建筑工程建筑材料最優采購決策模型研究

文／張亞偉 河南城源建設工程有限公司 河南鄭州 450000

引言：

建筑工程項目施工成本主要由項目設計成本、建筑工程材料以及工程設備的采購成本、現場施工成本這三個方面所組成。采購成本在建筑工程項目建設所占比例最大。很多施工方比較關注現場施工成本的，但是所產生的節省成本效果并不理想。需要通過制定科學合理的采購決策控制和消減建筑工程成本。此文將會從模糊需求以及價格波動這兩個角度建立和確立最優采購決策模型，從而更好地減少材料價格波動所產生的風險，以此有效地降低工程建筑材料的采購成本。

1、研究建筑工程材料采購決策的背景和意義

1.1 研究背景

由于建筑工程材料屬于工程建設過程中必不可少的因素，而建筑工程材料的采購管理主要是整個工程建設中的重要環節，建筑行業屬于我國主要的支柱產業之一，所以參與建筑工程項目的承包商為了中標會降低投標價，隨之而來的也會給企業帶來虧損，很多建筑工程項目承包商會以降低工作人員工資或則提高施工技術節省成本，但是所產生的成效性微乎其微，并且也很少正確地理解建筑工程材料采購管理方式。所采取的采購模型主要針對零售業，所產生的采購周期、采購量、采購靈活度存在很大的差距，針對以上狀況，就可以將模糊需求理論、大數據色彩分析等方式應用到工程材料最優采購決策模型當中。將大數據技術應用到建筑工程材料采購管理中具有一定的前瞻性，可以更好地優化采購價格，增強采購精準度，有效地降低采購成本。還可以為建筑工程項目施工過程中的承包商提供更佳的采購策略。當前我國已經擁有一些成熟的采購條例和采購規范，國內外有關于建筑工程材料采購經驗和方法也比較多，但是當前我國建筑工程中多數會采用傳統行業的采購模型，與工程本身并不契合，所以要在此基礎之上，必須要深度地研究最優采購周期和采購量，這樣才會更好地規避因建筑材料價格產生波動所產生的風險。

1.2 研究的意義

建筑工程建筑材料的采購管理主要包括前期的采購管理以及后期的庫存管理，這些都會直接影響施工的進度、施工的質量以及生產成本。當前我國進行采購管理多數都應用到制造業和零售行業當中，在建筑工程材料采購管理行業中的研究比較少，本文通常從模糊需求和價格波動這兩個角度中實施工程材料采購決策管理措施，就必須要通過采用三角模糊數中的基本理論建立采購模型。這樣才會在很大程度上緩解庫存和缺貨壓力，從而更好地跟上建筑工程項目工程施工進度。也可以從另一方面，根據大數據理論創建價格波動進行采購決策模型。在價格不斷波動的情形下采用套期保值的管理思想，這樣可以大大節省了該工程項目的建設成本。在實踐過程中，如果出現需求不確定時，可以根據模型計算結果得出最優采購工期和采購量，還可以在價格不確定時，按照套期保值交易行為確保建筑工程材料價格相對來說較低，最后針對兩個模型建立內部聯系，從而有效地降低該建筑工程的建設成本，更好地緩解庫存的壓力，同時也為建筑工程承包商的采購行為提供了最具有效果的策略。

2、對建筑工程材料采購的研究

2.1 采購的概念

采購主要是指在某些限定條件下，采購方需要從供應商獲取一些服務和產品，這些服務和產品都屬于采購方的資源，能夠使生產經營活動進行正常的運作，針對不同價值的采購方式可以分為：詢價采購、公開市場采購、定價采購等等。按照采購種類不同的采購方法可以分為：ABC 分類、供應鏈采購、MRP 采購以及JIP 采購等等。如果建筑工程建設過程匯總不能及時地完成采購是很難使后期施工順利開展。針對不同建筑工程采購特點所采取的采購方案也不同。需要著重地考慮工程的使用量。運輸情況以及儲存過程中的損耗量。這樣才會避免出現工期延誤的現象發生。針對不同建筑工程材料的特性所采取的采購方式也不同。

2.2 建筑工程材料采購方式

建筑工程項目在進行采購時需要根據采購主體的服務情況、材料情況、資源狀況、資金情況及儲存水平的不同而產生不同的采購方式。采購的目的不僅僅是要補充庫存。還要對整個工程項目進行節約采購成本，為建筑工程各方帶去經濟效益。建筑工程中所采取的采購方式主要分為集中采購與分散采購、現貨采購與遠期合約采購、直接采購與間接采購。集中采購具有較高的決策層次和集中度，還具有較長的采購持續時間和繁雜的采購審批手續。支付條件也比較寬泛還會有很多的優惠條件。可以有效地削減運輸成本，可以與供應商長期地保持穩定的合作關系。而分散采購所采取的采購時間較短，決策性并不高，可以進行靈活操作，可以節省庫存空間。現貨采購具有易管理，成交速度快的特點。而遠期合約采購需要雙方簽訂合同可以增加采購方和材料供應商的信譽程度，能夠有效地節約建筑項目的成本。間接采購則需要增加第三方采取材料采購行為，通過采取這種外包式采購業務，可以更好地緩解工程資金的周轉情況，還可以大大地消減了整個工程的投資資金比例。比較適用于高盈利水平和大規模的建筑工程項目。

2.3 材料采購決策方法

采購數量和采購時間屬于采購決策中的兩個基本問題，材料采購方法主要依照材料的不同需求情況采取合適的采購決策方法。定期采購法、物料需求計劃法以及定量采購法屬于材料采購決策中最為常見的方法。定量采購法屬于最為傳統的采購方法，需要參照以往的材料采購的訂購量和采購批量進行定奪。采購的時間點就是材料庫存處于補庫時期。

（1）定量采購法

采取定量采購時需要設置安全庫存量。在一定程度上會有一些限定的條件，需要采購方提前預測未來一段時間內的材料需求量，但是當工程部件和原材料需求難以獨立劃分時，就不建議使用這種采購決策方法。

（2）物料需求計劃法

物料需求法主要是依照計算機生產計劃和庫存控制系統確立的。物料需求法主要涵蓋了：客戶需求管理、產品生產管理、原材料管理、庫存統計等，客戶需求管理主要是指訂單管理和銷售預測。產品生產管理是指需要根據客戶的真正需求與庫存進行比較得出最終的產品生產數量。產品需求計劃主要是指生產產品所需要的多種資源數量。原材料計劃主要是指統計生產產品所需要的原材料數量。

（3）定期采購法

定期采購法主要依據的是建筑工程進度和工程規模所決定的。當臨近約定訂貨日期時可以按照定期采購法采購施工材料。每次的訂貨周期相同時，最終所產生的訂貨量并不相同。采取這種方法需要按照需求的預測進行評定。采取這種方法主要取決于未來的采購時間點和采購數量。

3、對模糊需求理論的研究

模糊理論主要是指聯系隸屬度函數和模糊集合。其研究的目的就是對問題的不確定性進行合適的處理，模糊集合主要用于表達模糊的數據還可以稱之為模糊集，但又與普通集合有所不同。建筑行業屬于一項建設周期較長建設環境較為復雜的行業，建設過程中會遇到各種問題，比如，建筑材料儲存過程中會出現變質情況，建筑材料采購量大會增強庫存成本，采購量小會導致工程缺貨不能進行正常開工，這種不確定的情形下使用模糊需求理論，確定最優采購決策方案，需要考慮到兩點問題。第一點就是當具體施工時出現工程變更，建筑材料浪費或者雨天，其次就是采購人員在采購過程中會出現采購手續費或者采購人員差旅費，根據以往這些情況創建模糊數學理論模型，可以更好地求解出該模型得出材料的最優采購周期以及采購量，盡管會在施工之前會提前預算工程的材料需求量，但是當施工現場極為復雜時，建筑材料也會因為某種未知因素產生改變。所以在構建模糊需求理論模型時需要將以上所出現的各種材料需求因素都要在考慮范圍之內。

4、大數據理論的研究

所謂的大數據主要是指通過大量的數據分析不同地區，不同產品的需求情況，并且要根據分析結果對不同地區的進行企業定位和倉庫定位，大數據匯總所產生的結果比較直觀，能夠有效地促進企業的穩步發展。針對傳統采購行業來說所涉及的環節比較多，流程方面也比較復雜。要想精準地把握采購流程，就可以將大數據應用到采購決策當中，建立大數據系統主要可以劃分成三個階段，分別為獲取數據、保存數據以及分析數據。當前我國建筑工程很少應用到大數據理論，這種行業與傳統建筑工程相差的距離比較遠，通過應用互聯網可以將建筑工程材料價格做出圖表和指數函數，這樣可以幫助采購人員更好地分析材料價格變化規律，從而使他們更好地提前做出解決措施。

5、模糊需求環境下的建筑工程材料采購研究

由于建筑行業所處的建設周期比較長，所涉及到的建設環境比較的復雜，建設過程中會遇到各種確立因素，針對這些問題所導致的施工材料需求率會出現各種確定因素，所以需要對建筑工程材料的實際采購量要求的極為的嚴格，采購量會直接導致庫存成本的增加，采購量不足會因為工程缺貨不能夠進行正常的施工，從而嚴重影響工程進度，在這種情形下采用模糊數學方法，建立模糊需求理論模型。可以更好地得出需求率出現波動時的最優采購量以及采購周期。還可以在很大程度上有效解決需求量波動問題。比如，在建設工程項目施工過程中會使用某項工程資料，承包商會將某施工材料需求率設定為N，承包商訂貨批量為Q，單位材料缺貨費用為F，承包商對單位材料的儲存費為K，采購周期為T，假定承包商所采用的建筑采購種類比較單一，由于運送材料比較及時并不存在長期缺貨，通常會采用t-循環策略，那么就可以通過采用三角模糊數建立模糊集圖像。還可以通過建立訂貨費用模糊值，求解需求率的模糊值，這樣可以更好地在需求率減少時增加材料的采購成本。

當材料實際需求率小于正常的需求率，則建筑材料庫存量會有所增強，也會使采購周期T 內庫存費有所增加。當建筑材料需求率大于正常需求率時，還會出現材料供應不及時的情況，這樣會出現缺貨的損失，如果材料的需求率高則需要節約材料的庫存費用，那么最終需求率增大時的周期T 內采購成本的增加則等于缺貨損失費用減去庫存節約費用。由于實際的材料需求率為N，所產生的材料需求速率較高，庫存會不足，會縮短材料的采購周期，可以通過算出一周期T 內的平均缺貨量，以及一周期T 的平均損失費對函數進行求導。在進行對模糊值的求解時，可以根據模糊數和它的隸屬函數通過采取模糊數重心法得出結果。

同時需要根據一個周期T 內的平均訂貨費用，一個周期T 內的平均庫存費用以及一個周期T 內的平均總費用這些最終數值情況確立采購模式。比如，某工程采購了一批混凝土切塊，庫存費為兩元每塊，缺貨費為30元每塊，正常需求率的訂貨費為300 元，最小需求率情況下的訂貨費用為200 元，最大需求率情況下的訂貨費用為400 元，而正常需求率卻為4000，最小需求率為3000，最大需求率為6000，在此基礎之上要考慮到訂貨費用和需求率會增加采購成本的情形下，確立建筑材料的訂貨數量，通過計算出訂貨批量數值約等于1095塊，修正后的訂貨周期和訂貨批量的結果分別約等于0.24 元以及1238 塊，可以更好地幫助建筑工程建筑材料的采購找到最優的采購模型。通過在建筑材料價格確立但是需求不確定的形勢下應用模糊需求理論模型，可以更好地通過采用重心法求解出該模式，得出最佳的采購周期和采購量，在這種采購周期和采購量需求不確定的情形下可以最大程度地降低承包單位的采購成本。

6、價格波動環境下對建筑工程材料采購的研究

螺紋價格影響因素：

螺紋鋼還可以被稱之為變形鋼或者異形鋼，與傳統的圓棒鋼筋有著很大的區別，這種建筑材料通常被應用到建筑主體骨架當中，實踐應用中會用在房屋建設、橋梁建設、公路建設、隧道建設當中，能夠更好地加固建筑工程的質量，延長建筑工程的使用期限，所以我國各類建筑中對螺紋鋼的需求非常地客觀。當前我國生產鋼鐵產品主要供內需使用，我國鋼鐵產量年增速均值為百分之十六，這也就導致了后期會出現鋼鐵產能過剩的問題，為應對此類問題我國就已經出臺了供給側結構性改革，這種改革策略可以在很大程度上解決這種問題。影響螺紋鋼價格的因素主要有供需因素，成本因素和政策因素以及工業增加值。供給與需求都會直接影響單個產品的供給需求變化情況，通常要重點關注國家經濟發展的情況、GDP 增速以及工業增加值等等。而成本因素主要由鋼材的生產品質和生產用途所決定，有些工程項目對鋼材的品質要求不高，也可以價格低的鐵礦石。

針對政策因素，國家每年都會出臺各種政策控制鋼材的價位，比如，我國所提出的供給側結構性改革就可以有效解決鋼材產量過剩問題，還可以打擊不規范的鋼材生產行為。而工業增加值主要是以貨幣形式進行計量，當工業增加值增大時，就印證了我國鋼材價格會有所增高。針對價格波動環境下還要深度地研究各種鋼材原材料。比如，鐵礦石、焦炭。通過近些年來對螺紋鋼，焦炭以及鐵礦石的價格圖進行分析可以看出，所呈現的價格走勢高度類似程度比較高。建筑工程材料采購方可以通過構建大數據模型采取最優采購決策，統計學家就曾運用統計指數-相關系數為指導，針對螺紋鋼。鐵礦石以及焦炭進行相關性的分析，通常情況下會采用產品差異法進行計算，計算過程中會出現變量之間的平均值和差異值，需要依照偏差乘積反映出最后的相關度。所以可以采用簡單相關系數，通過羅列出螺紋鋼、鐵礦石以及焦炭價格的統計表，將統計數據帶入進行計算，可以最終得出鐵礦石的相關度為0.476，螺紋鋼以及焦炭的相關度為0.89，得出這些鋼材相關性之后，還可以采用大數據色彩進行分析，通過統計分析大數據色彩圖中的數據可以得出螺紋鋼價格會在從2014年1月到2018年12月共出現31 次周線級別的上漲或者下跌信號，所預測的正確情況為二十七次，預測螺紋鋼大數據的準確率高達87.1%。相較于傳統毫無章法的建筑工程材料價格預測，采取這種大數據模型預測價格的準確度會明顯更高一些，當在工程材料價格出現不確定因素需求量確立時，可以通過采取這種采購模式可以使采購決策達到最優化的效果。大數據色彩分析模型還可以被應用于螺紋鋼的期貨情況。作為普通建筑工程建設單位很難參與到螺紋鋼買賣當中，螺紋鋼期貨的誕生可以讓投資者把自己對鋼材研究的成果應用于期貨市場當中，這樣可以完全不用擔心市場調控的問題。相關建筑工程單位可以根據期貨套期保值理論，將大數據色彩分析與套期保值進行綜合應用，可以把建筑材料的成本節省出一部分，采取這種金融手段可以有效地對沖掉部門現貨市場價格上漲所帶來的風險問題，從而更好地達到節省出建筑工程材料采購成本的目的。

7、對建筑工程材料采購決策最優化的研究

盡管建筑工程項目在進行材料采購時，會應用模糊需求理論模型求解出最優采購量和最優采購周期，但是這種模型并不考慮到建筑工程材料的價格波動問題，當出現施工工期較長時，建筑材料價格也難免會出現各種變動，而大數據色彩分析模型可以進一步地優化模糊需求理論模型，這樣具有極強的可操作性，所考慮的因素也更加全面。通過根據模糊需求理論模型以及大數據色彩分析模型，可以得出最優采購決策模型。首先需要做出基本假定，再確立好參數符號，最后在進行綜合分析。最終能夠使所得出成本節省是非常的客觀的，還可以通過數據色彩分析模型中得出材料價格的真實變動情況，也可以與金融市場進行結合，這樣能夠使建筑工程材料的采購模型更加的豐富。

結語：

通過在需求不確定的情況下采用模糊數學方法創建模糊需求模型，再通過運用重心法對所建立的模型進行求解，可以得到最優的采購周期和采購量，還可以在材料價格不確定情形時對螺紋鋼產業鏈以及原材料鐵礦石和焦炭進行相關性的研究分析，可以借助大數據色彩分析模型使采購模型更加的豐富，再將模糊需求理論模型和大數據色彩分析模型進行結合，這樣才會更好的求得最優采購決策模型，從而使相關決策更加的可靠，準確。