李雅君

（張家口市第一建筑工程有限公司，張家口075000）

1 引 言

工程造價(jià)估算是指在投資決策階段，依據(jù)所掌握的資料及投資估算指標(biāo)、經(jīng)驗(yàn)和方法，對(duì)工程項(xiàng)目的投資額進(jìn)行估算.在現(xiàn)實(shí)生活中，我們常常會(huì)遇到知識(shí)不完備領(lǐng)域或復(fù)雜領(lǐng)域里的一些問(wèn)題，這些問(wèn)題很難用規(guī)則、模型加以描述或表示.鑒于傳統(tǒng)推理機(jī)制在應(yīng)用過(guò)程中所遇到的一些困難，迫切需要尋找一種新的推理機(jī)制.然而如果我們有過(guò)解決類似問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，我們往往會(huì)將當(dāng)時(shí)的解決方法作為參考，將該方法稍加修改，問(wèn)題便可得以解決.受人類這一認(rèn)識(shí)過(guò)程的啟發(fā)，人們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)如果有經(jīng)驗(yàn)而無(wú)理論依據(jù)同樣能提供問(wèn)題的解，于是專家們提出了基于案例的推理機(jī)制.

2 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

基于案例的推理是一種新興的推理方法，比較活躍，受到人們的廣泛關(guān)注，近年來(lái)，更是成為人工智能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).圍繞基于案例推理的各個(gè)步驟，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)CBR做了大量研究工作，取得了一定成果.目前，CBR研究焦點(diǎn)己經(jīng)開始向案例調(diào)整、案例維護(hù)方面轉(zhuǎn)移.針對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)案例調(diào)整的系統(tǒng)研究均明顯不足的現(xiàn)狀，常春光［1］在總結(jié)了具體的案例調(diào)整方式的基礎(chǔ)上，分析了各種調(diào)整方式的適用條件，設(shè)計(jì)出一套案例調(diào)整算法并給出一個(gè)通用的案例調(diào)整框架，為案例調(diào)整的執(zhí)行提供了依據(jù).

目前，基于案例推理是人工智能領(lǐng)域的重要研究方向，在眾多領(lǐng)域都有其應(yīng)用成果.然而，基于案例的推理在工程造價(jià)估算方面的應(yīng)用尚十分不足，雖然開展了一些針對(duì)己建工程進(jìn)行相似計(jì)算的研究，但還很不成熟，大多存在以下問(wèn)題：忽視了工程造價(jià)估算問(wèn)題的特殊性，采用通過(guò)案例推理直接估算造價(jià)的方式，易導(dǎo)致當(dāng)工料機(jī)價(jià)格受時(shí)間和市場(chǎng)的影響進(jìn)行復(fù)雜波動(dòng)時(shí)，對(duì)案例推理結(jié)果的修正將困難重重，造成系統(tǒng)誤差較大；一味地強(qiáng)調(diào)基于案例推理的重點(diǎn)在于案例檢索，而忽視案例推理的其它環(huán)節(jié)，割裂了基于案例推理過(guò)程中各個(gè)步驟之間的緊密聯(lián)系，不能最大限度地發(fā)揮基于案例推理的作用，無(wú)法保證案例推理效果.

3 案例表示與組織

CBR系統(tǒng)中，案例庫(kù)是一個(gè)重要的組成部分，它服務(wù)于整個(gè)推理過(guò)程，是其它各個(gè)模塊進(jìn)行工作的基礎(chǔ).因此，構(gòu)建基于案例推理的工程造價(jià)估算系統(tǒng)，首先要研究的是，怎樣把過(guò)去的工程實(shí)例表示成案例的形式，以及如何組織案例形成案例庫(kù).

（1）案例表示

案例表示是指借助一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)歷史經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行形式化的描述，完成人的經(jīng)驗(yàn)向案例的轉(zhuǎn)換.目前，案例表示的常用方法包括邏輯表示法、框架表示法、產(chǎn)生式表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法等.其中，框架表示法［2］是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)一般化的結(jié)構(gòu)，也是面向?qū)ο蟮乃枷胫畞?lái)源；框架表示法能夠在一定程度上滿足工程知識(shí)表達(dá)的需要及基于案例推理的需要，有利于系統(tǒng)方便、順利地進(jìn)行推理.故采用框架表示法.

使用框架表示法時(shí)，案例屬性的總和稱為案例的框架，每一個(gè)槽描述案例的一個(gè)組成部分，一個(gè)側(cè)面用于描述一組特征屬性，每個(gè)側(cè)面值即為一個(gè)具體特征值.其形式化描述如下：

案例編號(hào)：

框架名：（工程名稱）

槽1.工程信息描述

槽2.工程特征描述

側(cè)面1.工程類型

側(cè)面2.建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（建設(shè)規(guī)模，建筑標(biāo)準(zhǔn)，…）

側(cè)面3.建設(shè)地點(diǎn)

槽3.結(jié)果集

側(cè)面1.工料機(jī)配備

側(cè)面2.工程造價(jià)

槽4.相關(guān)說(shuō)明

側(cè)面1.工程案例點(diǎn)評(píng)分析

其中，案例編號(hào)唯一標(biāo)識(shí)工程案例，用字符串表示；工程信息描述是對(duì)工程狀況的簡(jiǎn)要介紹；工程特征描述即對(duì)工程特征的表示，包含了工程案例的檢索信息，是構(gòu)成工程案例的重要因素；結(jié)果集對(duì)應(yīng)問(wèn)題的解決方案，在基于案例推理的工程造價(jià)估算系統(tǒng)中，包括工料機(jī)配備和工程造價(jià)；相關(guān)說(shuō)明是對(duì)該工程案例的點(diǎn)評(píng)分析，對(duì)該案例所反映的信息予以解釋或延伸.

（2）案例組織

案例組織是指為了更好地表示案例，根據(jù)案例的特征和檢索的需要，對(duì)案例進(jìn)行組織、整理，形成案例庫(kù).案例組織為基于案例推理提供必要前提，直接影響到案例檢索效率.

根據(jù)工程案例的表示方法，運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)組織案例，建立工程案例庫(kù).關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是將概念模型數(shù)據(jù)化，構(gòu)建數(shù)據(jù)之間的一個(gè)整體邏輯結(jié)構(gòu)圖，即關(guān)系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型.將所搜集的工程案例框架存放在一系列相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表中.采用工程案例的各個(gè)屬性作為字段、案例編號(hào)作為主關(guān)鍵字來(lái)構(gòu)造表結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建各表中相應(yīng)的索引，并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建表間關(guān)系，從而進(jìn)行一體化操作.運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)后，可方便地利用SQL語(yǔ)言進(jìn)行工程案例檢索，對(duì)工程案例庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)等.

4 系統(tǒng)應(yīng)用

根據(jù)案例庫(kù)的結(jié)構(gòu)定義，將所搜集的的已建工程資料整理成相應(yīng)形式.考慮到工程樣本資料的特點(diǎn)，影響工料機(jī)配備的主要因素為建筑物的主要尺寸和設(shè)計(jì)參數(shù)，這里選取相應(yīng)特征屬性：類型、結(jié)構(gòu)、建筑面積、層數(shù)、地基承載力、抗震烈度，作為影響工程造價(jià)的關(guān)鍵因素.

現(xiàn)以某擬建工程作為實(shí)驗(yàn)案例，簡(jiǎn)要說(shuō)明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其決策支持功能的流程和效果.

根據(jù)系統(tǒng)提示，輸入當(dāng)前工程信息：8層住宅樓，框架結(jié)構(gòu)，建筑面積4961 m2，地基承載力150 kn／m2，抗震烈度7級(jí).

首先，運(yùn)用問(wèn)題描述模塊，將該工程信息表示為類似于原有案例的形式.在案例檢索模塊，以工程類型相同為檢索條件對(duì)案例進(jìn)行過(guò)濾，得到候選工程案例集合｛案例1，案例2，案例3，案例4｝，再進(jìn)行高級(jí)檢索，依次計(jì)算局部相似度、各特征屬性的權(quán)重、全局相似度，得到當(dāng)前工程問(wèn)題與候選工程案例集合中各案例的相似度分別為0.63，0.81，0.74，0.58，設(shè)置該值大小為0.6，得到符合該可信度要求的工程案例，并以其各自與當(dāng)前工程問(wèn)題的相似度為依據(jù)，按由大到小的順序?qū)Π咐M(jìn)行排列，形成案例庫(kù)給出的建議解｛案例2，案例3，案例1｝，然后將該解送至方案調(diào)整模塊，提請(qǐng)用戶針對(duì)當(dāng)前工程問(wèn)題與建議解之間的差異進(jìn)行必要的調(diào)整，選擇自動(dòng)調(diào)整方式，得到問(wèn)題的確定解，即以每100 m2為基本單位，主要工料機(jī)配備為：人工工作473.29天，鋼材3.62t，木材1.34 m3，水泥5.65 t，砌體15.27襯，中粗砂15.74 m3，商品硅35.06 m3，腳手架11 m，塔吊4.82臺(tái)班，接著將其與方案評(píng)價(jià)模塊內(nèi)產(chǎn)生的滿意解進(jìn)行比較，考慮兩者之間差異較小，可予以接受，對(duì)該確定解表示滿意，將其作為問(wèn)題的最終有效解，結(jié)合工料機(jī)市場(chǎng)價(jià)格，得到當(dāng)前工程問(wèn)題的估價(jià)，形成問(wèn)題案例.

表1列出了當(dāng)前工程問(wèn)題的工料機(jī)估算配額以及其實(shí)際發(fā)生投入.由此可見，由于案例庫(kù)中有一些與本例相似的工程案例樣本，加上采用了較合理的推理方法，故工程造價(jià)估算結(jié)果與實(shí)際發(fā)生造價(jià)相比，偏差范圍約在-15%～＋12%之間，且借助計(jì)算機(jī)的模擬技術(shù)，系統(tǒng)具有了較快的推理反應(yīng)速度，可以滿足投資決策階段對(duì)工程造價(jià)估算的精度和速度的要求，具有參考意義.由于案例推理系統(tǒng)是一種增量式的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，隨著案例的不斷增加和更新，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確程度也會(huì)隨之滾動(dòng)式地提高.

表1 當(dāng)前工程的工料機(jī)配備估算值與實(shí)際值對(duì)比表

在開發(fā)該應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，除滿足用戶所需的功能之外，還須充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用性和可操作性，使系統(tǒng)具有直觀、方便、友好的人機(jī)界面，系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交互應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單、明了，同時(shí)還要考慮用戶的使用習(xí)慣，使用戶可以用他們感興趣、喜歡的形式來(lái)給出決策結(jié)果等.簡(jiǎn)言之，應(yīng)充分考慮用戶需求，包括用戶已提出的現(xiàn)實(shí)需求和有待挖掘的潛在需求，在此基礎(chǔ)上，不斷地完善系統(tǒng)的研發(fā)工作，以便交予用戶一個(gè)性能良好的系統(tǒng)供其方便使用.

［1］姜麗紅，劉豹.案例推理在智能化預(yù)測(cè)支持系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.決策與決策支持系統(tǒng)，1996.6（4）：63～69

［2］謝志剛，任旭，魏震生等.基于案例推理和模糊診斷的兵器故障診斷專家系統(tǒng).軍械工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001.13（3）∶21～24

［3］趙瑞雪，甘們初.基于案例的信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999.19（4）：511～515

［4］陳保香，曹奇英，夏祖勛.案例推理在海軍戰(zhàn)術(shù)決策中的應(yīng)用.華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000.14（5）：45～49