基于模糊認(rèn)知圖的區(qū)域組團(tuán)式項目復(fù)雜性動態(tài)測度研究
——以上海西岸傳媒港項目為例*

康曉虹 羅嵐 楊悅

(1.上海西岸開發(fā)(集團(tuán))有限公司規(guī)劃管理部，上海 200232；2.南昌大學(xué)公共政策與關(guān)系學(xué)院，江西 南昌 330031；3.南昌大學(xué)工程建設(shè)學(xué)院，江西 南昌 330031)

0 引言

在大規(guī)模城市建設(shè)開發(fā)背景下，政府和開發(fā)商都面臨著如何在規(guī)劃和建設(shè)方面有效利用市中心土地的巨大挑戰(zhàn)[1]。因此，實現(xiàn)城市功能集聚區(qū)域品質(zhì)提升與未來容量增長的雙贏，是當(dāng)前我國城市建設(shè)面臨的重要課題[2]。在上海、北京和深圳等大城市的發(fā)展中，區(qū)域集群正日益成為典型的發(fā)展方式。然而，項目群整體開發(fā)、高質(zhì)量開發(fā)、多利益主體合作開發(fā)、立體交叉施工等特征，大大增加了此類項目的復(fù)雜性。

學(xué)者Baccarini[3]最早提出項目復(fù)雜性概念，認(rèn)為項目復(fù)雜性的影響因素眾多，且可用差異性(Differentiation)和依賴性(Interdependency)來定義。何清華等[4]從項目復(fù)雜性的兩個維度，即屬性和構(gòu)成，提出了一個評估項目復(fù)雜性的框架，對項目復(fù)雜性的內(nèi)涵進(jìn)行測量與分析，指出項目復(fù)雜性主要包括技術(shù)上的復(fù)雜性、組織上的復(fù)雜性、目標(biāo)上的復(fù)雜性、環(huán)境上的復(fù)雜性、文化上的復(fù)雜性及信息上的復(fù)雜性[5]。羅嵐等[6]結(jié)合單因素方差分析的研究方法，最終將項目復(fù)雜性分為6個維度，即信息復(fù)雜性、任務(wù)復(fù)雜性、技術(shù)復(fù)雜性、組織復(fù)雜性、環(huán)境復(fù)雜性和目標(biāo)復(fù)雜性[7]。然而，目前我國對于區(qū)域組團(tuán)式開發(fā)項目的復(fù)雜性測度研究較少，更缺乏對多個因素的動態(tài)分析。

由于區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目的影響因素復(fù)雜且交織在一起，用線性結(jié)構(gòu)來描述這一復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)顯然有一定難度[8]。模糊認(rèn)知圖(Fuzzy Cognitive Map，F(xiàn)CM)是模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物[9]，其知識表示和推理能力更強。通過FCM方法構(gòu)建的模型可以避免強非線性模型的復(fù)雜性，同時具有跨學(xué)科整合的特性，可獲取和整合參與區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目復(fù)雜性的不同學(xué)科的知識[9-12]。最重要的是，F(xiàn)CM方法有一個科學(xué)的反饋機制，能對項目變化做出反應(yīng)。鑒于其處理模糊性和因果關(guān)系的優(yōu)勢[13]，本文采用FCM方法，以上海西岸傳媒港項目為例，探討區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目復(fù)雜性動態(tài)系統(tǒng)，從而為降低此類項目復(fù)雜性提出合理建議。

1 上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性分析

上海西岸媒體港是一個創(chuàng)新的地下綜合城市空間開發(fā)項目，是上海沿江功能區(qū)——徐匯濱江國際水岸區(qū)的核心組成部分。該項目包括9個街區(qū)部分和該地區(qū)6條道路的地下空間，采用常見的區(qū)域集聚發(fā)展模式，其特點是“三帶四統(tǒng)一”[14]?！叭龓А笔侵竿恋爻鲎寘f(xié)議中的建設(shè)要求，即“帶地下空間、帶發(fā)展規(guī)劃、帶綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)”；“四統(tǒng)一”是指從整個街區(qū)的角度對項目進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計和發(fā)展。新的發(fā)展模式導(dǎo)致項目復(fù)雜性增加。因此，本研究首先分析上海西岸傳媒港項目的復(fù)雜性，認(rèn)為該項目的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下6個方面。

1.1 目標(biāo)復(fù)雜性

主要體現(xiàn)在三個方面：

(1)上海西岸傳媒港項目是一個建筑面積超過100萬m2、單獨立項超過20項、現(xiàn)場參建單位超過100家的大型項目。

(2)各項目參與方的需求和個體目標(biāo)不同，地上與地下項目、建筑與市政項目、各地塊項目之間的項目任務(wù)具有復(fù)雜性。

(3)整體項目施工場地要求、交通等公共資源的有限性。目標(biāo)復(fù)雜性的表現(xiàn)形式為結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性。該項目包含多個子項目，這些子項目具有多個不同甚至沖突的目標(biāo)。當(dāng)項目多個利益方同時追求各自的目標(biāo)時，就會出現(xiàn)矛盾與問題。因此，為降低項目目標(biāo)復(fù)雜性，則必須平衡好各個利益方的目標(biāo)，包括總目標(biāo)與子目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)、項目各參與方目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)等。

1.2 組織復(fù)雜性

該項目采用了區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)的合作模式，簡單來說，就是將項目區(qū)域內(nèi)的地下空間和地上的不同區(qū)塊作為整體系統(tǒng)，由多個市場主體共同開發(fā)建造。建筑業(yè)參與方眾多，組織體系相對復(fù)雜，各開發(fā)、設(shè)計和施工單位之間有著復(fù)雜的分工和相互聯(lián)系。

1.3 任務(wù)復(fù)雜性

該項目由數(shù)百個單位共同參與完成，由數(shù)以萬計子任務(wù)組成，而完成這些任務(wù)所產(chǎn)生的活動又在空間與時間上互相影響。這些任務(wù)涉及廣泛的知識領(lǐng)域，涵蓋工程、資本和金融、組織和管理、環(huán)境保護(hù)、社會穩(wěn)定和能源節(jié)約等多個領(lǐng)域。此外，這些任務(wù)之間存在很多顯性或隱性的聯(lián)系。也就是說，每個任務(wù)的變化都將引起其他任務(wù)的變化，且這些任務(wù)的完成同時又取決于其他任務(wù)的完成情況。

1.4 技術(shù)復(fù)雜性

主要由4個部分組成：技術(shù)多樣性、技術(shù)流程(步驟)的上下依賴、技術(shù)系統(tǒng)與外部環(huán)境的交互作用，以及高難技術(shù)的風(fēng)險性。一方面，該項目的建筑類型、設(shè)計圖樣與施工現(xiàn)場的搭接、地上與地下的搭接、地塊之間的搭接等都具有高度的技術(shù)復(fù)雜性；另一方面，該項目施工期間應(yīng)用了多種創(chuàng)新、綠色技術(shù)，如三維技術(shù)、節(jié)能技術(shù)，同時也采用了很多新型建筑材料，這些新技術(shù)和新材料增加了項目的技術(shù)復(fù)雜性。

1.5 環(huán)境復(fù)雜性

具體是指項目運行環(huán)境的復(fù)雜性，主要包括：自然環(huán)境帶來的復(fù)雜性(惡劣自然環(huán)境導(dǎo)致工期延誤等)、市場和經(jīng)濟環(huán)境帶來的復(fù)雜性、政策和監(jiān)管環(huán)境帶來的復(fù)雜性，以及所有項目利益相關(guān)方目標(biāo)沖突帶來的復(fù)雜性。主要體現(xiàn)為4個方面：政策法規(guī)變化導(dǎo)致的復(fù)雜性、項目地質(zhì)條件惡劣導(dǎo)致的復(fù)雜性、施工環(huán)境不理想導(dǎo)致的復(fù)雜性，以及外部利益相關(guān)方利益沖突導(dǎo)致的復(fù)雜性。

1.6 信息復(fù)雜性

主要是由多重信息平臺的訪問程度(權(quán)限)、處理程度(權(quán)限)及傳遞能力共同導(dǎo)致的。具體原因有以下4點：

(1)該項目由多個參與方共同建造完成，包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、咨詢單位、顧問、監(jiān)理單位、總承包、專業(yè)分包、監(jiān)測和檢測等。

(2)該項目劃分地塊眾多，不同地塊與不同標(biāo)段的參建方也可能不同，導(dǎo)致目標(biāo)信息傳遞路徑過長，信息量巨大，任務(wù)難以高效完成。

施工企業(yè)選擇機械設(shè)備時，應(yīng)根據(jù)工程特點和工序需要合理選擇機械設(shè)備，不能盲目選擇，并且合理使用機械設(shè)施，進(jìn)行定期維護(hù)，使其充分發(fā)揮作用。一旦在使用過程中發(fā)生操作失誤或機械故障，應(yīng)及時、有效地解決，盡量減少因維修等問題造成的施工拖延，成本增加等問題[3]。

(3)該項目規(guī)模龐大，不同參與方之間的信息依賴度和相關(guān)度也逐漸增加，信息傳遞的復(fù)雜性加大，難度提升。

(4)復(fù)雜的項目伴隨著各種復(fù)雜的合同關(guān)系，項目管理過程中涉及的多個利益相關(guān)方之間的復(fù)雜溝通交流也進(jìn)一步加劇了項目的信息復(fù)雜性。

2 上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性FCM測度模型構(gòu)建

2.1 概念節(jié)點的識別

基于文獻(xiàn)梳理與前文對上海西岸傳媒港項目的復(fù)雜性分析，最終確定了影響項目復(fù)雜性的6個因素，具體見表1。取表1中的6個影響因素和上海西岸傳媒港項目的復(fù)雜性為目標(biāo)節(jié)點，建立FCM模型。模型中的概念節(jié)點用C1～C6表示，即項目復(fù)雜性的6個影響因素；目標(biāo)概念節(jié)點用CT表示，即上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性。

表1 上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性因素的識別

2.2 因果關(guān)系和權(quán)重的確定

概念間的因果影響關(guān)系用有向弧表示，因果影響程度的大小用權(quán)值Wij反映[15]。對于模型中的兩個概念節(jié)點Ci和Cj，如果節(jié)點Ci的狀態(tài)改變引起節(jié)點Cj的狀態(tài)變化，則用一段有向弧表示Ci和Cj之間的因果關(guān)系，并用[-1，1]區(qū)間中的權(quán)值Wij來描述Ci對Cj的影響程度[9]。當(dāng)Wij>0，則表示Ci的增加將導(dǎo)致Cj的增加，Ci與Cj之間存在正因果關(guān)系；當(dāng)Wij<0，則表示Ci的增加將導(dǎo)致Cj的減小，Ci與Cj之間存在負(fù)因果關(guān)系；當(dāng)Wij=0，則Ci與Cj之間不存在因果關(guān)系[16]。隨后邀請5名相關(guān)領(lǐng)域極富經(jīng)驗的專家來調(diào)查本研究中6個概念節(jié)點的關(guān)系和權(quán)重，并要求專家根據(jù)自己的經(jīng)驗和知識來評價因果關(guān)系及其權(quán)重?；趯＜曳答?，同時借助FCM Analyst 1.0軟件，最終確定全部概念節(jié)點之間的因果關(guān)系及其權(quán)值大小。本文使用9級模糊語義供專家描述，見表2。

表2 專家的9級模糊語義

2.3 閾值函數(shù)的選定

構(gòu)建FCM模型的過程中，有兩種閾值函數(shù)可供選擇：一種是S形曲線函數(shù)，另一種是雙曲正切函數(shù)。S形曲線函數(shù)公式如下

(1)

式中，c為參數(shù)，能夠決定曲線的斜率。

雙曲正切函數(shù)公式如下

(2)

式中，tanh(x)為雙曲正切函數(shù)。

2.4 FCM模型的構(gòu)建

在確定概念節(jié)點、因果關(guān)系弧和權(quán)值Wij，且選定閥值函數(shù)后，建立上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性FCM測度模型[9]，如圖1所示。

圖1 上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性FCM測度模型

3 上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性測度模型的仿真應(yīng)用

借助FCM Analyst 1.0軟件，對構(gòu)建的FCM模型進(jìn)行預(yù)測分析和診斷分析。該軟件可以輸出狀態(tài)曲線和數(shù)據(jù)值，還能隨著時間的推移迭代更新概念節(jié)點模型，便于分析模型中的動態(tài)影響。

3.1 預(yù)測分析

預(yù)測分析可以實現(xiàn)預(yù)測目標(biāo)事件在一段時間內(nèi)隨著變量的變化而變化的目的。本研究使用5點量表描述概念節(jié)點的狀態(tài)值xi，且將所有概念節(jié)點的初始值設(shè)定在[-1，1]的區(qū)間范圍內(nèi)。隨后，對6個變量因素進(jìn)行取值模擬，當(dāng)變換每個因素的初始值時，模型中的其余因素變量的值隨之改變，最終導(dǎo)致目標(biāo)事件的結(jié)果改變。以概念節(jié)點C1(目標(biāo)復(fù)雜性)的取值模擬為例。將FCM模型中的概念節(jié)點C1的初始值依次設(shè)定為1.0(極好)、0.5(較好)、-0.5(較差)和-1.0(極差)4個狀態(tài)值。與此同時，其他5個概念節(jié)點及目標(biāo)概念節(jié)點的初始值均設(shè)定為0。此時，模型中概念節(jié)點之間的因果關(guān)系開始迭代。隨著迭代次數(shù)的增加，上海西岸傳媒港項目的模型復(fù)雜性最終收斂到一個穩(wěn)定值。這4種狀態(tài)下的項目復(fù)雜性的穩(wěn)定值分別為P(CT|C1=1.0)=0.906 2，P(CT|C1=0.5)=0.800 7，P(CT|C1=-0.5)=-0.800 7，P(CT|C1=-1.0)=-0.906 2，顯然，C1和CT之間存在一種正相關(guān)關(guān)系，表明隨著目標(biāo)復(fù)雜性的增加，項目復(fù)雜性也顯著增加。同理，依次對其余5個概念節(jié)點進(jìn)行取值模擬，以觀察項目復(fù)雜性的變化規(guī)律及其穩(wěn)定值。各因素變化對項目復(fù)雜性的影響如圖2所示?？梢钥闯觯诙啻蔚饔煤螅繕?biāo)概念節(jié)點CT的值將不斷演化并穩(wěn)定在一個固定點。

圖2 各因素變化對項目復(fù)雜性的影響a)概念節(jié)點C1 b)概念節(jié)點C2 c)概念節(jié)點C3 d)概念節(jié)點C4 e)概念節(jié)點C5 f)概念節(jié)點C6

模擬結(jié)果顯示，概念節(jié)點C1、C2、C3、C4、C5和C6都與目標(biāo)節(jié)點CT有顯著的正因果關(guān)系。也就是說，當(dāng)目標(biāo)復(fù)雜性C1、組織復(fù)雜性C2、任務(wù)復(fù)雜性C3、技術(shù)復(fù)雜性C4、環(huán)境復(fù)雜性C5和信息復(fù)雜性C6的值增加時，整個項目的復(fù)雜性也隨之增加。圖2中斜率越大，說明這種影響越劇烈。對于組織復(fù)雜性C2，在區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)模式且由多元市場主體合作開發(fā)完成的背景下，上海西岸傳媒港項目復(fù)雜的組織系統(tǒng)、復(fù)雜的分工界面和不同的開發(fā)、設(shè)計和施工部門之間的交叉聯(lián)系導(dǎo)致項目復(fù)雜性大大增加，即圖中顯示的模擬結(jié)果與真實情況相符。當(dāng)變量為C2、C4和C6時，變化曲線的斜率絕對值很高，表明這三個概念節(jié)點與CT最相關(guān)，即組織復(fù)雜性、技術(shù)復(fù)雜性和信息復(fù)雜性與區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目最相關(guān)，為C2>C4>C6。預(yù)測分析結(jié)果揭示了上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性隨影響因素變化而變化的本質(zhì)，為降低該類項目的復(fù)雜性提供了方向。

3.2 診斷分析

診斷分析可以確定目標(biāo)事件發(fā)生時的可能根源，這一過程是通過對FCM模型的反向推理實現(xiàn)的，需要輸入目標(biāo)概念節(jié)點的狀態(tài)值來觀察原因節(jié)點的變化。在初始階段，除了目標(biāo)概念節(jié)點CT，所有的概念節(jié)點都被設(shè)置為0。隨后，依次將目標(biāo)概念節(jié)點CT的值設(shè)置為1.0、0.5、-0.5和-1.0，然后監(jiān)測概念節(jié)點在這些不同情況下的行為變化。項目復(fù)雜性變化對各因素的影響如圖3所示。

圖3 項目復(fù)雜性變化對各因素的影響a)CT=1 b)CT=0.5 c)CT=-0.5 d)CT=-1

由圖3可知，目標(biāo)概念節(jié)點發(fā)生變化時，概念節(jié)點C1、C2、C3、C4、C5、C6也隨之發(fā)生變化，最終穩(wěn)定在一個固定點，其中C5的變化較其他因素更緩和。仿真模擬的結(jié)果說明，當(dāng)項目復(fù)雜性發(fā)生改變時，主要會對項目的目標(biāo)、組織、任務(wù)、技術(shù)和信息復(fù)雜性有影響。項目復(fù)雜性的核心是組織復(fù)雜性。當(dāng)目標(biāo)概念節(jié)點CT初始值處于高狀態(tài)(取值為1)時，概念節(jié)點C2會趨于一個固定值(即0.916 5)，同時當(dāng)上海西岸傳媒港項目的復(fù)雜性CT變化時，概念節(jié)點C2變化斜率值最大。也就是說，概念節(jié)點C2對于目標(biāo)概念節(jié)點CT的變化反應(yīng)最為強烈，這樣就有理由認(rèn)為組織復(fù)雜性C2為疑似的最根本原因。同時，在預(yù)測分析過程中，任務(wù)復(fù)雜性C3和環(huán)境復(fù)雜性C5的降低對于整個項目的項目復(fù)雜性降低的積極作用不如其他4個因素。然而，這段分析的結(jié)果顯示，當(dāng)區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目的項目復(fù)雜性有效降低時，該類項目的任務(wù)復(fù)雜性C3與環(huán)境復(fù)雜性C5將會隨之降低。上述結(jié)果表明，上海西岸傳媒港項目復(fù)雜性降低的關(guān)鍵點為組織復(fù)雜性C2，此外，降低高難技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險、提升信息獲取能力、處理好外部利益相關(guān)方的關(guān)系等對于降低項目復(fù)雜性具有重要意義，能顯著影響項目的設(shè)計、施工、運營全過程。

4 結(jié)語

通過對上海西岸傳媒港項目FCM模型的預(yù)測分析可知，組織復(fù)雜性C2、技術(shù)復(fù)雜性C4、信息復(fù)雜性C6與該項目的項目復(fù)雜性相關(guān)程度最高；對FCM模型進(jìn)行診斷分析，可以得出該類項目被認(rèn)為復(fù)雜的最根本原因是組織復(fù)雜性C2。同時，高難技術(shù)的風(fēng)險問題、合同關(guān)系等也應(yīng)得到高度重視。基于上述分析，本文提出以下建議：

(1)培養(yǎng)一致認(rèn)可的項目組織文化。區(qū)域組團(tuán)式整體開發(fā)項目的組織層級結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，培養(yǎng)大多數(shù)人認(rèn)可的項目組織文化可以減少摩擦。同時，各組織間實施透明化的管理，這樣既降低了組織內(nèi)部溝通的成本，還便于內(nèi)部的管理者自我管理、自我驅(qū)動。

(2)將智能合約應(yīng)用于合同管理中。復(fù)雜的合同關(guān)系在一定程度上加劇了建設(shè)項目的信息復(fù)雜性，同時項目實施過程中涉及多個利益相關(guān)方之間的溝通交流也難以避免。智能合約以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)，具有去中心化、去信任、未經(jīng)授權(quán)不可篡改和自動執(zhí)行等特性，優(yōu)化了信息處理能力和信息傳遞水平。

(3)將BIM技術(shù)應(yīng)用于項目的設(shè)計、施工、運營各個階段。在設(shè)計階段，BIM可以幫助優(yōu)化驗證設(shè)計方案、管線綜合方案、可視化交流等；在施工階段，BIM能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢查、幫助進(jìn)行現(xiàn)場管理、進(jìn)度模擬、促進(jìn)復(fù)雜施工方案的實施等；在運營階段，BIM可以幫助探索運營界面可視化管理、商業(yè)分析、車庫信息集成、安全管理、資產(chǎn)管理、設(shè)備管理等。總而言之，BIM技術(shù)可提高項目的設(shè)計質(zhì)量，輔助施工過程管理，實現(xiàn)智能化運營管理。

(4)采用PPP項目模式，資本方與政府方合作。政府對建設(shè)項目的支持力度、政策的透明度、法律法規(guī)的完善程度、政策執(zhí)行的程度、知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)程度、稅收政策等政策法規(guī)環(huán)境的變動都會加劇項目的環(huán)境復(fù)雜性。采用PPP項目模式可大幅降低因政策法規(guī)環(huán)境的變動對項目實施及管理所帶來的影響。