政府監(jiān)督數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型

張 可 ，周雨欣 ，張 政 ，馬 敏

（1.河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100，E-mail：47778639@qq.com；2.河海大學(xué) 項(xiàng)目管理研究所，江蘇 南京 211100）

確保工程質(zhì)量安全對(duì)維護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全及經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。為我國(guó)構(gòu)建了政府監(jiān)督、業(yè)主檢查、監(jiān)理控制和承包商保證的四級(jí)質(zhì)量管理體系。政府監(jiān)督在質(zhì)量管理體系中具有獨(dú)特地位，提升其監(jiān)督管理水平對(duì)保障工程質(zhì)量安全至關(guān)重要。準(zhǔn)確預(yù)警質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是有效預(yù)防、控制工程質(zhì)量事故的必要前提，提高對(duì)工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警能力是提升政府監(jiān)督管理水平的重要方式之一。因而從政府監(jiān)督視角出發(fā)研究工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方法具有重要價(jià)值。

已有工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警方法研究主要分為兩類：模型驅(qū)動(dòng)的方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法。模型驅(qū)動(dòng)的方法依托于專家經(jīng)驗(yàn)，借助定性及定量方法建模，其主要包括德爾菲法、層次分析法[1]、物元評(píng)價(jià)模型[2]和模糊評(píng)價(jià)法[3，4]等。雖然該類方法便于使用，但主觀性較強(qiáng)、評(píng)價(jià)成本偏高。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)自動(dòng)挖掘已有工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)中的規(guī)律，能夠有效彌補(bǔ)該不足。其主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[5]、文本挖掘[6]和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)[7]等。如烏云娜等[8]將MOBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入工程質(zhì)量缺陷免疫算法，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量缺陷風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別與預(yù)警。盧鑫月等[9]提出了基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。但已有基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的研究多針對(duì)單個(gè)工程，從業(yè)主、承包商角度探討工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，而較少?gòu)恼O(jiān)督角度，對(duì)大量在建工程建立全景式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警模型。

為此，本文從政府監(jiān)督視角出發(fā)，針對(duì)監(jiān)督數(shù)據(jù)的多元時(shí)間序列特征及其風(fēng)險(xiǎn)特征提取的全局和全過程性要求，提出了一種監(jiān)督數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型。一方面從政府對(duì)大量工程的監(jiān)督責(zé)任出發(fā)，引入共同主成分分析（Common Principle Component Analysis，CPCA）[10]構(gòu)建全局風(fēng)險(xiǎn)因素特征提取方法，以解決質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)特征提取的全面性問題；另一方面從政府監(jiān)督工程建設(shè)全過程的職責(zé)出發(fā)，采用門控循環(huán)單元（Gated Recurrent Unit，GRU）[11]構(gòu)建關(guān)鍵歷史風(fēng)險(xiǎn)特征提取方法，以提升關(guān)鍵歷史特征對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的影響力，從而提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警準(zhǔn)確度。從政府監(jiān)督職責(zé)出發(fā)，構(gòu)建基于全局和全過程特征提取的工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型，以期滿足政府監(jiān)督部門的特殊風(fēng)險(xiǎn)管控需求，為其探索科學(xué)高效的工程質(zhì)量監(jiān)管方式提供參考。

1 理論分析

1.1 政府監(jiān)督數(shù)據(jù)特征

工程質(zhì)量監(jiān)督的抽查監(jiān)督方式，使得監(jiān)督數(shù)據(jù)具有多維時(shí)序特征。由于工程數(shù)量眾多、監(jiān)督資源有限，政府部門通過抽查重點(diǎn)選擇可能存在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的工程開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。在現(xiàn)場(chǎng)抽查過程中，質(zhì)量監(jiān)督人員檢查、記錄相關(guān)指標(biāo)情況，形成一條監(jiān)督檢查記錄。通常一個(gè)工程項(xiàng)目需要經(jīng)過多次監(jiān)督抽查，其監(jiān)督數(shù)據(jù)形成一個(gè)多元時(shí)間序列。

定義 1：記每個(gè)工程對(duì)應(yīng)多元時(shí)間序列為：MX=[X1，X2，…，XT]，式中T為該工程質(zhì)量檢查總次數(shù)，即時(shí)間序列長(zhǎng)度；Xi表示該工程第i次監(jiān)督抽查時(shí)各指標(biāo)的取值，即：Xi=[xi(1)，xi(2)，…，xi(D)]T；D為質(zhì)量監(jiān)督風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)個(gè)數(shù)，即序列特征數(shù)量；xi(j)表示該工程第i次檢查第j個(gè)指標(biāo)的結(jié)果。

通常一個(gè)監(jiān)督部門同時(shí)監(jiān)督多個(gè)工程項(xiàng)目，這些工程監(jiān)督數(shù)據(jù)構(gòu)成數(shù)據(jù)集合。此外，監(jiān)督部門定期組織監(jiān)督計(jì)劃編制，監(jiān)督人員會(huì)對(duì)具有潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和關(guān)注，形成風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)簽。

定義 2：記工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)集為Q={(MX1，Y1)，(MX2，Y2)，…，(MXN，YN)}，其包括N個(gè)工程對(duì)應(yīng)的二元組數(shù)據(jù)(MXk，Yk)，其中MXk為第k個(gè)工程多元時(shí)間序列；Yk為其對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)簽。

1.2 工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的全局特征提取

政府質(zhì)量監(jiān)督的全面性特征，要求工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的特征提取具有全局性。一方面，政府監(jiān)督部門對(duì)所轄范圍內(nèi)的全部工程具有監(jiān)督責(zé)任，這要求其要從工程項(xiàng)目群體角度，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)全面分析項(xiàng)目質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)，開展全景式評(píng)估和預(yù)警；另一方面，政府質(zhì)量監(jiān)督包括質(zhì)量體系、質(zhì)量行為等多方面指標(biāo)。這些指標(biāo)具有復(fù)雜的相關(guān)性，消除這種相關(guān)性，關(guān)注重要數(shù)據(jù)，有助于構(gòu)建良好的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型。

為消除指標(biāo)間相關(guān)性，最為經(jīng)典的特征提取方法是主成分分析法[12]（PCA）。但對(duì)于本文研究的政府監(jiān)督多元時(shí)間序列數(shù)據(jù)集來說，PCA處理的每個(gè)工程項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)特的特征提取空間坐標(biāo)系MWk={Wk1，Wk2，…，WkD}。在確定主成分個(gè)數(shù)P后，政府監(jiān)督的N個(gè)工程項(xiàng)目對(duì)應(yīng)序列分別被映射到MWk′=(Wk1，Wk2，…，WkP)的N個(gè)不同的特征空間中，這使得各項(xiàng)目主成分指標(biāo)由原指標(biāo)通過多種線性變換方式得到，其含義無法一一對(duì)應(yīng)。比如工程MX1特征提取時(shí)第一主成分更多關(guān)注施工單位安全防護(hù)工作是否到位，而工程MX2更多關(guān)注是否分解確認(rèn)安全任制。這導(dǎo)致監(jiān)督部門在評(píng)判每個(gè)工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)時(shí)所參考的標(biāo)準(zhǔn)不同，不能以全局視角整體把握各工程風(fēng)險(xiǎn)狀況，從而出現(xiàn)預(yù)警失誤。

針對(duì)該問題，本文引入共同主成分分析（CPCA），基于所有工程公共特征投影空間提取全局特征，以保證各工程風(fēng)險(xiǎn)主成分指標(biāo)含義相同，為各工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的參考數(shù)據(jù)[10]。

1.3 質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)全過程特征提取

工程建設(shè)受管理、技術(shù)、環(huán)境等多方面因素影響，質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)間推移具有動(dòng)態(tài)變化特征，關(guān)鍵建設(shè)階段的質(zhì)量狀況對(duì)未來質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)具有重要影響。為確保工程建設(shè)項(xiàng)目的安全可靠，政府監(jiān)督部門必須對(duì)工程建設(shè)全生命周期進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管。充分利用歷史監(jiān)督數(shù)據(jù)，提取關(guān)鍵歷史風(fēng)險(xiǎn)特征，對(duì)有效預(yù)警高風(fēng)險(xiǎn)工程項(xiàng)目至關(guān)重要。

對(duì)于數(shù)據(jù)類型為時(shí)間序列的質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)，門控循環(huán)單元（GRU）的“門”結(jié)構(gòu)能夠自動(dòng)提取關(guān)鍵歷史與當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)信息，將歷史監(jiān)督信息“聚合”至當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)特征中[13]。相比于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM），GRU在時(shí)間成本更低的前提下，具有與其相當(dāng)?shù)男阅躘11]。因此，本文采用GRU對(duì)工程建設(shè)生命周期內(nèi)的監(jiān)督數(shù)據(jù)進(jìn)行全過程特征提取。

2 模型構(gòu)建

根據(jù)政府質(zhì)量監(jiān)督全面性及全生命周期性的特點(diǎn)，將全局特征提取方法CPCA與全過程特征提取方法GRU相結(jié)合，構(gòu)建基于CPCA-GRU的工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型。

2.1 CPCA全局因素特征提取

給定工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)多元時(shí)間序列數(shù)據(jù)集Q={(MX1，Y1)，(MX2，Y2)，…，(MXN，YN)}，消除量綱影響并轉(zhuǎn)置每個(gè)多元時(shí)間序列得到Q′={(MX1′，Y1)，(MX2′，Y2)，…，(MXN′，YN)}，其中

基于表達(dá)特征提取后樣本超平面的最近重構(gòu)性原則[12]，為構(gòu)建后續(xù)優(yōu)化模型，需要先求取Q′中每個(gè)工程序列的協(xié)方差矩陣：

由于特征提取空間的選擇基于協(xié)方差矩陣的特征值與特征向量，為充分考慮工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)集中工程樣本的全局因素特征，使原始特征經(jīng)相同的線性變換得到各工程序列主成分，基于式（1）結(jié)果求取各工程序列平均協(xié)方差矩陣：

將之作為求解特征提取空間基向量的對(duì)象；構(gòu)建優(yōu)化模型：

對(duì)式（2）所示平均協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到特征值λ1，λ2，…，λD（λ1≥λ2≥…≥λD）和對(duì)應(yīng)的特征向量矩陣MW=(W1，W2，…，WD)。

記前P個(gè)特征向量累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為：

并與閾值α作比較：當(dāng)φ(P)≥α?xí)r，說明該P(yáng)個(gè)特征向量W1，W2，…，WP滿足特征提取后信息保留量的要求，將其構(gòu)成的空間作為投影空間MW′=(W1，W2，…，WP)。

記第k個(gè)工程序列第i次檢查對(duì)應(yīng)特征提取坐標(biāo)系中的投影為Uki=(uki(1)；uki(2)；…；uki(P))。

由式（5）得到第k個(gè)工程序列第i次檢查指標(biāo)得分在特征提取空間第j個(gè)維度上的投影。對(duì)每次檢查數(shù)據(jù)做相同處理，最終得到MUk=[Uk1，Uk2，…，UkTk]T為第k個(gè)工程序列經(jīng)CPCA降維后的主成分矩陣。

合并所有工程樣本的主成分矩陣結(jié)果，得到降維后的工程序列數(shù)據(jù)集QU={(MU1，Y1)，(MU2，Y2)，…，(MUN，YN)}。

2.2 GRU全過程時(shí)序特征提取及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類

采用全局因素特征提取結(jié)果QU代替原始數(shù)據(jù)集Q構(gòu)建工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型。結(jié)合GRU原理[14]可知，GRU網(wǎng)絡(luò)的輸入為MUk第i次檢查對(duì)應(yīng)主成分值Uki和i-1次檢查隱藏狀態(tài)Hk(i-1)。訓(xùn)練標(biāo)簽為Yk。

GRU的重置門Rki、更新門Zki計(jì)算如下：

式中，Wur，Wuz，Whr，Whz為權(quán)重參數(shù)；br，bz為偏置參數(shù)；σ為激活函數(shù)。

經(jīng)重置門篩選第i-1次檢查隱藏狀態(tài)信息Hk(i-1)，再結(jié)合當(dāng)前檢查對(duì)應(yīng)主成分信息Uki，得到當(dāng)前檢查的候選隱藏狀態(tài)H~ki；通過更新門控制對(duì)i-1次檢查隱藏狀態(tài)信息Hk(i-1)的保留度及對(duì)第i次檢查候選隱藏狀態(tài)信息H~ki的接受度，得到第i次檢查隱藏狀態(tài)信息Hki：

式中，tanh為激活函數(shù)。

每一次檢查對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)均需經(jīng)過以上處理。

由于第Tk次檢查對(duì)應(yīng)隱藏狀態(tài)綜合提取了前Tk-1次數(shù)據(jù)的關(guān)鍵歷史信息，對(duì)第Tk次檢查時(shí)該工程序列風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化特征最具代表性，故基于該次隱藏狀態(tài)計(jì)算，得到第Tk次檢查時(shí)模型對(duì)工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分類等級(jí)，即風(fēng)險(xiǎn)水平的預(yù)判結(jié)果。

正向預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)后，將其與真實(shí)標(biāo)簽作對(duì)比，以最小化損失函數(shù)為目標(biāo)，反向更新網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)。

2.3 工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警流程

綜合上述分析，基于政府監(jiān)督數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警算法步驟如下：

（1）計(jì)算各工程序列協(xié)方差矩陣。以Q集合為輸入，采用式（1）獲得N個(gè)工程樣本協(xié)方差矩陣Ck（k=1，2，…，N）。

（2）計(jì)算工程樣本集協(xié)方差矩陣。以N個(gè)工程序列協(xié)方差矩陣Ck作為輸入，采用式（2）獲得N個(gè)樣本的平均協(xié)方差矩陣C。

（3）構(gòu)建樣本共同主成分集合。通過式（3）～式（5）將N個(gè)樣本在統(tǒng)一特征提取空間MW′上投影變換，得到樣本共同主成分集合QU。

（4）全景式預(yù)警模型訓(xùn)練。以QU作為輸入，通過式（6）～式（8）提取關(guān)鍵歷史特征并前向預(yù)測(cè)樣本風(fēng)險(xiǎn)，然后反向訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

（5）算法結(jié)束。當(dāng)達(dá)到指定訓(xùn)練輪數(shù)時(shí)，結(jié)束訓(xùn)練得到模型。將新的工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)輸入模型，即可獲取該工程對(duì)應(yīng)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)水平。

3 實(shí)例應(yīng)用

為檢驗(yàn)本文政府監(jiān)督數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型的有效性，將其應(yīng)用于浙江省水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理實(shí)踐中，并與經(jīng)典多元時(shí)間序列分類算法GRU[13]、DTW-KNN[15]和基于PCA特征提取的PCA-GRU方法作對(duì)比。

3.1 實(shí)例背景

應(yīng)用數(shù)據(jù)來源于浙江水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理中心的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括各工程風(fēng)險(xiǎn)因素及未來風(fēng)險(xiǎn)水平。工程質(zhì)量及安全生產(chǎn)是工程項(xiàng)目管理的兩個(gè)重要內(nèi)容，其風(fēng)險(xiǎn)影響因素具有相通之處，二者本身也存在相輔相成的關(guān)系。本文質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警同時(shí)涵蓋這兩個(gè)方面，風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)應(yīng)分為安全風(fēng)險(xiǎn)因素和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素，均由浙江水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理中心組織全省質(zhì)量評(píng)估專家論證確定（見圖1和圖2）。未來風(fēng)險(xiǎn)水平為質(zhì)量監(jiān)督人員依據(jù)抽檢時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)因素狀況，對(duì)各工程未來發(fā)生相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可接受度的評(píng)判。評(píng)判對(duì)象包括安全傷亡事故、外觀質(zhì)量及質(zhì)量缺陷與質(zhì)量事故，風(fēng)險(xiǎn)水平分布如表1所示。

圖1 安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

圖2 質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

表1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布

3.2 全局因素特征提取結(jié)果及分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)集劃分等處理后，取累計(jì)方差貢獻(xiàn)率閾值為90%，此時(shí)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)主成分個(gè)數(shù)為 7（累計(jì)方差貢獻(xiàn)率與主成分個(gè)數(shù)關(guān)系見表2）。由于篇幅限制，本文僅對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)主成分對(duì)應(yīng)原始指標(biāo)得分展開分析（得分見表3），安全風(fēng)險(xiǎn)與此相似。

表2 累計(jì)方差貢獻(xiàn)率與主成分個(gè)數(shù)關(guān)系

表3 質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)得分

根據(jù)主成分指標(biāo)得分結(jié)果，針對(duì)浙江省水利工程項(xiàng)目質(zhì)量實(shí)際情況，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）質(zhì)量人員管理應(yīng)作為政府監(jiān)督工作的重中之重。排名越靠前的主成分取值波動(dòng)性越大，其主要關(guān)注的原始指標(biāo)在工程建設(shè)周期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化越強(qiáng)，給工程質(zhì)量帶來更多的風(fēng)險(xiǎn)隱患。由主成分指標(biāo)得分結(jié)果可知：第一主成分的主要關(guān)注點(diǎn)為質(zhì)量人員管理，人員管理狀況在建設(shè)周期內(nèi)具有較高的不穩(wěn)定性。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因一方面是浙江省水利工程規(guī)模較大，管理人員相對(duì)缺乏，人員管理工作的開展存在不及時(shí)和不全面性；另一方面是近些年人力資源成本顯著上升、人員流動(dòng)性不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致質(zhì)量管理人員的資質(zhì)保障及穩(wěn)定性下降。

（2）參建單位保障質(zhì)量的內(nèi)源性動(dòng)力有待提升。質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)第二、第三主成分均著重關(guān)注支持與配合指標(biāo)，說明即使參建單位質(zhì)量意識(shí)較高，但更多可能源于外在監(jiān)督壓力較大，而自身主動(dòng)保障質(zhì)量、積極接受政府監(jiān)督指導(dǎo)的意識(shí)較弱。從政府監(jiān)督視角來看，較強(qiáng)的質(zhì)量管理能力只是保證工程質(zhì)量的客觀因素，這受監(jiān)督資源的影響存在一定波動(dòng)性；而參建單位支持與配合質(zhì)量監(jiān)督的態(tài)度間接反映了其履行質(zhì)量義務(wù)的主觀意愿，積極的主觀意愿是保障工程質(zhì)量的根源性動(dòng)力。只有政府監(jiān)管能力與參建單位主觀意識(shí)均達(dá)到較高水平，才能真正有效降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）參建單位整體質(zhì)量意識(shí)有所提高、施工組織能力不斷增強(qiáng)、機(jī)構(gòu)設(shè)置比較完善。質(zhì)量意識(shí)、施工組織只在第八、第九主成分被重點(diǎn)關(guān)注，說明其對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)較?。欢兄鞒煞謱?duì)組織機(jī)構(gòu)關(guān)注度較弱，說明參建單位的機(jī)構(gòu)設(shè)置較為成熟，在建設(shè)周期內(nèi)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，未出現(xiàn)明顯問題。針對(duì)以上現(xiàn)象，可能存在如下原因：一是自《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于開展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見》（中發(fā)〔2017〕24號(hào)）實(shí)施以來，各單位貫徹相關(guān)精神，質(zhì)量意識(shí)顯著提升，整體一致性較強(qiáng)；二是浙江省水利建設(shè)市場(chǎng)的監(jiān)管較為嚴(yán)格，對(duì)工程建設(shè)單位的信用管理、資質(zhì)管理形成了較好的震懾效應(yīng)；三是浙江省工程規(guī)模較大，大部分參建單位為央企、國(guó)企，具有較強(qiáng)的質(zhì)量意識(shí)及施工組織能力和較為成熟的機(jī)構(gòu)設(shè)置體系。

由特征提取結(jié)果可知，政府監(jiān)督部門與項(xiàng)目法人、監(jiān)理單位肩負(fù)著不同的監(jiān)督責(zé)任，監(jiān)督要點(diǎn)存在共性，但又各有側(cè)重。從共性來看，其對(duì)質(zhì)量人員管理均十分重視。但受監(jiān)督責(zé)任及能力影響，三者的檢查要點(diǎn)又各有側(cè)重。政府監(jiān)督部門是質(zhì)量監(jiān)督體系中最具權(quán)威性的保障力量，從職責(zé)出發(fā)，其需要對(duì)所有在建工程質(zhì)量進(jìn)行全局把控。但由于監(jiān)管項(xiàng)目眾多，其無法細(xì)致檢查工程現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量保障工作，更多是從面上監(jiān)督參建單位的質(zhì)量管理體系及支持配合態(tài)度，以從基礎(chǔ)和意識(shí)根源上降低安全質(zhì)量隱患。項(xiàng)目法人及監(jiān)理單位對(duì)工程質(zhì)量安全負(fù)有更直接的責(zé)任，其往往需要，也有條件針對(duì)單個(gè)項(xiàng)目特點(diǎn)細(xì)致檢查每項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

3.3 全景式風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型結(jié)果及分析

將訓(xùn)練集、驗(yàn)證集全局因素特征提取結(jié)果及對(duì)應(yīng)未來風(fēng)險(xiǎn)水平標(biāo)簽輸入 GRU初始模型，以最小化交叉熵?fù)p失函數(shù)為目標(biāo)訓(xùn)練模型參數(shù)，最終以訓(xùn)練好的模型預(yù)測(cè)測(cè)試集工程項(xiàng)目質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。將預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)簽作對(duì)比，模型分類準(zhǔn)確度如表4所示。

表4 風(fēng)險(xiǎn)分類準(zhǔn)確度

從直觀結(jié)果來看，本文模型對(duì)未來風(fēng)險(xiǎn)水平分類的準(zhǔn)確度高于其他方法，且性能較為穩(wěn)定，能夠很好地解決工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警問題。

從全景式預(yù)警模型原理角度對(duì)比，一方面從全局因素特征提取分析，PCA提取后再分類的準(zhǔn)確度甚至低于基于原始數(shù)據(jù)的模型準(zhǔn)確度。這證實(shí)了PCA在面對(duì)多個(gè)工程序列提取特征時(shí)分別關(guān)注單個(gè)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)，存在導(dǎo)致不同工程主成分含義不一致的缺陷，無法在政府對(duì)大量在建工程同時(shí)開展質(zhì)量監(jiān)督時(shí)進(jìn)行有效的特征提??；而基于CPCA的模型分類效果較好，說明CPCA在消除指標(biāo)相關(guān)性的同時(shí)，從所有項(xiàng)目整體角度分析獲得的構(gòu)成相同的主成分，使得政府監(jiān)督以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)審視所有在建工程質(zhì)量，從而準(zhǔn)確判斷各工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)水平；另一方面從全過程時(shí)序特征提取分析，可看出即使單獨(dú)使用GRU，其預(yù)警準(zhǔn)確度也高于DTW-KNN。這是由于針對(duì)政府質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)的時(shí)間序列特征，DTW-KNN對(duì)各次檢查結(jié)果同等對(duì)待，而GRU能夠著重關(guān)注對(duì)當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)水平具有重要影響的關(guān)鍵歷史信息，從而得到更高的預(yù)警準(zhǔn)確度。

綜上，本文基于 CPCA-GRU的工程建設(shè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型具有顯著良好的預(yù)警效果。隨著政府監(jiān)管工程項(xiàng)目數(shù)量、監(jiān)管內(nèi)容和監(jiān)督抽查次數(shù)的增加，本文模型的優(yōu)越性將會(huì)進(jìn)一步顯現(xiàn)。

3.4 對(duì)策建議

（1）對(duì)于質(zhì)量、安全人員管理狀況風(fēng)險(xiǎn)隱患較大的問題，一方面提醒質(zhì)量監(jiān)督人員在抽檢時(shí)，要特別注意安全、質(zhì)量管理人員是否按時(shí)到崗，人員更換是否具備資質(zhì)、是否及時(shí)備案，作業(yè)人員上崗是否持證，安全教育、交底、培訓(xùn)及考核工作是否正常開展等；另一方面提醒政府相關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)資金劃撥、使用的監(jiān)管力度，以提高資金使用效率，保證參建單位的人力資源資金，從而減小人員管理工作不到位給工程質(zhì)量安全帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）對(duì)于參建單位履行質(zhì)量義務(wù)內(nèi)源性動(dòng)力不足的問題，從政府監(jiān)督部門自身職責(zé)出發(fā)，其可以面向參建單位主持開展工程質(zhì)量保障主題教育；并在相關(guān)文件中強(qiáng)調(diào)參建單位積極的主觀意愿對(duì)提升工程質(zhì)量安全的重要作用，以提高其履行質(zhì)量義務(wù)、保障質(zhì)量安全的自覺性與主動(dòng)性。

（3）對(duì)于參建單位當(dāng)前表現(xiàn)出的良好施工組織能力、機(jī)構(gòu)設(shè)置及質(zhì)量意識(shí)狀態(tài)，要采取持續(xù)性促進(jìn)措施。從正向激勵(lì)角度，對(duì)于質(zhì)量行為長(zhǎng)期規(guī)范的單位，可施行信用加分政策；同時(shí)組織相關(guān)培訓(xùn)，以協(xié)助參建單位提升機(jī)構(gòu)設(shè)置及施工組織水平。從反向懲治角度，政府監(jiān)督部門一方面應(yīng)保證自身嚴(yán)格持續(xù)落實(shí)監(jiān)管工作；另一方面，對(duì)于工程質(zhì)量問題頻發(fā)、對(duì)監(jiān)督檢查意見拒不整改或?qū)腋膶曳傅馁|(zhì)量責(zé)任主體，根據(jù)問題嚴(yán)重程度，監(jiān)督部門可采取行政約談、不良行為記錄及量化扣分等多種監(jiān)管措施，以形成震懾效應(yīng)，規(guī)范責(zé)任主體行為。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從政府監(jiān)督視角出發(fā)，依據(jù)其監(jiān)督職責(zé)提出的 CPCA-GRU質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)全景式預(yù)警模型，能夠很好地解決政府質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)大量在建工程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警問題。CPCA全局因素特征保證了對(duì)大量工程開展風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí)參考標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性；GRU全過程特征充分提取關(guān)鍵歷史風(fēng)險(xiǎn)信息，提升了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)水平預(yù)判的準(zhǔn)確度；基于 CPCA-GRU的全景式模型具有顯著的預(yù)警優(yōu)勢(shì)，為監(jiān)督部門提高對(duì)工程質(zhì)量事故的事前預(yù)防及精準(zhǔn)管控能力提供了理論支撐。實(shí)例應(yīng)用結(jié)果表明，本文模型能夠?yàn)楸O(jiān)督部門提供有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息。本文對(duì)比分析了政府監(jiān)督部門與項(xiàng)目法人、監(jiān)理單位監(jiān)督重點(diǎn)的異同，明確了質(zhì)量人員管理、支持與配合態(tài)度等政府監(jiān)管重點(diǎn)，為其開展精準(zhǔn)管控工作提供了決策支持。

工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)隨時(shí)間對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平的影響具有動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，質(zhì)量監(jiān)督工作在工程建設(shè)各階段具有不同的側(cè)重方向，未來研究需引入更具動(dòng)態(tài)性的特征提取方法獲取不同階段的風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)特征。