案例推理在通风空调工程投资估算中的应用研究.pdf
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1、建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 S1 期2023 年 7 月Vol.44 No.S1Jul.2023摘要:通过深入分析大量已建工程的成本数据,归纳总结工程历史成本数据应用原则的基础上,以通风空调工程成本数据为例,进行基于案例推理的投资估算研究。首先利用SPSS软件进行相关性分析,获取通风空调工程成本的重要特征属性及特征权重,建立基于案例推理的投资估算预测模型。然后对特征属性进行量化处理并利用ACCESS软件构建案例库。继而,采用VBA计算机语言程序构建初步搜索与高级检索程序以检索相似案例。最后,以与目标案例的相似度为权重进行修正,得出目标案例预测值。结合实例,验
2、证该模型的有效性。基于案例推理的估算方法,可以有效解决通风空调分部分项工程的投资估算问题,误差较小。关键词:案例推理;投资估算;通风空调工程;ACCESS中图分类号:TU723.3文献标识码:A文章编号:1002-851X(2023)S1-0077-05DOI:10.14181/ki.1002-851x.2023S1077Research on the Application of Case-based Reasoning in the Investment Estimation of Ventilation and Air Conditioning EngineeringFENG Lingx
3、iang1,LI Kexin1,YANG Ming2,BAI Kun3(1.School of Management Science and Engineering,Tianjin University of Finance and Economics,Tianjin 300222,China;2.Tianjin Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd,Tianjin 300074,China;3.Urban Construction Branch of China Railway Construction Investment
4、Group Co.,Ltd,Beijing 100070,China)Abstract:This paper analyzes the cost data of a large number of completed projects and summarizes the application principles of historical cost data of projects.Then take the cost data of ventilation and air conditioning engineering as an example to study the inves
5、tment estimation based on case-based reasoning.First of all,SPSS is used for correlation analysis to obtain the important characteristic attributes and characteristic weights of the cost of ventilation and air conditioning engineering,and a case-based reasoning investment estimation prediction model
6、 is established.Then the feature attributes are quantized and the case base is constructed by ACCESS.Then,VBA computer language program is used to build preliminary search and advanced search programs to retrieve similar cases.Finally,the similarity with the target case is used as the weight to corr
7、ect the result,and the predicted value of the target case is obtained.An example is given to verify the effectiveness of the model.The estimation method based on case-based reasoning can effectively solve the problem of investment estimation of ventilation and air conditioning divisional and subdivi
8、sional projects with small error.Keywords:case-based reasoning;investment estimation;ventilation and air conditioning engineering;ACCESS1引言2020年,住房和城乡建设部办公厅 关于印发工程造价改革工作方案的通知 为工程造价咨询服务提出了新的指导方向,即利用大数据和人工智能技术为概预算编制提供依据。事实上多年来随着人工智能技术的发展,该方向已被学术界广泛关注并取得很多学术成果,但是由于数据样本缺乏等原因,人工智能技术在投资估*基金项目:天津市哲学社会科学规划项
9、目资助(TJGL16-009)作者简介:冯领香,博士,讲师,主要从事工程项目管理研究。案例推理在通风空调工程投资估算中的应用研究*冯领香1,李可心1,杨铭2,白琨3(1.天津财经大学管理科学与工程学院,天津 300222;2.天津市建筑设计研究院有限公司,天津 300074;3.中国铁工投资建设集团有限公司城市建设分公司,北京 100070)建 筑 经 济2023年78算、概预算编制中的应用,尚不能落地。因此,收集已完成的工程成本特征数据,进行成本的估算、概算,甚至用作精细的成本计划,有重要的研究意义和工程价值。对工程数据的结构和影响因素进行分析,并利用人工智能技术给出较为准确的工程量和工程价
10、的估算,对工程成本预测理论的发展具有理论意义。项目前期决策阶段,由于工程信息尚少,投资估算主要依靠专家经验,且误差较大。不同建设阶段的成本数据精细度和准确度差别巨大,最前期投资估算阶段数据粗略,最后期竣工验收阶段的工程决算数据准确。从预测精度角度来说,可用某阶段工程项目历史样本数据估算其之前各阶段成本,不能估算其之后各阶段的成本,即可用工程竣工决算历史样本数据预测得出工程估算、工程概预算,可用工程预算历史样本数据预测投资估算和初步设计概算。本文试用初步概算历史样本数据进行投资估算预测的应用研究。通风空调工程属于机电安装工程中的分部分项工程,具备专业性、特殊性和必要性。通过查阅案例推理在工程估价
11、领域应用的文献可知,几乎没有单独将机电安装工程作为研究对象使用案例推理进行成本估算的研究,原因之一是安装造价在总造价中占比较小。但是随着行业对造价预测精度的提高,精准预测机电安装工程的成本亦是未来的发展趋势之一。另一个原因是相较于土建工程主要受结构、建筑面积等因素的影响,并且有相对固定的主材,如钢筋、水泥、砖等,通风空调工程等机电安装工程的成本主要由设备类型或使用材料类型决定,其特征参数和影响因素与土建工程存在截然不同之处。本文以通风空调工程为例,对25个已建工程暖通风系统的初步设计概算造价信息进行数据分析,建立了基于案例推理的通风空调系统的投资估算预测模型,对目标案例的通风空调系统造价进行预
12、测,预测结果误差较小,证明了该模型的有效性与现实应用意义。2案例推理研究方法和成本预测指标体系2.1案例推理方法的文献综述应用于成本预测的人工智能技术有多种,其中案例推理是一种增量式学习,在长期使用时效果优于其他模型。案例推理系统是由耶鲁大学的Roger Schank于1982年首次提出。Schank在工作中提出了一个假设,即专家系统的推理过程可以通过使用专业实例和专家的知识和经验来实现。JL Kolodner(1985)在其文献中首次使用了案例推理(CBR)这个术语。基于已建工程的成本数据,使用案例推理进行投资估算被认为是可行的,大量学者对此展开了研究。冯为民等人在国内首次使用案例推理进行工
13、程造价估算,结合模糊数学的相关理论,建立土木工程主要工料消耗估算的系统结构及数学模型。姜韶华等人开发实现了能够支持信息不完全情况下检索的基于案例推理的建设项目投资估算系统。李俊达、刘娜等将案例推理技术应用于公路造价估算,N.Kwon等人将其应用于老化民用建筑维护成本估算。作者对案例推理方法在工程成本估算中的应用进行了归纳,见表1。研究发现,案例推理技术比较成熟且在工程投资估算预测领域应用具备一定的优越性。然而,不同的工程项目采用的输入和输出指标体系具有明显的不同,这是由于建筑类别、功能、专业等特征对成本估算影响因素有直接影响。2.2成本预测指标体系案例推理模型需要依据输入指标进行案例检索,通过
14、输出指标来预测结果。因此,明确影响工程造价的主要特征参数,建立合适的指标体系,对于使用案例推理技术进行投资估算预测是非常重要的。表1给出了国内外学者关于案例推理在成本估算应用中的工程数据、指标体系、研究方法。可以看出由于不同领域成本数据结构的差别,以及不同阶段预测目标的差别,学者们采用的成本预测指标体系有巨大的差异。本文对通风空调分部分项工程数据进行结构化分析并进行成本预测的探索。收集了25个已建工程的初步设计概算数据,工程类别包括医院、文化中心、体育馆、档案馆、足球场、监狱等。为了避免出现专家经验直接确定指标体系的主观性弱点,本文采用了数据相关性分析的方法进行影响因素分析,从而确定指标体系。
15、第一步:定量化指标的相关分析。在定量化的复杂数据条件下,通过汇总合并通风空调数据,共选取和提取了15个工程特征参数的数据,分别是:平米造价、风道、风口、风阀、风机、风机盘管、新风机组、排气扇、散流器、排烟口、消声器、橡塑保温、建筑面积、室内机和室外机。将收集的25个已建工程中,其中24个工程项目历史数据,采用Z-score标准化方法对原始数据进行标准化处理,通过SPSS软件进行相关性分析,得到了各个特征参数之间的相关性矩阵表,如表2所示。第二步:定量指标的确定。首先将平米造价确定为输出指标。按照与输出指标关联性强且相对独立的原则,最终确定影响通风空调系统投资估算的六个输入指标为:风道、排气扇、
16、风阀、风机、风机盘管、新风机第 44 卷第 S1 期79冯领香,等案例推理在通风空调工程投资估算中的应用研究组。表2相关性矩阵表中,风口、橡塑保温与风道间的相关性较大,散流器与风筏、风机盘管间的相关性较大,室内机、室外机与平米造价的相关性较小,舍弃了风口、橡塑保温、散流器、室内机和室外机等指标,综合考虑各特征参数对平米造价的影响,保留了一个输出指标和六个特征属性作为输入指标,分别是平米造价、风道、排气扇、风阀、风机、风机盘管和新风机组。第三步:定性指标的确定。对工程项目基础信息和成本数据进行比对,得出对成本有重要影响的定性指标:工程用途、工程类别、结构类别,基于第二步确定的表1国内外学者关于案
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