合地铁建设 项目的特点来进行。除需满足系统性、科学性、重要性和动态性等要求之外,评 价指标还应遵循以下原则: (1) 以定量指标为主,定性指标与定量指标相结合 定量指标结论需明确,说服力强。定性指标要准确全面,避免信息不全和失 真。 目前我国地铁建设相关部门绩效评价中尤其欠缺定量指标,故在对其设计 决策评价指标过程中着重考虑定量指标。 (2) 以动态分析指标为主,动态分析指标与静态分析指标相结合 因为地铁建设项目决策管理机制不是一成不变的, 随着时间的推移和社会经 济的发展而变化,指标体系也应是一个动态的、开放的、 “追踪问效”型的评价 系统。 (3) 设计指标时兼顾具体性和现实性要求 设计的指标要明确具体,如果过于空泛就达不到机制评价的预期目的。但是 过于具体化,则会导致操作繁琐,成本过高,使指标失去存在的意义。 (4) 设计指标时统筹考虑代表性和可比性要求 选择的指标应具有一定的代表性,能够真正反映对地铁项目的需求程度,对 一些无关大局的指标应尽量避免使用,做到指标体系简单明了的同时,又不影响 地铁项目决策工作的顺利进行。所选指标应能适用不同区域的地铁项目,决策评 价结果有直接、客观的可比性。 根据上述指标设计的原则,应用经济学、管理学、统计学等学科原理,并对 广州、深圳、西安等地铁项目的相关资料进行收集整理,从经济、社会、环境、 工程地质条件等方面构建了地铁项目决策评价指标体系,如图 3-1 所示。

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

地铁项目决策评价指标体系

环境指标 经济指标 自然环境指标 改 善 大 气 污 染 的 程 度 降 低 噪 声 污 染 的 程 度 居住环境指标 影 响 周 边 环 境 的 程 度 影 响 已 有 建 筑 的 程 度 地质环境指标 地 铁 沿 线 地 壳 稳 定 性 社会指标

地 方 财 政 收 入

财 务 内 部 收 益 率

经 济 内 部 收 益 率

人 均 G D P

地 层 情 况

地 下 水 土 腐 蚀 性

不 良 地 质 现 象

城 市 人 口

影 响 道 路 交 通 程 度

改 善 基 础 设 施 程 度

就 业 效 益 指 标

图 3-1 地铁项目决策评价指标体系

(1) 经济指标(U1) ? 地方财政收入(U11) 地方财政收入是地铁项目决策三大决定性因素之一,据统计全国已建地铁 中,除香港地铁外,城市地铁都处于亏损状态,需要当地政府的财政补贴。所以 地方财政收入达到一定程度才能考虑地铁建设。该方面评价规则如表 3-1 所示。
表 3-1 地方财政收入评价规则 评价标准 评估因子(亿) U11≤50 50<U11≤100 100<U11≤130 130<U11≤200 200<U11 很差 ? ? ? ? ? 差 一般 好 很好

?

财务内部收益率(U12)

财务内部收益率是盈利能力分析关键评价标准之一, 是在项目财务效益与费 用估算的基础上进行的财务分析结果。 当财务内部收益率大于或等于所设定的判 别基准(基准收益率)时,项目方案在财务上是可以接受的。由于地铁项目社会 效益十分明显, 在参考城市快速轨道交通项目标准的基础上[43], 将基准收益率下 调为 3%,而且允许财务内部收益率小于该基准。在项目运营初期,运营亏损可 由各地区市政府给予适当的财政补贴, 贷款本金由项目运营年度末分配利润来偿 还,其余部分可由政府给予的沿线土地开发收益来偿还,这方面香港地铁开发模 式值得地铁建设项目决策参考。财务内部收益率评价标准如表 3-2 所示。

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究 表 3-2 财务内部收益率评价标准

评价标准 评估因子 U12≤1% 1%< U12≤2% 2%< U12≤3% 3%< U12≤5% 5%< U12

很差 ?



一般



很好

? ? ? ?

?

经济内部收益率(U13)

经济内部收益率是经济费用效益分析指标的一种, 据此可分析项目投资的经 济效率和对社会福利所做出的贡献。当经济内部收益率等于或大于社会折现率, 说明项目对国民经济的净贡献达到或超过要求的水平,表示项目可以接受。社会 折射率的确定有两种方法:基于资本的社会机会成本法和基于社会时间偏好率 法。依据我国建国以来经济发展统计数据,我国未来 20 年以内的社会资本收益 率为 9%~11%。由相关经济学家研究成果可知我国社会时间偏好率大约为 4.5%~6%。据此,本文综合考虑两种情况,将社会折现率设定为 7%。经济内部 收益率评价标准如表 3-3 所示。
表 3-3 经济内部收益率评价标准 评价标准 评估因子 U13≤5% 5%< U13≤8% 8%< U13≤10% 10%< U13≤12% 12%< U13 很差 ? ? ? ? ? 差 一般 好 很好

?

人均 GDP(U14)

人均 GDP 即人均国内生产总值,它是衡量一个地方经济发展的全面指标, 能够显示经济的综合效益和素质。 分析世界地铁发展历程, 当一个国家人均 GDP 在 500 美元以上时, 开始出现地铁建设的需要。当人均 GDP 进入 500~2000 美元 阶段时,地铁到较广泛的发展。当人均 GDP 在 2000 美元以上时,地铁向高水平 发展。人均 GDP 评价标准如表 3-4 所示。
表 3-4 人均 GDP 评价标准 评价标准 评估因子(美元) U14≤300 300< U14≤500 500< U14≤1000
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很差 ?



一般



很好

? ?

西安工业大学硕士学位论文 1000< U14≤2000 2000< U14

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究 ? ?

(2) 社会指标(U2) ? 城市人口(U21) 城市人口是国务院批准地铁建设三大指标之一。在城市规模一定的情况下, 只有城市人口达到一定的程度,才会出现地面交通拥堵、生活节奏加快、基础设 施密度增大等地铁建设的需求。该定量指标的评价标准如表 3-5 所示。
表 3-5 城市人口评价标准 评价标准 评估因子(万人) U21≤100 200< U21≤300 300< U21≤500 500< U21≤1000 1000< U21 很差 ? ? ? ? ? 差 一般 好 很好

?

影响道路交通程度(U22)

随着我国经济发展水平的不断提高, 大多数城市在交通基础设施建设得到不 断加强的同时,交通拥堵问题越来越严重。据统计北京、上海、广州等国内一线 城市在高峰时期平均车速仅为 20Km/h,由此造成的人员伤亡及财产损失事件触 目惊心。地铁快速、运载量大的特点恰好能够缓解地面的交通压力,是地铁决策 时首要考虑的因素之一。 由于影响道路交通程度是定性指标, 对于这种内涵清晰, 外延不明确的指标,可通过网络、电话、信件等形式向专家发送相对于评价指标 的德尔斐调查表,运用概率统计的方法来获取各模糊判断矩阵元素值。定性指标 专家调查咨询表如表 3-6 所示。
表 3-6 定性指标专家调查咨询表 请您在对应的栏内给出评价 评价标准 评估因子 影响道路交通程度 改善基础设施程度 改善大气污染的程度 降低噪声污染的程度 是 ? 差 一般 好 很好 评价指标描述

很差

影响周边环境的程度
影响已有建筑的程度 地层情况 地铁沿线地壳稳定性 地下水土腐蚀性
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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

?

改善基础设施程度(U23)

城市基础设施是城市经济社会发展和运行的基础,基础设施越完善,城市投 资环境就越优良,城市就越会协调地运行和发展。城市地铁可以将城市诸如办公 区、商业区以及住宅区等功能区有机的连接起来,在通过人民物质文化生活的同 时,促进地区经济的发展。本文将地铁对基础设施影响程度作为地铁项目决策的 评价指标之一,该定性指标可通过表 3-6 所示的专家调查表获取其评价结果。 ? 就业效益指标(U24) 在经济危机的大环境下,劳动力市场的供需矛盾更加突出,中国能否实现和 谐发展,在很大程度上取决于能否解决好就业问题。就业效益指标可通过新增就 业人数比率、单位投资就业人数和直接就业岗位人数进行衡量,本文将直接就业 岗位人数作为地铁项目决策的就业效益指标。该定量指标的评价标准如表 3-7 所 示。
表 3-7 就业效益指标评价标准 评价标准 评估因子 U24≤500 500< U24≤800 800< U24≤2500 2500< U24≤3500 3500< U24 很差 ? ? ? ? ? 差 一般 好 很好

(3) 环境指标(U3) ? 自然环境指标(U31) A. 改善大气污染的程度(U311) 地铁列车均为电力动车组,没有机车废气排放。而且待建地铁可以取代部分 公共汽车乃至私家车,肯定可以减少汽车尾气的排放量。而且随着地面交通拥堵 问题的缓解,将有助于提高汽车的速度,从而达到降低油耗的目的。根据降低大 气污染程度的不同,通过若干专家打分可实现该定性指标的评价,评价内容如表 3-6 所示。 B. 降低噪声污染的程度(U312) 地面交通中噪声污染主要源于汽车,如汽车发动机的声音、汽车紧急刹车时 刺耳声音以及拥堵时鸣笛声, 在城市中地面交通噪声占总噪声的 50%以上。 研究 表明道路交通噪声会干扰人的正常生活和休息,甚至会造成重大交通事故。地铁 可以取代部分路面交通工具,所以肯定会降低地面交通中的噪声污染。但是地铁 本身也会噪声源,主要包括各类风机噪声、气流噪声、冷却塔噪声已经列车运行
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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

噪声等。对比地面交通噪声,地铁产生的噪声此消彼长,可通过专家对地铁改善 噪声污染的程度进行评价,评价内容如表 3-6 所示。 ? 居住环境指标(U32) A. 影响周边环境的程度(U321) 地铁是一项综合复杂的市政工程, 距离长, 且穿越城市不同的功能区域, 施 工过程中比如对城市的环境产生一定的影响。如地铁施工会占用一定的绿地,而 且某些路段特别是繁华闹市区的路段在某段时间内封闭, 结果造成了公交路线的 改变、交通拥堵、城市的人文和生态环境恶化。另外,诸如西安、北京、南京等 历史名城,地铁沿线可能有大量的文物古迹,地铁的修建必然会对其产生影响。 根据地铁建设对环境的破坏程度以及以及地铁修建后环境的恢复程度, 该定性评 价指标可由专家打分进行判定,具体见表 3-6。 B. 影响已有建筑的程度(U322) 地铁运行过程中,车轮和钢轨会产生周期性冲击,该交变载荷可通过轨枕、 隧道、土层传递到地面上建筑物,形成周期振动。由于这种交变载荷长时间作用 在沿线土层结构上,必然会对沿线已有建筑物的疲劳损伤和安全性能产生影响。 而且地铁采用浅埋方式施工, 所以地铁隧道离建筑物很近。 随着地铁规模的扩大, 地铁沿线建筑物越来越多。 这种地铁隧道土层结构应力与交变载荷会影响地铁隧 道和沿线建筑物的安全,所以有必要对沿线建筑物进行检测、评估和维护。根据 地铁运行期间对地铁沿线建筑物的影响程度以及投入的维修费用, 该定性指标可 通过专家对影响已有建筑的程度进行评价,评价内容如表 3-6 所示。 ? 地质环境指标(U33) 地铁是建造于地壳表面一定的地质环境中,如何避免大规模的塌方、滑坡以 及地震带来的毁灭性的破坏,从而保证地铁安全、经济的施工和运行是地铁决策 首要考虑的问题。由于地铁项目建设和使用时间较长,对结构和沿线稳定性要求 较高,故综合地质环境中的地质构造、水文地质条件、岩石及土类型等因素,拟 从地层情况、 区域稳定性、 地下水腐蚀性和不良地质现象四个方面对其进行评价: A. 地层情况(U331) 由于地铁建设要在岩土体中开挖出具有一定横断面形状和尺寸, 并有很大延 伸长度的地下洞体,所以地层情况会对地铁项目的投资、运营期内的安全性造成 很大影响。地下工程常因开挖后掌子面岩土体破碎,发生坠落、坍塌,造成地面 沉陷。地层起伏变化很大也会给地下工程项目设计、施工造成很大的困难。根据 地铁沿线地层的起伏程度和岩体破碎情况, 该定性指标的评价标准如表 3-8 所示, 然后该定性指标可通过专家评分的方法确定,评价内容如表 3-6 所示。
表 3-8 地层情况评价标准
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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究 评价标准 很 差 ? ? ? ? ? 一 般 很 好

评估因子 结构面结合差,结构类型为散体结构 结构面结合差,结构类型为裂隙块状结构或碎裂结构 结构面结合一般,结构面类型为节理、裂隙、层面或小断层 结构面结合好,结构类型为块状或厚层状结构 结构面结合好,结构类型为整体状或巨厚层状结构





B. 地铁沿线地壳稳定性(U332) 地铁沿线地壳稳定性是随着我国地铁建设和经济规划活动而开展的, 地铁沿 线地壳稳定性评价已成为国家地铁规划选址和前期论证的重要决策依据之一。 其 强调构造活动和岩体结构是控制地铁沿线地壳稳定性的主导因素,以断裂活动 性、地震活动性和断块稳定状态分析为主的思路。我国规定对于地铁项目而言, 潜在活断层的时间上限为 10000 年。 根据地铁线路与活断层的位置关系以及本地 区地震频度, 地铁沿线地壳稳定性的评价如表 3-9 所示, 其专家评价方法如表 3-6 所示。
表 3-8 地铁沿线地壳稳定性评价标准 评价标准 评估因子 地铁线路存在活断层,地震活动频繁 地铁线路附近存在活断层,地震活动较多 地铁线路附近存在活断层,地震活动很少 地铁线路附近不存在活断层,地震活动很少 地铁线路附近不存在活断层,地震活动非常少 很 差 ? ? ? ? ? 差 一 般 好 很 好

C. 地下水土腐蚀性(U333) 地铁隧道主要为钢筋混凝土结构, 地下水土腐蚀性会对混凝土结构以及各种 钢制构件的耐久性产生很大影响。 参考岩土工程勘察规范关于地下水和土的腐蚀 性的分析评价,由专家根据地下水土中 PH 值大小、硫酸盐含量、镁盐含量、铵 盐含量、苛性碱含量、总矿化度等对地下水土腐蚀性进行评价,调查表内容如表 3-6 所示。 腐蚀性等级强、中强、中、中弱、弱对应于评价等级很差、差、一般、 好和很好。 D. 不良地质现象(U334) 不良地质现象是指地铁建设不利或有不良影响的动力地质现象, 主要为地铁 沿线的岩溶、土洞和滑坡现象。不同地质条件、地理环境和气候条件造成了不同 区域的工程性质各异的土质,相对于一般土而言,诸如黄土、软土、膨胀土、冻 土、红黏土、盐渍土等具有特殊工程性质和规律的特殊土。根据地铁沿线是否存 在岩溶、土洞、滑坡和特殊土,该定性指标的评价标准如表 3-9 所示,然后该定
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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

性指标可通过专家评分的方法确定,评价内容如表 3-6 所示。
表 3-9 不良地质现象评价标准 评价标准 评估因子 地铁线路存在岩溶、土洞、滑坡及特殊土(软土、膨胀土等) 地铁线路存在岩溶、土洞、滑坡 地铁线路存软土、膨胀土等特殊土 地铁线路不存在岩溶、土洞、滑坡及特殊土 地铁线路土质较好,分布均匀 很 差 ? ? ? ? ? 差 一 般 好 很 好

3.2 参评空间及评语集的建立
由图 3-1 所示的地铁项目决策评价指标体系,可得如下的参评空间: U={U1,U2,U3}={经济指标,社会指标,环境指标}, 其中 U1={U11, U12, U13, U14}={地 方财政收入,财务内部收益率,经济内部收益率,人均 GDP };U2={U21, U22, U23, U24}={城市人口,影响道路交通程度,改善基础设施程度,就业效益指标}; 3={U31, U U32, U33}={自然环境指标,居住环境指标,地质环境指标}; 31={ U311, U312}={改善 U 大气污染的程度, 降低噪声污染的程度};U32={ U321, U322}={影响周边环境的程 度, 影响已有建筑的程度}; 33={ U331, U332, U333, U334}={地层情况,地铁沿线地壳 U 稳定性,地下水土腐蚀性,不良地质现象}。 将铁路决策评价结果分为五级:很差(v1) ,差(v2) ,一般(v3) ,好(v4) , 很好(v5) ,故该评价的评语集为:V={ v1, v2, v3, v4, v5}。对于定性指标,通过表 3-6 所示的问卷调查表得出各评价因素相对于评语集 V 中各子评语的隶属度 C, 如对于影响道路交通程度指标的专家评估中,30%认为很差,20%认为差,20% 认为一般,20%认为好,10%认为很好,则可利用模糊隶属度向量 C 表示这一评
~22

价结果, 即

C ?
~2 2

0 3 . 很差

0 2 . ?



0 2 . ?

? 一般

0 2 .

0 1 .

? 好

很好

。 对于定量指标, 可通过具体数值判断,

可通过数值判断确定各子评语的隶属度 C,如对于人均 GDP 指标为 800 美元, 可由表 3-4 得到该评价的隶属度向量
C ?
~24

0 很差

?

0 差

?

1 一般

?

0 好

?

0 很好



22

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

3.3 实例分析
3.3.1 项目说明
近年来,珠江三角洲经济区交通运输的发展与经济的高速发展不相适应,交 通运输基础设施仍存在薄弱环节, 特别是现有运输能力不能满足交通量增长需求 的矛盾日益突出。 目前珠江三角洲地区各城市之间联系主要依靠高速公路和国省 道,交通方式单一,线路较少,既有的线路通行能力已经饱和。据调查,东莞、 惠州区域城市常规公共交通在全方式交通出行中比重偏低 (东莞为 12%左右、 惠 州为 8%左右) ,服务水平低,运行速度慢,发车班次少,乘客输送能力不足,仅 靠现有的交通结构很难适应经济的高速发展和居民出行增长的需要。 城际轨道交 通以其速度快、时间准、客流运量大、服务水平高等特点适合珠江三角洲经济发 达地区城际间的出行,并将对其社会经济发展起到很好的促进作用。 2005 年 3 月,国家发改委以“发改交运[2005]509 号”文批准了《珠江 三角洲地区城际轨道交通网规划(2005-2020 年);2006 年 9 月铁四院完成了 》 《穂莞深城际铁路预可行性研究》 ,2008 年 2 月,广东省发改委以“粤发改交 [2008]282 号”文批复了穂莞深城际项目建议书;2008 年 4 月广东省发改委 “粤发改交函[2008]841 号” 《关于开展珠三角城际轨道交通广州(东莞)至 惠州段前期研究工作的函》 ,2008 年 7 月广东省政府《珠三角城际轨道交通同 城化规划研究工作座谈会纪要》 ,以及提出了“坚定不移推进珠三角轨道交通同 城化建设”的意见 2008 年 9 月广东省发改委《加快穂莞深、莞(广)惠城际线 和东莞市轨道网建设会议纪要》等文件中,提出了“坚定不移推进珠三角轨道交 通同城化建设”的意见,以及加快莞惠城际轨道交通项目前期工作的要求。由此 广州(东莞)至惠州城际轨道交通项目(简称莞惠城际)提上日程。 广州(东莞)至惠州城际轨道交通位于广东省东南部,是珠江三角洲城际轨 道交通网的重要组成部分。该线路全长约 99 公里,自穂莞深城际洪梅站外区间 接轨后向东,于道滘镇南设道滘站,之后跨广深高速,线路折向东南,沿东莞市 黄金路、环城东路高架出东莞市,穿过东城科技园、跨莞深高速后沿松山湖大道 前行,经寮步沿大朗松山湖大道延长线折向北至大朗,沿莞樟路前行,之后折向 东北沿朗常路进入常平。 线路沿常平大道高架至广深四线与京九线疏解线区处折 向东南,两跨疏解线后并行广深四线至刁朗设黄江站。之后上跨广深四线进入樟 木头镇,跨过石马河后沿东城路至御景花园折向观音山,以隧道穿过观音山,出 地面后设谢岗站。之后跨过 S357 及京九铁路并沿京九铁路北侧东行,经沥林设 站后再跨京九铁路,由陈江设站后进入 S357 省道,沿省道前行设惠环、客运南
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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

站,于鹅岭南路东侧进入惠州市城区,下穿西湖、东江后沿水北五路转向北进入 惠州大道,至线路终点惠州大道站。 莞惠两市土地面积 1.37× 104km2。2007 年末常住人口 1082 万人,全年完成 GDP 达 4256 亿元,分别占广东省的 11.45%和 13.88%,人均 GDP(常住人口) 是全省的 1.2 倍。近年来,随着沿线地区经济快速发展,区域城镇化水平的不断 提高,各城镇和中心城区的经济联系非常紧密,人员来往也相当频繁。目前,通 道内客运主要依靠公路,东莞与惠州之间有 S357 和 S120 等等级公路,承担着 大量的交通量,服务水平日益低下,难以满足快速增长的交通运输需求。广惠高 速公路在区域北部,远离通道的主要经济据点,主要承担惠州以东地区与广州地 区的客货运输。既有的广梅汕铁路以货运和长途客运为主,只开行少量中短途客 车,且旅行速度低,难以承担东莞主城区和沿线城镇的旅客出行。

3.3.2 项目决策权值的确定
(1) 一阶权重的确定 由于影响项目决策各个指标的重要性程度是有差异的, 可按它们的重要性程 度进行排序。根据调查的实际情况,在地铁项目决策评估中,自然环境指标各因 素优先排列顺序: U312?U
311(“?”表示关系“优先于”);居住环境指标各因

素优先排列顺序: 321? U 322; U 地质环境指标各因素优先排列顺序: 324? U 321? U U 322? U 323。按表 2-2 判断矩阵标度方法,可得自然环境指标判断矩阵 A31、居 住环境指标判断矩阵 A32、地质环境指标判断矩阵 A33 分别为:
?1 A3 1 ? ? ?3 ?

1 /3 ? 1
? ? ?

?1 A3 2 ? ? ?1 /3 ?

3 ? 1 ? ?
?

A3 3

?1 3 5 1 /3 ? ? ? 3 1 /5 ? ?1 /3 1 ? ? 1 /5 1 /3 1 1 /7 ? ? ? ?3 5 7 1 ? ? ?

各判断矩阵经过数据预处理、归一化后通过和积法求权重向量,得出相应的 权重向量 W A31、W A32、W A33: W A31={0.25, 0.75} W A32={0.75, 0.25} W A33={ 0.263,0.122,0.057,0.558} 因为 A31、A32 是二阶的,总是一致的,故判断矩阵满足一致性要求。由公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λA33max= 4.117。 由公式 2.2 一致性判断公式得: CR A33=( 4.117-4)/[(4-1)· 0.9]= 0.0433<0.10

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

故判断矩阵满足一致性要求。 (2) 二阶权重的确定 经济指标各因素优先排列顺序: U11?U 13?U 12?U 14;社会指标各因素优先 排列顺序: U21?U 22?U 23?U24; 环境指标各因素优先排列顺序: U33?U 31?U 32。 按表 2-2 判断矩阵标度方法,可得经济指标判断矩阵 A1、社会指标判断矩阵 A2、 环境指标指标判断矩阵 A3 分别为:
?1 ? ?1 /5 A1 ? ? 1 /3 ? ?1 /7 ?

5

? 1 1 /3 3 ? 3 1 5 ? ? 1 /3 1 /5 1 ? ?

3

7 ?

?1 ? ?1 / 3 A2 ? ? 1 /5 ? ?1 / 7 ?

3 1 1 /3 1 /5

? 5 7 ?1 ? 5? ?3 A3 ? ?1 / 3 ?1 3? ? 3 ?1 / 3 1 ? ?

3 1 5

? ? ? ? ?

1 /3 1 /5 1

各判断矩阵经过数据预处理、归一化后通过和积法求权重向量,得出相应的 权重向量 W A1、W A2、W A3: W A1={0.558, 0.122, 0.263, 0.057} W A2={ 0.558,0.263,0.122,0.057} W A3={0.260,0.106,0.633} 由公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λA1max= 4.117,λA2max= 4.117,λA3max= 3.0385。 由公式 2.2 一致性判断公式得: CR A1= CR A2= ( 4.117-4)/[(4-1)· 0.9]= 0.0433<0.10 CR A3= (3.0385-3)/[(3-1)· 0.58]= 0.0332<0.10 故判断矩阵满足一致性要求。 (3) 三阶权重的确定 由图 3 -1 可知,并根据调研分析,三级指标的优先顺序为:U1? U2? U3,可
?1 得对应的评价指标判断矩阵为: A ? ?1 /3 ? ? ?1 /5 3 5? ? 1 3 ? ? 1 /3 1 ?

。判断矩阵经过数据预处理、归一

化后通过和积法求权重向量,得出相应的权重向量 WA={0.633,0.260,0.106}。由 公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λmax= 3.0385,由公式 2.2 一致性判断公式得 CR=(3.0385-3)/[(3-1)· 0.58]= 0.0332<0.10,故判断矩阵满足一致性要求。

3.3.3 地铁项目决策综合模糊评估
近年来,广东与港澳地区进行了广泛而富有成效的经济一体化合作,发起并 构建起了包括珠江流域诸省在内的“泛珠江三角洲”经济体。2010 年,珠江三

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西安工业大学硕士学位论文

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

角洲经济区的 GDP 将达到 28000 亿元,年增长率达到 10.6%,人均 GDP 将超 过 40000 元。产业结构经过不断调整优化,农业综合生产能力增强,工业产业 结构进一步优化,产业国际竞争力显著增强,服务业全面发展,三大产业结构的 比例为 5:35:60。其中,07 年广州、东莞、惠州 GDP 分别为 6924、63151 和 1105 亿元,GDP 总量达到 11180 亿元,同比增长率分别达到 18.1%、17.4%、 14.5%;人均 GDP 分别为 70186、46014 和 28945 元;工业总产值分别为 5645、 3486 和 1374 亿元;贸易出口总额分别为 379、602 和 146 亿美元;实际利用外 资分别为 33、21 和 12 亿美元;固定资产投资分别为 1863、841 和 483 亿元,地 方财政收入分别为 524、186 和 62 亿元,社会消费品零售总额分别为 2595、696 和 354 亿元。 本项目融资前税前财务内部收益率为 6.33%, 大于轨道交通项目融 资前税前基准收益率 5%;项目投资财务净现值 443749 万元,大于零;项目投 资回收期 18.18 年,小于基准投资回收期 20 年;该项目的经济内部收益率为 18.55%,大于社会折现率 8%;经济净现值(i=8%)为 2520950 万元,大于零。 东莞至惠州城际轨道交通项目影响区为东莞市、惠州市和广州市,按照 4:3:3 重 要程度比例考虑广东(GD) 、东莞(DG) 、惠州(HZ)三市的经济数据,对莞 惠城际项目的经济指标评估如下: ∵U11GD=524>200,130<U11DG=186<200,50<U11HZ=62<100,由表 3-1 地方 财政收入评价规则得对应模糊隶属度向量为 C
~11

?

0 很差

?

0 .3 差

?

0 一般

?

0 .3 好

?

0 .4 很好

∵ U12=6.33%>5%,由表 3-2 财务内部收益率评价规则得对应模糊隶属度向

量为

C ?
~12

0 很差

?

0 差

?

0 一般

?

0 好

?

1 很好

∵ U13=18.55%>12%,由表 3-3 经济内部收益率评价规则得对应模糊隶属度

向量为

C ?
~13

0 很差

?

0 差

?

0 一般

?

0 好

?

1 很好

∵ U14GD=10339.87>2000,U14DG=6764.38>2000,U14 HZ=4255.11>2000,由表

3-4 人均 GDP 评价规则得对应模糊隶属度向量为

C ?
~14

0 很差

?

0 差

?

0 一般

?

0 好

?

1 很好

莞惠城际沿线区位条件较好,人口密度和城镇化水平非常高,土地开发利用 强度高,包含了珠江三角洲经济区的政治、经济、金融中心和制造业中心城市。 沿线三市土地总面积 2.11×104km2,2007 年常住总人口为 2260 万人,其中户 籍人口达到 1252 万人,暂住人口为 1008 万人,总人口密度为 1071 人/km2。广 州,东莞、惠州常驻人口分别为 1005、695 和 388 万人。目前,城际客流主要由 公路承担, 由于公路过多的承担了城际客流量, 造成莞惠通道各条公路交通拥挤, 环境压力较大,服务水平下降,如图 3-2 所示。预计 2022 年城际间的旅客出行 将达到 488213 人次/日,现有交通结构难以满足。莞惠城际项目将创造约 20 万

26

西安工业大学硕士学位论文

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

个就业机会,消费钢材 63 万吨,水泥 380 万吨。对莞惠城际项目的社会指标评 估如下:

图 3-2 莞惠通道公路交通量与通行能力适应图

∵U21GD=1005>1000,500<U21DG=695<1000,300<U21HZ=388<500,由表 3-5 城市人口评价规则得对应模糊隶属度向量为 C
~21

?

0 很差

?

0 差

?

0 .3 一般

?

0 .3 好

?

0 .4 很好

通过表 3-6 所示的德尔斐专家调查表形式对影响道路交通程度进行评估, 10%认为一般,30%认为好,60%认为很好。故该指标对应的模糊隶属度向量为
C ?
~22

0 很差

?

0 差

?

0 .1 一般

?

0 .3 好

?

0 .6 很好

通过表 3-6 所示的德尔斐专家调查表形式对改善基础设施程度进行评估, 8% 认为一般,25%认为好,67%认为很好。故该指标对应的模糊隶属度向量为
C ?
~23

0 很差

?

0 差

?

0 .0 8 一般

?

0 .2 5 好

?

0 .6 7 很好

∵U24=200000>3500,由表 3-7 就业效益评价规则得对应模糊隶属度向量为
C ?
~24

0 很差

?

0 差

?

0 一般

?

0 好

?

1 很好

莞惠城际工程线路走向及车站、停车场选址基本与城市规划相协调,保证了 噪声、振动污染影响的可控性,虽然对生态环境有一定破坏,但通过工程建设中 切实可行的环境保护措施,并在工程竣工后以适当补偿,则可将工程对环境造成 的影响降至最低。此外,城际轨道交通的投入运营,可分散城市公路交通客流, 缓解道路拥堵现象,减少汽车尾气排放,对改善城市生态环境起到积极地促进作 用。扬尘是施工期最突出的污染源,施工中应严格按照广东省有关防治扬尘的规 定要求,采取洒水、覆盖、压实等措施,切实做好施工开挖面、施工场地、施工 办公生活区、渣土堆放和运输等施工活动中的扬尘防治工作。沿线空气环境执行
27

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第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

《环境空气质量标准》 (GB3095-1996)的二级标准。根据敏感点的分布特性, 以及城市发展规划,对路基、高架线路附近集中居民区、学校、医院采取设置直 立型、倒 L 型等声屏障;对中穿的极密集大型社区,采取全封闭式隔声屏障和 半封闭式隔声屏障;同时对仍未达标的居民辅助设置通风式隔声窗;其他零散住 户采取设置通风式隔声窗的措施,保证室内噪声达标。为降低风机和冷却塔产生 的噪声,本次研究在选用低噪声风机和冷却塔的同时,在风亭风道内设置大型片 式消声器,并将风口设在背离敏感点的风向上,使其外排噪声满足地方功能区划 要求。 广州(东莞)至惠州城际轨道交通项目地处东江下游,总体地势呈北东高, 西南低, 沿线地貌为东江三角洲平原、 剥蚀丘陵及东江谷地。 沿线城镇化程度高, 房屋建筑密集。沿线出露的地层主要为第四系全新统(Q4) 、上更新统-中更新 统(Q2-3) 、下第三系(E) 、侏罗系中统(J2) 、侏罗系下统(J1) 、前震旦系下 统(PZ1)及侵入岩地层。研究区位于华南准地台的桂湘赣粤褶皱带东南侧与东 南沿海褶皱带西南端的交界区。区内构造活动频繁,加里东运动、印支运动、燕 山运动、喜马拉雅运动均有不同程度的显示。区内以北东向及北西向构造为主, 兼有近东西向及近南北向构造,并发育有基底褶皱及大陆边缘活动带褶皱。沿线 的不良地质主要为局部的溜塌、 滑坡及地震区, 特殊岩土主要为人工填土、 软土。 项目沿线地质环境条件复杂程度为复杂,主导地质环境因素为岩土工程地质条 件,激发因素为人类工程活动和大气强降雨,其余为从属地质环境因素。同时地 质灾害危险性评估等级确定为一级,经野外地质灾害调查,已发的地质灾害类型 为滑坡、崩塌和软土地基地面沉降两种,区内共发现滑坡 1 处,崩塌 1 处,软 土地基地面沉降 15 处,其危害性及危险性均为小。 根据上述该项目自然条件与工程地质勘探与分析结论, 对改善大气污染的程 度、降低噪声污染的程度、影响周边环境的程度、影响已有建筑的程度、地层情 况、地铁沿线地壳稳定性、地下水土腐蚀性和不良地质现象等指标利用表 3-6 所 示的德尔斐专家调查表的形势对其进行模糊评估, 由评估结果得对应的模糊隶属 度向量分别为:
C ?
~311

0 .0 5 很差
0 .1 很差 0 .0 3 很差

?

0 .1 2 差
0 .1 3 差 0 .0 8 差

?

0 .2 5 一般
0 .3 2 一般 0 .7 2 一般

?

0 .3 7 好
0 .2 9 好 0 .1 7 好

?

0 .2 1 很好
0 .1 6 很好 0 很好

, , ,

C ?
~312

0 .1 4 很差
0 .0 3 很差 0 很差

?

0 .1 6 差
0 .0 9 差 0 差 ?

?

0 .3 2 一般
0 .3 9 一般 ?

?

0 .2 5 好
0 .3 8 好 ?

?

0 .1 3 很好
0 .1 1 很好 0

C ?
~321

?

?

?

?

C ?
~322

?

?

?

?

C ?
~331

?

?

?

?

C ?
~332

?

0 .4 7 一般

0 .5 3 好

很好

28

西安工业大学硕士学位论文
0 .1 0 很差 0 .2 7 差 0 .4 6 一般 0 .1 7 好 0 很好

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究

C ?
~333

?

?

?

?



C ?
~334

0 .0 9 很差

?

0 .3 7 差

?

0 .4 7 一般

?

0 .0 7 好

?

0 很好

整理上述隶属度向量可得对应参评因素模糊判断的关系矩阵:
T

R1 ? ? C , C , C , C ?
? ~11 ~12 ~13 ~14 ? ? ?

?0 ? 0 ? ? ?0 ? ?0 ?

0 .3 0 0 0

0 0 0 0

0 .3 0 0 0

0 .4 ? 1 1 1
? ? ? ? ? ?

R2 ? ? C , C , C , C ?
? ~21 ~22 ~23 ~24 ? ? ?

T

?0 ? 0 ? ? ?0 ? ?0 ?

0 0 0 0

0 .3 0 .1 0 .0 8 0

0 .3 0 .3

0 .4 ?
? ? ? ?

0 .6 ? 0 .2 5 0 .6 7 ? 1

0

R31 ? ? C , C ?
? ~311 ~312 ? ? ?

T

? ?

? 0 .0 5 0 .1 2 0 .2 5 0 .3 7 0 .2 1 ? ? ? 0 .1 4 0 .1 6 0 .3 2 0 .2 5 0 .1 3 ?

R32 ? ? C , C ?
? ~321 ~322 ? ? ?

T

? ?

? 0 .1 0 0 .1 3 0 .3 2 0 .2 9 0 .1 6 ? ? ? 0 .0 3 0 .0 9 0 .3 9 0 .3 8 0 .1 1 ?

R33 ? ? C , C , C , C ?
? ~331 ~332 ~333 ~334 ? ? ?

T

? 0 .0 3 ? 0 ? ? ? 0 .1 0 ? ? 0 .0 9 ?

0 .0 8 0 .7 2 0 .1 7 0 ? 0 .4 7 0 .5 3 0 ? 0 .2 7 0 .4 6 0 .1 7 0 ? 0 .3 7 0 .4 7 0 .0 7 0 ? ?
?

0

?

(1) 一级模糊综合评判 由公式 2.7,一级评判的计算公式为 B(1)=A(1)· (1)。 R 对于自然环境指标的评价为
B (1) ? A (1) ? R (1) ? W A 3 1 ? R 3 1 ? ? 0 .2 5 0 .7 5 ? ? ?
31 31 31

? 0 .0 5 0 .1 2 0 .2 5 0 .3 7 0 .2 1 ? ? ? ? 0 .1 1 8 0 .1 5 0 .3 0 3 0 .2 8 0 .1 5 ? ? 0 .1 4 0 .1 6 0 .3 2 0 .2 5 0 .1 3 ?

对于居住环境指标的评价为
B (1) ? A (1) ? R (1) ? W A 3 2 ? R 3 2 ? ? 0 .7 5 0 .2 5 ? ? ?
32 32 32

? 0 .1 0 0 .1 3 0 .3 2 0 .2 9 0 .1 6 ? ? ? ? 0 .0 8 3 0 .1 2 0 .3 3 8 0 .3 1 3 0 .1 4 8 ? ? 0 .0 3 0 .0 9 0 .3 9 0 .3 8 0 .1 1 ?

对于地质环境指标的评价为
B (1) ? A (1) ? R (1) ? W A 3 3 ? R 3 3
33 33 33

? 0 .0 3 ? 0 ? ? 0 .5 5 8 0 .2 6 3 0 .1 2 2 0 .0 5 7 ? ? ? ? 0 .1 0 ? ? 0 .0 9 ?

0 .0 8 0 .7 2 0 .1 7 0 ? 0 .4 7 0 .5 3 0 ? 0 .2 7 0 .4 6 0 .1 7 0 ? 0 .3 7 0 .4 7 0 .0 7 0 ? ?
?

0

?

? [0 .0 3 4 0 .0 9 9 0 .6 0 8 0 .2 5 9 0 ]

(2) 二级模糊综合评判 由公式 2.7,二级评判的计算公式为 B(2)=A(2)· (2)。 R 对于经济指标的评价为
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西安工业大学硕士学位论文

第三章 地铁项目决策多级模糊评价方法研究
0 .3 0 0 0 0 0 0 0 0 .3 0 0 0 0 .4 ? ? 1 ? 1 ? ? 1 ?

B (2) ? A (2) ? R (2) ? W A1
1 1 1

?0 ? 0 ? R1 ? ? 0 .5 5 8 , 0 .1 2 2 , 0 .2 6 3 , 0 .0 5 7 ? ? ? ?0 ? ?0

? [0 0 .1 6 7 0

0 .1 6 7 0 .6 6 5 ]

对于社会指标的评价为
B (2) ? A (2) ? R (2) ? W A2
2 2 2

?0 ? 0 ? R 2 ? ? 0 .5 5 8 ,0 .2 6 3 ,0 .1 2 2 ,0 .0 5 7 ? ? ? ?0 ? ?0

0 .3 0 0 0

0 0 0 0

0 .3 0 0 0

0 .4 ? ? 1 ? 1 ? ? 1 ?

? [0 0 0 .2 0 4 0 .2 7 7 0 .5 2 ]

对于环境指标的评价为
B ( 2 ) ? A ( 2 ) ? R ( 2 ) ? W A 3 ? R 3 ? W A 3 ? ? B (1) , B (1) , B (1) ?
3 3 3

T

?

31

32

33

?

? 0 .1 1 8 0 .1 5 0 .3 0 3 0 .2 8 0 .1 5 ? ? ? ? ? 0 .2 6 0 0 .1 0 6 0 .6 3 3 ? ? 0 .0 8 3 0 .1 2 0 .3 3 8 0 .3 1 3 0 .1 4 8 ? ? 0 .0 6 1 0 .1 1 4 0 .5 0 .2 7 0 .0 5 5 ? ? ? ? 0 .0 3 4 0 .0 9 9 0 .6 0 8 0 .2 5 9 0 ? ? ?

(3) 三级模糊综合评判 由公式 2.7,三级评判的计算公式为
B (3) ? A (3) ? R (3) ? W ? ? B ( 2 ) , B ( 2 ) , B ( 2 ) ?
?
1 2 3

T

?

0 .1 6 7 0 0 .1 6 7 0 .6 6 5 ? ?0 ? ? ? ? 0 .6 3 3 0 .2 6 0 0 .1 0 6 ? ? 0 0 0 .2 0 4 0 .2 7 7 0 .5 2 ? ? ? 0 .2 7 0 .0 5 5 ? ? 0 .0 6 1 0 .1 1 4 0 .5 ?

? [0 .0 0 6 5

0 .1 1 7 8

0 .1 0 6 0

0 .2 0 6 4

0 .5 6 2 0 ]

根据最大隶属度准则,B=max(Bi(3))=0.562,可以判定莞惠城际项目综合评 价结果为“很好” ,能够缩短区域间的时空距离,带动沿线地区产业经济的发展, 引导城市群经济带的形成,对于该地区经济结构的改变、城镇体系的形成以及城 市产业结构的调整具有非常重要的作用和意义。

3.4 本章小结
本章首先给出地铁项目评价指标的确定原则和评价过程中的体系结构, 并讨 论了各定性、定量指标的评价规则;然后针对地铁项目决策多级模糊评价问题, 建立了对应的参评空间及评语集;最后以莞惠城际项目为例,说明了项目决策权 值的确定和地铁项目决策评估综合模糊评估的过程。

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

地铁评标的目的是根据招标文件中确定的标准和方法, 对每个投标人的标书 进行评标比较,且选出最低评标价的中标人。评标委员会一般由招标单位负责组 织。为了保证评标工作的公正性和权威性,评标委员会一般均由建设单位、设计 单位、工程监理单位、资金提供单位、上级领导单位,以及邀请的有关方面(技 术、经济、合同等)的专家组成。评标委员会的成员不代表各自的单位或组织, 也不应受任何个人或单位的干扰独立地进行评定工作。招标文件是评标的依据, 评标时不应采用招标文件以外的任何标准作为评审的要素条件。 评标工作主要包 括以下几个步骤: 投标文件的符合性鉴定、 技术评估、 商务评估、 投标文件澄清、 综合评价与比较、编制评标报告等几个步骤。其中,综合评价与比较是在前序工 作的基础上,根据事先拟定好的评标原则、评价指标和评标办法,对筛选出来的 若干个具有实质性响应的投标文件综合评价与比较,最后选定中标人。

4.1 地铁项目评标选择体系
在地铁建设市场上,业主和承包商之间存在着信息不对称,需要招标人对企 业的资质、业绩、财务状况、人员配备等有个比较全面的了解,以筛选出技术水 平高、信誉好的企业,从而降低逆向选择的风险。资格预审是指招标人在发出投 标邀请书或者发售招标文件前, 按照事先确定的资格条件标准对申请参加投标的 投标候选人的资质、业绩、技术水平、财务状况等进行审查,选择合格投标人的 活动。本文将这一阶段的指标归类为资格性指标,有两种状态:合格、不合格, 如果预选不合格,停止进行自然评价、任务评价和技术评价。

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究
伙伴选择评价指标 资格性指标

法律资格

工程经验

信誉指标

财务指标

任务评价指标

技术评价指标

自然评价指标

设计方面指标 项 目 完 成 时 间 率 例 外 处 理 能 力 完 成 质 量 等 级 项 目 投 标 报 价 项 目 延 期 期 限 任 务 响 应 速 度 方 案 技 术 成 熟 度

施工方面指 企 业 生 产 规 模 企 业 生 产 设 备 企 业 资 质 等 级 财 务 支 撑 程 度 同 类 工 程 施 工 经 验 企 业 信 誉 程 度

三 材 用 量

工 程 空 间 界

技 术 标 准

施 工 方 案 可 行

进 度 可 靠 性

质 量 保 证 措 施

安 全 措 施

行 业 地 位

图 4-1 地铁项目评标选择体系

(1)

资格性指标(L0)

资格性指标主要从法律资格、工程经验、业绩、承包商的信誉、财务、技术 人员与设备等方面对承包商进行资格审查。 ? 法律资格(L01) ,指承包商的法律文件是否符合要求,如法人地位、资质等 级、 市场准入、 安全许可、 文明施工许可等, 了解是否属于被禁止投标资格之列。 ? 工程经验(L02) ,通过承包商在过去三年内,年平均完成类似工程合同额来 衡量。 ? 信誉指标(L03) ,审查企业在建设工程承包活动中已完成项目的情况,是否 有严重违约行为。 ? 财务指标(L04) ,审查可用于本工程的流动资金总额能否承担本工程,以及 在施工期间如果万一资金不足时,他的解决资金短缺的办法。主要包括:投标人 的年营业能力、可获得的信贷资金、财务投标能力。 (2) 自然评价指标(L1)

本文论述的自然评价指标主要包括:企业生产规模 L11、企业生产设备 L12、 企业资质等级 L13、财务支撑程度 L14、行业地位 L15、同类工程施工经验 L16 和 企业信誉程度 L17,其具体含义如下: ? 企业生产规模,划分企业规模可以从不同的角度出发,如从企业员工数量, 企业资产规模等方面,本文着重从企业资产方面对企业规模进行评价。 ? 企业生产设备,是企业进行生产活动的基础之一,其先进性与否直接影响产 品生产的速度和质量。
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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

? 企业资质等级, 是指国家认定的企业等级, 是衡量一个企业强大的重要标志。 ? 财务支撑程度,本工程的流动资金总额承担本工程的程度。 ? 行业地位,企业在本行业中所起的作用。 ? 同类工程施工经验,投标企业工程工程经历与发包项目的相似程度,是投标 单位与项目经理实力体现的重要指标。 ? 企业信誉程度,主要指一个企业或机构被同行业以及专家和客户认同的程 度。 (3) 任务评价指标(L2)

任务评价指标主要包括项目完工时间 L21、 例外处理能力 L22、 完成质量等级 L23、投标报价 L24、三材用量 L25、项目延期期限 L26、任务响应速度 L27 。 ? 项目完成时间率,针对发布的项目详细信息,权衡自身的能力给出的项目完 工时间。 ? 例外处理能力,指企业在遇到例外情况时处理例外情况的能力。 ? 完成质量等级,针对项目的完成质量等级。 ? 投标报价,企业进行投标时要求的价格。 ? 三材用量,指项目实施过程中钢材、水泥和木材的用量。 ? 项目延期期限,企业不能按期完成任务时给定的最后期限。 ? 任务响应速度,主要从企业面对市场需求快速反应方面进行考核。 (4) 技术评价指标(L3)

对于地铁工程 Design-Build 招标技术标分为设计和施工两类内容。 工程设计 的评价主要包括三个方面标准: 第一是设计方案的可行性, 即设计方法的成熟度; 第二是工程的空间界限,能否满足运营要求;第三是工程结构设计,能否满足技 术标准要求。 ? 设计方面指标(L31) A. 方案技术成熟度(L311) ,指地铁设计方法的成熟度。 B. 工程空间界限(L312) ,是指工程的空间界限满足地铁运营要求的程 度。 C. 技术标准(L313) ,即地铁工程结构设计是否满足技术要求,主要包 括强度、刚度和稳定性要求,工程材料要求和构造要求。 ? 施工方面指标(L32) A. 施工方案可行性(L321) ,包括土石方工程、混凝土工程、钢筋工程、 钢结构工程等的施工技术及主要施工机具的数量,施工顺序及相关 衔接。
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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

B. 进度可靠性(L322) ,主要包括设计进度、施工进度的可靠性。可通 过分析施工进度安排的合理性、施工机械和装备水平、施工各个阶 段投入的劳动力数量和管理人员数量和水平来衡量。 C. 质量保证措施(L323) ,主要是分析承包商是否拥有一整套专门保证 项目质量的质量保证体系,然后再对承包商所提供的质量保证体系 的可操作性进行评估。 D. 安全措施(L324) ,用以判断施工单位安全措施是否完善。

4.2 地铁项目评标评价指标的量化
在地铁项目评标过程中,要实现灰色关联选择,首要的工作就是对各评价指 标量化,以期形成比较序列,便于算法的实现。由于资格性指标主要用于投标企 业资格审查,筛选结果仅有合格和不合格两种,故其量化结果为 1 或 0,其余评 价指标量化过程如下所述: (1) ? 自然评价指标(量化指标见表 4-1) 企业规模,资产额用 EC(千万)表示,超过 10 亿元的称为特大型企业,

介于 10 亿至 1 亿元的称为大型企业,介于 1 千万元至 1 亿元的称为一般性企 业,介于 1 百万元至 1 千万元的称为较小型企业,小于 1 百万元的称为小型企 业。 ? ? 合。 ? 企业信誉程度,将企业信誉分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、 生产设备,分为国际领先、国际水平、国内领先、国内水平、落后。 同类工程施工经验,分为完全吻合,吻合,较吻合,一般吻合,不太吻

AA、A。 ? 行业地位,将企业的行业地位划分为五类:垄断,支配,领导,参与和

无地位。 ? 企业资质等级,分为国家一级、国家二级、行业一级、行业二级和行业

三级。 ? 财务支撑程度,分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、AA、A。
图 4-1 自然评价指标量化标准

34

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指 标 量化表示

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究 生产 设备 国际 领先 国际 水平 国内 领先 国内 水平 落后 同类工程 施工经验 完全吻合 吻合 较吻合 一般 不吻合 企业信 誉程度 AAAAA AAAA AAA AA A 行业 地位 垄断 支配 领导 参与 无地 位 企业资 质等级 国家一 级 国家二 级 行业一 级 行业二 级 行业三 级 财务支撑 程度 AAAAA AAAA AAA AA A

企业规模 EC(千万) EC≥100 1≤EC<100 1≤EC<10 0.1≤EC<1 EC<0.1

5 4 3 2 1

(2) ?

任务评价指标(量化指标见表 4-2) 项目完成时间率 TT2,指投标过程中,投标企业权衡各方面的信息和能 力给出的项目完成时间, 与招标企业在发布项目时给定的项目需完工 T2 的时间 T1 可能有些出入。其量化准则为:TT2=T2 /T1。

? ?

例外处理能力,主要可分为非常强、很强、强、较弱、很弱。 完成质量等级,完成建设单位质量要求的程度,分为五级:AAAAA、 AAAA、AAA、AA、A。

?

项目投标价格率 CC1,项目投标价格 C1 是企业投标时对某项目索要的 价格,该项目招标保底价格为 C2,量化准则为:CC1=C1/C2。

?

三材用量 SC,根据钢材、水泥和木材报价用量分为五类:报价用量是标 底用量 1.02 以内,报价用量是标底用量 1.04 以内;报价用量是标底用量 1.1 以内;报价用量是标底用量 1.6 以内;报价用量是标底用量 1.6 以外。

?

项目延期期限,其量纲定为项目完成时间的百分率 PT,即超期期限和原 定期限的比率,且在此规定不得超过 20%。

?

任务响应速度,要可分为:敏捷、很快、快速、很慢、迟缓。
图 4-2 任务评价指标量化标准
指 标

量化表示

项目完成时 间率 TT2≤0.2 0.2<TT2≤ 0.4 0.4<TT2≤ 0.6

例外处 理能力 非常强 很强 强

完成质量 等级 AAAAA AAAA AAA

项目投标价 格率 CC1≤1.028 1.028< CC1 ≤1.042 1.042< CC1 ≤1.056

三材用量 SC≤1.02 1.02<SC ≤1.04 1.04<SC ≤1.1

项目延期 期限 PT≤0.001 0.001<PT ≤0.002 0.002<PT ≤0.05

任务响 应速度 敏捷 很快 快速

5 4 3

35

西安工业大学硕士学位论文 0.6<TT2≤ 0.8 TT2>0.8

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究 1.056< CC1 ≤1.07 CC1>1.07 1.1<SC≤ 1.6 SC>1.6 0.05<PT≤ 0.1 0.1<PT

2 1

较弱 很弱

AA A

很慢 迟缓

(3) ? ?

技术评价指标(量化指标见表 4-3) 方案技术成熟度,分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、AA、A。 工程空间界限,将满足程度分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、 AA、A。

?

技术标准,根据满足建设单位质量要求标准的程度分为:更高、高、满 足、基本满足、不满足。

? ?

施工方案可行性,分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、AA、A。 进度可靠性,根据施工进度安排的合理性、施工装备水平以及投入人员 数量和水平,分为五个等级:AAAAA、AAAA、AAA、AA、A。

?

质量保证措施,根据质量保证措施和体系分为五种情况:质量保证体系 完整、质量保证措施有力;质量保证体系完整、质量保证措施一般;质 量保证体系不完整、质量保证措施有力;质量保证体系不完整、质量保 证措施一般;质量保证体系不完整、质量保证措施不力。

?

安全措施,分为非常完善、很完善、完善、一般、待完善。
图 4-3 技术评价指标量化标准
指 标

量化表示

方案技术 成熟度 AAAAA AAAA AAA AA A

工程空间 界限 AAAAA AAAA AAAA AA A

技术 标准 更高 高 满足 基本 满足 不满 足

施工方案 可行 AAAAA AAAA AAA AA A

进度可 靠性 AAAAA AAAA AAA AA A

质量保证措 施 体系完整、措 施有力 体系完整、措 施一般 体系不完整、 措施有力 体系不完整、 措施一般 体系不完整、 措施不力

安全措施 非常完善 很完善 完善 一般 待完善

5 4 3 2 1

4.3 地铁项目评标灰色关联选择模型
由 4.1 节可知评价指标可分为五个层次, 其中第一层次是资格性的开关指标,
36

西安工业大学硕士学位论文

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

因此灰色关联度的选择要经过四级才能实现投标企业的正确选择。 (1) ? 一级灰色关联系数的确定 设计方面指标
?
( L 3 1)
j

?

? ? L 3 1k ? j
k ?1

3

( L 3 1k )

(公式 4.1)

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{方案技术成熟度,工程空间界 限,技术标准}的索引。Ψj(L31)表示第 j 个投标企业设计方面指标的灰色关联系数, ωL31k 为上述指标集合中元素的优先顺序。 ? 施工方面指标
?
( L 32)
j

?

? ? L 32 k ?
k ?1

4

( L 32 k ) j

(公式 4.2)

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{施工方案可行性,进度可靠性, 质量保证措施,安全措施}的索引。Ψj(L32)表示第 j 个投标企业施工方面指标的灰 色关联系数,ωL32k 为上述指标集合中元素的优先顺序。 (2) ? 二级灰色关联系数的确定 自然评价指标
?
( L 1)
j

?

? ? L1k ?
k ?1

7

( L1k ) j

(公式 4.3)

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{企业生产规模,企业生产设备, 企业资质等级,财务支撑程度,行业地位,同类工程施工经验,企业信誉程度}的索 引。Ψj(L1)表示第 j 个投标企业自然评价指标的灰色关联系数,ωL1k 为上述指标集 合中元素的优先顺序。
?

任务评价指标
?
(L 2)
j

?

? ? L2k?
k ?1

7

(L2k ) j

(公式 4.4)

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{项目完成时间率,例外处理能 力,完成质量等级,投标报价,三材用量,项目延期期限,任务响应速度} 的索引。 j(L2) Ψ 表示第 j 个投标企业自然评价指标的灰色关联系数,ωL2k 为上述指标集合中元素 的优先顺序。

37

西安工业大学硕士学位论文 ?

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

技术评价指标
?
( L 3)
j

?
3

? ? L 3 k?
k ?1

2

( L 3k )
j

? ? L 3 1?
4

( L 3 1) j

? ? L 3 2?

( L 32) j

(公式 4.5)
( L 32 k )

? ? L 31

? ? L 3 1k ? j
k ?1

( L 3 1k )

? ? L 32

? ? L 32 k ? j
k ?1

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{设计方面指标,施工方面指标} 的索引。Ψj(L3)表示第 j 个投标企业自然评价指标的灰色关联系数,ωL3k 为上述指 标集合中元素的优先顺序。 (3)
?

三级灰色关联系数的确定
(L)
j

?
7

? ? L k?
k ?1

3

(Lk ) j

? ? L 1?

( L 1) j

? ? L 2?

(L 2) j

? ? L 3?

( L 3) j 4

? ? L1

? ? L1k ? j
k ?1 ( L 32 k )

7

( L1k )

?

?L2

? ? L2k? j
k ?1

(L2k )

? ? L3

3 ? ? L 3 1k ? ? ? L 31 ? k ?1 ?

?

( L 3 1k ) j

? ? L 32

? ? L 32 k ? j
k ?1

? ? ? ?

(公式 4.6)

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{自然评价指标,任务评价指标, 技术评价指标}的索引。Ψj(L)表示第 j 个投标企业三级总体灰色关联系数,ωLk 为上述指标集合中元素的优先顺序。 (4) 四级灰色关联系数的确定

由于资格性指标的元素是开关性指标,灰色关联系数要么为 0,要么为 1, 所以资格性指标的灰色关联系数为:
?
(L0)
j

?

??
k ?1

4

(L0k ) j

(公式 4.7) (公式 4.8)

?

(L0k ) j

?1, 第 k 个 指 标 评 价 合 格 ? ? ? ? ? 0, 第 k 个 指 标 评 价 不 合 格 ?

其中,j 表示第 j 个投标企业,k 为指标集合{法律资格,工程经验,信息指标, 财务指标}的索引。Ψj(L0)表示第 j 个投标企业资格性灰色关联系数。 (5) 综合灰色关联系数的确定

最终评标结果应该是上述四级灰色关联系数综合作用的结果, 根据其权重分 配,灰色关联系数可表示为:
7 7 ? ? ? L1k ? j ( L1k ) ? ? L 2 ? L 2 k ? j ( L 2 k ) ? ? L 3 ? ? ?? L1 ? ? k ?1 k ?1 ? ??? ? 3 4 ? ? ? ? ? L 3 1k ? j ( L 3 1k ) ? ? L 3 2 ? L 3 2 k ? j ( L 3 2 k ) ? ? ? ? L 31 ?? ?? k ?1 k ?1 ?? ??

?

j

??

(L0)
j

??

(L)
j

? ?? ?
?
k ?1

?

3

?

?

(L0k ) j

(公式 4.9)

?

?

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

4.4 实例分析
4.4.1 项目情况
招标项目为武汉地铁二号线汉青区间,招标单位为武汉地铁集团有限公司。 该公司是在原武汉市轨道交通有限公司的基础上, 2007 年 5 月 15 日经武汉市 于 委、市政府批准成立。公司注册资金 10 亿元,是武汉市国有独资企业,经政府 授权负责武汉轨道交通的建设、营运、管理和融资。公司下设办公室、人力资源 部、计划财务部、合约法规部、前期策划部、质量安全部、总工办、纪监审计室 等职能部门,同时设置建设事业总部、土地综合开发事业总部以及武汉地铁运营 公司。 公司计划在 2012 年前建设一号线二期工程、二号线一期工程和四号线一期 工程,形成总长 70 公里总投资约 273 亿元的轨道交通线网。目前该线网规划已 获得国家发改委的审批立项, 三条线路正在建设过程中。 公司遵循现代企业制度, 以人为本、崇尚效率,本着“诚信、敬业、高效、奉献”的企业精神,以发展武汉 地铁为主线,合理开发轨道交通资源,改善武汉市的投资环境和生活环境,提升 城市形象,为武汉地铁建设和经济发展做出贡献。 招标项目设计单位:中铁隧道设计院(汉口站、汉青区间) 、中铁第四设计 院轨道分院(二号线总体) 。 招标代理:湖北成套招标有限公司。 建设规模:汉口站站约 1.2 亿元,汉青区间约 1.8 亿元。 项目背景:二号线工程总长 39.8km,其中地下线路长 27.15km,高架线路长 12.654km;共设 31 座车站,其中地下车站 20 座,高架车站 11 座,分两期完成。 总投资为 182 亿元, 技术经济指标为 4.57 亿元/正线公里。 计划 2006 年开工建设, 2010 年建成通车。 一期工程自常青花园至鲁巷, 26.1 公里, 长 高架线路长 1.8km, 其余均为地下线路,一期投资 133.27 亿元,技术经济指标为 5.11 亿元/正线公 里。 规划共有 7 条轨道交通线路网,线网总长 220km,设站 182 个,车辆基地 3 个,线路从结构上分三个层次建设。在 2010 年前建成轨道交通一号线、二号线 一期和四号线一期三条线路, 形成 70 公里的"两横一纵"线网骨架, 总投资约 260
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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

亿元,市场前景很好,如图 4-2 所示。

图 4-2 武汉市主城快速轨道交通网络规划图 本次招标采用资格预审和公开招标方式,资金来源为城建资金。项目施工干 扰大,工期紧。要求投标企业具有国家建设部颁发的城市轨道交通工程专业承包 资质或市政公用工程总承包壹级资质,近五年来有两个以上(含两个)城市轨道 交通地下车站施工业绩。投标单位有:中铁一局、中铁七局、中铁十一局、中铁 十三局、中铁二十五局、中铁隧道集团、中铁大桥局、十五治、市政集团及中交 二航局。

4.4.2 标准指标集的确定
地铁项目评标灰色关联选择时,首先需要确定标准指标集,即招标企业根据 项目的具体情况,权衡各个方面的因素,确定评价指标中的各个因素。本文以武 汉地铁集团有限公司在进行武汉地铁二号线汉青区间招标后, 对投标企业中铁一 局(企业 1)、中铁七局(企业 2)、中铁十一局(企业 3)、中铁十三局(企业 4)、中铁 二十五局(企业 5)选择时为例进行研究,详细信息如表 4-4。
表 4-4 投标企业评价指标详细信息 投标企业资格性指标(L0)
评价指标 投标企业

L01

L02

L03

L04

40

候选企业

西安工业大学硕士学位论文 i=1 i=2 i=3 i=4 i=5
评价指标 投标企业

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格

合格 合格 合格 合格 合格

合格 合格 投标企业自然因素指标 (L1) L12 国内水平 国际水平 国内水平 国内领先 L13 国家二级 行业一级 行业一级 行业三级 L14 AAA AAAAA AAAA AAA L15 参与 支配 无地位 垄断 领导 L16 吻合 不吻合 一般

L11 5 200 5 80 300

L17 A A AAAA AAAAA AAA

i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5
评价指标 候选企业

完全吻合 较吻合

国际领先 行业二级 AA 投标企业任务因素指标(L2) L21 0.7 0.85 0.21 0.36 0.75 L22 强 非常强 很弱 强 较弱 L23 A AA AAAAA AAA AAAA L24 0.32 0.76 0.45 0.76 0.65

L25 0.92 1.13 1.23 1.56 1.03

L26 0.15 0.016 0.001 0.0005 0.012

L27 快速 很快 很快 敏捷 迟缓

i=1 i=1 i=3 候选企业 i=4 i=5

投标企业技术评价指标(L3)
评价指标 投标企业

L311
AAAA AAAAA AAA AAA AA

L312
AA AAA AAA AAAAA AAAA

L313
满足 高 满足 基本满足 基本满足

L321
AA AAA AAAAA AA
A

L322
AAAAA AA
A

L323
体系完整、措施有力 体系不完整、措施一般 体系不完整、措施有力 体系完整、措施有力 体系不完整、措施一般

L324
非常完善 一般 完善 一般 完善

i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5

AAA AAAA

由表 4-4 可得投标企业最优评价指标集为:T= {T1, T2, T3} 自然指标最优集 T1={300,国际领先, 国家二级,AAAAA,垄断, 完全吻合, AAAAA }; 任务指标最优集 T2={0.85, 非常强, AAAAA,0.32, 0.92,0.0005,敏捷}; 技术指标最优集 T3={T31,T32 }; 设计方面指标最优集 T31={AAAAA, AAAAA, 高}; 施工方面指标最优集 T32={AAAAA, AAAAA, 体系完整、 措施有力, 非常完善};

41

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

4.4.3 数据预处理
评价指标可分为定性指标和定量指标两种, 其数据预处理包括定性指标量化 处理以及评价指标归一化处理两部分。在定性指标量化的基础上,各评价指标根 据评价目标又可分为两种类型:成本型指标(越小越好,如任务完工时间、延期 期限以及任务报价等) 、效益型指标(越大越好,如企业规模、能力匹配度等) , 对于前者可利用公式 4.8 进行归一化处理, 而针对后者可根据公式 4.9 进行计算。 其中, ? ij 表示第 i 个投标企业第 j 个评价指标,m 为投标企业的个数。故此可得 规范化数据,如表 4-4 所示。
? ij
? ? m ?1 ? ? ? ? ? ij ? ? ? k j ? ? ?? ? ? k ?1
?1

(公式 4.8)

? ij ? ? ij

??
k ?1

n

kj

(公式 4.9)

表 4-5 投标企业评价指标预处理后的数据 投标企业资格性指标 (L0) 评价指标 投标企业 i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5 评价指标 投标企业 i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5 评价指标 投标企业 i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5 L01 1 1 1 1 1 L02 1 1 1 1 1 投标企业自然因素指标 (L1) L12 0.1250 0.2500 0.1250 0.1875 L13 0.3077 0.2308 0.2308 0.0769 L14 0.1765 0.2941 0.2353 0.1765 L03 1 1 1 1 1 L04 1 1 1 1 1

L11 0.0085 0.3390 0.0085 0.1356 0.5085

L15 0.1250 0.2500 0.0625 0.3125 0.2500

L16 0.2667 0.0667 0.1333 0.3333 0.2000

L17 0.0714 0.0714 0.2857 0.3571 0.2143

0.3125 0.1538 0.1176 投标企业任务因素指标(L2) L22 0.2000 0.3333 0.1333 0.2000 L23 0.0667 0.1333 0.3333 0.2000 L24 0.3284 0.1383 0.2335 0.1383

L21 0.2439 0.2962 0.0732 0.1254 0.2613

L25 0.2472 0.2013 0.1849 0.1458 0.2208

L26 0.0021 0.0198 0.3172 0.6344 0.0264

L27 0.1765 0.2353 0.2353 0.2941 0.0588

0.1333 0.2667 0.1616 投标企业技术评价指标(L3)

42

西安工业大学硕士学位论文 评价指标 投标企业 i=1 i=2 i=3 候选企业 i=4 i=5

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

L311
0.2353 0.2941 0.1765 0.1765 0.1176

L312
0.1176 0.1765 0.1765 0.2941 0.2353

L313
0.2143 0.2857 0.2143 0.1429 0.1429

L321
0.1538 0.2308 0.3846 0.1538 0.0769

L322
0.3333 0.1333 0.0667 0.2000 0.2667

L323
0.2941 0.1176 0.1765 0.2941 0.1176

L324
0.3333 0.1333 0.2000 0.1333 0.2000

4.4.4 评标选择权值的确定
(4) 一阶权重的确定 由于影响项目评标各个指标的重要性程度是有差异的, 可按它们的重要性程 度进行排序。根据调查的实际情况,在地铁项目评标选择中,设计方面指标各因 素优先排列顺序:L313? L312? L311(“?”表示关系“优先于”);施工方面指标 各因素优先排列顺序:L322? L323? L321? L324。按表 2-2 判断矩阵标度方法,可得 设计方面指标判断矩阵 E31、施工方面指标判断矩阵 E32 分别为:
? 31 ?1 ? ? 3 ? ?5 ? 1 /3 1 3 1 /5 1 /3 1 ? ? ? ? ?
? 32 ?1 ? 5 ? ? ?3 ? ?1 /3 1 /5 1 1 /3 1 /7 1 /3 3 1 1 /5 3? ? 7 ? 5 ? ? 1 ?

各判断矩阵经过数据预处理、归一化后通过和积法求权重向量,得出相应的 权重向量 W31、W32: W31={0.1062, 0.2605, 0.6333} W32={ 0.1219,0.5579,0.2633,0.0569} 由公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λ31max= 3.0385,λ32max= 4.117 由公式 2.2 一致性判断公式得: CR31=( 3.0385-3)/[(3-1)· 0.58]= 0.0332<0.10 CR32=( 4.117-4)/[(4-1)· 0.90]= 0.0433<0.10 故判断矩阵满足一致性要求。 (5) 二阶权重的确定 地铁投标企业灰色关联选择的二级指标由图 4 -1 的评价指标体系可以看出, 主要包括任务评价指标、技术评价指标和自然评价指标。经过调研分析,自然评 价指标 L1 各因素优先顺序为:L13?L14?L11?L16?L15?L17?L12;任务评价指标 L2 各因素优先排列顺序为:L24?L23?L21?L26?L25?L22?L27;技术评价指标 L3 各因 素顺序为:L31?L32。按表 2-2 判断矩阵标度方法,可得自然评价指标判断矩阵 E1、任务评价指标判断矩阵 E2 和技术评价指标判断矩阵 E3 分别为:

43

西安工业大学硕士学位论文
?1 ? 1/5 ? ?3 ? ?1 ? ?2 ?1 /3 ? ?1 /2 ?1 /4 ? 5 1 7 6 3 4 2 1 /3 1 /2 4 ? ? ? 2 5 4 6 ? ? 1 4 3 5 ? 1 /4 1 1 /2 2 ? ? 1/3 2 1 3 ? 1 /5 1 /2 1 /3 1 ? ? 3 2 1 /3 1 /4 1 /2

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究
?1 ? 1/ 4 ? ?2 ? ? ?3 ?1 /3 ? ?1 /2 ?1 /5 ? 5 ? ? 2 ? 5 1 1 /2 4 3 6 ? ? 6 2 1 5 4 7 ? 2 1 /4 1 /5 1 1 /2 3 ? ? 3 1 /3 1 /4 2 1 4 ? 1 /2 1 /6 1 /7 1 /3 1 /4 1 ? ? 4 1 /2 1 /3 3 2 1 1 /5 1 /6 1 /2 1 /3

1 /7 1 /6 1 1 /2 1 /5 1 /4 1 /6

?2

?1 ?3 ? ? ?1 / 3

? 3 ? ? 1

各判断矩阵经过数据预处理、归一化后通过和积法求权重向量,得出相应的 权重向量 W1、W2、W3: W1={0.1590,0.0318,0.3504,0.2375,0.0696,0.1056,0.0462} W2={0.1590,0.0462,0.2375,0.3504,0.0696,0.1056,0.0318} W3={0.75,0.25} 由公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λ1max= 7.1955,λ2max= 7.1955,λ3max= 2 由公式 2.2 一致性判断公式得: CR1= CR2 =(7.1955-7)/[(7-1)· 1.32]= 0.0247<0.10 因为 E3 是二阶的,总是一致的,故判断矩阵满足一致性要求。 (6) 三阶权重的确定 由图 4 -1 可知,并根据调研分析,地铁投标企业灰色关联选择的三级指标的
?1 优先顺序为:L2?L1?L3,可得对应的评价指标判断矩阵为: ? ? ? 3 ? ? ?1 /3 1 /3 1 1 /5 3 ? ? 5 ? ? 1?

。判

断矩阵经过数据预处理、归一化后通过和积法求权重向量,得出相应的权重向量 W={0.2605,0.6333,0.1062}。由公式 2.1 计算出对应的最大特征值 λmax= 3.0385, 由公式 2.2 一致性判断公式得 CR=(3.0385-3)/[(3-1)· 0.58]= 0.0332<0.10, 故判断矩 阵满足一致性要求。

4.4.5 分辨系数的确定
由 公 式 2.9 和 公 式 2.10 可 知 , 可 知
? max ? max max x ik ? x 0 k
i k

? min ? min min x ik ? x 0 k
i k



。其中 x0k 表示第 i 个指标的最优指标值,xik 表示第 k

个投标企业的第 i 个指标的数值。自然因素指标集的二阶最小差值用 ΔL1min 表示, 二阶最大差值用 ΔL1max 表示;任务因素指标集的二阶最小差值用 ΔL2min 表示,二阶 最大差值用 ΔL2max 表示;设计方面指标集的二阶最小差值用 ΔL31min 用表示,二阶 最大差值用 ΔL31max 表示;施工方面指标集的二阶最小差值用 ΔL32min 用表示,二阶 最大差值用 ΔL32max 表示。首先计算每个指标同最优指标值的一阶差值绝对值,一 阶绝对差值等于表 4-5 中投标企业各指标规范化后的值减去最优指标栏对应值的 绝对值,分别用 L1,L2,L3,L31 和 L32 来表示各自的一阶差值绝对值矩阵:

44

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? 0 .5 0 0 0 ? 0 .1 6 9 5 ? L1 ? ? 0 .5 0 0 0 ? ? 0 .3 7 2 9 ?0 ? ? 0 .0 5 2 3 ? 0 ? L 2 ? ? 0 .2 2 3 0 ? ? 0 .1 7 0 8 ? 0 .0 3 4 9 ? ? 0 .0 5 8 8 ? 0 ? ? ? 0 .1 1 7 6 ? ? 0 .1 1 7 6 ? 0 .1 7 6 5 ?

第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究
0 .1 1 7 6 0 .1 8 7 5 0 .0 6 2 5 0 .2 5 0 0 0 0 .0 6 2 5 0 0 .0 4 5 9 0 .0 6 2 3 0 .1 0 1 4 0 .0 2 6 4 0 .0 6 6 6 0 .2 6 6 6 0 .2 0 0 0 0 0 .1 3 3 3 0 .6 3 2 3 0 .6 1 4 6 0 .3 1 7 2 0 0 .6 0 8 0 0 0 .2 0 0 0 0 .2 6 6 6 0 .1 3 3 3 0 .0 6 6 6 0 .2 8 5 7 ? 0 .2 8 5 7 ? 0 .0 7 1 4 ? 0
? ? 0 .1 4 2 8 ? ? ? ?

0 .1 8 7 5 0 .0 6 2 5 0 .1 8 7 5 0 .1 2 5 0 0

0

0 .0 7 6 9 0 0 .0 7 6 9 0 .0 5 8 8 0 .2 3 0 8 0 .1 1 7 6 0 .1 5 3 9 0 .1 7 6 5 0 0 .1 9 0 1 0 .0 9 4 9

0 .1 3 3 3 0 .2 6 6 6 0 0 .2 0 0 0

0 .1 1 7 6 ? 0 .0 5 8 8 ? 0 .0 5 8 8 ? 0
? ? 0 .2 3 5 3 ? ?

0 .2 0 0 0 0

0 .1 3 3 3 0 .1 3 3 3 0 .1 9 0 1 0 .2 0 0 0 0 .0 6 6 6 0 .1 6 6 8 0 .1 7 6 5 0 .1 1 7 6 0 .1 1 7 6 0 0 .0 5 8 8 0 .0 7 1 4 ?

L3 1

? 0 .2 3 0 8 ? ? 0 0 .1 5 3 8 ? ? 0 .0 7 1 4 ? L 3 2 ? ? 0 ? ? 0 .1 4 2 8 ? ? 0 .2 3 0 8 ? ? 0 .3 0 7 7 0 .1 4 2 8 ? ?

0 0 .1 7 6 5 0 .1 1 7 6 0 0 .1 7 6 5

0

0 .1 3 3 3 ? 0 .2 0 0 0 ? 0 .1 3 3 3 ? ?
?

0 .2 0 0 0 ?

? ?

由公式 2.9 和 2.10 可知, L1min=0, L1max=0.5; L2min=0, L2max=0.323; Δ Δ Δ Δ Δ L31min=0,Δ L31max=0.1765;Δ L32min=0,Δ L32max=0.2666。 在一般的情况下,关联度分辨系数 ? 取 0 . 5 ,在评标选择时,应将彼此较小 的差异放大以便筛选。设自然因素指标集、任务因素指标集、设计方面指标集和 施工方面指标集绝对值的平均值分别为 ? L1 、 ? L 2 、 ? L 3 1 和 ? L 3 2 ,由公式 2.13 得:
? L1 ?

??
5 7

5

7

i ?1 k ?1

x 0 k ? x ik

(5 ? 7 ) =

5 .1 2 8 5 0 .1 4 6 5 ? 0 .1 4 6 5 , ? L 1 ? ? L 1 / ? L1 m ax ? ? 0 .2 9 3 35 0 .5

? L2 ?

??
5

i ?1 k ?1

x 0 k ? x ik

(5 ? 7 ) =

5 .3 3 4 6 0 .1 5 2 4 ? 0 .1 5 2 4 , ? L 2 ? ? L 2 / ? L 2 m ax ? ? 0 .4 7 2 35 0 .3 2 3

? L31 ?

??
5 4

3

i ?1 k ?1

x 0 k ? x ik

(5 ? 3) =

1 .3 6 9 0 .0 9 1 3 ? 0 .0 9 1 3 ,? L 3 1 ? ? L 3 1 / ? L 3 1 m ax ? ? 0 .5 1 7 15 0 .1 7 6 5

? L32 ?

??

i ?1 k ?1

x 0 k ? x ik

(5 ? 4 ) =

2 .7 2 6 8 0 .1 3 6 3 ? 0 .1 3 6 3 , ? L 3 2 ? ? L 3 2 / ? L 3 2 m ax ? ? 0 .5 1 1 20 0 .2 6 6 6

∵ ∵ ∵ ∵

Δ L1max >3 ? L1 ,∴ ? L1 Δ L2max <3 ? L 2 ,∴ ? L 2

? (0 .2 9 3 ? 0 .5) / 2

=0.397 =0.559

? (0 .4 7 2 ? 2 ? 0 .3 2 3) / 2

Δ L31max <3 ? L 31 ,∴ ? L 3 1 Δ L32max <3 ? L 3 2 ,∴ ? L 3 2

? (0 .5 1 7 ? 2 ? 0 .1 7 6 5) / 2 =0.435 ? (0 .5 1 1 ? 2 ? 0 .2 6 6 6) / 2

=0.522

45

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

4.4.6 灰色关联系数的确定
(1) 一级灰色关联系数的确定

根据公式 2.8 有关灰色关联度的定义,可以得出关联系数矩阵分别为:
? 0 .2 8 4 2 ? 0 .5 3 9 4 ? ? 1 ? ? 0 .2 8 4 2 ? ? 0 .3 4 7 4 ?1 ? ? 0 .7 7 5 4 ? 1 ? ? ? 0 .4 4 7 4 ? ? 0 .5 1 3 9 ? 0 .8 3 8 0 ? ? 0 .5 6 6 ? 1 ? ? ? 0 .3 9 5 0 ? ? 0 .3 9 5 0 ? 0 .3 0 3 1 ?

0 .5 1 4 3 1

0 .6 2 8 0 0 .5 1 4 3 0 .7 4 8 8 0 .4 1 0 0 ? 0 .7 6 0 5 0 .4 2 6 8 0 .4 1 0 0 ? 1 1
?

0 .7 6 0 5 0 .7 2 0 8 1

0 .5 1 4 3 0 .7 2 0 8 0 .7 7 1 5 0 .4 4 2 6 0 .4 9 8 1 0 .7 3 5 5 ? 0 .6 1 3 6 0 .4 6 2 4 0 .6 2 8 0 1 1
? ? 0 .5 6 3 3 0 .5 2 9 3 0 .7 6 0 5 0 .5 9 8 3 0 .5 8 1 6 ? ?

0 .5 7 5 3 0 .4 0 3 8 1 1

1

0 .2 2 2 1 0 .6 0 5 6 ?
?

0 .4 7 4 5 0 .4 8 7 1 0 .7 9 7 3 0 .2 2 7 1 0 .7 5 4 3 ? 0 .6 5 5 5 0 .7 4 3 5 0 .3 6 2 7 0 .7 5 4 3 ? 1

?2

0 .4 7 4 5 1

? ? 0 .4 7 4 5 0 .7 3 0 5 0 .5 1 9 8 0 .8 7 2 4 0 .2 2 9 0 0 .4 3 4 2 ? ?

0 .5 7 5 3 0 .5 7 5 3 0 .4 8 7 1 0 .6 4 0 4 1

? 31

? 0 .3 9 5 0 1 ? 0 .3 9 5 0 0 .5 1 8 2 ? ? 1 0 .3 4 9 7 ? 0 .5 6 6 3 0 .3 4 9 7 ? ?

0 .3 0 3 1 0 .5 1 8 2 ?

, ? 32

? 0 .3 7 6 2 ? 0 .4 7 5 0 ? ? ?1 ? ? 0 .3 7 6 2 ? 0 .3 1 1 4 ?

1 0 .4 1 0 3 0 .3 4 3 0 0 .5 1 0 8 0 .6 7 6 3

? ? 0 .4 4 0 9 0 .4 1 0 3 ? 0 .5 4 2 0 0 .5 1 0 8 ? ? 1 0 .4 1 0 3 ? 0 .4 4 0 9 0 .5 1 0 8 ? ?

1

1

(1)

一级灰色关联系数的确定

由公式 4.1 可得设计方面指标灰色关联系数:
? 0 .5 6 6 ? 1 ? ? 0 .3 9 5 0 ? ? ? 0 .3 9 5 0 ? 0 .3 0 3 1 ? ? 0 .4 6 7 2 ? ? ? ? 0 .3 9 5 0 1 0 .1 0 6 2 ? 0 .8 4 2 4 ? ? ? ? ? ? 0 .3 9 5 0 0 .5 1 8 2 ? ? 0 .2 6 0 5 ? ? 0 .4 7 3 0 ? ? ? ? ? ? 1 0 .3 4 9 7 ? ? 0 .6 3 3 3 ? ? 0 .5 2 3 9 ? ? ? ? 0 .4 0 1 2 ? 0 .5 6 6 3 0 .3 4 9 7 ? ? ? ?

0 .3 0 3 1 0 .5 1 8 2 ?

?

( L 3 1)

? ? 31 ?W 31

由公式 4.2 可得施工方面指标灰色关联系数:
? 0 .3 7 6 2 ? 0 .4 7 5 0 ? ? ?1 ? ? 0 .3 7 6 2 ? 0 .3 1 1 4 ?

1

1

1

?

( L 32)

? ? 32 ?W 32

0 .4 1 0 3 0 .4 4 0 9 0 .4 1 0 3 ? ? ? ? 0 .4 2 6 2 ? 0 .5 5 7 9 ? ? ? ? 0 .4 8 5 0 ? 0 .3 4 3 0 0 .5 4 2 0 0 .5 1 0 8 ? ?
? ? 0 .2 6 3 3 ? ? 0 .0 5 6 9 ? ? ? 0 .6 7 6 3 0 .4 4 0 9 0 .5 1 0 8 ?

? ? ? 0 .1 2 1 9 ?

? 0 .9 2 4 0 ? ? ? ? ? ? 0 .6 1 7 5 ? ? 0 .5 6 0 4 ? ? ?

0 .5 1 0 8 1

0 .4 1 0 3 ? ?

(2)

二级灰色关联系数的确定

由公式 4.3 可得自然评价指标灰色关联系数:

46

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

?

( L 1)

? ? 1 ?W 1 ?
0 .5 1 4 3 0 .7 6 0 5 0 .5 1 4 3 0 .6 1 3 6 1 1 0 .7 2 0 8 0 .7 2 0 8 0 .4 6 2 4 0 .5 6 3 3 0 .6 2 8 0 1 0 .7 7 1 5 0 .6 2 8 0 0 .5 2 9 3 0 .5 1 4 3 0 .7 6 0 5 0 .4 4 2 6 1 0 .7 6 0 5 0 .7 4 8 8 0 .4 2 6 8 0 .4 9 8 1 1 0 .5 9 8 3 ? 0 .1 5 9 0 ? ? ? 0 .4 1 0 0 ? 0 .0 3 1 8 ? 0 .6 9 4 9 ? ? ? ? ? ? 0 .4 1 0 0 ? 0 .3 5 0 4 ? 0 .7 1 6 9 ? ? ? ? ? 0 .7 3 5 5 ? ? ? 0 .2 3 7 5 ? ? ? 0 .6 1 4 7 ? ? ? ? ? ? 1 ? 0 .0 6 9 6 ? 0 .6 0 7 3 ? ? ? 0 .5 8 1 6 ? ? 0 .1 0 5 6 ? ? 0 .6 5 6 9 ? ? ? ? ? 0 .0 4 6 2 ? ? ?

? 0 .2 8 4 2 ? 0 .5 3 9 4 ? ? 0 .2 8 4 2 ? ? 0 .3 4 7 4 ?1 ?

由公式 4.4 可得任务评价指标灰色关联系数:
?
(L 2)

? ? 2 ?W 2 ?
0 .5 7 5 3 1 0 .4 7 4 5 0 .5 7 5 3 0 .4 7 4 5 0 .4 0 3 8 0 .4 7 4 5 1 0 .5 7 5 3 0 .7 3 0 5 1 0 .4 8 7 1 0 .6 5 5 5 0 .4 8 7 1 0 .5 1 9 8 1 0 .7 9 7 3 0 .7 4 3 5 0 .6 4 0 4 0 .8 7 2 4 0 .2 2 2 1 0 .2 2 7 1 0 .3 6 2 7 1 0 .2 2 9 0 ? 0 .1 5 9 0 ? ? ? 0 .6 0 5 6 ? 0 .0 4 6 2 ? 0 .7 0 8 5 ? ? ? ? ? ? 0 .7 5 4 3 ? 0 .2 3 7 5 ? 0 .5 9 2 0 ? ? ? ? ? 0 .7 5 4 3 ? ? ? 0 .3 5 0 4 ? ? ? 0 .6 7 4 3 ? ? ? ? ? ? 1 ? 0 .0 6 9 6 ? 0 .5 9 7 6 ? ? ? ? ? 0 .4 3 4 2 ? ? 0 .1 0 5 6 ? ? 0 .6 0 9 5 ? ? ? 0 .0 3 1 8 ? ? ?

? 0 .7 7 5 4 ? 1 ? ? 0 .4 4 7 4 ? ? 0 .5 1 3 9 ? 0 .8 3 8 0 ?

由公式 4.5 可得技术评价指标灰色关联系数:
? 0 .4 6 7 2 ? 0 .8 4 2 4 ? ( L 32) ? ? W 3 ? ? 0 .4 7 3 0 ? ? ? 0 .5 2 3 9 0 .9 2 4 0 ? ? 0 .4 6 7 2 ? ? ? ? 0 .4 2 6 2 0 .7 3 8 4 ? ? 0 .7 5 ? ? ? 0 .4 8 5 0 ? ? ? ? ? 0 .4 7 6 0 ? ? ? ? 0 .2 5 ? ? ? 0 .6 1 7 5 ? ? 0 .5 4 7 3 ? ? 0 .4 0 1 2 0 .5 6 0 4 ? ? 0 .4 4 1 0 ? ? ? ? ?

?

( L 3)

? ??
?

( L 3 1)

??

(3)

三级灰色关联系数的确定

由公式 4.6 可得三级灰色关联系数:
? 0 .6 9 4 9 ? 0 .7 1 6 9 ? ( L 3) ? ? W ? ? 0 .6 1 4 7 ? ? ? 0 .6 0 7 3 ? 0 .6 5 6 9 ? 0 .7 0 8 5 0 .4 6 7 2 ? ? 0 .6 7 9 1 ? ? ? ? 0 .5 9 2 0 0 .7 3 8 4 ? 0 .2 6 0 5 ? 0 .6 3 9 9 ? ? ? ? ? 0 .6 7 4 3 0 .4 7 6 0 ? ? 0 .6 3 3 3 ? ? 0 .6 3 7 5 ? ? ? ? ? ? 0 .5 9 7 6 0 .5 4 7 3 ? ? 0 .1 0 6 2 ? ? 0 .5 9 4 6 ? ? ? ? 0 .6 0 3 8 ? 0 .6 0 9 5 0 .4 4 1 0 ? ? ? ?

?

(L)

? ??
?

( L 1)

??

(L 2)

??

(4)

四级灰色关联系数的确定

由公式 4.7 和 4.8 可得四级灰色关联系数:
?1 ? ? ? 1 ? ? ? ?1 ? ? ? ?1 ? ?1 ? ? ?

?

(L 0)

?

??
k ?1

4

(L0k )

(5)

综合灰色关联系数的确定

47

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第四章 基于灰色关联分析的地铁项目评标方法研究

由公式 4.8 和 4.9 可得综合灰色关联系数:
? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ?
(L)
1

(L)
2

?

(L)
3

(L)
4

(L)
5

? ? ? 0 .6 7 9 1 ? ? 1? ? ? ? ? 0 .6 3 9 9 ? ? ? 1 ? ? 0 .6 3 7 5 ? ? ? ? ? 0 .5 9 4 6 ? ? 1? ? ? ? ? ? 0 .6 0 3 8 ? ? 1? ? ?1

通过上述综合灰色关联向量可以看出中铁一局的关联系数最大, 所以这里就 可以判断综合考虑地铁项目评标指标评价体系中的各个因素, 在五个候选对象中 相比较而言第一个企业最符合要求。

4.5 本章小结
本章首先根据地铁项目评标的特点构建了地铁项目评标选择体系, 并对其进 行了量化; 通过对层次分析法以及灰色关联理论的运用进行多层次灰色关联伙伴 选择数学建模;最后依据上述的分析从标准指标集的确定、数据预处理、分辨系 数的确定以及灰色关联系数的确定等步骤介绍了针对地铁项目投标企业选择的 算法的实现过程。

48

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第五章 系统设计与开发

第五章 系统设计与开发

地铁项目决策评价系统是面向地铁建设单位的决策评价系统,系统采用 B/S 三层模式,本章将分别从系统架构、系统功能模块、数据库设计、系统安全、关 键技术和实现环境等方面介绍地铁项目决策评价系统软件的实现。

5.1 系统设计 5.1.1 系统体系架构
目前,企业 MIS 系统开发已发展到大量应用 Web Server 新技术阶段,通常 可分为文件/服务器(File/Server,F/S) 、客户/服务器(Client/Server,C/S)和 浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)三种模式,尽管各种模式的产品在拥有 自身优势的同时,也有一定的不足。对于用户来讲,对客户端应用程序要求越来 越高,既要求保持原有客户端程序的操作方便性,又要求具有 Web 界面风格。 B/S 模式具有三层逻辑结构,是 C/S 模式的一种扩展,具有分布性特点,可 以随时随地进行业务处理。 该结构是把原来在客户机一侧的应用程序模块与显示 功能分开,将它放到 Web 服务器上单独组成一层,而客户机上只需安装单一的 浏览器,这样客户机的压力大大减轻了,实现了瘦客户端,从而克服了 C/S 两层 结构负荷不均的弊端,因此具有易于维护和升级、用户界面一致友好、操作使用 方便、 应用程序开发与管理成本低等优点。 经过分析,本系统的总体结构采用 B/S 模式,如图 5-1 所示。

49

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第五章 系统设计与开发

应用层 浏览器

用户登录

项目管理

项目模糊决策

评标灰色选择

系统管理

信息处理层 Web应用服务器 CGI,API,JSP,Java Servlet,Java Bean

HTML文件

XML文档

数据服务层
项目决策评价数据库

图 5-1 地铁项目决策选择系统架构图

5.1.2 系统功能
系统按业务分为项目决策管理、项目评标管理、项目管理和系统管理四大功 能模块,可分为系统管理员空间、项目管理员空间、投标企业空间和普通用户空 间,详述如下: (1) 系统管理员空间 系统管理员空间包括的模块有: 投标企业管理、 普通用户管理和公告栏管理。 投标企业管理和普通用户管理实现投标企业用户信息的删除和查询的功能; 公告 栏管理模块包括的功能为:通知的显示和通知的增、删、改。 (2) 项目管理员空间 盟主企业空间主要包括的功能模块有:项目管理、公告栏信息管理、地铁项 目模糊决策和投标企业灰色选择。项目管理主要用以实现项目的创建、修改、删 除和发布的功能;公告栏信息管理主要包括招投标信息管理、公告信息管理以及 中标结果公布。 地铁项目模糊决策模块通过专家评价的方法利用模糊数学理论确 定某地铁项目是否可以立项, 投标企业灰色选择模块以灰色关联理论为基础完成 项目评标工作。

50

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第五章 系统设计与开发

(3) 投标企业空间 投标企业空间包括的功能模块有公告栏信息管理和项目的投标, 其中公告栏 信息管理主要包括招投标信息管理、公告信息管理 和中标结果公布。 (4) 普通用户空间 普通用户空间主要包括的功能模块包括注册为投标企业以及公告栏信息管 理,其中公告栏信息管理主要包括:中标结果公布、公告信息管理和招投标信息 管理。
地铁项目决策评价系统

系统管理员空间

项目管理员空间

投标企业空间

普通用户空间

投 标 企 业 管 理

普 通 用 户 管 理

公 告 栏 管 理

项 目 管 理

投 标 企 业 选 择

地 铁 项 目 决 策

公 告 栏 信 息 管 理

公 告 栏 信 息 管 理

项 目 的 投 标

注 册 为 候 选 企 业

公 告 栏 信 息 管 理

投 标 企 业 增 、 删 、 改

投 标 企 业 信 息 查 询

普 通 用 户 增 、 删 、 改

普 通 用 户 信 息 查 询

通 知 的 增 、 删 、 改

通 知 的 显 示

项 目 的 创 建

项 目 的 修 改

项 目 的 删 除

项 目 的 发 布

招 投 标 信 息 管 理

公 告 信 息 管 理

中 标 结 果 公 布

招 投 标 信 息 管 理

公 告 信 息 管 理

中 标 结 果 公 布

招 投 标 信 息 管 理

公 告 信 息 管 理

中 标 结 果 公 布

图 5-2 地铁项目决策选择系统功能图

5.1.3 数据库结构
在进行数据库设计的时候,不可避免的要考虑到数据规范化问题。这里所说 的规范化是指我们应当如何在数据库表中实现数据的相互关系以及对数据的存 储。另外要考虑的就是数据的完整性问题,数据的完整性是指存储在数据库中的 数据的一致性和正确性。地铁项目决策选择系统功能齐全业务繁多,包含的表数 量共二十多张表,在这里就不一一列举了,下面列出投标企业选择部分所包含的 表,并以此为例说明他们之间的关系。
表 5-1 项目评标数据表信息表 表名称 中文说明 主键 外键

51

西安工业大学硕士学位论文 EnterpCoefficient BidEntInfo FirstWeight NatureInfo TaskInfo TechonologyInfo CapacityInfo EnteTemplate ProjectDecision InformInfo Projectinfo RegInfo 投标企业灰色系数 投标企业信息 评标选择各阶权重信息 企业自然因素信息 企业任务因素信息 企业技术因素信息 企业资格因素信息 企业模板信息存储 项目决策评价结果 通知信息 项目各详细信息 企业注册信息 id id id id id id id id id id projid enterpriseid

第五章 系统设计与开发 projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid 和 enterpriseid projid projid 和 enterpriseid enterpriseid

表 5-2 RegInfo 表设计详细信息 列名 id enterpriseid loginname loginpsw qyactor qyname qyemail qyaddress qycode qyfax qypage qytel 中文名称 标识 企业标识 用户名 用户密码 用户角色 企业名称 企业 email 企业地址 企业邮编 企业传真 企业主页 企业电话 数据类型 int varchar varchar varchar int varchar varchar varchar varchar varchar varchar varchar 长度 4 50 50 50 4 50 50 50 50 50 50 50 允许为空 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

由于篇幅的限制,下面仅以表 Reg 为例加以说明,如表 5-2 所示。系统数据 库关系图如图 5-3,各个表通过 enterprised,和 projid 分别和表 RegInfo 和

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projectInfo 建立主外键的关联。

图 5-3 地铁项目决策选择系统部分数据库表关系图

5.2 系统实现 5.2.1 关键技术
地铁项目决策评价系统以 Java 技术为基础,遵循 J2EE 规范进行开发。主要 通过 JSP(java servlet page)实现系统动态页面的设计,关键业务(如对服务器 端数据库的操作以及灰色关联算法的实现等) 通过 JavaBean 方式实现。 JavaScript 主要实现系统的数据约束(如系统登录页面的控制、各表单动作处理页面的选择 等) ,CSS (Cascading Style Sheet, 层叠样式表)主要实现页面的美化及其相关页 面样式的模块化。 (1) 分布式组件开发技术 当前基于组件的软件开发非常流行,利用分布式组件技术来构造系统,不仅 可以提高软件的复用性、可扩展性和重组能力,还可以降低部署大型系统的复杂
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程度,减少系统维护和升级成本。组件模型是组件与其环境交互所必须的一组规 范。当前市场上已有多种标准的组件模型,如 JavaBean、Java API/SPI、 COM、 DCOM、 J2EE Web 组件和 J2EE 企业 JavaBeans(EJB)等。地铁项目决策选择系 统是分别使用 JavaBean 组件技术处理关键业务,同时配合 JSP 动态页面技术实 现客户端及服务器端的信息交互, 主要包括数据库操作 Bean (dataOperation.类) 、 灰色关联选择 Bean(greyRelation 类)和项目模糊决策 Bean(fuzzyDecision 类) 。 其中数据库操作 Bean 包括的属性和操作如图 5-4 所示,其中引用的类及类包主 要包括 java.lang.*以及 java.io.*和 java.sql.*等,该 javaBean 指在 databaseoperate 包里名称为 DataBaseOperate 类,该类 DataBaseOperate()为其构造函数,Delete() 为删除数据的方法,executeQuery()为查询数据库的方法,Insert()为插入数据库 的方法,Update()为更新数据库的操作。

图 5-4 数据库操作 Bean 类图

(2) Javascript 脚本技术 JavaScript 是一种基于对象和事件驱动并具有安全性能的脚本语言,有了 JavaScript, 可使网页变得生动。 使用它的目的是与 HTML 超文本标识语言、 Java 脚本语言一起实现在一个网页中链接多个对象,与网络客户交互作用,从而可以 开发客户端的应用程序。它是通过嵌入或调入在标准的 HTML 语言中实现的。系 统中对数据类型以及格式的判断都是通过 JavaScript 来实现的。 地铁项目决策选择系统中 JavaScript 应用体现在按钮动作的处理以及数据 校 验 两方 面, 一些 常用 函 数如 editProjectMgr( ) 表 示 对 项 目信 息 修改 , confirmDel( )表示是否注销,Del( )表示选择注销。对项目注销实现的代码如 下:
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西安工业大学硕士学位论文 function confirmDel(){ if(confirm("真的要注销吗?")==true) { Del(); } }

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function Del(){ var length = document.main.elements.length var chxindex var setItemsString setItemsString="" for (var i=(length-1); i>=0; i--){ chxindex = document.main.elements[i].name.indexOf("chx"); if (chxindex != -1){ if (document.main.elements[i].checked){ if (setItemsString == "") setItemsString = document.main.elements[i].name.substring(chxindex + 3,document.main.elements[i].name.length); else{ setItemsString = setItemsString + "," + document.main.elements[i].name.substring(chxindex + 3,document.main.elements[i].name.length); } } } } if (setItemsString != ""){ self.location="delEquipment.jsp?" + setItemsString }else{ window.alert("请选择想要注销的项目!"); } return;

(3) CSS 技术 级联式样式表 (CSS) 包含应用于 HTML 文档中元素的样式定义。CSS 样式 定义元素的显示方式以及在页面中放置元素的位置。可以创建一个通用规则,只 要 Web 浏览器遇到一个元素实例,或是一个分配给某个样式 CLASS 的元素,该 规则就立刻应用属性,而不是将属性逐个分配给页面中的每个元素。 CSS 样式可以通过内联方式放置在单个 HTML 元素内,也可以在 Web 页 HEAD 部分的 <STYLE> 块内加以分组,或从单独的 CSS 样式表文件中导入。同 一个外部样式表文件可链接到很多 Web 页, 从而使整个 Web 站点具有统一的外 观。本系统定义了一套丰富的 CSS 样式表,使得系统页面达到了简洁大方。如在 Web 服务器指定位置部署了外部样式表文件 pageType.css, 站点中无论是静态页 面 还 是 动 态 页 面 都 可 以 通 过 标 签 符 <link href="../standardPartBase/pageType.css" rel="stylesheet"

type="text/css" />>加以引用,该 CSS 样式表文件典型内容如下:

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5.2.2 系统安全
在系统程序的设计中, 也充分考虑了对于内部用户人员访问不同范围数据的 要求。系统是通过系统管理模块中定义角色和用户来确定不同用户的权限的,这 些安全性问题在系统程序设计中通过以下几方面来实现。 (1)用户口令的维护 为了维护系统的安全性,系统的每一位操作员都拥有自己的操作员口令。操 作员可以在登录到系统以后的任何时候对自己口令进行修改, 以防止因用户口令 泄露而造成工作责任事故。 各用户应定期修改自己的登录口令, 增强系统安全性。 (2)操作员权限级别管理 操作员权限级别管理主要完成各类操作员级别权限的设置工作。 有关操作员 级别权限设置在本系统中是通过给用户定义其角色来限定其权限, 固定的角色其 权限固定,由于是应用系统,用户工作权限是完全和业务范围一致的,本系统基 于角色管理来对人员进行管理,同一个人员可以定义不同的用户(角色) ,最终 系统是通过用户名和密码来唯一确定并记录业务操作者。 (3)加密数据库重要数据 一般而言,数据库系统提供的基本安全技术能够满足一般应用的要求,但对 于一些重要部门或敏感领域的数据,仅靠上述措施是难以充分保证其安全性的, 因为一般的数据库以原始形式即明文形式存放在数据库中, 某些用户尤其是一些 内部用户,仍可能非法获取用户名、口令字,或利用其它方法越权使用数据库。 对于计算机专家,甚至可以直接打开数据库文件来窃取或纂改数据。因此,有必 要对数据库中存储的重要数据进行加密,以强化数据存储的安全保护。地铁项目 决策选择系统在对用户密码的处理上使用了加密算法, 即存放在数据库中的密码 也不是真实的密码,这就保证了系统登录的安全性。

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5.2.3 系统实现环境
(1)

服务器端
?

硬件:奔腾Ⅲ以上,512M内存以上。推荐奔腾Ⅳ 1G以上,1G内存。800 ×600以上分辨率,16位以上色彩。推荐1024×768分辨率,16位真色彩; 软件:中文Windows XP操作系统,并且安装有 IE6.0以上版本。 硬件:586以上,64M内存以上。800×600以上分辨率,16位以上色彩, 推荐1024×768分辨率,16位真色彩; 软件:中文Windows98/2000以上操作系统,并且安装有IE6.0以上版本。

? (2)

客户端
?

?

5.2.4 界面设计与实现
地铁项目决策选择系统界面为 Web 风格, 用户与系统的交互全部通过 Web 浏 览器实现,因而系统在界面设计上遵循了以下原则: (1) 需要用户输入的信息尽可能少。 (2) 用户输入界面简洁明了。 (3) 用户可通过键盘或鼠标方便地输入信息。 (4) 用户看到的输出界面直观易懂。 在该系统的设计与实现的过程中, 通过 DreamWeaver、 Edit plus 等工具实现 系统基于 JSP 的页面的设计, 而各 JavaBeans 通过 Jbuilder10 工具进行设计。系 统的典型页面如下所示:

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图 5-5 地铁项目决策选择系统登录界面

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西安工业大学硕士学位论文 图 5-6 项目管理员空间

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图 5-7 地铁项目决策页面

图 5-8 一级评价指标优先顺序排序页面

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第五章 系统设计与开发

图 5-9 二级评价指标优先顺序排序页面

图 5-10 经济指标模糊评估页面

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图 5-11 投标企业自然因素评价选择页面

图 5-12 系统管理页面

5.3 本章小节

本章首先分析了地铁项目决策选择系统实现的关键技术, 随后给出系统的功

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能树以及软件实现体系,然后从客户端、服务器端、软件和硬件方面分析了系统 实现的各个环境,最后给出了地铁项目决策选择过程中的关键页面。

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第七章 总结和展望

第六章 总结和展望

6.1 全文总结
本文的主要研究工作集中在模糊灰色数学决策原理与方法及其建立在此基 础之上的地铁项目决策评价和地铁建设项目评标问题。 在了解国内外有关项目决 策和以及项目评标等领域的研究的热点和现状, 作者提出了比较完整的地铁项目 决策评价和评标选择体系, 并且将模糊综合评估理论以及灰色关联理论分别应用 到地铁项目决策和评标选择中。在论文整个研究过程中,重点研究了如下几个方 面: (1) 通过分析地铁项目决策评价的研究现状和热点,以地铁项目决策问题与 招投标评标问题为研究对象,结合层次分析法和模糊数学理论构建地铁项目决 策模型。同时通过分析国内外较成型的招投标评标体系,将灰色关联及 AHP 理 论应用到地铁项目招投标综合评价之中。 (2) 在层次分析法的基础上,讨论了模糊数学综合评价模型的构建过程,其 中包括模糊综合评估的一般步骤,模糊运算原则的确定以及多级模糊评价矩阵 的计算方法。最后给出单层次灰色关联的概念和计算方法,并结合层次分析法 探讨了多层次灰色关联选择模型。 (3) 给出地铁项目评价指标的确定原则和评价过程中的体系结构,并讨论了 各定性、定量指标的评价规则。然后介绍了模糊综合评估的一般步骤及其模糊 运算的原则,确定了多级模糊评估的数学模型。建立模糊评估的参评空间,并 确定了参评因素的权重,最后通过实例探讨了如何进行地铁项目综合模糊决 策。 (4) 由地铁项目评标的特点构建了地铁项目评标选择体系,并对其进行了量 化。通过对层次分析法以及灰色关联理论的运用进行多层次灰色关联伙伴选择 数学建模;最后依据上述的分析从标准指标集的确定、数据预处理、分辨系数 的确定以及灰色关联系数的确定等步骤介绍了针对地铁项目投标企业选择的 算法的实现过程。 (5) 分析了地铁项目决策选择系统实现的关键技术,随后给出系统的功能树 以及软件实现体系,然后从客户端、服务器端、软件和硬件方面分析了系统实 现的各个环境,最后给出了地铁项目决策选择过程中的关键页面。

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第七章 总结和展望

6.2 研究展望
经过课题及论文的研究和实践,作者对地铁项目决策评价的内涵、外延及其 运行机理有了较为清晰的认识和理解,同时对优化评估的理论如层次分析法、灰 色关联理论以及模糊评估理论等方法和原理的掌握得以一定程度的升华。 但是由 于时间紧迫及作者水平的限制,所提出的体系和理论还不完善,有待于进一步完 善和补充,作者从以下几个方面总结了论文的不足与未来的展望: (1) 本论文有地铁项目决策多级模糊评价以及评标项目灰色关联选择的研究 都建立在各评价指标量化的基础之上,但是由于人为的主观性和不确定性,将 导致结果的不精准,如果和神经网络等理论相结合对各指标的量化结果进行总 体优化和判断,将会使项目决策和评标选择更为准确和贴切。 (2) 对项目决策阶段中风险评价研究较少,没有将风险识别方法引入到地铁 项目评估和决策审批阶段。所以针对地铁项目的特点,提出一套行之有效的地 铁项目风险管理理论与方法,以指导项目投资者在项目的前期决策阶段就能对 项目的风险做出总体的分析,并尽早制定出应对策略,将是本课题很好的延伸 方向。 (3) 地铁项目决策和评标选择的评价体系虽然从广度和深度上都做了较大的 调整和完善,但由于地铁项目决策评价涉及的领域广,牵扯的部门多,需要综 合考虑与协调。而且不同项目、不同条件下地铁项目影响因素会有所不同,所 以动态构建针对不同需求的评价体系将是本论文另外一个待深入的重点。

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致谢

参考文献

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