（水工结构工程专业论文）基于模糊逻辑的水利工程建设项目投标决策方法研究.pdf

摘要 水利工程建设市场竞争日益激烈，各施j j 企业在实力相当的情况下，投标决策 的正确与否对企业能否在投标中取胜起着至关重要的作用。 水利工程建设项目投标决策过程是一个非常复杂的过程，其中涉及到许多模 糊性因素，而基于模糊逻辑的投标决策方法与传统的投标决策方法相比，能定量 的处理分析影响决策的种种模糊因素，使分析的结果更加符合客观实际，提高决 策的科学性与准确性。因此，应用基于模糊逻辑的投标决策的方法对水利工程建 设项同进行投标分析，将会对施工企业在日益激烈的工程承包市场竞争中取胜有 着十分重要的现实意义。 本文基于模糊逻辑理论，针对水利工程特点，建立了水利工程项目投标的指 标体系，并辅以层次分析法，确定指标权重，建立投扔i 决策模型，进一步提高了投 标决策的科学性与准确性。另外，本文还讨论了投标报价方法与原则，初步探讨了 水利工程建设项目投标决策支持系统的建立。 本文的研究对水利工程建设项目施工招投标工作具有一定的现实指导作用， 也为今后进一步研究水利工程建设项目施工招投标提供了理论参考依据 关键词：水利工程建设项目投标决策指标体系权重模糊综合评判 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ew a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c tc o n s t r u c t i o ni sac o m p e t i t i v em a r k e tw i t hb i gr i s k w h e nt h e r ea r em a n yp r o j e c tc o n t r a c t o r sw i t hc l o s es t r e n g t h ，i ti so fg r e a ti m p o r t a n c e f o rp r o j e c tc o n t r a c t o r st om a k er i g h tb i dd e c i s i o n t h eb i dd e c i s i o n m a k i n gf o rw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c ti sav e r yc o m p l i c a t e d p r o c e s s i tr e l a t e st om a n yf u z z yf a c t o r s t h eb i d d i n gd e c i s i o nm e t h o db a s e d o nt h e f u z z yl o g i ct h e o r yc a na n a l y s ea n dd e a lw i t hf u z z y f a c t o r s w h i c hc a ni m p r o v et h e v e r a c i t yo f b i dd e c i s i o n m a k i n g t h e p a p e rs e t su pt h ei n d e xs y s t e mo fw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t a n dg e tt h e w e i g h t so f i n d e xw i t ha n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s t h ep a p e rd i s c u s st h em e t h o da n d p r i n c i p i ao fe v a l u a t e dc o s ta tl a s t ，t h ep a p e r d i s c u s sd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mo fw a t e r c o n s e r v a n c yp r o j e c t t h es t u d yc a r r i e do u ti nt h i sp a p e rh a ss o m ep r a c t i c a lg u i d i n gs i g n i f i c a n c eo n h o wt oo p e r a t et h eb i d d i n go fw a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t ，a n di tp r o v i d e sh e l p f u l r e f e r e n c eo nf u r t h e ri m p r o v e m e n to f b i d d i n go f w a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t k e yw o r d s ：w a t e rc o n s e r v a n c yp r o j e c t d e c i s i o n m a k i n go fb i d d i n g i n d e xs y s t e m w e i g h t s f u z z ys y n t h e t i ce v a l u a t i o n 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进, 1 7 _ ( i s t - 究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 文作者签名：塞整日期：趋吐= 主：名 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或r q 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：奴导师签名：乏二a 一日期：丝主：墨! 盔 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 水利工程建设项目招标投标简介 一、水利工程定义 “水利”一词，最早见于战国末期吕氏春秋的孝行览慎人，但其 中“水利”一词仅指捕鱼之利。西汉史学家司马迁的史记中河渠史出现 “水利”一词开始具有防洪、灌溉、航运等含义。1 9 3 3 年，中国水利工程学会 第三届年会的决议中指出：“水利范围应包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、 给水、污渠、港工八种工程在内。”目前，水利的含义又有了新的扩展，水利还 应包括水土保持、环境水利、水利渔业等工程及水资源调度管理、水行政管理等 非工程内容。因此水利一词的定义可概括为：采用各种工程措施和非工程措施， 对自然界的水( 如河流、湖泊、海洋以及地下水) 进行控制、调节、治理、开发、 管理和保护，以减轻和免除水旱灾害，满足人类生活与工业生产用水需要。 谈到水利，总是离不开水利工程。由于水的自然存在状态并不完全符合人类 的需要，人们只有通过修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并在此基 础上实现兴利，以满足人民生活和生产对水资源的需要。千百年来，人类按照自 己的意志，修建了大量的各种类型的水利工程。特别是第二次世界大战之后，水 利工程技术突飞猛进，一大批代表现代科技水平的“高坝大库”，在世界许多江 河上横空出世，总库容达6 万亿立方米，大大增加了对径流的调节能力。通过水 库、堤防、河道整治、分蓄洪水等综合措施，提高了许多江河的抗洪能力。 因此，我们可以称：为了控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴 利目的而修建的各种工程，统称为水利工程。它包括防洪工程、水利枢纽工程、 水电工程、航道整治工程、跨流域开发工程、水土保持工程、农田水利工程、港 口工程，给排水工程等。 ， 二、水利工程特点 同其他工程相比，水利工程有许多“与生俱来”的特点： 首先，它具有很强的系统性和综合性。单项水利工程是同一流域、同一地区 内各项水利工程的有机组成部分，这些工程既相辅相成，又相互制约；而单项水 利工程自身也往往是综合性的，各服务目标之间既紧密联系，又相互矛盾。 其次是对环境有很大影响。水利工程不仅通过其建设任务对所在地区的经济 山东大学颀十学位论文 和社会发生影响，而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然 景观，甚至对区域气候等等不可再生资源，都将产生不同程度的影响，一旦出现 失误，将造成不可挽回的损失。 第三是施工运行条件复杂。水利工程中各种水工建筑物都是在难以确切把握 的气象、水文、地质、地形等自然条件下进行施工和运行的，它们又多承受水的 推力、浮力、渗透力、冲刷力等的作用，同时由于施工工期较长，容易受到季节 性自然因素的干扰，工程进度紧迫。因此与其他工程项目相比，水利工程建设项 目的施工受自然条件制约，技术要求高，难度大，涉及专业广，施工及运行条件 复杂。 第四是工程效益的发挥具有随机性。根据每年水文状况不同而产生的显性效 益不同，因而在人们未受到洪水威胁的年景里，往往会忽视其存在的客观必要性， 不能客观的正确对待。 三、招标投标的历史发展 所谓招投标是指采购人事先提出货物、工程或服务的条件和要求，邀请必要 数量的投标者参加投标并按照法定或约定程序选择交易对象的种市场交易行 为。招投标制度历史悠久，在国际市场已经实行了2 0 0 多年。英国作为工业革命 的起源地，经济发展在早期资本主义国家处于领先地位，招投标活动亦起源于英 国。资本主义国家的购买市场按照购买人的标准可划分为公共市场和私人市场， 而采购行为也可以分为公共采购行为和私人采购行为。私人采购的方法和程序一 般不受约束。而政府机构和公用事业部门进行公共采购的开支主要来源于税收， 即公共采购动用的是财政预算资金。因此，如何使用好纳税人的钱是涉及对公众 负责的根本问题。政府和公用事业部门有义务保证其采购行为合理、有效，保证 其采购行为公开，透明。在这种背景下，招标投标便应运而生英国于1 7 8 2 年 首先设立了国家文具公用局，该部门以后发展成为物资供应部，专门负责采购政 府各部门所需物资。它作为办公用品采购的官方机构，采用了公开招标这种购买 形式1 8 3 0 年，英国政府正式明令实行招标投标制度。1 8 0 9 年，美国通过了招 投标法律，1 8 6 1 年开始采用招投标方式来采购政府工程。1 8 6 8 年国会又通过立 法规定了公开丌标和公开授予合同的程序。1 9 4 7 年，美国又以武装部队采购 法确立了国防采购的方法和程序。1 9 4 9 年国会又通过联邦财产与行政服务法， 为联邦服务总署提供了统一的采购政策和方法。招投标制度以其自身的优势逐渐 山东大学硕士学位论文 在资本主义国家迅速发展，到第二次世界大战后，招投标的影响力不断扩大。先 是西方发达国家，接着是世界银行、亚洲开发银行等国际金融组织在货物采购、 工程承包、咨询合同中大量推行招投标方式。1 9 7 7 年，国际咨询工程师协会和 欧洲建筑工程国际工程师联合会以各国实践为基础，编制了土木工程施工国际 通用合同条件，即著名的f i d i c 条款。该合同条件以工程招标投标、合同 管理为基础，规定了工程承包过程中的管理条件，目前己被广泛应用于国际建筑 工程市场。联合国贸易法委员会、欧盟理事会、世界银行、亚洲开发银行等国际 组织为达到促进国际贸易、保证资金合理、透明地使用、提高效率等目的，分别 制定了联合国贸易法委员会货物、工程和服务采购示范法、国际复兴开发银 一 行贷款和国际开发协会信贷采购指南、亚洲开发银行贷款采购准则等文件， 这些文件对招标投标的原则、程序等内容作了具体详细的规定。 从世界经济发展的趋势来看，随着国际分工在世界领域的发展，各国经济相 互依赖的加强，国际招标投标在世界经济中的地位曰益突出，越来越多的国家以 此作为改善本国进出口贸易的有效手段和开展国际经济合作的有效方法，这样也 使以招标方式交易的物资、工程和服务普遍增加。如美国联邦政府招标采购的商 品和劳务，在生产中的总值从1 9 4 8 年的1 2 上升至上世纪6 0 年代的2 3 ，而上 世纪8 0 年代政府采购总额已达3 0 0 0 亿美元。在日本，仅1 9 8 6 年政府货物和劳 务的总采购量有9 0 亿美元是通过国际招标完成的。近二三十年来，发展中国家 也日益重视和采用设备采购、工程承包的招投标。据统计，发展中国家全部进口 物资和劳务的2 0 到4 0 ( 按价值计算) 是国家机构通过国际招标输入的。招投标 作为一种成熟而高级的交易方式，其在国内、国际经济活动中的重要性和优越性 逐渐得到各国和各种国际金融组织的广泛认可，进而在相当多的国家和国际组织 中得到立法推行。 四、我国水利工程建设项目招标投标概况 ( 一) 水利工程建设项目招标投标的概念和特点 1 招标 水利工程建设项目招标是指水利工程建设单位( 业主) 或其委托的招标代理 人( 一般统称为“招标人”) 就拟建水利工程的规模、工程等级、设计阶段、设 计图纸、质量标准等有关条件，公开或非公开地邀请投标人报出工程价格、做出 合理的实施方案，在规定的日期开标，从而择优选择工程承包商的过程。 山东大学硕士学位论文 2 投标 水利工程投标，就是承包商在同意建设单位拟定的招标文件所提出的各项条 件的前提下，对招标项目进行报价并提出合适的实施方案。投标单位在获得投标 资料以后，在认真研究招标文件的基础上，掌握好价格、工期、质量、物资等几 个关键因素，根掘招标文件的要求和条件，在符合招标项目质量要求的前提下， 对招标项目估算价格，提出合理的实施方案，按照招标人的要求在规定的期限内 向招标人递交投标资料，争取中标，这个过程就是投标。 3 特点 招标投标是国内外普遍应用的、有组织的市场交易行为。招标投标的原则鼓 励竞争，防止垄断，将采购活动置于透明的环境中，充分发挥竞争机制的作用， 使市场主体公平竞争，优胜劣汰，实现资源的优化配置。 招杯投标具有公平、公正、公开的特征，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 通过公开发布公告，公开邀请投标人，公开开标宣读投标人名称、国 别、投标报价、降价申请、交货期或工期，交货方式或移交方式。招标的公开性 使得凡符合招标书所列条件者，均可自愿参加投标，使得所有合格投标者机会均 等。 ( 2 ) 业主或其委托的招标机构必须对投标人说明交易规则和条件，以及招 标的最后结果。 ( 3 ) 业主或其代理在最后定标时，完全按照预定的招标规则进行，对投标 人的评审和对各项投标报价的审查是公正合理的。 正是由于招标投标制度所具有的这些特点使得其具有强大的生命力和适应 性，并逐步在工程建设领域中成为主要的市场交易方式。 ( 二) 我国水利工程建设项目招标投标概况 招标投标承包制传入我国大体是在二十世纪初叶，1 9 0 2 年张之洞采用招标比 价方式把其创办的湖北皮革厂的工程承包出去，是我国最早采用招投标的实例。 解放前旧中国的建筑业基本上采用招标投标进行经营。建国以后，我国在基本建 设投资领域长期实行计划经济体制，对招标投标方式，从理论上否定，实践上废 止。 1 9 8 0 年，国务院在关于开展和保护社会主义竞争的暂行规定中首次提出： “对一些适宜于承包的生产建设项目和经营项目，可以试行招标、投标的办法。一 山东大学颀i 。学位论文 1 9 8 4 年，国务院在关于改革建筑业和基本建设管理体制若干问题的暂行规定 中大力推行工程招标承包制。同年，国家计划委员会和城乡建设环境保护部共同 印发了建设工程招标投标暂行规定，对招标的形式、招标方式、招标程序、 招标文件、标底、投标以及评拯等内容都作了详细规定。1 9 9 1 年2 月国家计委 颁发关于加强国家重点建设项目及大型建设项目招标投标管理的通知。1 9 9 2 年1 2 月建设部颁发工程建设招标投标管理办法。1 9 9 9 年8 月3 0 日，中华人 民共和国第九届人大常委会通过了中华人民共和国招标投标法，并于2 0 0 0 年 1 月l 同起实行，该法包括招标、投标、开标、评标和中标等内容，规范了招标 投标活动，保护了国家利益、社会公共利益和招标投标活动当事人的合法权益， 有效的提高经济效益，保证工程项目的质量。这些法令、法规的制定和颁发，极 大的推动了工程建设招标投标制度的发展进程，使建筑业这项带有突破性的改 革，迅速在我国推广开来。 一 水利行业作为国家基本建设投资中的重要行业，是全国最早引进并推行招标 投标制的行业之一。1 9 8 2 年7 月，国家决定将云贵交界处的鲁布革水电站的引 水工程作为水利电力部第一个对外开放、利用世界银行贷款的工程，并按世界银 行规定，实行了建国以来第一次的国际公开( 竞争性) 招标。从1 9 8 2 年9 月刊 登工程招标通告及编制招标文件，到1 9 8 4 年4 月工程评标结束、签订合同，鲁 布革水电站引水工程进行的国际招标是在2 0 世纪8 0 年代初我国计划经济体制还 没有根本改变，工程建设市场还没形成，外部条件尚未充分具备的情况下进行的， 在当时具有很大的超前性，拉开了我国水利工程建设市场招标投标制度改革的序 幕。“鲁布革工程”的管理经验不但得到了世界银行的充分肯定，也受到我国政 府的重视。在总结鲁布革水电站工程管理经验的基础上，中国建设系统结合中国 国情，逐步推行了建设体制的四项改革，即项目建设的业主负责制、合同管理制、 工程建设监理制和工程招投标制。1 9 8 4 年5 月- - 1 2 月，国内第一个实行公开招 标的水利水电工程浙江省石艚水电站顺利完成招标工作，从此我国水利水电 建筑市场的招标投标工作全面展开。1 9 8 6 年1 月1 1 日水利电力部颁发了 o ，则根据文献中给出的对照表，按照d 的数值查出对应的强度，决策者可以 依据这个强度和自身经验进行投标决策。 a l - a d 提出了第一个投标决策模型，标志着对投标决策研究的开始，其思路 清晰，易理解，易操作。不过，该模型很多输入都是由专家评定的，主观性较大， 而且，它假设所有的因素对项目加权和是正影响，没有考虑到一些因素的影响是 反方向的。 ( - - ) m w a n o u s ，a h b o u s s a b a i n e 和j l e w i s 的投标模型 m w a n o u s 等提出了参数投标模型。为了模拟投标决策过程，首先要识别出影 响决策的参数，作者通过设计的六个半结构化的面对面交谈方式完成调查表，从 而将实际的决策过程转化为概略性模型，并从调查表中提取出每个影响因素的参 数，运用这些参数计算出投标索引规则，以索引规则为基础，进行投标决策。 该模型识别出3 8 个影响因素，这些因素被分为两类，一类为肯定因素( f i ) ， 这类因素表示给其的分数越高越能鼓励承包商投标：另一类为否定因素( f j ) ，这 类因素表示给其的分数越高越能鼓励承包商不投标。肯定因素的参数包括：i 。表 山东大学碗士学位论文 示肯定因素f 的重要性，c a 。表示承包商对该因素在一个新项目中的估计值( o c a 。，6 ) ，b ，表示适中值，如果c a l 小于b i ，则因素f i 对投标决策产生负面影响， nb j 表示灭点，如果c a i 小于nb i ，则因素f 。足以决定不投标，但是这个结果还是 由投标者决定是否接受：i ，表示否定因素f j 的重要性，b ，表示适中值，如果c a j 大于b j ，则因素r 对投标决策产生负面影响，n b j 表示灭点，如果c a j 大于n b j ， 则因素f j 足以决定不投标，同样这个决定还是由投标者决定是否接受。i t ，b 。nb j 以及i ，b j ，n b j 的值都是从对承包商的调查结果中总结出的参数值。 该模型形式简单，易于理解，考虑了两类影响因素对投标的正负影响但是它 的所有参数均来源于承包商的判断，具有较大主观性，没有利用历史数据，而且 统计获得的参数值具有地域性，这意味着在其他地区应用该方法时需要较大工作 量。 ( 三) 基于模糊逻辑的投标决策模型 投标决策本身就是一个模糊决策过程，模糊逻辑是应用于这方面的有效工 具。天津大学刘尔烈教授在借鉴国外研究方法的基础上，提出了基于模糊集合理 论的工程投标多目标决策模型。 该模型首先建立评价指标体系：列出主要影响因素作为基本指标( 即第一层 指标) 进行整理、组合，得到高层指标( 即第二层指标) ：再对第二层指标进行整理、 组合，得到更高一级层次的指标：以此类推，最终得到一个最高级的指标，用以 进行决策。然后，运用列表计算法( t j m ) ，根据各指标的相对重要性，算出各指 标的权重：建立隶属函数，模型采用的是三角形模糊分布，因为每个指标的模糊 数单位是不一致的，因此要对它们进行标准化，将每个指标的模糊数转化为指数 形式，从而使它们之间的直接比较成为可能。依据以上步骤所得到的权重集和指 数值集，进行模糊综合评价。最后应用一种排序方法，对拟考虑项目的最高一层 指标的复合指标值进行排序，做出决策。 该模型应用模糊集合理论进行多目标决策，可以在不确定条件下尽量减少决 策中的不确定因素，而且模糊数符合人类的思维方式：但是这种方法文中未指出 建立评价指标体系的依据，未考虑投标的历史数据的作用。 二、报价决策模型综述 对于投标报价理论的研究可追溯到1 9 4 4 年e m b l e n 的博士论文c o m p e t i t i v e b i d d i n gf o rc o r p o r a t es e c u r i t i e s ，而最早在刊物上公开发表投标报价研究成 山东大学硕士学位论文 果的则是f i r e d m a n ，其成果于1 9 5 6 年发表在o p e r a t i o n sr e s e a r c h 上。另外， f i r e d m a n 在1 9 5 7 年完成的博士论文也是研究竟标的。自此之后，许多学者在 f i r e d m a n 的基础上继续作了大量研究，发表论文数百篇。在投标报价决策理论 中有三个重要闯题：如何确定我方获胜的概率；如何处理估计成本；如何确定通 常情况下未知的竞争者个数。报价决策模型主要有以下几种。 ( 一) 基于概率理论的投标报价决策模型 当前在竞争性招标投标中广泛使用的统计学投标模型是由f r i e d m a n 等和 g a t e s 等提出的。它们都以中标联合概率最大化期望利润，来确定最优报价。 1 f r i e d m a n 模型投标报价的基本理论模型 1 9 5 6 年，f r i e d m a n 提出了第一个投标报价模型f r i e d 帆n 模型，被后人认 为是关于竞标的最重要的理论之一。他研究的是密封式投标问题：政府机构邀请 同行业内的大量公司投标争取承包合同，对获得承包合同感兴趣的各个公司必须 独立提出一个报价，最低报价的公司赢得合同的承包。 f r i e d m a n 模型的正确性依赖于以下5 项假设： 投标人的目标是期望利润最大化； 能够充分获得竞争对手以前的投标报价信息及资料； 竞争对手的投标报价行为稳定，且不察觉或不响应其它竞争对手所做出的 任何变化； 竞争对手根据含有不变参数的投标模式随机报价，即每个竞争者过去报价 可看作一个分布中的随机样本； 所有竞争对手报价都相互独立， f r i e d m a n 模型认为工程投标的竞争者的总数与他们的意图、合同的规模等有 关系，可以把以前的竞争者个数与相应的我方关于以前报价的成本估计绘成图。 如考虑到成本较高的工程吸引较多的竞争者，那么对任何特定工程项目投标的竞 争者个数与我方的成本估计可能是线性关系。利用所有以前的竞争者数据和我方 成本估计数据建立二者的线性回归方程，进而利用估计成本可估计竞争者个数 通过计算我方以某一报价击败单独一个竞争者的概率，并假设对每个竞争者的赢 率是相互独立、互不干扰的，来获得对所有竞争者的赢率。运用特定报价的中标 概率通过最优化求解得出承包商利润最大期望值，并以此报价作为最优报价。 f r i e d m a n 模型是竞标理论的最基本模型，但是模型的假设条件太强，直接应 山东大学硕士学位论文 用于我国的实际招投标决策中并不适合。例如f r i e d m a n 模型以竞争者的历史数 掘为根掘，而实际中我国实行招投标的历史并不长，施工企业对竞争对手的历史 数据掌握的并不全面，并且f r i e d m a n 模型是单准则决策模型，只能反映决策者 对单一准则期望利润最大的简单追求，而不能反映决策者对多准则的追求， 所确定的投标报价不一定就是投标者的最优报价。 2 g a t e s 模型 关于投标报价，g a t e s ( 1 9 6 7 ) 与f r i e d m a n 的观点正好相反，不同意f r i e d m a n 将击败各个竞争者的问题看作一个独立事件，并且主张竞争者个数与成本估计值 无关。他研究了具体知道所有投标者情况下的获胜概率和只知道投标者个数情况 下的获胜概率。除此以外，c a t e s 还研究了另外5 种不同竞标环境下的投标策 略：孤立策略( l o n e ) 、两个和多个投标者策略、最小差距策略( l e a s ts p r e a d ) 以 及非平衡( u n b a l a n c e d ) 策略。与f r i e d m a n 模型类似，c a t e s 模型所需的假设条 件也太强，因此并未得到进一步发展，其适用范围和正确性也有许多争论。 3 h a n s s m a n r i v e t t 模型 h a n s s m a n 和r i v e t t ( 1 9 5 9 ) 研究的是第一价格密封拍卖的投标问题。模型中 假设我方知道有多少个竞争者准备投标，但不知竞争者是准，与f r i e d m a n 的不 同之处在于最高报价者将获得拍卖品。他们通过分析历史数据获得一个物品的估 计价值v 与以某个报价x 赢得该物品的概率p ( x ) 之间的直接关系。 h a n s s m a n r i v e t t 模型的优点是通过减少模型参数的个数进而减少数据量的 需求，并给出了确定获胜概率的简捷方法，因此在一定程度上改进了f r i e d m a n 模型，但缺乏预测力。 4 c a s e y s h a f f e r 模型 c a s e y 和s h a f f e r ( 1 9 6 4 ) 提出的模型本质上是对f r i e d m a n 模型的修改：一是 假设了实际成本等于成本估计：二是给出了两个不同于f r i e d m a n 的获胜概率的 计算公式。对某个竞标环境，假设投标人面对的竞争者情况为：具体知道的竞争 者有几个：其它竞争者的个数和身份都不清楚。 c a s e y s h a f f e r 模型简化了f r i e d m a n 模型，便于使用，但其精确性较差。此 外，该模型所给出的获胜概率公式的正确性有待于进一步验证。 5 其它模型 m o r i n 和c l o u g h ( 1 9 6 9 ) 很好地改进了f r i e d m a n 模型，提出了一种离散概率 山东大学顾十学位论文 模型，并将它编成计算机程序( 称作o p b i d ) 。他们的模型涉及竞标环境中对最优 标高有重要影响的一些因素，如成本估计、标高、竞争者个数、竞争者的身份、 承包工程的类型等等。他们支持c a s e y 和s h a f f e r 的观点，认为忽略实际成本和 估计成本之间的误差是合理的；模型中的其它假设基本上与f r i e d m a n 的相同。 c a r r ( 1 9 8 2 ) 提出了一般投标模型。该模型不受f r i e d m a n 和g a t e s 模型所依 赖假设的约束，明确考虑了竞争者成本估计的变化：假设我方报价随着成本变化 而变化，而成本估计服从正态分布。 以上传统模型以追求利润最大化为决策目标，可能会导致投标行为和企业发 展战略相悖。另外，这样的模型以竞争对手过去的投标报价行为为研究对象，缺 乏对竞争对手现在行为的准确预测。近年来，不少学者在指出上述传统模型不足 的同时，将效用理论、博弈论、人工智能等理论引入报价决策领域。 ( 二) 基于层次分析法( a h p ) 和效用理论的报价决策模型 效用就是决策者对利益和损失的独特兴趣和感觉，是决策者对风险的不同反 应和个人偏好等因素综合作用形成的。效用理论的优点是考虑了风险偏好，但在 应用过程中，其效用曲线难以确定，也影响了其在实际工程中的应用。层次分析 法( a h p ) 适用于解决多目标、多属性的决策问题，在复杂的决策过程引入定量 分析，并充分利用决策者在两两比较中所给出的偏好信息进行分析与决策支持。 有多位学者将层次分析法和效用理论应用于报价决策，例如s e y d e l 和o l s o n 的 报价决策模型，首次提出了基于n i p 法的报价决策模型，该模型中引入了期望效 用的概念；s p d o z z l 和s m h b o u r i z k 的报价决策模型；m m a r z o u k 和0 ，m o s e l h i f 建立的报价决策模型，与d o z z l 等的模型原理基本一致，但他们借助于计算机程 序语言使得标高金影响因素的分类方式更加灵活。 效用理论和a h p 法在报价决策中考虑了多种影响因素，算出的标高金体现了 决策者在投标报价时对投标项目的满意程度；计算过程易理解。但是，承包商投 标过程中的效用函数通常是指一个公司的效用函数，而即使是最简单的个人效用 曲线也会随时间和遇到问题的规模的改变而有很大变化。所以建- o - 个公司的效 用函数的工作是繁重的，甚至是不可行的。 ( 三) 基于博弈理论的报价决策模型 博弈论，又称对策论，是研究在风险不确定情况下，多个决策主体行为相互 影响时理性行为及其决策均衡的问题。工程投标中，各投标企业的根本利益是冲 山东大学碗i 。学位论文 突的，在投标报价决策时，每个投标人都在根据不同的外部环境不断地调整自己 的行为，在给定的约束条件下，寻求各自利益的最大化。郝丽萍等根据工程投标 竞争活动所带有的典型博弈特征，运用不完全信息静态博弈理论对投标报价行为 进行诠释，提出了基于博弈论的报价决策模型。这种模型有效避免了在竞争对手 历史投标资料和市场行为信息掌握不完备时可能造成的较大误差，很好地将投标 单位的投标价格和具体环境条件联系起来，具有动态性。但由于数据收集和分布 函数确定的难度较大，将基于博弈论的模型应用于实际尚需进一步研究。 ( 四) 基于人工智能的报价决策模型 基于人工智能的报价决策模型主要分为基于人工神经网络( a n n ) 、基于专家 系统( e s ) 和基于事例推理( c b rc a s e b a s e dr e a s o n i n g ) 几种类型。 一一 1 人工神经网络( a n n ) 神经网络方法是一种稳健的、非参数的方法，具有很强的非线性映射能力， 学习经验的能力强，分类精度高；神经网络采用分布式存储结构，具有泛化功能， 即能够处理未经过训练的数据，又对有干扰或不完全的数据，显示了良好的容错 能力；能进行大规模的并行处理，反映为同一层所有神经元同时进行计算，且每 一神经元存储的信息也同时参与计算：能不断接受新样本、新经验并不断调整模 型，自适应能力强，具有动态特性。因此，把该技术用于多因素投标报价是一个 很自然的想法。 2 专家系统( e s ) 所谓专家系统就是在专家知识的基础上，具有自动推理能力的智能软件系 统。这样的系统把专家在解决问题过程中使用的知识分成事实和规则，以适当的 形式存储到计算机中，并构成知识库，然后依据用户提供的信息，运用存储的有 关知识，选择合理的推理机制，模拟专家去解决问题。 专家系统在招投标方面应用的较广泛。在我国，清华大学土木工程系于 1 9 8 9 1 9 9 1 年研制出了国际工程投标报价实用与教学专家系统e s b o p 。该系统在 数据库管理方面可以对建筑材料价格、分项工程人工、材料和大型机械台班实物 消耗定额、大型机械台班费、取费系数、管理费和工程量清单等文件进行日常管 理。在确定报价方面，该系统允许用户自行拟定计算规则并存入知识库，对已有 的知识库可以进行补充、修改和删除。在调整计算结果方面，该系统采用了国际 上惯用的不平衡报价法。 山东大学硕士学位论文 在国外，加拿大的a n a h e i mt e c h n o l o g i e s 公司也已经成功地开发了一套商 用专家系统，用于多风险因素的最优投标报价。 3 基于事例推理模型( c b r ) 基于事例推理技术的人工智能投标报价是目前的研究热点之一。其中，华中 科技大学的杨兰蓉博士等提出了基于事例推理的工程项目报高率确定决策模型 型( c b r m b m d ) ，提出了实现的三个关键技术，即报高率确定决策事例的表示与组 织、报高率确定决策事例的检索与匹配和报高率确定决策事例的调整。 基于人工智能的报价决策模型符合人们和领域专家的思维方式，能较充分的 利用成功的历史数据，是理性与经验的两种决策思路的融合。但是人工神经网络 往往不能解释选取最优投标报价的原因，从而使人们对其结果产生怀疑；专家系 统是一种基于规则的系统，而报价决策的动态性和高度无组织性决定了定义出的 一套规则是无法适应任何投标报价环境的；事例推理需要大量的事例库和知识 库，目前还处于理论研究阶段，其实际应用还有待深入探讨。 山东大学硕士学位论文 第三章基于模糊逻辑的水利工程建设项目施工 投标决策模型 3 1 ，模糊数学及应用 一、什么是模糊数学 。 模糊数学就是把客观世界中的模糊性现象作为研究对象，从中找出规律，然 后用数学的方法来处理的门新的数学分支。它为人们研究解决那些复杂的，难 以用精确的数学描述的问题提供了一种简单而有效的方法。 二、模糊数学的诞生和发展 世界上的许多事物，包括人脑的思维和控制作用，都具有模糊和非定量化的 特点，可以说，在整个世界上模糊性不是例外而是常规。长期以来，人们已经习 惯于用模糊的方法来思考和推理，然而在处理客观世界的问题时，人们基本上都 忽视了这一事实，而仅用经典数学的精确方法来对待这个模糊的、非定量化的世 界，就很有可能导致失败，甚至使数学工作者面对带有模糊现象的问题而束手无 策。 模糊数学则是应用数学方法研究和处理具有“模糊性”现象的数学。所谓的 模糊性，主要是指客观事物的差异之间存在着中间过渡，有不分明性。例如，生 活中我们对美与丑、健康与不健康、高与矮、年轻与年老等等现象都难以明确地 - _ 划定界限。 在1 9 世纪以前的数学研究过程中，人们作为概念思考的是所研究对象的本 质属性，也就是概念的内涵。- 1 9 世纪布尔等人采用概念的外延解释，即概念是 被它的本质属性所确定的对象的总和，才能明确揭示出数学概念和推理过程中的 普遍规律。集合论在经典数学中占有非常重要的位置。经典数学中关于集合的概 念是基于形式逻辑的三大定律：同一律、矛盾律、排中律。也就是说，所研究的 对象，要么属于某个集合，要么不属于某个集合，两者必居其一。但在客观现象 中，大多数情况并不具有这种明显的清晰性，往往所研究的集合并没有一个明确 的边界。例如，对“年轻人”这一集合，我们很难明确回答3 5 岁的人是否属于 “年轻人”这一集合。因为从年轻到年老是逐步过渡的，而不应以某一年龄将它 截然分开，比较合理的回答是3 5 岁的人既有一定程度的“年轻的成分”，也有某 种程度的“年老的成分”。如果我们过分的提取特征，就会影响客观实际本身的 山东大学硕f 学位论文 规律性。因此，必须对经典集合进行扩充，以便更好的与客观实际相吻合，模糊 集合正是在这种情况下诞生的。 1 9 6 5 年美国自动控制专家查德( l a z a d e h ) 第一次提出了“模糊集合”( f u z z y s e t s ) ，引入“隶属函数”的概念来描述差异的中间过渡，从而开创了- - 7 新的 数学分支模糊数学，首次成功地运用数学的方法描述模糊概念，这是精确 性对模糊性的一种逼近。 模糊数学的诞生是一个新的数学分支的兴起，具有较强的生命力和渗透力， 发展十分迅速。过去那些与数学毫无关系或关系不大的学科，例如生物学、心理 学、社会学、语言学都迫切要求定量化、数学化，模糊数学在这些领域中的应用 更是如鱼得水。模糊数学是一门发展中的学科，它在现代科学技术的应用中产生， 也将随着现代科学技术的发展而发展。 3 2模糊数学的基本概念 一、模糊集 、 设u 表示一些对象的集合，称之为论域。在普通集合论中，一个元素x 和一 个集合a 的关系只能是x e a 或x 仨a ，并且集合还可以通过特征函数来刻画。 设a 是论域u 中的一个集合，对任意的x e u ，令 u “c x ，2 ： 茎x x 芒e a a 则称p 。( x ) 为集合a 的特祉幽数。 模糊数学则是将二值逻辑 0 ，1 ) 推广到可取 0 ，1 上任意值的、无穷多个值的 连续逻辑，因此，它必须把特征函数作适当地推广 设u 是论域，u 上的一个模糊集合a 由u 上的一个实值函数 p ：u 一 0 ，1 表示。 对于x u ，i i ( x ) 称为x 对a 的隶属度，而1 1 称为a 的隶属函数。 模糊子集a 完全由其隶属函数所刻画。特别是当p 的值域取 0 ，1 闭区间的 两个端点，即 0 ，l 两个值时，a 便退化为一个普通子集，隶属函数也就退化为 特征函数。 二、模糊关系 模糊关系是模糊集概念的推广。如果设因素集u 、评判集v 分别为有限集，u 山东大学硕士学位论文 = u ，u ：，u 。 ，v = ( v ”v ：，一，v - ) ，设u x v 中的模糊关系为r ，则u v 中的模糊关系用如下的n x m 阶矩阵表示： “ 屹， 其中r j ，表示集合u 中第i 个元素u 。隶属集合v 中第j 个元素v ，的程度，r ”取 0 ，1 的值。 三、模糊综合评判的基本方法 模糊综合评判法是目前使用最多的模糊数学方法之一。它广泛应用于一些领 域，受到应用工作者的欢迎。所谓综合评判，就是全面考虑各种相关影响因素的 情况下，对评价对象进行全面的评价。其优点是：数学模型简单。容易掌握，对 多因素、多层次的复杂问题评判效果比较好。在实际的水利工程建设项目中，由 于影响投标决策的因索大多具有模糊性，为了能够得到较为合理的评判结果，应 采用模糊综合评判法。 模糊综合评判模型要有三个基本要素： 1 因素集 2 评价集 3 单因素评价 由这三个基本要素立即可以得到决策模型。按照模糊决策理论，综合评判法 大致要按以下几个步骤进行： ( 一) 确立因素集 因素集是影响评判对象的各种因素所构成的集合，设由n 种因素所构成的因 素集，通常用u 表示： u = u 。，u ：，u 。 各元素啦( i = 1 ，2 n ) 代表各影响因素，这些因素通常具有不同程度的模 糊性。 ( 二) 确立权重集 一般地，各因素对所评判对象的影响是不一致的，为了反映各因素的重要程 度t 对各元素1 1 t ( i = l ，2 n ) 应赋予相应的权数a 。( i = 1 ，2 - - n ) ，故因素的权 山东大学硕士学位论文 重分配可视作为u 上的模糊集，记为 a = a 。，如，a _ ) f ( u ) 其中a 。表示各因素u t 的权重t 它们满足归一化条件：a ；= l i ( 三) 确立评价集 评价集是由评判者对评判对象可能各种结果所组成的集合，设由m 种决断所 构成的评判集，通常用v 表示： 、 v = v i ，v 2 ，v i ) 各元素v 。( i = 1 ，2 ，m ) 代表各个可能的评判结果，模糊综合评判的目的就是 在综合考虑所有影响因素后，从评价集中得出一最佳的评判结果。 ( 四) 单因素模糊评判 所谓单因素模糊评价是指单从一个因素出发进行评判，以确定评判对象对评 价集元素的隶属程度。单因素模糊集实际上可视为因素集u 和评价集v 之间的一 种模糊关系，因此可以将单因素评价综合成评价矩阵r ，可以表示为： r - r 。 = ，亿 r 2 , 嘞 0 ir 2 ，；， 吃。 - ，删 r ”表示u 。和v j 之间隶属关系。 ( 五) 多因素模糊综合评判 单因素模糊评判，仅反映了一个因素对评判对象的影响。这显然是不够的。 我们的目的，是要综合考虑所有因素的影响，得出正确的评判结果，这就是多因 素模糊综合评判。因此综合后的评判也可看作v 上的模糊集，记为： b i b ，b ：，b - ) f ( v ) 其中b i 反映了第i 个决断在评判总体v 中所占的地位。 假定有一个u 与v 之间的模糊关系r = ( r ，) 。，并且有权重分配a = a ，a 。 ，a l l f ( u ) ，则多因素模糊综合评判，可表示为 山东大学顾j 学位论文 b = aor = b ，b 2 ，b ) - ( a l ，锄，巩) o _ ，；l2 r 2 l 嘞 _ 1厶2 r 2 。 。 。 ( 六) 评判结果分析评价 进行综合评判时，可根据具体情况选用适当的方式对评判结果进行分析和评 价。 1 最大隶属度法 即取用最大的模糊分量m a xb j 相对应的元素作为评判结论。 这种方法突出了评判结论中的主要方面，具有一定的合理性。但是，舍去了 模糊评判向量的其它信息。另外，当最大的向量不止一个时，用此方法很难确定 评判结论。 2 模糊分布法 将评判向量直接作为评判结果这种方法保留了评判向量的全部信息，具体 反映了各个评判特性方面的实际状态，可以使决策者对评判方案有深入的了解， 也便于做进一步的处理。但是不足之处在于多个方案的评判向量放在一起时，进 行比较有一定的不便。 一 由此可以看出，在实践中最好的方法是将二者结合起来，这样既可以保留个 别信息，又可以对整个项目的全貌有个综合的认识。 四、多层次模糊综合评判 当因素很多时，可以把因素集按照某些属性分成几类。即每一单因素评价是 低一层次的多因素的综合结果。由此我们可构造多层次模糊综合评判模型。多层 次模糊综合评判步骤如下：