工程建设质量的模糊评判

摘要：通过对复杂的建设工程质量评价方法的一般讨论，在多指标综合评价合成技术基础上，结合模糊数学的有关理论，提出了工程质量多指标综合评价模糊评判模型，利用主客相结合的方法确定了模型中有关参量的选择。该评价方法适用于大型工程质量的综合评价。作为一个实例，讨论了该模型对三峡工程建设质量评估的适应性。

关键词：工程建设 质量 模糊 评判

1 工程质量的一般评价方法
　　工程质量的一般评价方法主要采用主观定性评价方法，或者是通过事后工程出现的一些特征进行评价。缺乏客观性和定量分析，特别是对于一个大的系统工程，单纯评价其中的某一个子工程或者某些外部特征，既不全面也不能作到事中仟制。对于系统状态结构因素复杂的庞大系统，最实用的方法是首先将其合理地划分成评价单元，并根据其间的逻辑关系使其层次化，然后构造各评价单元的评价指标体系，在此基础上，对评价指标属性进行量化处理，然后对评价单元内评价指标进行合成处理，在完成对各个评价单元状态评价之后，将具有层次性逻辑关系的评价单元状态予以合成，最终达到对评价系统进行评价的目的。
2 评价指标合成技术回顾
　　评价系统状态构成要素的复杂性及其结构的层次性决定了需要对构成要素向上层因素贡献进行合成的方法予以适当的选择和研究。按照构成要素的合成法则，合成模型一般可分为：①加法模型；②乘法模型；③函数模型；④模式识别最大隶属原则方法模型；⑤加权和模型。加法模型、乘法模型和函数模型比较适合于系统结构简单，构成因素较少而层次较少，易于掌握系统结构状态变化规律的评价对象。模式识别最大隶属原则方法是一种悲观保守方法，适用于危害后果极为严重且构成因素较少的评价系统状态的评价，层次的复杂性使其最终评价结果失去意义。加权和模型一直是系统组成因素台成过程经久不衰的合成技术之一。由于该模型考虑了组成元素的相对重要程度，而且以权值的形式融人公式中，使得评价过程具有很强的合理性。滞碍该模型进一步发展的关键技术步骤是其组成因素权值赋值的主观性，而且没有考虑组成因素之间的相互制约和关联性。
　　综上听述，用于揭示评价指标之间的合成的方法很多，一般较为认可的方法是逻辑加权法，即采用权值分配的方法来考虑指标合成中各自的作用大小或者说管理决策者对其重视程度。这种方法从理论上比较容易接受，同时也是目前采用较多的方法之一。然而，从客观实际角度分析，这种方法对指标间互相联系，制约程度并未做内在的揭示，正如俗话说“三个臭皮匠顶一个诸葛亮”，也就是说，指标间的关联制约性在某种程度上能够使评价系统状态发生质的变化，而不仅仅是指标间的线性组合所能达到的程度。所以，仅仅考虑指标各自的重要程度来进行逻辑加权合成的综合结果并没有完全表征评价系统所处的客观状态。因此，研究揭示评价指标之间相互制约、相互关联性对评价系统的影响状况是主要内容。
3 多指标综合评价合成技术原理
　　在评价指标合成技术中，指标权值的确定一直是评价工作者需要研究的重要课题，主要方法有专家法 德尔菲法回归分析法等。所谓权值就是评价系统状态因素的状态特征在评价系统结构中的重要程度或者说是管理决策者对其重视程度，用区间[0，1]中的一个数值来表示其大小。客观地分析，评价系统状态因素的变化特征决定了其在评价系统中的重要程度是变化的，所以，有的研究者提出了变权及主客观赋值方法。在分析了众多权值确定方法的基础上，提出了交互式赋权方法，摆脱主观赋权所带来的片面性，努力反映评价指标客观内在的结构重要程度是研究权值确定方法的目标。实质上，作为对一个评价系统状态组成因素特征的所谓重要程度，在某种程度上，仍然是人们对其把握能力，对其认识程度以及个人偏好的综合反映，就像对同一个问题从不同侧重点，不同角度进行分析，解决是一个道理。然而，揭示主要因素对总体系统的作用程度以及主要因素间相互制约，相互关联的本质所在是解决问题的关键。因此，在寻求评价系统状态因素特征重要程度的前提下，进行因素间相互作用对评价系统状态影响程度的研究是将进行合成的基础工作。
　　如上所述，评价系统状态因素之间相互关联 相互制约是客观存在的，而且对评价系统状态的影响至关重要，也就是 说，决定评价系统状态特征的不仅仅是组成因素的状态特征，而且，因素间的相互作用对评价系统状态的影响同样不容忽 视、模糊系统理论及其应用的研究与发展提供了一种新的方法基础，该方法的思想是借助于模糊理论的模糊测度概念为 基础，结合模糊积分方法将逻辑加权和方法发展为积分合成方法-该方法不仅仅考虑了评价系统状态因素特征的重要程度，而且强调了因素之间相互联关联 相互制约对整个评价结果的影响，是一种新的评价指标合成技术方法尝试。

4 工程建设质量的评判模型

　　由于工程应用上的缘故，省略一些数学定义及推理。文献[1]引入了的所谓有序加权和合成方法(Ordered Weighted

Averaging，简称OWA)，其描述为：设(ω1，ω2，……，ωN是评价指标的权重，且有：OVVA运算

在区间[0，1)上，则：

OWAω1，ω2……，ωN(a1，a2，……，an)

　　式中，评价指标属性的有序排列即a₁，a₂，……，a_n 的属性值大小排列，一般是从小到大排列。

　　引入Choquet积分公式：

　　设(X，μ)是一个模糊测度空间，一个函数f:x∈[0，1)对于每个模糊度μ的Choquet积分定义为：

　　且f(X₀)＝0。

　　根据上述定义可推出更一般的Choquet积分式：

其中

　　　　k_i＝μ(A_i)－μ(A_i＋1)

实际上，从以上可以导出：ω1＝μ(An-I+1)－μ（An-i）(i＝2，3，……n)，并且

。

应用上式作为评价指标合成公式的约束条件是：(1)评价指标数目不少于三个；(2)评价指标之间存在相对独立性，即每个指标的重要程度可以单独给出，指标间不具有相互取代性；(3)评价指标之间存在较强的依赖和支持性，即评价指标之间的相互制约、相互关联特征比较明显。

5 例证 关于三峡工程建设质量的评估

　　三峡主体工程混凝土总量为2717万m³，其中：大坝工程l486万m³；电站工程293万m³；航运工程567万m³；导流工程371万m³；第二阶段混凝土工程量约为1800万m³。最大年、月浇注强度分别为500万m³及55万m³，均超过了世界水电站建设的最高纪录。在如此高施工强度条件下，要保证工程质量，必须有科学的管理方法和组织措施。

　　工程建设的质量其中包括混凝上的施工质量，它应达到以下几个质量控制目标：(1)混凝土达到设计要求的各项物理力学性能指标，包括抗压标号、抗渗标号、抗拉强度、容重，弹模等，满足规范规定的验收指标；(2)具有良好的层间结合质量，层缝面抗剪断指标和抗渗性能满足设计要求；(3)达到优良的施工质量管理水平，满足对坝体混凝土均匀性的要求；(4)具有优良的外观质量和形体尺寸要求。

　　为了达到质量控制目标，必须全面考虑施工方案对质量所起的决定性作用，并在施工中控制管理原材料、施工配合比和施工工艺。

　　混凝土铺筑方式的不同，层间间隔时间和层缝面的处理方法不同，直接影响到层间结合质量；同时骨料生产对碾压混凝土材料品质有直接影响，特别是砂子中石粉的合理含量是影响混凝土品质的最为关键的因素。另外，混凝土运输、摊铺、碾压设备的选取配置是实现施工工艺、保证作业参数的重要因素，直接影响碾压混凝土在各个施工环节中的质量状况。因此控制碾压混凝土施工质量必须首先制定良好的施工方案。

　　施工现场必须直接控制砂石骨料的生产质量，对水泥、粉煤灰、外加剂的质量进行检验。保证原材料满足基本的质壁要求，减少原材料在质量上的波动，以减少混凝土质量的波动。

　　施工配合比控制主要有三方面内容，首先是确定工作度适合的施工配合比，其次是原材料质量波动超过允许范围时，调整施工配合比，保证混凝土基本设计指标和合适的工作度，最后是施工过程中碾压混凝土VC值的控制。

　　施工工艺控制则贯穿于整个施工过程的所有细节中，其中最主要的内容是时间控制、骨料分离控制、压实质量控制和特殊气象条件下施工控制。

　　设工程标的中有多个子项目(n个)，其中第i个项目(工程)中的评价要素有：人员素质(施工方案，组织措施等)A_i＝(a_i1：受教育的程度；a_i2：实际工作经验；a_i3：工作业绩；a_i4：组织机构是否有力；a_i5：人员配备的合理性；……)。原材料及混凝土的配比B_i＝(b_i1：水泥符合施工规范的程度；b_i2：砂石料的要求；b_i3：混凝土的配比；b_i4：力学强度；b_i5：特殊要求；……)。制作运输C_i＝(C_i1：拌和时间是否充分；C_i2：温度的要求；C_i3：生产强度；C_i4：运输机械的可靠性；C_i5：拌和机械的完好率；……)。施工工艺D_i＝(d_i1：“内实外光”的程度；d_i2：仓面是否平整；d_i3：是否有漏震；d_i4：混凝土层面是否结合完好；d_i5：混凝土的冲洗、打毛、养护、保温是否达到要求；……)。对上述评价要素中的每一个因子，根据专家(此处指现有的国家规范，工程规范，领域专家，知识工程师)提供的领域知识、经验进行推理和判断，按0 10分获得一评分价值表如表1：

表1 人员素质评价
序号	a1	a2	a3	a4	a5	……	评价值XAi
f1	4	8	7	7	5	……	0.58
f2	8	6	6	8	6	……	0.67
……	……	……	……	……	……	……
fn						……

　　对于每一个子项目赋予权数(权重)ω，ω_ai由专家家调查法、循环评分法、二项系数法，层次分析法、熵信息法确定，且∑ω_ai＝1，。假定某项目只评价它的施工人员素质的五个因子，有ω_ai＝0.15，ω_a2＝0.25，ω_a3＝0.25，ω_a4＝0.2，ω_a5＝0.15。通过评审项目f₁确定a₁＝4，a₂＝8，a₃＝7，a₄＝7，a₅＝5，f₂真及得出的评价值如上表：类似地可以得到表2、表3、表4。

表2　原材料及混凝土的配比评价
序号	b1	b2	b3	b4	b5	……	评价值XBi
f1	9	8	8	8	7	……	0.815
f2	7	7	9	7	8	……	0.75
……	……	……	……	……	……	……
fn						……

　　本例中假定ω_b1＝0.25，ω_b2＝0.20，ω_b3＝0.20，ω_b4＝0.25，ω_b5＝0.10。通过评审项目f₁确定b₁＝9，b₂＝8，b₃＝8，b₄＝8，b₅＝7，f₂及得出的评价值如表2。

表3 制作运输方面的评价
序号	c1	c2	c3	c4	c5	……	评价值XCi
f1	8	8	9	7	6	……	0.75
f2	7	8	10	8	8	……	0.795
……	……	……	……	……	……	……
fn						……

　　本例中假定，ω_c1＝0.15，ω_c2＝0.25，ω_c3＝0.25，ω_c4＝0.2，ω_c5＝0.15。通过评审项目f₁确定c₁＝4，c₂＝8，c₃＝7，c₄＝7，c₅＝5，f₂及得出的评价值如表3。

表4　施工工艺评价
序号	d1	d2	d3	d4	d5	……	评价值XDi
f1	6	8	7	8	8	……	0.735
f2	8	6	8	7	8	……	0.75
……	……	……	……	……	……	……
fn						……

　　本例中假定ω_b1＝0.20，ω_b2＝0.15，ω_b2＝0.25，ω_b3＝0.20，ω_b4＝0.20，ω_b5＝0.20。通过评审项目f₁确定a₁＝6，a₂＝8，a₃₀＝7，a₄＝8，a₅＝8，f₂及得出的评价值如表4。

　　当然，对于不同的子项目各因子的权数(权重)可以不一 样，这并不影响其评价结果。

　　在各个子项目中确定各评价要素的权重ω_XA＝020，ω_XB＝0.40，ω_XC＝0.15， ω_XD＝0.25。由上述各例表中的评价值可以得到表5：

表5 子项目综合评价
子项目	XA	XB	XC	XD	……	评价值Yi
f1	0.58	0.815	0.75	0.735	……	0.7385
f2	0.67	0.75	0.795	0.75	……	0.7408
……					……
fn						……

　　显然项目2较项目1优，但是两项目均未达到优秀(事先假定：0.65以下为不合格，0.65～0.80为合格，0.80～0.90为优良，0.90～1.0为优秀，或其他的定级方式。)，这可以在招标(人员素质方面)、材料采购、施工监理、抽样试验等过程中进行实时控制，并及时预以纠正或返工。

　　如果要对总工程进行评价则需确定各子工程的重要程度ω₁、占总工程量的权重ω₂、工期控制ω₃，Y_i值ω₄。例如ω₁＝0.15、ω₂＝0.20、ω₃＝0.20、Y_I值ω₄＝0.45，前三项的分值如项目总评价表6。

表6　项目总评价表
项目	重要程度	占总工程量的权重	工期控制	Yi值	评价值Zi
F1	8	6	9	0.7385	0.752
F1	9	8	8	0.7408	0.788
……	……	……	……	……
Fn

　　进对于每一个子项目而言，Z_i(航或H)的最理想的值为1，则整个工程(或子项目)的∑z_i(Y_i)＝n，达到质量最优化。可以采用最大隶属原则或阀值原则对子项目或整个工程进行质量评占定级。

6 分析及结论 　　评价指标合成过程中，指标权值的确定比较易于接受的方法是主客观相结合的赋权方式。主观赋权因素存卒的必要性是其反映了管理决策专家对整个评价系统管理的倾向，以便调整评价系统状态变化的趋势。在某种程度上，其是必要的因素。同时，主观赋权又带有不可避免的模糊片面性，为减少这种模糊片面性的影响，引入了模糊测度和模糊积分的概念。 　　实际应用中，关键是对于上述评价要素中的每一个因子的施工数据要有详细的记录，并及时地输入计算机信息管理系统，通过分步计算的评价值，管理层能够实时了解工程的质量和进度，这就要

作到工程的全面控制和监督，特别是监理工程师要求实施旁站制度，另外，要通过多种方法确定各因子的权数，力求能够反映客观实际情况。特别是一个大的工程，如三峡工程等，由于子项目多，评价因子数据量大，借助计算机信息管理系统是必须的c其结 构如下图：

参考文献

[1]Grshsch M．F1Rzy integral in multicreteria decision making [J]. Fuzzy Sets and Systems， 1996(66):279-298.

[2] 樊治平，潘德惠．多属性决策的一种主客观综合法[J)． 系统工程，1995，13(5)：28 31．

[3] 陈福厚．对搞好混凝土工程质量的研究[C．中国三峡建设，1998，7(36)：l 2．