基于PCA-TOPSIS的云南省建筑業在西部地區的競爭優勢分析

楚秀娟，梁 揚

(昆明理工大學土木工程學院，650500，昆明)

基于PCA-TOPSIS的云南省建筑業在西部地區的競爭優勢分析

楚秀娟，梁 揚

(昆明理工大學土木工程學院，650500，昆明)

為明確地區建筑業的競爭力優勢與不足有助于地區建筑業的發展，基于PCA-TOPSIS基本模型，對云南省建筑產業的競爭力優勢進行分析。地區建筑業競爭力水平的影響因素眾多，綜合考慮到建筑產業指標的意義和數據獲得的可能性，并結合相關研究構建了包含25個指標的評價體系，以近3年的統計數據為基礎，對云南省與四川、重慶等西部12省市的建筑業競爭力進行比較分析，確定其省域競爭力。結果表明云南省建筑業競爭力處于西部12省市的中下游水平，但是發展潛力很好。

建筑業；競爭優勢；主成分；理想點

AnalysisontheCompetitiveStrengthin

0 引言

隨著西部大開發戰略的實施，國家對西部地區的投資力度逐步加大，西部各省市以此為契機大力發展經濟建設。投資的增加直接帶動了建筑業的發展，建筑業的發展又拉動其他相關產業的發展，由此形成一個緊密聯系的經濟循環圈。雖然建筑業作為國民經濟的重要支柱產業，但是西部地區的建筑業總產值占國民經濟的比例最小，西部各省市之間建筑業產值占地方經濟的比重也各不相同，所呈現的發展態勢不一，總體上西部地區的建筑業發展較弱。因此，分析西部地區建筑業競爭力影響因素并構建競爭力評價指標體系，將為建筑產業的發展提供指向性的技術支持。

近年來，國外學者Momaya、Selby、MAOZHI、Griliche、Denison etc，國內學者金維興、關柯、康學增、李啟明、王雪青[1]等致力于建筑業競爭力的熱點問題研究。學者對于建筑業競爭力的影響因素分析主要集中在區域環境、生產要素、政府作用、相關輔助產業、需求條件和產業組織狀況6個方面；構建評價指標體系方面主要采用了層次分析法、模糊綜合評價、綜合指數評價法等多種方法[2]。

本文將構建基于主成分分析法和TOPSIS法的數學模型，以西部12個省市作為比較對象，對云南省建筑產業競爭力進行評價研究，以全面掌握云南省建筑業綜合競爭力的發展狀況。

1 地區建筑業競爭力指標選擇

大多數學者對于建筑業競爭力指標的選取主要依據邁克爾·波特(Michael Porter)教授提出的產業競爭優勢理論[3]和英國的KPLs(Construction Industry Key Performance Indicators)[4]。其中，波特教授的“鉆石模型”[3]包括投入和產出指標，為生產要素、需求條件、相關和支持性產業、企業戰略、企業結構與同業競爭機會以及政府6個要素；KPLs指標包含定量指標和定性指標兩類，主要為客戶對產品的滿意度、客戶對服務的滿意度、利潤、生產能力、產品缺陷對客戶的影響、安全、成本預測能力、建設成本、工期預測能力及建設工期10個方面[4]。

本文在查閱文獻的基礎上，并遵循以下原則：1)兼顧全面性和代表性；2)數據易于采集，并滿足準確性和時效性；3)降低各指標間的相關性，避免重復性。選取了5個評價因素和25個評價指標，評價指標體系見表1。

表1 地區建筑產業競爭力評價指標體系

2 應用主成分分析法確定指標權重

2.1主成分分析法原理

主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)是由霍特林提出的一種數據壓縮和特征提取的多元統計分析技術，旨在利用降維的思想，把多指標轉化為少數幾個不相關的綜合變量，而且這些不相關的綜合變量包含了原變量提供的大部分信息，其計算原理如下[5]：

1)設有p個指標組成的隨機變量X=(x1,x2,…,xp)，對原始數據進行標準化；

2)利用SPSS軟件得到特征值、特征向量及方差貢獻率；按照特征值大于1、累計方差貢獻率不低于85%的原則，提取主成分；

3)根據主成分對應的系數a和貢獻率c計算權重W

(1)

(2)

2.2建立TOPSIS數學模型

TOPSIS方法的基本原理是：通過檢測評價對象與實際不存在的最優解和最劣解的距離來進行排序，若評價對象最靠近最優解同時又最遠離最劣解，則為最好；否則為最差。其中最優解的各指標值為各評價指標的最優值。最劣解的各指標值為各評價指標的最差值[6]。其具體算法步驟如下。

2.2.1 用向量規范化的方法求得規范決策矩陣 設有n個評價目標，每個目標有p個評價指標，得到決策矩陣X:X=[xij]np；其中，xij表示第i個評價目標對應于第j個評價指標的觀測值。由于各評價指標觀測值的量綱不同會影響方案決策，需要對決策矩陣進行規范化處理，從而得到規范化向量yij和標準化決策矩陣Y。處理過程如下：

對于成本型指標取值越小越好，令

(3)

對于效益型指標取值越大越好，令

(4)

則標準化處理后的方案標準指標決策矩陣表示為：

(5)

2.2.2 構造權重規范化矩陣 根據主成份計算出的權重向量W=(w1,w2,…,wp)與標準化矩陣向量Y相乘，得權重規范化矩陣，其中：tik=wkyik。

確定虛擬的理想解和負理想解。根據已構建的權重規范化矩陣，可以通過以下公式分別計算出理想解S+和負理想解S-：

(6)

(7)

ci取值越大，表示評價目標越優。

3 實例分析

3.1數據來源與處理

根據表1構建的指標體系，將2012年《中國統計年鑒》中對陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、內蒙古、西藏、廣西、云南、貴州、四川和重慶西部12個省市依據指標整理數據(限于篇幅，從略)。

3.1.1 評價指標權重計算 將數據運用SPSS19.0軟件進行主成分分析，得到方差分解主成分提取表和初始因子載荷矩陣。詳見表2和表3。

把相關數據代入公式計算出主成分對應的系數，再根據系數和貢獻率c得出權重值為：

3.1.2 建筑產業競爭優勢評價結果 將上述權重值代入本文建立的評價模型，計算2012年各地區與理想解的貼近度，按由大到小排序，如表4所示。為了體現各省市的縱向發展趨勢，將其與 2011年以及2010年的競爭優勢情況進行比較，同時計算2011 年和2010年的評價結果，如圖1、圖2所示(數據來源于中國統計年鑒)。

表2 方差分解主成分分解表

表3 初始因子荷載矩陣和主成分的特征向量

表4 2012年地區綜合競爭優勢評價計算結果

圖1 西部12省市貼近度

圖2 西部12省市競爭力排序

3.2結果分析

通過運用PCA-TOPSIS模型進行的評價分析，可以發現：

1)在一級指標權重中產業規模要素占到0.312，生產要素占到0.219，關聯及輔助性產業占到0.338，產業結構占到0.019，生產經營能力占到0.112。這說明產業規模要素和關聯及輔助性產業是決定區域建筑產業競爭力高低的主要因素，生產要素、產業結構和生產經營能力是輔助因素。

2)在單個競爭力觀測指標權重比較中，建筑業企業負債總額、建筑業企業總資產、建筑業總產值、建筑業增加值和利稅總額所占的比重較大，其中建筑業企業總資產的比重最大。這說明區域建筑產業競爭力高低與建筑業企業總資產直接相關，同時區域建筑產業競爭力的高低與成本和效益有較大的關系。

3)從表4排名來看，2012年西部12省市中，四川省的建筑業競爭力優勢最強排在第1，云南省排名第9，在12省市中屬于競爭力較弱的省份，西藏則排在最后；從貼近度來看，西部各省市的貼近度較小，建筑業整體競爭力較弱，各省市之間貼近度的差距不明顯，按照貼近度>0.5、0.4<貼近度<0.5、貼近度<0.4，把12省市分為3級，四川、重慶、陜西屬于第1級，內蒙古、廣西、新疆、云南、甘肅、貴州屬于第2級，寧夏、青海、西藏屬于第3級，級次分布符合地區經濟發展水平。

4)圖1和圖2反映了近3年來西部地區建筑業發展狀況，期間四川、重慶、陜西穩居前3名；西藏的排名波動較大，主要由于統計數據里面產值利稅率和資產利稅率的值較高；云南從2010、2011年的第8名到2012的第9名，排名下降，但貼近度有所提高，說明西部12省市建筑業競爭力水平整體增長，但是各省市之間的增長幅度不一致。云南省2011年的貼近度有所下降，并且3年的貼近度均在0.4附近，說明云南省建筑業競爭力整體水平較弱，但是發展潛力很好。

4 結束語

通過與四川、重慶、陜西、廣西、內蒙古、貴州、甘肅、新疆、青海、寧夏和西藏12個省市連續3年的建筑業競爭力比較，云南省建筑業在整體發展上與四川省有較大的差距，需要加強產業規模競爭力和關聯及輔助性產業，并對產業結構進行調整，達到云南省建筑業穩定快速發展的期望。

[1]劉炳勝,王雪青,林麗.基于PCA-BP神經網絡組合的中國建筑業競爭力預測[J].北京理工大學學報(社會科學版),2010,12(6):61-64.

[2]金婷,盧梅,劉洋.基于主成分分析的陜西省建筑業競爭力分析[J].工程管理學報,2012,4(2):12-17.

[3]邁克爾·波特.國家競爭優勢[M].北京:華夏出版社,2002.

[4]劉貴文,鄧飛,王曼.中國建筑產業競爭力評價研究[J].土木工程學報,2011,7(7):157-164.

[5]張潤楚.多元統計分析[M].北京:科學出版社,2006.

[6]龔博聞,李曉偉,胡長明.基于TOPSIS的公路網規劃方案評價模型[J].河南科學,2013,6(6):810-813.

ConstructionIndustryofYunnanProvinceinWesternRegionBasedontheModelofPCA-TOPSIS

CHU Xiujuan,LIANG Yang

(Faculty of Civil Engineering and Mechanics,Kunming University of Science and Technology,650500,Kunming,PRC)

Identification of competitive strength and weakness for a regional construction sector can contribute to its development.The article analyzed the competitive strength of Yunnan province based on the model of PCA-TOPSIS.A variety of factors can impact regional construction industry.By combining re-searches of other scholars,an evaluation system which contains 25 indicators,is built in a comprehensive consideration of the meaning of construction industry indicator and the possibility of data acquisition.Analyzing the statistic data of recent three years in approach of sorting and comparing the competitiveness of the 12 provinces in western region such as Yunnan,Sichuan and Chongqing identify its regional competitiveness.The consequence shows that the construction industry competitiveness of Yunnan province is at mid-low level among 12 western provinces,but has a good development potential.

construction industry;competitive strength;principal components;ideal point

2014-06-26;

2014-07-18

楚秀娟(1967-)，女，黑龍江人，教授，研究方向為土木工程、項目管理等。

國家自然科學基金項目(71262028)。

10.13990/j.issn1001-3679.2014.04.029

F207

A

1001-3679(2014)04-0543-06