俞洪良 許 浩 張冰冰

1. 浙江大學建筑工程學院 浙江 杭州 310058；

2. 杭州市建設(shè)工程招標造價服務(wù)中心 浙江 杭州 310006

2019年3月發(fā)改委、住建部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進全過程工程咨詢服務(wù)發(fā)展的指導意見》（發(fā)改投資規(guī)〔2019〕515號）。該意見將全過程工程咨詢分為投資決策綜合性咨詢和工程建設(shè)全過程咨詢。工程建設(shè)全過程咨詢是勘察、設(shè)計、施工及運營階段的各個咨詢服務(wù)的集成化，并不是簡單的疊加。

對工程建設(shè)全過程咨詢風險進行研究，確定工程項目的咨詢風險狀態(tài)，得到關(guān)鍵風險因素，對提高風險管理的效率具有重要意義。風險評價一般將定性和定量方法相結(jié)合，如故障樹分析、模糊綜合評價、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、層次分析法等，其中貝葉斯網(wǎng)絡(luò)[1]能有效量化不確定風險和推理診斷，相比其他方法，其優(yōu)勢是通過結(jié)構(gòu)表達風險因素之間的相互關(guān)系和傳遞路徑，通過先驗概率和后驗概率進行因果推理和診斷推理。

近年來，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)越來越多地應(yīng)用于工程項目風險管理研究。項琴等[2]構(gòu)建基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的風險評價模型，通過專家調(diào)查法確定根節(jié)點的風險發(fā)生概率，通過貝葉斯理論的鏈式法則計算非根節(jié)點的概率分布，從而確定風險事件，并通過對高鐵項目的實證研究驗證了模型可行性；汪濤等[3]建立基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的風險評估模型，以風險因素、風險事件、風險狀態(tài)識別施工安全風險因素，并建立遞階層次關(guān)系，將之轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過計算各節(jié)點的風險發(fā)生概率確定概率分布情況，通過實證研究驗證了模型可行性。張道玉等[4]通過對貝葉斯公式的變形與推導，建立基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的高速公路交通設(shè)施風險評估模型，運用交通事故數(shù)據(jù)確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點的先驗概率，通過實證研究證明模型可行性和有效性。

綜上，針對工程建設(shè)全過程咨詢風險，本文根據(jù)問卷調(diào)研進行風險識別，提出基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)全過程咨詢風險評價模型。以某文化中心為例，通過先驗知識及證據(jù)進行因果推理、診斷推理，實現(xiàn)對工程建設(shè)全過程咨詢的風險評價。

1 工程建設(shè)全過程咨詢風險識別

根據(jù)工程建設(shè)全過程咨詢的定義，將其分為勘察階段、設(shè)計階段、招標階段、采購階段、施工階段五個階段，結(jié)合文獻[5-8]及專家訪談結(jié)果，識別梳理工程建設(shè)全過程咨詢可能存在的風險因素，得到工程建設(shè)全過程咨詢風險識別清單，如表1所示。

表1 工程建設(shè)全過程咨詢風險識別清單

2 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)全過程咨詢風險評價模型

2.1 構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于表1，可以確定網(wǎng)絡(luò)中的變量和輸入，即構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

整個貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一個3層結(jié)構(gòu)，17個主要風險源在網(wǎng)絡(luò)的最外層，屬于父節(jié)點集合，各階段風險P1—P5是它們的子節(jié)點，而R則是P1—P5的子節(jié)點。通過構(gòu)建工程建設(shè)全過程咨詢風險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，可以反映風險因素之間的傳遞路徑，如圖1所示。

圖1 工程建設(shè)全過程咨詢風險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2 基于模糊集確定根節(jié)點先驗概率

根據(jù)文獻[9]中重大工程領(lǐng)域發(fā)生概率標準的定義，將工程建設(shè)全過程咨詢風險因素發(fā)生概率分為5個等級，并根據(jù)模糊集和模糊數(shù)的定義，基于風險因素發(fā)生概率的分布，定義其風險因素發(fā)生概率模糊數(shù)，如表2所示。

表2 風險因素發(fā)生概率模糊數(shù)定義

每位專家根據(jù)表2中發(fā)生概率的語義描述及等級劃分，分別對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中各個根節(jié)點的風險發(fā)生概率進行評判，給出其風險發(fā)生概率的語言值。再將風險發(fā)生概率的語義描述轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的風險發(fā)生概率模糊數(shù)，并將轉(zhuǎn)化后的風險發(fā)生概率模糊數(shù)進行集成?；诜e分法與風險指數(shù)，對集成后的模糊數(shù)去模糊化，作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)各根節(jié)點的先驗概率，具體算法如下。

設(shè)專家集合為E＝[E1,E2,E3,…,Ek]，其中Ej(j＝1,2,3,…,k)為第j位專家，共有k位專家。設(shè)根節(jié)點集合為X＝[X1,X2,X3,…,Xk]，其中Xi(i＝1,2,3,…,n)為第i個風險因素，共n個風險因素。

根據(jù)表2的概率語義描述，各專家分別給出各風險因素的風險發(fā)生概率等級，等級集合為L={Lji|j∈(1,2,3,...,k),i∈(1,2,3,...,n)}，其中Lji表示第j位專家對第i個風險因素發(fā)生概率的風險概率等級。再將風險概率等級轉(zhuǎn)化為發(fā)生概率模糊數(shù)fji。根據(jù)截集的定義及公式，可以得到表3，發(fā)生概率模糊數(shù)fji的λ-截集為(fji)λ。

表3 發(fā)生概率模糊數(shù)與其λ-截集對照

利用模糊集理論[10]進行專家評價信息集成：

最后，根據(jù)積分法和風險厭惡指數(shù)去模糊化計算第i個根節(jié)點的先驗概率：

ε為風險厭惡指數(shù)，反映專家決策的風險態(tài)度，本文取0.5，表示專家對各風險因素屬于風險中立的態(tài)度。

2.3 確定非根節(jié)點條件概率

根據(jù)轉(zhuǎn)化的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以得知，P1—P5為中間節(jié)點，其與根節(jié)點各風險因素的關(guān)系是或門邏輯（1表示發(fā)生，0表示不發(fā)生）。

例如P2的條件概率為：P(P2|X3=0,X4=0,X5=0,X6=0)=0，P(P2|else)=1。

基于此，梳理各風險因素先驗概率的因果關(guān)系，并結(jié)合專家語義信息可構(gòu)造中間節(jié)點P1—P5的條件概率分布。

確定中間節(jié)點條件概率后，需要確定葉節(jié)點R工程建設(shè)全過程咨詢風險作為后果事件的條件概率，其父節(jié)點P1—P5是否發(fā)生將導致葉節(jié)點R處于不同的風險損失程度，根據(jù)《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》對生產(chǎn)安全事故造成人員傷亡或直接經(jīng)濟損失的定義，本文將葉節(jié)點R工程建設(shè)全過程咨詢風險的損失程度分為以下5個等級，如表4所示。

表4 風險損失程度等級定義

2.4 因果推理

因果推理，又稱遞歸推理或預(yù)測推理，是以根節(jié)點的先驗概率為基礎(chǔ)，利用聚類推理算法，按照有向邊方向進行的正向推理過程[11]。通過根節(jié)點的先驗概率及非根節(jié)點的條件概率確定導致不同階段風險發(fā)生的概率，以及對工程建設(shè)全過程咨詢風險R的概率和損失程度進行預(yù)測。

在因果推理的基礎(chǔ)上，從風險發(fā)生概率和風險損失程度這2個維度構(gòu)建風險矩陣，確定風險發(fā)生概率及風險損失程度后可確定風險狀態(tài)，其中R1為低風險狀態(tài)，認為風險是可接受的，可不采取措施；R2為中風險狀態(tài)，認為風險可接受，但需采取一定措施降低風險或規(guī)避風險；R3為高風險狀態(tài)，認為風險是不可接受的，必須采取強制性風險應(yīng)對措施。

2.5 診斷推理

診斷推理，是將已知結(jié)果作為證據(jù)，從結(jié)果到原因進行的自下而上的推理?？赏茢喑隹赡軐е略摻Y(jié)果的主要原因及其后驗概率[12]，判斷工程項目薄弱環(huán)節(jié)，改進咨詢服務(wù)，是咨詢方更好地進行風險管理的依據(jù)。

在咨詢方提供項目的咨詢服務(wù)時，當咨詢方預(yù)測的風險結(jié)果超出可控范圍或?qū)嶋H工程項目中風險已發(fā)生，則可以通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的逆向推理，將非根節(jié)點作為證據(jù)，計算發(fā)生的風險因素的后驗概率，分析導致工程建設(shè)全過程咨詢風險超出可控范圍的敏感因素。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場項目管理的實際情況，分析具體原因，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施進行風險管理。

3 實證研究

本文以某文化中心項目為案例，運用工程建設(shè)全過程咨詢風險評估模型進行可行性驗證，預(yù)測某文化中心項目的主要風險因素和風險狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上制定風險應(yīng)對計劃。

該項目位于某市核心區(qū)域，項目采用EPC＋工程建設(shè)全過程咨詢模式建造，為該省“十三五”文化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的領(lǐng)頭項目，也是集省圖書館、省博物館、省非物質(zhì)文化遺產(chǎn)館、省文學館、省公共服務(wù)中心、文化景觀公園等功能空間于一體的大型文化綜合項目。

項目總投資323 665萬元，項目總用地172 000 m2，總建筑面積約32萬 m2，其中地上建筑面積約16.8萬 m2，地下建筑面積約15.2萬 m2，容積率0.96，建筑密度19.26%，綠地率30%。項目總工期1 095 d。

本文利用基于模糊集理論的根節(jié)點先驗概率分析算法，獲取各根節(jié)點的先驗概率。由5名專家組成專家組，首先通過問卷調(diào)研對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各根節(jié)點的風險發(fā)生概率進行調(diào)研，分別給出各根節(jié)點的發(fā)生概率語義描述及風險發(fā)生等級。再利用2.2節(jié)所述的基于根節(jié)點的先驗概率分析算法，求得當專家處于風險中立狀態(tài)時的各根節(jié)點的先驗概率。

以根節(jié)點X1（勘察報告不能準確反映實際地質(zhì)狀況）為例，其先驗概率計算過程如下。

5名專家分別對“勘察報告不能準確反映實際地質(zhì)狀況”的根節(jié)點X1的風險發(fā)生概率進行評價，評價結(jié)果為專家1（很少發(fā)生），專家2（難以發(fā)生），專家3（很少發(fā)生），專家4（很少發(fā)生），專家5（難以發(fā)生）。

納入標準：（1）經(jīng)組織病理學診斷為胃癌；（2）年齡＞18歲；（3）腫瘤分期為IV期；（4）ECOG分期≤2分；（5）患者及家屬知情并同意；（6）醫(yī)院倫理委員會審批通過。

根據(jù)表2，可以得到各專家對根節(jié)點X1的風險發(fā)生概率語言描述所對應(yīng)的發(fā)生概率模糊數(shù)及其λ-截集，具體如表5所示。

表5 根節(jié)點X1的專家語義評價信息

由專家所給出的語義描述所對應(yīng)的發(fā)生概率模糊數(shù)的λ-截集，將5名專家的評價信息進行集結(jié)，得到根節(jié)點X1發(fā)生概率模糊數(shù)的λ-截集(f1)λ：

則根節(jié)點X1的先驗概率為6.688×10-3，同理，可計算貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型中其他根節(jié)點的先驗概率，具體如表6所示。

表6 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點的先驗概率

根據(jù)2.3節(jié)確定非根節(jié)點條件概率，由于篇幅所限，本文僅列出P2節(jié)點條件概率，具體如表7所示。

表7 非根節(jié)點條件概率

確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所有根節(jié)點的先驗概率及非根節(jié)點的條件概率，在GeNIe中選擇聚類推理算法進行因果推理，可得非根節(jié)點P1—P5的風險發(fā)生概率，如表8和圖2所示，定量計算工程建設(shè)全過程咨詢風險以及可能導致的損失程度的發(fā)生概率，如表9和圖3所示。

圖2 P1—P5節(jié)點風險發(fā)生概率仿真結(jié)果

表8 P1—P5節(jié)點的風險發(fā)生概率

表9 R節(jié)點各風險損失等級的風險發(fā)生概率

根據(jù)表9中R節(jié)點各風險損失等級的風險發(fā)生概率及風險矩陣，可知某文化中心項目的工程建設(shè)全過程咨詢風險狀態(tài)為R2，屬于允許但需要采取措施的風險狀態(tài)，需要制定風險應(yīng)對計劃并且實施，從而進一步降低工程建設(shè)全過程咨詢風險。

通過將工程建設(shè)全過程咨詢風險R的各風險損失程度等級作為診斷推理的證據(jù)，在GeNIe中選擇貝葉斯網(wǎng)絡(luò)聚類算法進行診斷推理，計算各風險因素根節(jié)點的后驗概率，從而找到引起不同風險損失程度等級發(fā)生的關(guān)鍵風險因素。

1）將“較大風險損失程度”作為證據(jù)。通過將“風險損失程度等級=2”作為證據(jù)，進行診斷推理，仿真結(jié)果如圖4～圖6所示。

圖4 證據(jù)為“較大風險損失狀態(tài)”的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖5 中間節(jié)點P1—P5后驗概率仿真結(jié)果

圖6 根節(jié)點X1—X17后驗概率仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果可以分析，導致風險損失等級為2，即較大損失程度的非根節(jié)點風險因素是P5和P4，根節(jié)點風險因素是X15、X13和X10，各關(guān)鍵風險因素及其風險概率如表10所示。

表10 導致較大損失程度的關(guān)鍵風險因素及其風險發(fā)生概率

2）將“嚴重風險損失程度”作為證據(jù)。通過將“風險損失程度等級=3”作為證據(jù)，進行診斷推理，仿真結(jié)果如圖7～圖9所示。

圖7 證據(jù)為“嚴重風險損失狀態(tài)”的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖8 中間節(jié)點P1—P5后驗概率仿真結(jié)果

圖9 根節(jié)點X1—X17后驗概率仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果可以分析，導致風險損失等級為3即嚴重損失程度的非根節(jié)點風險因素是P5和P2，根節(jié)點風險因素是X15、X14、X13和X3，各關(guān)鍵風險因素及其風險概率如表11所示。

表11 導致嚴重損失程度的關(guān)鍵風險因素及其風險發(fā)生概率

由風險評價的因果推理可知，該項目處于R2風險狀態(tài)，即中風險狀態(tài)，可接受但需采取一定措施降低風險或規(guī)避風險。

結(jié)合診斷推理，從根節(jié)點的后驗概率來看，當將“較大風險損失程度”作為證據(jù)時，根節(jié)點風險因素的發(fā)生概率都顯著增加，其中分包合同責權(quán)利不明確風險、材料設(shè)備價格上漲風險、履行監(jiān)理職責不到位風險增加幅度最為顯著，咨詢方應(yīng)當從招標、采購及施工階段出發(fā)，降低分包合同責權(quán)利不明確風險、履行監(jiān)理職責不到位風險，其中材料設(shè)備價格上漲風險屬于建材市場及經(jīng)濟環(huán)境趨勢所致，應(yīng)當結(jié)合成本管理及質(zhì)量管理理論采取有效的風險規(guī)避措施。

當將“嚴重風險損失程度”作為證據(jù)時，根節(jié)點風險因素也顯著增加，與“較大風險損失程度”不同的是，設(shè)計單位實力和經(jīng)驗不足風險的發(fā)生概率顯著增加，其原因是當發(fā)生風險嚴重損失時，極有可能是因為設(shè)計單位經(jīng)驗不足造成，沒有遵循規(guī)范或者沒有進行嚴謹?shù)臉?gòu)件受力分析，導致施工階段及采購階段發(fā)生嚴重人員傷亡或經(jīng)濟損失。因此咨詢方應(yīng)加強對設(shè)計方的圖紙審查工作，多次組織專家進行圖紙會審，加強對施工方的管理監(jiān)督。

咨詢方項目經(jīng)理對因果推理評價結(jié)果表示認可，指出風險狀態(tài)的提出對咨詢方風險管理具有指導意義，之后咨詢方將根據(jù)診斷推理評價結(jié)果提出各階段風險應(yīng)對措施。

4 結(jié)語

工程建設(shè)全過程咨詢項目的主要風險來自項目的復(fù)雜性和不確定性，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種良好的工具，通過引入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對工程建設(shè)全過程咨詢風險評價進行研究，得到以下結(jié)論：

1）建立基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的工程建設(shè)全過程咨詢風險評價模型，利用因果推理得到工程建設(shè)全過程咨詢風險狀態(tài)，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的診斷推理，通過假定某種風險損失程度發(fā)生，確定各風險因素的后驗概率，從而得到關(guān)鍵風險因素。

2）結(jié)合實證研究，驗證提出的風險評價模型是有效可行的。結(jié)果表明，實際項目處于R2風險狀態(tài)，是可接受但需要采取措施的風險狀態(tài)。當處于“較大風險損失程度”時，關(guān)鍵風險因素有分包合同責權(quán)利不明確風險、材料設(shè)備價格上漲風險、履行監(jiān)理職責不到位風險。當處于“嚴重風險損失程度”時，關(guān)鍵風險因素有設(shè)計單位實力和經(jīng)驗不足風險、材料設(shè)備價格上漲風險、施工方提出過多設(shè)計變更要求風險、履行監(jiān)理職責不到位風險。