王天宇 北京航空航天大學

BP（BackPropagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一，它是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ柧毜亩鄬忧梆伨W(wǎng)絡(luò)[1]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備以任意精度逼近函數(shù)的能力，具有自組織、自適應(yīng)、自學習、高度非線性映射性、泛化性、容錯性強的優(yōu)點，所以特別適合于解決石油工程項目管理這種非線性很高的復雜問題。

1 應(yīng)用的基本步驟

1.1 指標體系的構(gòu)建

在實踐中，處理石油工程項目管理的問題首先需要針對不同的目標和特點選取不同的指標，構(gòu)建出適合的指標體系。在選取指標時應(yīng)該注意選擇足夠多的典型、高精度的樣本，并且合理分布訓練樣本、檢驗樣本、測試樣本的數(shù)量，盡量避免訓練過程中出現(xiàn)“過擬合”并保持網(wǎng)絡(luò)模型的性能。

1.2 設(shè)計BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

選取完成指標體系后，開始設(shè)計BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)石油工程項目管理目標和指標體系分別確定輸入與輸出節(jié)點數(shù)、隱含層節(jié)點數(shù)、層數(shù)以及激活函數(shù)。一般選用只有一層隱含層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為了使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高效和運行的快捷，可以通過增加隱含層節(jié)點數(shù)的方法提高訓練速度。

1.3 訓練并檢驗BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練需要找到正確的訓練函數(shù)，設(shè)置合適參數(shù)，然后逐漸調(diào)試，讓整個樣本誤差值小于所允許的最大誤差ε。針對費用控制可以采用purelin函數(shù)為傳遞函數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)輸出為任意值。另外將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與工程項目管理常用方法如決策樹分析、層次分析法、主成分分析法等結(jié)合，能夠達到更好的效果。

2 應(yīng)用范圍

石油工程項目是指在石油天然氣資源的勘探開發(fā)建設(shè)活動中，經(jīng)過可行性研究和評估，明確了預(yù)期目標、任務(wù)量、質(zhì)量標準、投資條件、時間要求和組成結(jié)構(gòu)的一次性工程建設(shè)任務(wù)。石油工程項目在工程的進行中，影響工程的主要是人、物與環(huán)境這三大因素[2]。根據(jù)以上特點，可以將石油工程項目管理劃分為五個方面：費用控制管理、時間進度管理、質(zhì)量管理、投標報價管理以及HSE管理。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在這五個方面中都可以進行應(yīng)用，并有一定的優(yōu)勢。

2.1 費用控制管理

一般的石油工程項目規(guī)模、投資均較巨大，為了在項目的建設(shè)實施中盡可能合理減少項目預(yù)算以外的附加支出，以達到費用管理的最佳效果，費用的控制是一個非常重要的措施，費用控制管理的目的也是項目管理的主要內(nèi)容之一。石油工程總承包商一般從項目的前期設(shè)計、項目實施、維護等階段進行費用估算和控制。

石油工程項目的運營周期較長，很多工程在國外涉及到匯率的問題，進行費用管理時會使用大量不完整、模糊不確定或規(guī)律性不明顯的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的費用管理不能很好地處理這樣的數(shù)據(jù)，很難權(quán)衡各方面之后得到準確的結(jié)果。而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以先從市場價格、匯率替換等方面的確定機制出發(fā)，依據(jù)影響供貨商價格、勞動力價格和設(shè)備租賃費等的因素建立一個準確可靠的模型，再使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對整個石油工程項目開展期間的費用做準確的估算。還可以在整個估算中加入一些不確定因素的假設(shè)，使得包括國內(nèi)和海外石油工程項目的資金、費用得到較好的預(yù)測和控制。

2.2 時間進度管理

石油工程項目的整體開展時間通常較長，會占用大量的人力、物力，需要大量的現(xiàn)金流，而項目正式運營投入之后的回報通常也較大，所以甲方、乙方都非?？粗貢r間進度。通常，項目時間進度管理會使用甘特圖、網(wǎng)絡(luò)圖和關(guān)鍵路徑分析的工具。

但是，借用這些工具分析時，需要對每道工序的時間做精確的定量，這些時間的定量很多時候只是通過簡單的經(jīng)驗和工人計件來完成，雖然在很大程度上滿足了需求，但是其誤差常常較大，這樣的誤差可能會對項目整體造成一定損失?？梢岳肂P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的預(yù)測能力對工序進行的實際時間耗費進行良好的預(yù)測，采用動態(tài)調(diào)整的辦法對整個項目時間進度進行優(yōu)化。在發(fā)生突發(fā)情況如自然災(zāi)害時，也能夠使用已有的BP網(wǎng)絡(luò)模型對接下來的工序進行重新判定，再利用項目時間進度管理的工具進行處理。

2.3 質(zhì)量管理

石油工程項目具有連續(xù)化生產(chǎn)特性，接觸和處理大多為易燃易爆、有腐蝕性、有毒害的原材料和產(chǎn)品，另外生產(chǎn)的設(shè)備技術(shù)工藝復雜，所處的環(huán)境也相對惡劣。這些行業(yè)特點決定了石油工程項目對產(chǎn)品、工程質(zhì)量品質(zhì)要求較高，其項目質(zhì)量控制尤為重要，所以在整個石油工程項目開展的過程中需要對質(zhì)量進行全面細致的管理。

在石油工程項目的質(zhì)量控制上，主要運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對非線性系統(tǒng)的決策和控制的能力。在具體使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時，可以結(jié)合貝葉斯正規(guī)化法。黎穎、王愛華等人（2009）證明，運用貝葉斯正規(guī)化法在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算過程中體現(xiàn)了良好的泛化性能，尤其是對于建筑工程評價這種因素多、涉及面廣的項目中尤為有效。

2.4 投標報價管理

目前的石油工程項目廣泛采用投標的模式對項目的歸屬開發(fā)權(quán)進行確定。近幾年，隨著我國海外市場不斷拓展，我國石油企業(yè)正在面臨更多的國際性的投資、建設(shè)和投標機會，并且將會直接面對世界著名的公司企業(yè)，所以投標報價管理也是近幾年石油工程管理方面的重點。

在投標報價模型上，現(xiàn)在流行的有概率論的報價模型、決策分析方法的報價模型和智能系統(tǒng)的報價模型。而第一類、第二類和第三類模型分別存在公式復雜，不能加入定性指標，成本費用高和數(shù)據(jù)收集難度過大等缺點。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠使用投標報價中繁多的邏輯性差、數(shù)據(jù)值差距大的指標，得到良好的投標報價的結(jié)果。但是，在實際的處理中，可能會產(chǎn)生收斂速度慢和陷入局部最小值等問題。所以應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決石油工程項目投標報價的問題時，可以借助遺傳算法優(yōu)化。在此方面王雪青、喻剛、孟海濤等人（2007）使用了基于遺傳算法優(yōu)化的BP網(wǎng)絡(luò)對工程項目投標報價進行處理，收到了良好的效果[3]。

2.5 HSE管理

現(xiàn)代的石油工程項目開發(fā)已經(jīng)開始擺脫只關(guān)注產(chǎn)量和利潤，拋開環(huán)境承受力和開發(fā)安全，造成高污染等野蠻式的開發(fā)方式。HSE管理將健康、安全與環(huán)境管理作為管理工作的三個核心內(nèi)容，圍繞著這三個核心內(nèi)容來構(gòu)建組織結(jié)構(gòu)、劃分崗位職責、明確具體方法、確定程序過程和資源利用情況。

應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在指標體系的選取時，可能涉及到一定量的定性數(shù)據(jù)。采用主成分分析法等方法對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。

3 結(jié)語

本文討論的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在石油工程項目管理中的應(yīng)用，展現(xiàn)了其在很多方面的優(yōu)越性，值得強調(diào)的是在具體應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時，樣本和指標的選取以及預(yù)處理要依據(jù)具體的問題背景、目的和要求進行選取和處理。由于設(shè)置訓練參數(shù)對整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精度和泛化能力的影響，所以訓練參數(shù)的設(shè)置可能需要多次調(diào)整完成。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)在備受關(guān)注，在工程項目管理中的應(yīng)用已經(jīng)開始。作為工程項目管理中特殊的一類，石油工程項目管理應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析可以作為一種探索方向，隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展，這個方法正不斷在實踐中展現(xiàn)其良好的解決問題的能力。

[1]韓立群．人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[M]．北京：北京郵電大學出版社，2006.

[2]馬慶國．工程管理與神經(jīng)工程管理的體系框架[J]．科技進步與對策，2012，29（18）：9-12.

[3]王雪青，喻剛，孟海濤．基于GA改進BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)工程投標報價研究[J]．土木工程學報，2007，40（7）：93-98.