建设工程实施阶段的工程质量DEA评价

摘要:在建立工程质量评价指标体系的基础上,构建了工程质量评价DEA评价模型,给出了工程质量评价模型的步骤及评价标准,并以某单位工程在施工阶段的12个分部工程为例,进行了建设项目的质量实证评价,对有效的分部工程进行排序,对非有效的分部工程针对不足的地方提出了改进措施。通过评价,可以总结出在管理过程中的经验与教训, 以便管理者进行剖析与总结, 从而有效地对工程质量进行控制。

Abstract: Based on building construction quality assessment system, DEA assessment model is built and so are procedures and standards of construction quality assessment model. 12 sub- constructions which are in the implementation phases are taken as example to do the empirical assessment of construction project quality. Effective sub-constructions are ranked and the improvement measures for the weaknesses of ineffective sub-constructions are put forward. The experience and lessons are summarized in the process of assessment in order to analyze and summarize for manager and to control construction quality effectively.

关键词:建设工程;实施阶段;工程质量;DEA

Key words: construction works;implement phases;construction quality;DEA

中图分类号:TU201.2文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)05-0130-03

0引言

工程质量作为建设行业的一个关键所在,对其评价是建筑管理的重要环节。通过在施工过程中利用所得信息对评价工程的质量作出科学评价,及时发现工程施工中的问题,采取有效的措施从而降低质量事故[1,2]。

目前对建设项目质量的评价研究较多。张军、王民寿建立了工程结构层次模型,利用层次分析技术和模糊统计方法计算各组成要素的权重和隶属度,从而对工程质量进行评价[1];杨玲、姜帆和逄丽凡应用多层次模糊评价理论,建立建筑工程施工质量综合评价的数学模型评价建筑工程质量[3];王昌贵、 胡常胜应用灰色系统理论与方法建立了评价工程建设质量的灰色多层次决策模型对工程质量进行评价[2];张冉、张立宁和李伟结合人工神经网络和遗传算法两种算法实现对建筑工程质量水平的评价[4]。

可以看出,目前学者对工程质量的评价方法侧重于层次分析法和模糊综合评价法,但这些方法均带有很大的主观性。而DEA评价方法从最有利于决策单元的角度进行评价,不需要专家打分等,避免了人为确定指标权重的主观性,从而使评价更具客观性。因此,本文试图运用DEA评价方法对建设项目实施阶段的工程质量进行评价。

1工程质量评价指标体系的建立

从建设工程建设实施阶段来看,质量包括决策阶段、计划阶段、勘察阶段、设计阶段、施工阶段、回访保修阶段的质量。从分类来看,工程质量评价包括分项工程、分部工程、单位工程、单项工程直至整个建设项目的质量评价。

目前,相关学者在这方面的研究如下:傅鸿源等将工程质量评估体系分为:适用性、安全性、有效性、可维修性和经济性[5];张冉、张立宁、李伟将影响建筑工程质量评价的因素确定为:工程项目实体质量、质量保证资料、工程观感质量、设计质量、对环境的影响等5个方面[4];朱宏亮、张伟构建了“建设工程质量评价空间”模型,从工程类型、质量形成阶段及质量特性三个方面对建设工程质量内涵及其评价要点进行了具体描述[6];杨玲、姜帆和逄丽凡将评价指标分为工程项目实体质量、质量保证资料、工程观感质量、设计质量、对环境的影响等五个方面的一级评价指标[3];陆宁、冯妍萍将项目实际质量水平评价指标归纳为适用性、安全性、维修性和经济性[7]。

因此,本文借鉴以往学者的研究,在遵循科学性、独立性、代表性的原则的基础上,结合工程项目的质量特性,选择了功能适用性、与环境的协调性、外形美观性、耐久性、安全性、经济性六大指标建立工程质量评价指标体系。

建立建设项目施工阶段项目质量水平的评价指标体系如图1所示。

(1)功能适用性:包括平面、空间的布置合理,通风、采光、隔声、隔热等功能以及使用者的要求。

(2)与环境的协调性:指与生态环境、社会环境、周围建筑物环境等相协调。

(3)外形美观性:包括造型、体形和装饰风格以及感观质量等。

(4)耐久性:指工程的使用寿命要求。

(5)安全性:指工程在使用过程中的安全程度。包括防火要求和强度要求、稳定要求等结构可靠性。

(6)经济性:这里主要指质量成本,即指生产方和使用方为确保满意的质量所发生的费用以及当质量不令人满意时所遭受的损失。包括质量管理成本和质量故障成本[8]。

2构建工程质量评价DEA评价模型

数据包络分析法(DEA)是一种适用于多投入多产出的复杂系统的评价方法。以决策单元的输入和输出数据的权重为变量,从最有利于决策单元的角度进行评价,避免了人为确定指标权重的主观性,从而使评价更具客观性。

2.1 输入输出指标的确定按照DEA算法,经验上要求模型满足决策单元总数是输入指标和输出指标总个数的2倍或2倍以上。

按照DEA模型的要求,应将每个待评价的分部工程作为一个决策单元构造输入输出系统。在此,将越大越好的指标作为输入指标,将越小越好的指标作为输出指标。因此,输入指标取功能适用性、与环境的协调性、外形美观性、耐久性、安全性,输出指标取经济性。但在用DEA进行评价时,希望用尽量少的投入获得尽量多的产出,即输入指标越小越好,输出指标越大越好。故而,在运用模型前先将收集的数据进行处理,并且将所有输入输出指标数据取倒数进行处理。

2.2 构建工程质量评价的模型在此引进查恩斯和库伯提出的具有非阿基米德无穷小的C2R模型来评价DMUj的效率[9]。

(D■)min[θ-ε(■Ts■+e■s■)]=V■s.t.■x■λ■+s■=θx■■y■λ■-s■=y■λ■ ?叟0(1?燮j?燮n)s■?叟0,s■?叟0(1)

根据计算结果判断评价单元的有效性:如果θ达到最大值1,则称DMUj是有效的,否则,则DMUj为非有效的。但在实际问题中经常存在多个评价单元的效率值同时为1的情况,针对这种情况,在此要引入虚拟单元DMUn+1进行排序[10]。设DMUn+1的输入输出为(xi,n+1,yk,n+1),其中xi,n+1=■(i=1,2,…,m),yk,n+1=■(k=1,2,…,p)。故评价系统的评价单元排序效率指数由下述规划问题求出:

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min[θ-ε(■Ts■+e■s■)]=V■s.t.■x■λ■+s■=θx■(j=1,2,…,n+1;j≠j■)■y■λ■-s■=y■(j=1,2,…,n+1;j≠j■)λ■ ?叟0(1?燮j?燮n)(j=1,2,…,n+1;j≠j■)s■?叟0,s■?叟0(2)

而未达到规模有效或技术有效时,需要对非DEA有效的评价单元进行分析,指出造成的原因,并以此改进为具有DEA有效性的评价单元。这里运用“投影”原理,将原来无效的单元“投影”到相对有效的面上。

■■=θ■x■-s■,■■=y■+s■(3)

2.3 工程质量评价模型的步骤及评价标准

工程质量评价模型的步骤及评价标准如下:

(1)将输入输出数据处理后代入式(1)求解,计算出θ、s■、s■。如果θ达到最大值1,则称DMUj是有效的,否则,则称DMUj为非有效的。

(2)对DEA均有效的单元进行排序。引入虚拟单元DMUn+1,运用式(2)计算得各评价单元的排序指数从而按大小排序。

(3)对DEA非有效的单元进行改进。根据式(3)计算输入和输出指标的目标改进值,从而提出改进措施。

3示例

3.1 工程质量评价模型示例根据要求,对某单位工程的12个分部工程对其工程质量进行评价。我们选取功能适用性(x1)、与环境的协调性(x2)、外形美观性(x3)、耐久性(x4)、安全性(x5)为输入指标,输出指标取经济性(y1)。可以看出建立的评价指标均为定性指标。因此,这里的数据通过问卷调查方式取得,将评价等级分为V={很好,好,一般,差,很差},并采用语言评价方法将其转化,相对应为{5,4,3,2,1}。经处理后,数据如表1所示。

由于上述模型涉及大量的线性规划问题,可以借助lingo软件进行计算。应用非阿基米德无穷小的模型Dε求解,得DEA有效性评价结果如表2。

由表2中的DEA有效值可知A3、A6、A7的θ值都等于1,松弛变量s+、s-也都为0,证明均为DEA有效单元,说明这三个分部工程的质量相对有效率;而其余分部工程的DEA有效值都小于1,为DEA非有效,且其质量水平从优到劣为:A11、A12、A1、A10、A8、A4、A5、A 2、A9。θ值越小,说明其分部工程的质量水平越低。

在此A3、A6、A7是DEA有效的,但不能排序。因此必须引入虚拟单元,运用式(2)计算后得12个分部工程的排序指数为(0.5355,0.2809,2.7143,0.4287,0.3307,1.6667,3.000,0.4510,0.2500,0.4631,0.6197,0.5715)。即该单位工程12个分部工程的质量水平由优到劣的总排序为:A7、A3、A6、A11、A12、A1、A10、A8、A4、A5、A2、A9。

对分部工程质量为非有效的,运用“投影”原理,可计算输入和输出的目标改进。如θ值小于1的A1,其松弛变量S2-=0.1648、S4-=0.0432,说明该分部工程的与环境的协调性、耐久性都具有改变的潜力。将其代入式(3)得:与环境的协调性的改进值可降到0.5355×0.5000-0.1648=0.1030,耐久性改进值可降到0.5355×0.2500-0.0432=0.0907。再通过无量纲化函数的反函数,得出其与环境的协调性应由2增强到9.71,耐久性应由4增强到11.03。同理,可以计算得出其他非DEA有效单元的目标改进值。具体改进情况如表3。

3.2 工程质量改进措施建议

3.2.1 功能适用性由表3可知,分部工程A5、A9、A12在功能适用性这方面做得不够,需在这方面加大力度。因此,可以通过合理布置建筑物的平面、空间,在施工过程中严格按照使用者要求保证其功能性。

3.2.2 与环境的协调性由表3可知,除分部工程A12外,其余各非DEA有效分部工程在与环境的协调性这方面做得不够。因此,需要结合周围建筑物环境、生态环境和社会环境,保证其协调性。

3.2.3 外形美观性由表3可知,各分部工程在这方面做得很好,已经达到完全有效,不需要进一步的改进。

3.2.4 耐久性由表3可知,分部工程A1、A4、A5、A8、A9、A12在耐久性这方面做得不够,需在这方面加大力度。因此,可以从建筑材料、设备、工艺、结构质量上进行控制。

3.2.5 安全性由表3可知,分部工程A2、A10、A11在安全性这方面做得不够,需在这方面加大力度。因此,主要在结构强度、稳定要求方面加强。

4结语

(1)通过实例分析可以看出,将DEA评价方法应用于工程质量评价是可行的,不仅避免了人为确定指标权重的主观性,使评价更具客观性,而且方法简洁明了。

(2)通过DEA模型对分部工程质量的评价,明确分部工程的质量是否达到规模有效和技术有效,并对有效的分部工程进行排序,对非有效的分部工程采用投影原理以提出改进措施。通过评价,可以总结出在管理过程中的经验与教训,方便管理者进行剖析与总结,有效地对工程质量进行控制。

(3)此方法不仅适用于对建设工程实施阶段分部工程质量的评价,也可应用于对整体工程的质量评价。

参考文献:

[1]张军,王民寿. 层次分析技术在工程质量评价中的应用[J]. 广西电力工程,1997(1):1-5.

[2]王昌贵,胡常胜.灰色多层次评价模型及其在工程质量评价中的应用[J]. 《新疆师范大学学报》(自然科学版),2007,26(3): 443-446.

[3]杨玲,姜帆,逄丽凡.建筑工程质量多层次模糊综合评价方法的原理与应用[J]. 水利与建筑工程学报, 2009,7(1): 87-89.

[4]张冉,张立宁,李伟.基于GA―ANN的建筑工程质量评价模型研究[J]. 山西建筑, 2006,32(17): 354-355.

[5]傅鸿源,黄创斌,赵浪.基于工程质量评价的质量挣值法[J]. 重庆大学学报(自然科学版), 2007,30(3):141-144.

[6]朱宏亮,张伟.建设工程质量评价体系研究[J].重庆建筑大学学报, 2007, 29(2): 129-131.

[7]陆宁,冯妍萍,等.质量挣值法的集成管理[J]. 辽宁工程技术大学学报, 2009, 28(1): 113-115.

[8]张智均. 工程项目管理[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005: 80-85.

[9]郝勇,范君晖.系统工程方法与应用[M]. 北京: 科学出版社, 2007: 193-215.

[10]叶义成,柯丽华等.系统综合评价技术及其应用[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2006: 237-251.

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