模糊邏輯與BIM

鄭俊膺 技師

模糊邏輯是理解「精確」的學問

模糊邏輯（註1）並非如字面的意思那樣樣的馬虎、不精確，而是面對實體世界無所不在的不確定，以合理的闡釋把含糊不清的概念定出一個準度，駕御模糊的一種邏輯，產生更精確、更合乎人性的結果。

【註1】 模糊邏輯 (Fuzzy Logic)：發展初期與二元邏輯學派有嚴重衝突，但隨着二元邏輯在人工智慧和神經網絡的應用發展都遇到瓶頸，模糊邏輯郤融合了或然率(是模糊裡的一個特例)，找到突破瓶頸的出路。

不久將來，模糊邏輯結合量子電腦(比目前任何超級電腦快1,000萬倍以上)，人類社會會有天翻地覆的變化。

PCM（Project Construction Management）要管專案的全部，依BIM（Building Information Modeing）的界定就是從LOD 100~LOD 500全部完整的生命週期裡所有大小事件的集合。

【註2】 LOD (Level Of Development)：是BIM以全生命週期觀點對建築產業鏈發展的界定：

1.LOD 100 基本構想階段

2.LOD 200初步設計規劃

3.LOD 300 建築設計完成

4.LOD 400 營造廠承包的層次

5.LOD 500 完工 

  3d-bim是非常有效率的建築資訊模型，它的核心價值會激發建築產業鏈革命性的蛻變。但3d-bim建立的模型(representation)只能對應LOD 100到LOD 400，這是在虛擬端的設計階段，虛擬端裡行為實現的核心是軟件，非常確定。

但3d-bim在LOD 400~500(實體世界裡的營造現場)之間是空白，因為這階段裡行為實現的核心是人。我們不能寫一個程式去令人採取行動。

影響人下決定，而又能正確行動的是這個人的心智能力【註3】。 

【註3】心智主要包括三個方面能力。

1.獲得知識

2.應用知識

3.抽象推理 

我們花了很長的時間，轉化了3d-bim的概念，確認LOD 400~500的最有代表性的模型是「流程分工，共同負責」，和傳統觀念裡的「專業分工，分層負責」，有明顯的區隔。

流程的執行者是人，因此，在LOD 400~500，人的心智能不能在流程裡有效的被管控、激勵自主管理的熱情？是一個必須解決的核心問題。

主宰了西方科學研究兩千多年的二元邏輯無法建立人的心智思維模型。這也是一個在傳統建築管理領域裡從沒有研究者敢踫觸的敏感地帶。

在規劃層的人屬於心智能力較高的知識工作者，但越靠近執行面就越依賴心智能力較低的工人。

而每一完整的流程生命週期會包括所有這些人，要讓這些差異性如此大的一群人協同合作，首先要找到影響心智能力的模型是什麼？

模糊邏輯為這問題開啟了一扇門，一條道路。

跟著扎德當年思維，追溯到心智的源頭，就是要攪清楚人腦是如何思考的？

不同心智能力的人，有沒有一個共同的思考模型？

我們認為有，那就是：

(1) 人腦是用模糊去理解複雜的。

(2) 模糊的真值是文字，不是數字。

那真是簡單透頂的一個觀念。1964年7月，扎德(Zadeh)因為一次晚餐約會取消，閒下來照平常習慣的思考姿勢，躺在床上，思索着複雜系統(Complex System)，模糊集合的概念突然湧現腦際。他立刻意識到這觀念的重要性，很快的擴展了這概念的範疇，半小時後完成了基本輪廓，他繼續躺在床上思考，三小時後，腦子裡對模糊邏輯，整個事情會是怎麼樣，有了一個相當明確的系統概念。

我們透過模糊邏輯啟示，了解透過文字敘述，比用看似明確的數據更能解釋複雜和精確。而且那就是人腦的思考方式。

每個人都喜歡以聽故事的方式去了解複雜的世界，以文字敘述的故事有起轉承合的過程，人腦容易吸收。故事裡有比喻，比喻就是用模糊理解複雜的一個方法。故意書裡還有插圖，是把某一段文字敘述的魅力以「可視化」加強、放大。

\Law of Incompatibility)

  當一個系統的複雜性增高，我們在敘述這個系統精確但重要的行為時，叙述能力便逐漸降低，直到一個門檻，超過這個門檻之上，精確和重要(或適切)這兩種特質便互相排斥，不能並存（1）。               

用「數值」無法記錄真實

建築工程的品管一直依賴Check List，當工程規模不大比較簡單的場合似乎有點用，但當規模和複雜程度增高，到頭來只是收蒐了一堆無序的data，對品管沒有說服力。

Check List 上的記錄，真值是1與0。

這二元邏輯的記錄對真實現象的描述其實是很不準確的，因為所有的行為一定有誤差，我們應該了解誤差的「程度」而不是兩個極端。 

例如：某一項建築作業的標準是3cm容許誤差。

        那2.99cm  是ok，真值是 1。3.01cm  是ng，真值是 0

        這明顯是「豈有此理」！

因此，人腦會自動把這兩個數值模糊化，真值都歸類為1。

這樣的稍為放縱的行為是無法阻擋、也是合理的。但，有了可放縱的念頭就怕難煞車，因此，要放縱到什麼程度才合理？才是問題！  

解決辦法就是流程控管，追蹤流程的合理性。

因為0與1的結果不是突然出現的，他們是許多流程的結果。流程ok，結果就ok。    

流程從起點到終點是連續的，也是從0到1的概念，由0到1有無限多個「點」，每兩個Check Point中間永遠還有Check Point。要用Check Point表達品質，理論上Check Point的數量要很多、很多、很多才能達到邏輯上的合理，因此，流程控制不能用停下來Check List求取Data的辦法。人腦受不了這些無限大的煩惱，一板一眼填報Check List會讓人發瘋，要避免發瘋只好亂填亂記。

管理技術首先要讓人的頭腦清醒保持效率。所以管理要適應人腦的思考習慣，不該弄一套規則攪得人腦發狂。

人腦用模糊的方式去理解精確。模糊的真值是「文字」，不是數字。這也印證了流程控管的真值是如說故事般的文字敘述，不是數字。3d-bim則有如把故事書的插畫變成電影片。把故事的魅力發揮到極致。

這些觀念顛覆了傳統體制內的認定，認為管理就是數據，數據是精確的，文字是不精確的。因此傳統管理系統的操作輸入窗口設計，頂多是給數據加上文字附註。這是重視結果忽視流程，於是，許多前端有影響力的因子被漏掉了。

模糊邏輯的三個特質

     1.模糊的真值是文字，不是數字。這些文字包括「非常真」、「相當真」、和「不非常假」…等。這些真值中每一個都是模糊集合，介於0與1之間的線段上。

     2.模糊的真值表Truth Table是非常精確的。

     3.模糊推論規則的確實性是概約的，不是準確的（2）。

   為什麼把模糊邏輯應用到管理上會有實用，理由有兩個：

1.把諸如「非常真」、「相當真」這類重疊圍籬放在介於0到1之間的線段上，原來無限多集合即變成可數的集合。模糊邏輯因此簡化了連續體。

2.它更符合人類的推理習慣。

    「比如『小李是對的』不是『小李可能是百分之八十七是對的』， 而且人們也是依法前者做成結論。」

品質不能用統計表示

模糊與或然率都是用來描述不確定性。

人類一生所做的決定，大部份都是資訊不足時就要做決定。模糊和或然率都是我們依賴的深層思考。這兩者在人類的心智能力上扮演極重要的角色，但由於他們已深植我們的日常世界，我們反而不自覺他們的存在。

然而或然率是處理「是or否」的發生率，它要求的是我們對問題的無知，本質上是統計。

模糊處理的是程度，不要求無知，是要求知道多少的程度。而且，模糊完全不涉及統計。因此模糊可以協助我們了解品質可靠的程度。品質可靠度0.9是好的房子，0.8也是好房子，0.75也還可以放心。

但統計不可以，統計值90%是好的不能代表房子的品質是可以放心的，因為統計的基礎是對問題無知，萬一那其餘10%裡剛好有部位是嚴重缺失怎麼辦？劉翔在北京奧運一條腿拉傷就全盤皆輸，他用不到全身都傷吧！

因此，用統計去解釋房子的品質是非常沒道理的。

所以，用check list(假設沒有流程追蹤支撐)作品質依據是危險的。

模糊邏輯不是攪唬哢，是把模糊事物攪清楚的精確學問。

那，為何不乾脆叫精確邏輯？

因為真實世界沒有絕對精確這回事，一旦說了精確，它的本質郤是模糊。

所有事物都容許有一定的等級刻度，或各有它的傾斜刻度。例如風景「很優美」，距離「不很遠」。這些帶有模糊本質的文字，它們的真值True Table反倒是非常精確的。

因此，扎德思量再三，仍然採用了「模糊邏輯」這個容易引起爭議郤又與人腦最親近的詞。

傳統建築管理逐漸步入「不相容定律」困局

這些觀念顛覆了傳統體制內的認定，認為管理就是數據，數據是精確的，文字是不精確的。因此，傳統管理系統的操作輸入窗口設計，頂多是給數據加上文字附註。這是重視結果忽視流程，於是，許多前端有影響力的因子被漏掉了。

在從前，社會情況、建築產品模式都比較簡單，似乎還可以應付。社會不斷發展，專業分工越來越細，品質要求越越高，遊走巧門的手法越來越隱蔽，專案管理越來越複雜。傳統裡所有的資訊管理技術已經無法處理這些複雜了。

人若失去資訊處理技術的支援，就只剩下個人的經驗支撐，只能是各玩各的一群烏合之眾。管理掉進了「不相容定律」的困局。

解除困局的天使 (BIM技術出現 )

首先是3d-bim，在虛擬端的表現接近完美。唯一缺點是取得這技術的代價太高，只有市場金字塔頂層的專案或企業才花得起取得成本。

但畢竟，就技術而言在虛擬端突破了不相容定律困局是沒有疑問的。

中國大陸的CCDI 設計集團副總經理：弋洪濤先生從市場觀點說了一段感言：

他說的意思是，高成本的3D技術可以量財力採用，但BIM的核心價值應該普遍推廣應用。只是，必須有人把平價的實踐方法找出來！

於是，我們接受模糊邏輯對人腦思考模式的提示，融合了3d-bim的核心概念---共同操作平台、資訊透明、所有stakeholders (包括工頭、領班等基層實際執行者) 都要參與共同平台的資訊溝通，共同負責等這些重要概念，在2d的環境裡建立了2d-bim。把BIM概念的應用真正的填滿了整個建築生命週期。

2d-bim也是一個開放系統，一個觀念。只要符合BIM的核心概念，可以包括各種可以運用的程式(office程式、Autocad等，甚至Revit 3d建模程式也可以視之為2d-bim的插件)、也包括對人的領導管理，經驗交流(一些東方的人本思想的應用)。

  1.2d-bim以Access程式發展了共同操作平台，平台核心技術是以文字表達能力實踐對所有流程的追蹤。流程追縱技術可以準確的重建現場。幫助管理者以起轉承合的故事去理解專案的精確程度。這些故事由所有Stakeholders各自獨立編織，瞬間就可以交差比對，沒有人有本事在這樣全面公開的邏輯環境裡造假，這是無以倫比的透明化。

  因為流程分工的負責者keyman要對流程的完整性負責，他最好主動協同解決與其他流程的可能踫撞。

  2.則，不論是為了自身利益或事後無法逃避的監督，keyman會彼此關心，樂於參與協調。這樣很自然地建立了Check List前端的預警系統。

  3.2d-bim的共同操作平台掛在雲端，專案所有的流程在這裡公開，平台的入口設計是工作日誌和行事曆，輸出的是仿如說故事般的流程追蹤表，或者入口資訊經過軟件加工、整合，輸出派工單，單元空間查驗單。

  4.2d-bim也包括以Excel發展的空間化算圖程式，做到如  3d-bim的Take off Manager【註4】插件的數量計算功能。但還可以更進一步做到Take off Manager做不到的程度：以層面系統概念建立柔軟度(soft-state)切合專案的底層差異性作工料分析，這是為「物流一定對」做好準備。

  5.同時也為專門針對執行效率檢核的財務報表建立了數據基礎。

  6.Access程式可以提取Excel資料表的數列，因此，在Access共同操作平台發展的財務系統可以做到上層財務系統做不到的事；讓每一筆成本都可以連結到成本發生的某一個流程，我們可以從流程故事的合理性，也就是透過模糊邏輯的真值(文字)去判斷每一筆錢的合理性。

  7.因此，由2d-bim發展出來的實獲值曲線圖，比3d-bim結合P6（專案管理軟體P3升級版）產生的實獲值曲線更有解釋力。

當然，要人的行為如預期尚要結合許多其他條件，但把複雜的事件說清楚顯然是最基本、也是最難的技術，至於其他事項都好辦。 

參考文獻

(1)「模糊邏輯」，Daniel Mcneil，Paul Freiberger。譯者吳惠民，P 44。

(2)「 模糊邏輯」，Daniel Mcneil， Paul Freiberger，P80。