建设项目全过程工程咨询知识融合研究

王禹杰，曹 越，王 婉

吉林建筑大学 经济与管理学院,长春 130118

0 引言

随着国家关于推进全过程工程咨询服务一系列指导文件和相关政策的出台,全过程工程咨询这种全新的管理模式正在整个建筑行业逐步展开,这对传统建设工程项目咨询服务模式提出了更高的要求与更大的挑战[1].由于建筑行业的特殊性,众多的参与方不仅增加了组织管理难度,形成了信息资源的沟通壁垒,与此同时还由于不同专业工作内容缺少互补和检测,也降低了不同参与方的协同合作效率,导致目前的建设项目咨询服务模式只能是为业主提供“碎片式”的咨询服务,直接影响了项目建设的质量和效率[2-4].建设项目全过程工程咨询是在传统的咨询服务模式上,通过标准化、数据化、智能化的平台,将传统领域的专项咨询和传统领域之外的服务融合到项目服务中,使原本割裂的服务模式有机地联合在一起,从而有效防控项目风险[5].建设项目全过程工程咨询涉及到专业知识、程序知识、行规知识、经验知识等方面的大量数据信息和知识,如何从中挖掘客观真实且有价值的相关知识来满足投资方、建设方、监管方、使用方等众多利益相关者的差异化知识需求,为项目决策、实施和运营持续提供局部或整体解决方案,是当前亟待解决的难题.针对上述问题,将全过程工程咨询的信息资源转化为知识资源是提高建设项目咨询服务质量和效率的有力手段,而要实现这种从信息服务到知识服务的升华,知识融合是一个有效的途径.

1 建设项目全过程工程咨询知识融合理论基础

在大数据时代背景下,知识融合已成为知识服务与创新的有力支撑.知识融合技术能够针对用户的特定问题和知识需求,从多元异构数据中高效、精准地识别并提取相关知识,从而为某一领域的问题求解构造有效的知识资源,并通过知识的关联、集成与融合,产出能够满足用户需求的新知识和问题解决方案.现有知识融合相关理论主要从2个视角展开研究,第1种视角重点关注知识单元之间的自发式、主动式融合,旨在通过技术手段实现对知识的高效高质量管理.以KRAFT( Knowledge reuse and fusion/transformation)项目的相关文献为代表,KRAFT系统中构建了一个基于概念层的域,包含3类对象实体: Wrappers,Mediators 和Facilitator,可以解决知识定位、知识转换和知识融合这3个关键问题.第2种视角则是以满足用户特定知识需求为驱动,强调集成过程的结果是新知识的产生,认为知识融合是一种服务.在该类体系结构中,知识融合被分为4个部分:问题分析、本体管理、知识融合和知识同步.其中,问题分析模块利用本体库和映射表对问题进行分解和分析；本体管理模块负责本体之间的交互;知识融合模块在知识融合规则基础上将异构的信息融合转化为新的集成化的知识;知识同步模块同步更新知识元素,并保证与用户知识需求一致.

建设项目全过程工程咨询需要来自于建设项目众多利益参与方、网络信息资源乃至于政府专家知识库的大量的数据、信息和知识作为支撑,而这些分布式的数据、信息和知识存在体量大、多源化、异构化、碎片化等问题,采用传统的数据处理技术难以实现面向知识服务的全过程工程咨询[6].而知识融合技术能够从众多异构资源中搜索和抽取相关知识,并转换为统一的知识模式,从而为工程建设领域的问题求解构造有效的知识资源.只有实现建设项目全过程工程咨询知识融合,才能从复杂的数据中提取能够面向用户服务和决策需要的知识，开发并挖掘出知识的价值,从而使这些知识能解决建设项目实施过程中的现实问题或提供问题解决方案,科学、高效地利用这些知识向客户提供高质量、高效率的项目咨询知识服务,为建设项目的设计、施工和运营全过程提供整体性解决方案以及持续性管理服务.

知识融合理念对全球建设项目全过程咨询的知识服务方式产生了深远影响,许多国家的建设项目全过程咨询都结合自身情况建立了知识融合体系,法国、日本、瑞士甚至将知识融合体系纳入新型知识服务范畴.与西方发达国家相比,我国建筑产业在知识融合方面取得的研究成果则相对匮乏.本文结合国内外建设项目全过程咨询的知识融合体系的构建经验以及我国建设项目全过程工程咨询的知识特征和知识流转过程,就面向知识服务的建设项目全过程咨询知识融合体系构建进行了研究, 旨在提高建设项目全过程咨询的知识服务的效率,营造有利于用户便捷获取知识资源、满足知识需求的知识服务环境.

2 建设项目全过程工程咨询知识特征

2.1 建设项目全过程工程咨询领域知识的多源异构化

建设项目全过程工程咨询涉及到众多的参与方和多个行业领域,因此知识来源广、数量多、类型多样化.除了书面化的建设标准、法律法规、施工工艺、合同文件等,还包括行业知识库、专家库等经验性知识,此外也包括来自于施工现场的物理层传感器收集反馈的客观数据知识.这些知识分布在不同载体上,在类型、结构、表现形式等方面都有着巨大的差异[7].知识是个抽象的概念,基于不同研究视角,对知识的定义、阐述和分类方式均存在很大差异.例如心理学中通常将知识分为陈述性知识(也称为描述性知识)和程序性知识(也称为操作性知识)两类[8],前者为描述客观事物特点及关系的知识,后者则是一套关于办事的操作步骤的知识;基于知识结构特征,可以将知识分为结构化知识、半结构化知识和非结构化知识;王刚等(2010)[9]根据知识内容将建设监理知识划分为专业知识、程序知识、行规知识、经验知识.不同的定义和分类方式往往侧重于知识的不同特性,这些特性直接影响到知识收集、管理、应用的方法和工具的选择.如在建设项目全过程工程咨询领域中,知识以碎片化形式存在于一个巨大的分布式知识网络中,这些多源异构化的知识不仅增加了不同知识主体之间知识交流和共享的难度,也增加了咨询企业采集、理解、加工和创新知识的难度.因此,有必要采取知识融合技术来解决建设项目全过程工程咨询领域知识的多源异构化问题.

2.2 建设项目全过程工程咨询领域中存在大量隐性知识

根据知识能否清晰地表述和有效的转移,迈克尔·波兰尼(Michael Polanyi)将知识分为显性知识(Explicit knowledge)和隐性知识(Tacit knowledge)[10].显性知识是指人们可以通过口头传授、书籍、文献资料、视听媒体、软件和数据库等方式获取,以可以通过语言、文字、数据库等编码方式传播,也容易被人们学习的知识.隐性知识则是指那些我们了解但难以明确表述的知识,是人类非语言智力活动的成果,比如个体的技巧、经验和诀窍等技能方面的知识,以及洞察力、直觉、感悟、心智模式、团队的默契和组织文化等认知方面的知识.在建设项目全过程工程咨询领域中,存在着大量隐性知识,比如专家经验、管理者的经验和能力、业主的潜在诉求、施工团队的技能经验等,这些知识难以提炼和恰当表达,在交流时容易出现歧义,但对于咨询企业而言却是最重要的核心知识资产,决定了项目设计能否满足业主的需求,施工过程能否顺利高效地开展.因此,有必要通过知识融合技术来挖掘隐性知识中潜藏的价值,将隐性知识显性化、社会化,促进知识在组织内外的转化和流转,降低隐性知识因知识载体(人)离开而散失的风险,提高企业的核心竞争力.

2.3 建设项目全过程工程咨询领域中知识的动态性强

知识经济背景下,建筑行业正在由劳动力密集型向知识密集型行业转型,越来越多的新型建筑材料和新兴信息技术开始被普遍应用到工程建设领域之中,如大数据、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)、数字化工厂、物联网、云计算、智能技术等,新的政策、法律法规等也在不断出台,因此建设项目全过程工程咨询领域中的知识也在不断变化更新.另一方面,随着施工现场实际工序的推进,新的数据和信息不断产生,项目管理必须根据当前进度状况实时调整、灵活变更,对突发情况做到及时响应,迅速采取应对措施,因此建设项目全过程工程咨询领域中的知识也要做到实时更新.每个建设项目都是独一无二不可复制的,这决定了全过程工程咨询服务的唯一性.面对新的建设项目,咨询人员不可能完全照搬旧有方案,只能以历史经验为参考借鉴,不断创造新知识、解决新问题.知识融合技术可以帮助用户将实时更新的知识与历史经验中提炼的知识有机结合,形成具备时效性与动态性的新知识,指导用户及时有效地应对新环境与新挑战,加速企业知识库的迭代创新.

综上,借助知识融合技术,可以从海量、多源异构的知识碎片中挖掘出有价值的知识,通过知识的抽取和转化促进隐性知识的显性化,收集实时动态信息产生具备时效性的新知识,从而对建设项目全过程工程咨询中涉及到的各类知识资源进行统一的协调、管理和应用,提升项目建设的科学性、合理性、完整性、时效性、扩展性等,有效解决建设项目全过程工程咨询的痛点和难点.

3 建设项目全过程工程咨询知识流转过程

在建设项目全过程工程咨询服务中,各项业务流程和工作环节均是围绕知识展开.对咨询企业而言,知识既是原材料,又是最终产品.可以认为,咨询企业提供服务的过程从本质上而言就是一个获取、加工、整合、创造和应用知识的过程.

借助标准化、数据化、智能化的知识共享平台,咨询机构从行业知识库、专家库、网络大数据等来源获取知识,然后通过数据挖掘技术、数据分析技术、知识融合技术、可视化技术等工具对采集到的知识进行处理与加工,从海量的、繁杂的、多源异质化的数据、信息与知识中挖掘出有价值的知识,通过知识的采集、匹配、挖掘、集成、优化、分析等处理手段,获取隐含的或有价值的新知识,同时,优化知识的结构和内涵,实现知识共享、知识创新、知识交互.然后,根据业主、施工方等众多项目参与方的不同需求,向其提供相应的项目决策、实施和运营的整体或局部解决方案,提供高质量的建设项目全过程工程咨询知识服务.而后,业主(咨询方)在采纳并实施了相应的解决方案之后,会对其效果进行评价,同时也会将实施过程中遇到的问题实时反馈到知识共享平台之中,咨询机构可以依据这些反馈的知识对现有知识库进行更新,及时发现问题和解决问题,保证知识的时效性,不断改善知识服务质量.由此,形成一个知识流转的闭环,知识在不同知识主体以及知识共享平台之间循环往复,持续更新,不断产生新知识.建设项目全过程工程咨询知识流转过程如图1所示.

图1 建设项目全过程工程咨询知识流转过程Fig.1 The knowledge transfer process in whole process engineering consulting

一般而言,建设项目全过程工程咨询中涉及到的知识主体主要包括:全过程工程咨询机构、投资人、承包人、运营人/使用人、专业咨询师(如建筑师、建造师、造价工程师、监理工程师、房地产估价师、资产评估师、城乡规划师、投资咨询师、融资规划师、招标采购师、物业管理师、会计师、律师等)[11];建设项目全过程工程咨询的时间范畴和服务范围涵盖建设项目的全生命周期,包括项目的决策阶段、设计阶段、实施阶段、竣工(交付)阶段和运营阶段等,其服务内容主要包括:① 投资咨询;② 工程勘察;③ 工程设计;④ 工程监理;⑤ 招标代理;⑥ 造价咨询;⑦ 项目管理等技术和管理咨询服务[12].全过程工程咨询服务的内容涉及到项目的全生命周期,但是全过程工程咨询绝不是简单的几个专业服务内容的简单叠加,而是在传统的单项服务模式上进行跨组织的改造,通过对建设项目全生命周期的系统性流程分析研究之后,提供高效的、整体的知识服务.

4 建设项目全过程工程咨询知识融合关键问题

全过程工程咨询知识融合的目标在于为建设项目利益参与方提供知识服务,更好地实现知识转化.因此,针对全过程工程咨询,应实现信息资源的知识融合交互式处理、制定科学的知识融合标准、规范知识融合流程等,满足用户动态化的知识服务需求.知识融合的目标决定了知识服务的实现方式, 因此,建设项目全过程咨询的知识融合应在全面考虑知识资源种类、组织方式、融合方式、融合效果的基础上,分析知识融合目标的实现条件及技术要素.具体而言,建设项目全过程工程咨询知识服务以及知识融合过程中所要解决的关键问题主要包括:

4.1 用户的需求分析

包括项目利益相关方都有哪些,用户真正需要的是什么,知识服务内容和服务方式是什么,用户需要哪些专项服务,如何实现知识服务的自适应性和可扩展性等.要解决这些问题,必须做好项目的前期调查和准备工作,与用户以及项目利益相关方进行深入沟通和交流,真正理解用户心理,分析用户的真实需求.

4.2 知识的提取和发现

包括如何采集和获取知识,怎样选取知识融合对象,融合何种类型的知识,如何对知识的质量和价值进行评价,如何提高现有知识的价值并推导出更多的知识等[13].建设项目全过程工程咨询的知识来源非常广泛,除了书面化的建设标准、法律法规、施工工艺、合同文件等,还包括行业知识库、建设项目领域专家库等经验性知识,以及来自于施工现场的物理层传感器收集反馈的客观数据知识等,知识的获取途径主要通过网络数据库.不同来源的知识有时会存在冲突和不一致,而且存在大量重复、冗余或无效知识,因此还需要对知识进行清洗和筛选,并对知识价值进行评估.从具体操作层面而言,可以借助网络爬虫、数据采集器、数据挖掘等技术和工具实现数据的获取.在此基础上,可以构建基于数据包络分析(DEA)的多级模糊评价模型对知识价值进行评价,或者借助知识图谱、语义熵等方法对知识有效性进行测度,从而过滤无效知识,识别有效知识,提高工程建设领域“有效知识”的利用率.

4.3 知识的表示和建模

包括如何构建知识模型和表示知识,以便系统能够容易理解、处理和应用知识,对于动态隐形的知识如何进行表达和转化,如何将庞杂异构的知识转换并表示为统一规范的,使计算机可理解、组织、管理与使用的知识集合.从具体操作层面而言,利用本体论以及元知识理论等方法,可以将不同结构的知识转化为具备统一结构的标准形式,形成有效元知识集,解决知识结构之间的冲突和不一致性,方便对知识的后续加工和利用[14].在知识融合过程中,本体的运用可以解决大数据时代多知识源之间存在的语义不一致性问题,可以提供一个共享词汇表对分布式异构数据统一说明.本体能够有效支持逻辑推理,为知识融合提供语义层面的表示规则,以机器可读的方式使得知识语义能够在知识融合的过程以及在机器与人之间被传递和交流.

4.4 知识融合处理

包括如何确定知识的细分和整合程度,量化知识颗粒度大小,为问题解决提供不同层次和不同颗粒度的知识.在知识融合过程中需要根据用户的求解需求选择合适的融合规则,由于融合知识源的不确定性以及知识性质的影响,可以基于模糊集理论、图模型、贝叶斯网络、D-S证据理论等不同理论和方法来设计知识融合的算法、构建知识融合的规则[15].知识融合算法和规则会对知识的深层次融合效果以及融合利用率产生重要影响,因此在实际应用中必须谨慎选择合适的算法规则[16].工程建设领域中存在大量内涵复杂、可扩展性强、价值不确定的知识,这些模糊性的知识可能相互矛盾,但对问题求解却是不可忽略的.基于模糊集理论的融合规则可以很好地处理相互矛盾的知识以及错误知识的融合,支持不同应用场景的知识融合需求[17].通过对有效元知识集进行对比、整合等运算处理,实现知识的转化、推理、集成,从而源源不断地产生新知识,并对产生的新知识进行管理.同时,需要构建建设项目全过程工程咨询的解知识空间,这是是一种对特定问题求解而言,更加完备且规模可控的知识体系,能涵盖对于问题求解潜在有用的所有知识对象,可以理解为针对特定问题或方案的有用知识集合.

4.5 新知识的产生与用户需求的满足

包括如何将新知识与用户需求进行匹配,如何满足用户需求,如何向用户提供高质量的知识服务或有效的解决方案.知识融合之后的结果要素中可能包括新的知识源、新知识、新的知识类型、新的问题解决方法或理念、新的知识概念体系等[18].可视化理论为知识融合结果的全局观提供技术支撑,有利于知识融合任务目标的整体布局和科学决策,可以为建设项目全过程工程咨询提供直观的知识成果.可视化理论主要是通过数字化、虚拟化、智能化的设计将数据转换成图形或图像并对其进行交互处理的综合技术手段,能够直观、形象地将知识源和知识管理系统中的所有要素进行有效链接,实现各种资源要素的开放共享、统筹管理和高效应用,可以直观地帮助用户在短时间内获取所需的知识资源,以丰富的呈现方式展示知识融合的成果,增加知识的动态性和易读性.此外,通过用户评价、建设项目实施过程中的实时反馈和最终项目成果评估,可以对建设项目全过程工程咨询知识服务结果进行评价,进而做出针对性的改进和调整,有助于提高咨询机构的服务质量和服务效率.

4.6 知识共享平台的构建

包括平台软硬件的选择,服务界面的设计,系统设计与开发,如何进行知识管理以便于用户进行检索和利用,如何突破知识共享的障碍,用什么样的技术解决方案以及如何实现知识平台的标准化、数据化、智能化等.

知识共享平台是建设项目全过程工程咨询知识融合实现的基础和工具,在相应的网络数据库、知识库、专家库、数据处理模型及框架的支持下,通过知识共享平台实现知识的获取、融合、存储、组织、利用等过程,构建系统化的知识框架体系,建立具备用户友好性的人机交互接口,实现知识、技术、资源与服务的有机融合.

5 结语

本文将知识融合概念创新性地引入建设项目全过程工程咨询服务中,通过将建设项目各利益参与方产生的具有多重决策支持价值的海量信息资源进行深度挖掘与利用,将全过程工程咨询信息服务转化为知识服务,为建设单位的全过程咨询提供有力的理论依据和决策保障.从实践层面上,针对全过程工程咨询利益参与方产生的多源分布信息的碎片化、冗余性、不完整性等问题,探索面向知识服务的建设项目全过程工程咨询知识融合框架,为政府及建设单位进行全过程咨询提供了可行的、创新性的实践路径.下一步将针对建设项目全过程工程咨询知识融合的具体方法和模式展开研究.