陳帆，謝洪濤

1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南湘潭 411201

2.昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，昆明 650093

建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型分析
——以綠色建筑技術(shù)創(chuàng)新項目為例

陳帆1，謝洪濤2

1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南湘潭 411201

2.昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，昆明 650093

1 引言

與制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新不同，多數(shù)建筑技術(shù)創(chuàng)新都屬于復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)創(chuàng)新，制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新大多可以在單個企業(yè)內(nèi)部完成，而建筑技術(shù)創(chuàng)新則必須依靠業(yè)主、設(shè)計院、施工企業(yè)和其他機構(gòu)之間的技術(shù)合作才能取得成功，具有較高的風(fēng)險。建設(shè)項目組織的臨時性和分散性等特點使得建筑技術(shù)創(chuàng)新面臨著諸多風(fēng)險因素的影響，準確評估建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險對于展示項目管理的風(fēng)險狀態(tài)，識別潛在的風(fēng)險，降低風(fēng)險損失并保障項目的順利實施具有重要意義。

傳統(tǒng)的風(fēng)險評估方法主要包括灰色關(guān)聯(lián)分析法[1]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[2]、層次分析法[3]、模糊綜合評價法等，這些方法雖然在技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險研究領(lǐng)域取得了一定的進展，但仍然未能為建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的定量分析提供有效的解決方法。而且，以往的相關(guān)研究或者只是站在行業(yè)或區(qū)域的角度進行宏觀的比較和分析，或者只是站在單個建筑企業(yè)的角度，對影響企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的各類因素和風(fēng)險進行研究[4]。這些研究均沒有充分考慮到建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險應(yīng)該以工程項目為載體，需要從工程項目整體的角度考慮業(yè)主、設(shè)計、施工等多個企業(yè)或組織之間的協(xié)同創(chuàng)新關(guān)系[5]，目前綜合考慮各類建筑企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動相互作用關(guān)系的研究非常缺乏。

近年來，貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)（Bayesian Belief Network，BBN）作為不確定性知識表達及推理的主導(dǎo)技術(shù)，在風(fēng)險管理和故障診斷等方面得到了比較廣泛的應(yīng)用。Martin等人通過識別建筑工地上高處墜落事故的主要風(fēng)險因素，構(gòu)建了高處墜落風(fēng)險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并采用問卷調(diào)查建筑工人的方式來評估建筑工程的不安全因素[6]。Matias等比較了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)與其他專家系統(tǒng)技術(shù)在風(fēng)險預(yù)測方面的功能，認為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具備更好的風(fēng)險預(yù)測能力和解釋能力[7]。Eunchang Lee將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)運用于造船工程風(fēng)險評估，提出了一套基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險評估流程[8]。周國華與彭波以京滬高速鐵路建設(shè)項目為例，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對項目的質(zhì)量風(fēng)險因素進行了分析[9]。汪濤等通過分析風(fēng)險事件和風(fēng)險因素之間的關(guān)系，結(jié)合施工現(xiàn)場所具有的安全管理能力，利用風(fēng)險貝葉斯網(wǎng)絡(luò)來評估風(fēng)險事件的發(fā)生概率[10]。但是，對于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險分析方面的研究，目前還非常缺乏，僅僅針對狹義技術(shù)創(chuàng)新提出了一種基于動態(tài)樸素貝葉斯網(wǎng)的風(fēng)險識別方法[11]，亟待開展進一步的研究。而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險分析領(lǐng)域的研究，目前尚屬空白，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)綜合檢索，國內(nèi)外目前尚無相關(guān)文獻報道。本文采用將專家先驗知識與數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法，建立建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)模型，為建筑技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)險評估提供了一種新方法。

2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)原理與建模方法

2.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)基本原理

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一個帶有概率注釋的有向無環(huán)圖，它可以表示變量集合的聯(lián)合概率分布，能夠分析大量變量之間的相互關(guān)系，并利用貝葉斯定理的學(xué)習(xí)和統(tǒng)計推斷功能來實現(xiàn)預(yù)測、診斷和分類等任務(wù)。有向無環(huán)圖通常記為G(V，ε)，它是由一組節(jié)點V={1，2，…，n}和連接節(jié)點的有向邊而組成，每個節(jié)點都表示一個隨機變量Xi，有向邊的起始節(jié)點為終節(jié)點的父節(jié)點（parent nodes），記作πi，節(jié)點i是子節(jié)點（child nodes），沒有父節(jié)點而只有子節(jié)點的節(jié)點為根節(jié)點（root nodes）。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點都同一個概率分布函數(shù)相聯(lián)系，根節(jié)點的概率分布函數(shù)是一個邊緣分布函數(shù)，由于它的概率不以其他節(jié)點為條件，因此這類節(jié)點的概率屬于先驗概率；其他節(jié)點的概率函數(shù)則是條件概率分布函數(shù)，記為P(xi|xπi)，其中xπi是父節(jié)點變量的值[12]。在父節(jié)點的先驗概率和子節(jié)點的條件概率分布都能給定的情況下，就可以計算出包含所有節(jié)點的聯(lián)合概率分布。

依據(jù)貝葉斯鏈式規(guī)則，任何聯(lián)合概率分布都可以視為：

2.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建模方法

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的建立包括三個主要步驟，首先確定節(jié)點并取值，然后確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最后通過貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)得到節(jié)點條件概率分布。

2.2.1 節(jié)點確定與取值

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分別對應(yīng)于模型中的各個變量，需要根據(jù)系統(tǒng)分析來確定各個變量及其相互關(guān)系，并依據(jù)變量性質(zhì)來區(qū)分節(jié)點的類型，節(jié)點類型主要包括目標(biāo)節(jié)點、證據(jù)節(jié)點和中間節(jié)點。目標(biāo)節(jié)點標(biāo)識待求解的目標(biāo)，它通過推理后的后驗概率作為決策依據(jù)；證據(jù)節(jié)點標(biāo)識已知條件，這些變量取值能夠被觀察或檢測到，并將其輸入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)作為推理的前提條件；中間節(jié)點是目標(biāo)節(jié)點和證據(jù)節(jié)點之外的其他所有節(jié)點。確定模型的所有節(jié)點之后，接下來就可以確定各節(jié)點的取值方法。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定方法主要有兩種，一種是依據(jù)研究領(lǐng)域的專家知識手工建立節(jié)點及節(jié)點之間的因果關(guān)系，另一種方法是通過數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)來建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，后者需要收集足夠多的樣本數(shù)據(jù)，通過多次學(xué)習(xí)完成。如果有一定的樣本數(shù)據(jù)，也可以采用知識和數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法來建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即先由專家經(jīng)驗構(gòu)建貝葉斯網(wǎng)絡(luò)原型，然后通過學(xué)習(xí)算法從原型中選擇最為正確的結(jié)構(gòu)[13]。知識和數(shù)據(jù)相融合的方法既能避免專家經(jīng)驗主觀性，又能大幅縮小算法的搜索空間，能快速收斂。

2.2.3 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點條件概率通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)計算得到，假定一個固定未知參數(shù)θ，在給定拓撲結(jié)構(gòu)S下的參數(shù)θ所有可能取值，利用先驗知識尋求在拓撲結(jié)構(gòu)S和訓(xùn)練樣本集D下具有最大后驗概率的參數(shù)取值，由貝葉斯規(guī)則可以得出：

3 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險影響因素分析

對于建筑技術(shù)創(chuàng)新而言，通常不能由單個建筑企業(yè)完成，它不僅受到業(yè)主的極大影響，而且還受到其他創(chuàng)新主體的影響。在當(dāng)前我國建筑業(yè)采用最為廣泛的平行發(fā)包管理模式下，一般由業(yè)主負責(zé)項目的全面管理，設(shè)計院、施工企業(yè)等其他單位各司其職，共同完成項目建設(shè)與技術(shù)創(chuàng)新任務(wù)。

業(yè)主是建筑技術(shù)創(chuàng)新的首倡者、主要投資者和主導(dǎo)者，同時也是技術(shù)創(chuàng)新的直接和主要受益者。業(yè)主一般出于提高建設(shè)項目技術(shù)性能的考慮要求開展建筑技術(shù)創(chuàng)新活動，并為建筑技術(shù)創(chuàng)新提供資金支持。業(yè)主在建筑技術(shù)創(chuàng)新過程中具有很大的主導(dǎo)權(quán)，其他所有的技術(shù)創(chuàng)新參與者一般都由業(yè)主選定，業(yè)主在技術(shù)方案比較等各種關(guān)鍵事件上都具有決定權(quán)，建設(shè)項目的所有權(quán)歸業(yè)主所有，技術(shù)性能的提高主要也是為業(yè)主提供便利或創(chuàng)造更高的價值。從建筑技術(shù)創(chuàng)新的全過程來看，業(yè)主主導(dǎo)了創(chuàng)新的全過程，但是業(yè)主通常并不能承擔(dān)技術(shù)創(chuàng)新的具體事務(wù)，建筑技術(shù)創(chuàng)新的具體工作必須依賴設(shè)計院、施工企業(yè)、科研院所等技術(shù)創(chuàng)新主體來完成。

設(shè)計院在建筑技術(shù)創(chuàng)新過程中發(fā)揮著非常重要的作用，首先，設(shè)計院是建筑技術(shù)創(chuàng)新設(shè)想的具體提出者，設(shè)計院要根據(jù)業(yè)主的需求，結(jié)合自己的技術(shù)水平以及市場上技術(shù)供給狀況等要素，提出建筑技術(shù)創(chuàng)新的具體設(shè)想，包括建筑工程的主要技術(shù)方案和具體技術(shù)指標(biāo)等。其次，設(shè)計院是建筑技術(shù)創(chuàng)新中多種技術(shù)的集成者，通常情況下，不同的專業(yè)技術(shù)難題分別由不同的參與企業(yè)或機構(gòu)解決，但這些不同的技術(shù)成果都必須通過設(shè)計院的設(shè)計方案來集成和綜合，并轉(zhuǎn)化為設(shè)計圖紙才能應(yīng)用于工程實踐；此外，設(shè)計院還必須解決建筑技術(shù)創(chuàng)新過程中與設(shè)計相關(guān)的重要技術(shù)問題，設(shè)計院不僅要對設(shè)計文件的安全、經(jīng)濟、合理性負責(zé)，還必須提出相應(yīng)的質(zhì)量控制指標(biāo)，指導(dǎo)和配合施工企業(yè)。

施工企業(yè)在建筑技術(shù)創(chuàng)新過程中的主要作用體現(xiàn)在兩個方面，一方面按照設(shè)計文件的要求完成所承擔(dān)工程的工藝創(chuàng)新，另一方面在滿足設(shè)計文件要求的條件下，獨立開展工程材料、機械設(shè)備等技術(shù)創(chuàng)新活動，或者是從外部市場導(dǎo)入新材料和新設(shè)備等。施工企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新活動是外部技術(shù)導(dǎo)入建筑工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其他如科研院所等，一般是接受業(yè)主的委托參與技術(shù)創(chuàng)新，為建筑技術(shù)創(chuàng)新提供技術(shù)支持，負責(zé)攻克某些具體的重大技術(shù)難題，或者是與設(shè)計院、施工企業(yè)合作，為他們提供技術(shù)服務(wù)。供應(yīng)商一般是以向建設(shè)項目出售新材料、新設(shè)備的方式來推動建筑技術(shù)創(chuàng)新，為建設(shè)項目提供獨特的技術(shù)服務(wù)或產(chǎn)品。

根據(jù)以上分析，并結(jié)合前期相關(guān)的研究成果[4-5]，本文提出如下的16個風(fēng)險影響因素：業(yè)主投資能力不足、業(yè)主管理能力不足、設(shè)計院技術(shù)能力不足、施工企業(yè)技術(shù)能力不足、技術(shù)難度與復(fù)雜性、技術(shù)成熟度、技術(shù)先進性、供應(yīng)商技術(shù)支持不足、科研機構(gòu)技術(shù)支持不足、企業(yè)間技術(shù)合作不足、業(yè)主意圖變化、工程變更、工程投資增大、資金不到位、工程進度延遲、工程質(zhì)量缺陷。

4 建筑技術(shù)創(chuàng)新貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

4.1 數(shù)據(jù)采集

為了確定各節(jié)點之間的因果關(guān)系，通過結(jié)構(gòu)性問卷調(diào)查來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。調(diào)查的對象主要是具有5年以上工作經(jīng)驗的業(yè)主、施工企業(yè)、供應(yīng)商、設(shè)計院、咨詢公司等相關(guān)技術(shù)人員。本次調(diào)查共發(fā)放問卷385份，在剔除了連續(xù)雷同答案或人為固定模式答案等無效問卷后，共取得有效問卷104份，問卷的有效回收率為27.0%。調(diào)查對象主要為全面了解建筑技術(shù)創(chuàng)新整體狀況的高層管理人員，如總工程師，或者是與新技術(shù)直接相關(guān)的管理人員或技術(shù)人員，如工程技術(shù)部經(jīng)理或工程師等。

問卷調(diào)查主要包括兩部分內(nèi)容：第一部分內(nèi)容主要針對風(fēng)險要素的邏輯關(guān)系進行專家先驗知識的定性調(diào)查，如調(diào)查“設(shè)計院技術(shù)能力不足”與“工程變更”之間的因果關(guān)系采用如下提問方式：“您認為‘設(shè)計院技術(shù)能力不足’是否導(dǎo)致‘更多的工程變更’？”。第二部分內(nèi)容則以建筑工程項目為單位，對項目的技術(shù)風(fēng)險影響因素及結(jié)果進行定量調(diào)查。要求調(diào)查對象憑借自己對于所在工程的技術(shù)創(chuàng)新問題的了解、自身的經(jīng)驗和知識、建筑技術(shù)創(chuàng)新的實際風(fēng)險狀況和結(jié)果，對該項目的技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險作出一個總體判斷。對于風(fēng)險影響因素，“嚴重”對應(yīng)的分值為“5”，“一般”對應(yīng)的分值為“3”，“很輕微”對應(yīng)的分值為“1”。對于綜合風(fēng)險等級，以5級表示：I級為低風(fēng)險取值為“1”，II級為較低風(fēng)險取值為“3”，III級為中風(fēng)險取值為“5”，IV級為較高風(fēng)險取值為“7”，V級為高風(fēng)險取值為“9”。

4.2 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估模型結(jié)構(gòu)建立

Nadkarni&Shenoy和Lagnado等人的研究表明，采用基于專家先驗知識的臨時因果關(guān)系圖，同時與相關(guān)性分析相結(jié)合，是構(gòu)建系統(tǒng)要素因果關(guān)系的最佳方法[14-15]。也采用這種方法來確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。首先，通過專家調(diào)查法獲得風(fēng)險因素間的邏輯關(guān)系知識，并建立各節(jié)點因素間初步的因果關(guān)系圖；然后，通過相關(guān)性分析來鑒別系統(tǒng)要素間的強聯(lián)系。相關(guān)性分析結(jié)果雖然不能作為因果關(guān)系的直接判據(jù)，但可以作為旁證來降低因果關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性[14]。根據(jù)建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險因素邏輯關(guān)系的專家知識調(diào)查，建立了各節(jié)點之間的初步因果關(guān)系如圖1所示。

圖1 節(jié)點因果關(guān)系圖

表1 各變量間的相關(guān)性分析表

圖2 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

通過對上述影響因素的相關(guān)性分析，選定相關(guān)性系數(shù)大于0.75作為判定要素之間直接因果關(guān)系的依據(jù)，結(jié)果如表1所示。技術(shù)成熟度、供應(yīng)商技術(shù)支持不足、科研機構(gòu)技術(shù)支持不足等3個變量與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的相關(guān)性系數(shù)均小于0.75，因此剔除了這3個變量。對原因也進行了一定的分析，初步推測是由于這兩類機構(gòu)參與建筑技術(shù)創(chuàng)新活動不具有普遍性，這也是由建筑業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動的特殊性決定的，因此本文也暫時不予考慮。經(jīng)相關(guān)性分析簡化后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.3 網(wǎng)絡(luò)模型的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)

根據(jù)已經(jīng)確定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用NETICA軟件建立建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，利用NETICA軟件提供的案例學(xué)習(xí)功能，可以獲得節(jié)點之間的條件概率。部分條件概率如圖3所示，其中節(jié)點J為工程質(zhì)量缺陷，節(jié)點E為技術(shù)難度與復(fù)雜性，節(jié)點F為施工企業(yè)技術(shù)能力不足，節(jié)點L為工程變更，節(jié)點H為工程技術(shù)先進性，節(jié)點C為設(shè)計院技術(shù)能力不足，節(jié)點K為業(yè)主意圖變化。在獲得節(jié)點之間的條件概率之后，建立了完整的建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，如圖4所示。

圖3 部分條件概率P(L|H，C，K)和P(J|E，F(xiàn))

圖4 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

5 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估案例

5.1 案例背景

某建設(shè)項目擬采用綠色建筑新技術(shù)，位于市新技術(shù)開發(fā)區(qū)工業(yè)園內(nèi)，工程占地面積約4萬多平方米，總建筑面積約3萬多平方米，預(yù)算總投資約2.5億元。該建設(shè)項目包含3棟單層鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)廠房和2棟多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)辦公研發(fā)綜合樓。該項目的建設(shè)目標(biāo)是采用太陽能光電建筑一體化技術(shù)，利用太陽能發(fā)電滿足室內(nèi)照明和室外景觀道路照明等用電，也可以將多余的電量送入國家電網(wǎng)。該項目主要采用晶體硅、非晶硅電池構(gòu)件，包括幕墻玻璃、太陽能瓦等，裝機容量為1.2 MW，年發(fā)電量為160～180萬千瓦時。項目建成后可以節(jié)約大量的電力，減少含碳燃料消耗，減少粉塵、SO2和CO2的排放。被國家財政部和建設(shè)部批準為可再生能源建筑應(yīng)用示范項目，也是當(dāng)時省內(nèi)最大的太陽能光電建筑一體化應(yīng)用綜合項目。該建筑由某高新科技股份有限公司投資興建，建筑工程設(shè)計由信息部專業(yè)設(shè)計院完成，土建和安裝工程由省建筑工程集團公司承擔(dān)，光伏設(shè)計和施工由某專業(yè)科技公司配合完成。光伏安裝總面積約為1萬平方米，整個土建工程和光伏施工工程的建設(shè)周期約為20個月。整個工程設(shè)計為太陽能與建筑一體化，使太陽能光伏組件與建筑有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的高科技示范建筑。

5.2 建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估

5.2.1 風(fēng)險參數(shù)的確定

太陽能光電建筑一體化技術(shù)屬于住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部目前正在推廣的建筑業(yè)10項新技術(shù)之一，技術(shù)先進性高，新技術(shù)的應(yīng)用中最為關(guān)鍵的就是如何與建筑一體化的問題，其技術(shù)難度和復(fù)雜性應(yīng)為中等。該項目業(yè)主為國內(nèi)某知名企業(yè)，營業(yè)收入穩(wěn)定，具有較強的投資能力，因此項目資金短缺的風(fēng)險不大。項目建設(shè)目標(biāo)明確，前期論證工作也比較充分，業(yè)主意圖發(fā)生變化的可能性也不大，但業(yè)主的專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量少，且缺乏相應(yīng)的管理經(jīng)驗，因此業(yè)主管理能力不足的風(fēng)險比較高。承擔(dān)該項目工程設(shè)計的為信息部所屬工程設(shè)計院，相對一般工業(yè)設(shè)計院更加專業(yè)化，設(shè)計負責(zé)人也具有同類項目負責(zé)人的經(jīng)歷，因此設(shè)計院的技術(shù)能力風(fēng)險比較低。土建和安裝工程公司項目經(jīng)理是一個擁有非常豐富的施工經(jīng)驗的項目負責(zé)人，不足之處是缺乏太陽能光電建筑一體化項目的施工經(jīng)驗，但由于該項目同時還有一個非常專業(yè)的科技公司配合施工并提供技術(shù)支持，是一家專注于為各類建筑工程訂造太陽能電力解決方案的國家級高新技術(shù)企業(yè)，因此施工企業(yè)技術(shù)能力不足的風(fēng)險也比較低。

5.2.2 風(fēng)險評估

該案例工程的技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估主要過程如下：

（1）首先依據(jù)已經(jīng)確定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖2）利用NETICA軟件構(gòu)建該項目的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

（2）利用軟件提供的案例學(xué)習(xí)功能，將104份有效調(diào)查問卷的相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入該貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，獲得節(jié)點之間的條件概率，部分條件概率如圖3所示。

（3）在獲得節(jié)點之間的條件概率之后，即可建立起完整的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型（圖4）。

（4）針對案例工程的項目背景，通過分析工程數(shù)據(jù)和咨詢專家，對7個根節(jié)點的風(fēng)險大小進行調(diào)查分析，得到各節(jié)點的風(fēng)險狀態(tài)，結(jié)果如表2所示。

（5）將根節(jié)點的風(fēng)險狀態(tài)輸入該貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，計算結(jié)果如圖5所示。

計算結(jié)果顯示，該工程的技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險I級的概率為61.1%，II級的概率為17.1%，III級的概率為10.7%，IV級的概率為6.65%，V級的概率為4.57%，因此綜合評估結(jié)果為I級，低風(fēng)險。實際情況是該工程在建設(shè)過程中，一直嚴格按照設(shè)計圖紙、圖紙變更及圖紙會審紀要的要求，規(guī)范施工質(zhì)量控制，雖然在光伏板的安裝過程中以及安裝完畢后出現(xiàn)過電池板的破損情況，在并網(wǎng)設(shè)備的調(diào)試過程中也出現(xiàn)過問題，但通過及時協(xié)調(diào)業(yè)主、設(shè)計和施工企業(yè)的技術(shù)合作以及邀請國內(nèi)外技術(shù)專家現(xiàn)場會診調(diào)試，這些問題都已順利解決，同時也培養(yǎng)了一批專業(yè)技術(shù)人員。目前該項目已經(jīng)和省電力公司簽訂并網(wǎng)協(xié)議成功實現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電，項目的投資、進度和質(zhì)量目標(biāo)均順利實現(xiàn)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型分析的結(jié)果與實際情況相比具有較好的符合性。

表2 案例工程根節(jié)點狀態(tài)分析表

圖5 綠色建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估案例

6 結(jié)語

本文通過引入基于貝葉斯網(wǎng)的知識表達和不確定性推理，構(gòu)建了建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，通過對問卷調(diào)查數(shù)據(jù)的擬合得到了模型各節(jié)點的后驗概率分布，并運用該模型對案例工程的技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險進行了定量分析，分析結(jié)果與工程實際具有良好的吻合性?；谪惾~斯網(wǎng)絡(luò)的建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估方法以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的概率來表達風(fēng)險要素的不確定性，從而能夠非常直觀和明確地推導(dǎo)出建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的大小。該方法可以比較充分地利用專家的先驗知識和項目數(shù)據(jù)，能夠使推理在輸入數(shù)據(jù)不完備的基礎(chǔ)上進行，具有良好的應(yīng)用前景。

基于建筑業(yè)獨特的以工程項目為載體的生產(chǎn)組織模式和技術(shù)合作背景，提出建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法，開辟了一個新的研究方向。與其他行業(yè)相比，建筑行業(yè)企業(yè)間的技術(shù)合作和創(chuàng)新聯(lián)盟的發(fā)展仍然比較落后，一個重要的原因就在于對建筑業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)險分析不足。研究內(nèi)容切中我國建筑行業(yè)企業(yè)間技術(shù)合作中的關(guān)鍵問題，項目的研究成果有助于認識建筑技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)險因素和規(guī)律，促進我國建筑企業(yè)間的技術(shù)合作與創(chuàng)新。

此外，本文所構(gòu)建的建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險分析模型在風(fēng)險因素的選取、模型條件概率的學(xué)習(xí)等方面也存在還需要進一步完善的地方，這些將是下一步的重點研究方向。

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CHEN Fan1,XIE Hongtao2

1.School of Civil Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan,Hunan 411201,China
2.Construction Engineering College,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China

Risk assessment of construction technology innovation is an unresolved problem for the traditional calculation method.This paper describes how Bayesian network is applied to quantifying the probability of construction technology innovation risks.Based on the review of relevant literature and survey,a Bayesian network model is constructed to risk assessment of construction technology innovation.Through using the NETICA software to fit the data samples of questionnaire investigation,it gets the probability density of most nodes.The validity of the proposed model is tested by using a realistic case study with high compliance at last.

technology innovation;Bayesian network;risk assessment;construction technology

傳統(tǒng)的計算方法難以對建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險進行定量分析。通過專家先驗知識與問卷調(diào)查數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以建立建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險評估的貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)模型。采用NETICA軟件擬合樣本數(shù)據(jù)，得到網(wǎng)絡(luò)模型各個節(jié)點間的條件概率分布。在某綠色建筑技術(shù)創(chuàng)新項目中應(yīng)用結(jié)果表明貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型能夠比較準確地實現(xiàn)對建筑技術(shù)創(chuàng)新風(fēng)險的定量預(yù)測，與工程實際情況對比具有較好的符合性。

技術(shù)創(chuàng)新；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；風(fēng)險評估；建筑技術(shù)

A

F294

10.3778/j.issn.1002-8331.1401-0326

CHEN Fan,XIE Hongtao.Risk analysis of construction technology innovation by Bayesian networks model—a case study of green building innovation project.Computer Engineering and Applications,2014,50（18）：33-38.

國家自然科學(xué)基金（No.71202167，No.71262028）；湖南省自然科學(xué)基金（No.12JJB010）。

陳帆（1978—），男，博士，副教授，主要研究方向為建筑技術(shù)創(chuàng)新管理與項目治理；謝洪濤（1974—），男，博士，副教授，主要研究方向為建筑技術(shù)創(chuàng)新管理與項目治理。E-mail：chenfan3@sina.com

2014-01-20

2014-04-03

1002-8331（2014）18-0033-06

CNKI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版：2014-04-09，http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3778/j.issn.1002-8331.1401-0326.html