МЕТОД ПРОАКТИВНОГО ОЦІНЮВАННЯ СТІЙКОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ ПРОЄКТІВ НА ОСНОВІ НЕЙРО-НЕЧІТКОГО МОДЕЛЮВАННЯ
Заголовок (англійською):
A METHOD FOR PROACTIVE SUSTAINABILITY ASSESSMENT OF CONSTRUCTION PROJECTS BASED ON NEURO-FUZZY MODELING
Автор(и):
Здрілько М. В.
Автор(и) (англ):
Zdrilko M.
Ключові слова (укр):
проактивне управління проєктами; менеджмент; сталий розвиток; будівельна галузь; адаптивна нейро-нечітка система висновування; система підтримки прийняття рішень; оцінка ризиків
Ключові слова (англ):
proactive project management; management; sustainable development; construction industry; adaptive neuro-fuzzy inference system; decision support system; risk assessment
Анотація (укр):
Ефективне управління проєктами сталого розвитку в будівельній галузі ускладнюється через
реактивний характер традиційних методів контролю та проблему інтеграції гетерогенних даних, що включають
кількісні метрики та якісні експертні оцінки, притаманні критеріям екологічного, соціального та корпоративного
управління (англ. Environmental, Social, and Governance, ESG). Для вирішення цієї проблеми в статті запропоновано метод
проактивного оцінювання стійкості, реалізація якого передбачає інтеграцію комплексу моделей для функціонування
системи раннього попередження. В основі методу лежить адаптивна нейро-нечітка система висновування (англ.
Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, ANFIS), обрана завдяки її унікальній здатності моделювати складні нелінійні
системи, одночасно обробляючи неоднозначність та невизначеність показників сталого розвитку. Імплементація
методу проактивного оцінювання стійкості будівельних проєктів починається із застосування розробленої структурно
семантичної моделі даних, яка перетворює різнорідні вхідні дані проєкту на уніфікований вхідний вектор шляхом їх
ієрархічної структуризації, нормалізації та фаззифікації. Сформований вектор слугує основою для обчислювального ядра
методу – прогнозної нейро-нечіткої моделі, що реалізована на архітектурі ANFIS. Ця модель, навчаючись на історичних
даних, автономно генерує базу знань нечітких правил «ЯКЩО-ТО», виявляє нелінійні залежності та прогнозує
інтегральний індекс проактивної стійкості (англ. Proactive Sustainability Index, PSI). Кінцеві результати прогнозної
моделі інтерпретуються за допомогою діагностичної моделі підтримки рішень, яка візуалізує динаміку PSI та,
аналізуючи найбільш активовані нечіткі правила, виконує діагностику першопричин потенційних відхилень,
перетворюючи обчислювальні результати на практичні управлінські інструменти. Результатом цього дослідження є
те, що запропонований метод, який ґрунтується на інтеграції структурно-семантичної, прогнозної та діагностичної
моделей, операціоналізує проактивне управління за допомогою керованої даними системи. Він об’єктивізує оцінку
складних факторів стійкості, долаючи розрив між якісними експертними знаннями та кількісними даними. На відміну
від існуючих моделей штучного інтелекту типу «чорна скринька», метод забезпечує прозору діагностику завдяки
інтерпретованості нечітких правил прогнозної моделі, що підвищує довіру до результатів. Таким чином, розроблений
метод надає менеджменту будівельних організацій науково обґрунтований та адаптивний інструментарій для
передбачення ризиків, пов’язаних зі сталим розвитком, оптимізації управлінських втручань та покращення загальних
результатів проєкту в динамічному середовищі.
Анотація (англ):
Effective management of sustainable development projects in the construction industry is impeded by the
reactive nature of traditional control methods and the challenge of integrating heterogeneous data, which includes the
quantitative metrics and qualitative expert assessments inherent to Environmental, Social, and Governance (ESG)
criteria. To address this problem, this paper proposes a method for proactive sustainability assessment, the
implementation of which involves an integrated set of models to function as an early warning system. The method is
based on an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), selected for its unique ability to model complex
nonlinear systems while handling the ambiguity and uncertainty of sustainability indicators. The implementation of the
proactive sustainability assessment method for construction projects begins with the application of a developed
structural-semantic data model, which transforms heterogeneous project inputs into a unified input vector through
hierarchical structuring, normalization, and fuzzification. The resulting vector serves as the foundation for the
method’s computational core – a predictive neuro-fuzzy model implemented on the ANFIS architecture. This model, by
learning from historical data, autonomously generates a knowledge base of IF-THEN fuzzy rules, identifies nonlinear
dependencies, and forecasts a Proactive Sustainability Index (PSI). The final results from the predictive model are
interpreted using a diagnostic decision-support model, which visualizes the dynamics of the PSI and, by analyzing the
most activated fuzzy rules, performs a root-cause diagnosis of potential deviations, thereby converting computational
results into practical managerial tools. The key conclusion of this research is that the proposed method, grounded in
the integration of structural-semantic, predictive, and diagnostic models, operationalizes proactive management
through a data-driven system. It objectifies the assessment of complex sustainability factors, bridging the gap between
qualitative expert knowledge and quantitative data. In contrast to existing «black-box» artificial intelligence models,
the method ensures transparent diagnostics due to the interpretability of the predictive model’s fuzzy rules, which
enhances trust in the results. Ultimately, the developed method provides the management of construction organizations
with a scientifically grounded and adaptive toolkit for anticipating sustainability-related risks, optimizing managerial
interventions, and improving overall project outcomes in a dynamic environment.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Управління розвитком складних систем, номер 64, 2025
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Management of Development of Complex Systems, number 64, 2025
Мова статті:
English
Формат документа:
application/pdf
Документ:
Дата публікації:
25 Декабрь 2025
Номер збірника:
Розділ:
УПРАВЛІННЯ ПРОЄКТАМИ
Університет автора:
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература:
- Balasubramanian A. (2025). Proactive project management: Leveraging multi-agent rag for workflow optimization. Journal of Artificial Intelligence, Machine Learning and Data Science, 3 (1), 2004-2010. URL: https://doi.org/10.51219/jaimld%2Fabhinav-balasubramanian%2F441.
- Tuhaise V. V., Tah J. H. M., & Abanda F. H. (2023). Technologies for digital twin applications in construction. Automation in Construction, 152, 104931. URL: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2023.104931.
- Bezerra R. R. R., Martins V. W. B., & Macedo A. N. (2024). Validation of challenges for implementing esg in the construction industry considering the context of an emerging economy country. Applied Sciences, 14 (14), 6024. URL: https://doi.org/10.3390/app14146024.
- Dolhopolov S., Honcharenko T., Savenko V., Balina O., Bezklubenko I. S., & Liashchenko T. (2023). Construction site modeling objects using artificial intelligence and bim technology: A multi-stage approach. 2023 IEEE International Conference on Smart Information Systems and Technologies (SIST), 174–179. URL: https://doi.org/10.1109/SIST58284.2023.10223543.
- Honcharenko T. (2020). Cluster method of forming metadata of multidimensional information systems for solving general planning problems. Management of Development of Complex Systems, 42, 93–101. URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2020.42.93-101.
- Chen K., Zhou X., Bao Z., Skibniewski M. J., & Fang W. (2025). Artificial intelligence in infrastructure construction: A critical review. Frontiers of Engineering Management, 12(1), 24-38. URL: https://doi.org/10.1007/s42524-024-3128-5.
- Zhong Y., & Goodfellow S. D. (2024). Domain-specific language models pre-trained on construction management systems corpora. Automation in Construction, 160, 105316. URL: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105316.
- Shi M., Jiang R., Zhou W., & Liu S. (2020). A privacy risk assessment model for medical big data based on adaptive neuro-fuzzy theory. Security and Communication Networks, 2020. URL: https://doi.org/10.1155/2020%2F5610839.
- Nayak A., & Raghatate K. S. (2024). Implementing adaptive neuro-fuzzy inference systems (anfis) for risk assessment of drug interactions. Communications on Applied Nonlinear Analysis, 32(2s). URL: https://doi.org/10.52783/cana.v32.2253.
- Ebrat M., & Ghodsi R. (2014). Construction project risk assessment by using adaptive-network-based fuzzy inference system: an empirical study. KSCE Journal of Civil Engineering, 18, 1213-1227. URL: https://doi.org/10.1007/s12205-014-0139-5.
- Al-Momen G. H., & Ghasemlounia R. (2023). Developing a fuzzy inference model for construction project risk management in Iraq. Journal of Techniques, 5(3), 1-14. URL: https://doi.org/10.51173/jt.v5i3.1478.
- Liu L. (2022). Construction vibration risk assessment of engineering projects based on nonlinear feature algorithm. Nonlinear Engineering, 11(1), 590-597. URL: https://doi.org/10.1515/nleng-2022-0221.
- Alawad H., An M., & Kaewunruen S. (2020). Utilizing an adaptive neuro-fuzzy inference system (anfis) for overcrowding level risk assessment in railway stations. Applied Sciences, 10 (15), 5156. URL: https://doi.org/10.3390/app10155156.
- Sirin O., Gunduz M., & Al Nawaiseh H. M. (2024). Developing an adaptive neuro-fuzzy inference system for performance evaluation of pavement construction projects. Sustainability, 16(9), 3771. URL: https://doi.org/10.3390/su16093771.
- Kiani Mavi N., Brown K., Fulford R., & Goh M. (2024). Forecasting project success in the construction industry using adaptive neuro-fuzzy inference system. International Journal of Construction Management, 24 (14), 1550-1568. URL: https://doi.org/10.1080/15623599.2023.2266676.
References:
- Balasubramanian A. (2025). Proactive project management: Leveraging multi-agent rag for workflow optimization. Journal of Artificial Intelligence, Machine Learning and Data Science, 3 (1), 2004-2010. URL: https://doi.org/10.51219/jaimld%2Fabhinav-balasubramanian%2F441.
- Tuhaise V. V., Tah J. H. M., & Abanda F. H. (2023). Technologies for digital twin applications in construction. Automation in Construction, 152, 104931. URL: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2023.104931.
- Bezerra R. R. R., Martins V. W. B., & Macedo A. N. (2024). Validation of challenges for implementing esg in the construction industry considering the context of an emerging economy country. Applied Sciences, 14 (14), 6024. URL: https://doi.org/10.3390/app14146024.
- Dolhopolov S., Honcharenko T., Savenko V., Balina O., Bezklubenko I. S., & Liashchenko T. (2023). Construction site modeling objects using artificial intelligence and bim technology: A multi-stage approach. 2023 IEEE International Conference on Smart Information Systems and Technologies (SIST), 174–179. URL: https://doi.org/10.1109/SIST58284.2023.10223543.
- Honcharenko T. (2020). Cluster method of forming metadata of multidimensional information systems for solving general planning problems. Management of Development of Complex Systems, 42, 93–101. URL: https://doi.org/10.32347/2412-9933.2020.42.93-101.
- Chen K., Zhou X., Bao Z., Skibniewski M. J., & Fang W. (2025). Artificial intelligence in infrastructure construction: A critical review. Frontiers of Engineering Management, 12(1), 24-38. URL: https://doi.org/10.1007/s42524-024-3128-5.
- Zhong Y., & Goodfellow S. D. (2024). Domain-specific language models pre-trained on construction management systems corpora. Automation in Construction, 160, 105316. URL: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2024.105316.
- Shi M., Jiang R., Zhou W., & Liu S. (2020). A privacy risk assessment model for medical big data based on adaptive neuro-fuzzy theory. Security and Communication Networks, 2020. URL: https://doi.org/10.1155/2020%2F5610839.
- Nayak A., & Raghatate K. S. (2024). Implementing adaptive neuro-fuzzy inference systems (anfis) for risk assessment of drug interactions. Communications on Applied Nonlinear Analysis, 32(2s). URL: https://doi.org/10.52783/cana.v32.2253.
- Ebrat M., & Ghodsi R. (2014). Construction project risk assessment by using adaptive-network-based fuzzy inference system: an empirical study. KSCE Journal of Civil Engineering, 18, 1213-1227. URL: https://doi.org/10.1007/s12205-014-0139-5.
- Al-Momen G. H., & Ghasemlounia R. (2023). Developing a fuzzy inference model for construction project risk management in Iraq. Journal of Techniques, 5(3), 1-14. URL: https://doi.org/10.51173/jt.v5i3.1478.
- Liu L. (2022). Construction vibration risk assessment of engineering projects based on nonlinear feature algorithm. Nonlinear Engineering, 11(1), 590-597. URL: https://doi.org/10.1515/nleng-2022-0221.
- Alawad H., An M., & Kaewunruen S. (2020). Utilizing an adaptive neuro-fuzzy inference system (anfis) for overcrowding level risk assessment in railway stations. Applied Sciences, 10 (15), 5156. URL: https://doi.org/10.3390/app10155156.
- Sirin O., Gunduz M., & Al Nawaiseh H. M. (2024). Developing an adaptive neuro-fuzzy inference system for performance evaluation of pavement construction projects. Sustainability, 16(9), 3771. URL: https://doi.org/10.3390/su16093771.
- Kiani Mavi N., Brown K., Fulford R., & Goh M. (2024). Forecasting project success in the construction industry using adaptive neuro-fuzzy inference system. International Journal of Construction Management, 24 (14), 1550-1568. URL: https://doi.org/10.1080/15623599.2023.2266676.