BIM技术在建筑成本估算中的应用及其效益

工程科学与技术，国际期刊20（2017）443完整文章BIM -建筑成本估算的测量本体新规则F.H. 阿班达，阿班达，阿班达。Kamsu-Foguemb，J.H.M.塔阿a牛津布鲁克斯大学技术、设计与环境学院建筑环境学院牛津可持续发展研究所，牛津OX3 0BP，英国b生产总经理，Ecole Nationale阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年9月14日收到2016年12月21日修订2017年1月25日接受2017年2月20日在线发布保留字：建筑信息建模建筑项目成本估算测量本体的新规则A B S T R A C T几代人以来，成本估算的过程一直是手动的，耗时且容易出错。新兴的建筑信息模型（BIM）可以利用标准的测量方法来自动化成本估算过程并改善不准确性。以本体论和机器可读格式为BIM软件构建标准测量方法可以大大促进改善成本估算不准确性的过程。本研究探讨在招标阶段的成本估算的基础上，新的计量规则（NRM）的本体论的发展。所采用的方法是methontology，最广泛使用的本体工程方法之一。为了确保本体是适合的目的，成本估算专家被用来检查语义，基于描述性逻辑的推理机被用来语法检查本体和一个领先的4D BIM建模软件被用于一个案例研究建筑测试/验证所提出的本体。©2017 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍新兴建筑信息建模（BIM）是用于不同建筑应用的领先技术之一，如能源模拟[1]，可持续性[3，5]，设施管理[25]，风险管理[36，3,5]和成本估算[12]。BIM已用于成本估算;研究表明，它比手动成本估算更有效，并导致项目成本降低[2，12]。在芬兰，BIM在住房项目中的应用带来了以下好处：利润率提高了45%，废物减少了45%，现场事故减少了5%[20]。在英国，司法部（MoJ）在交付Cookham Wood项目（价值2000万英镑）时采用了BIM，节省了20%的成本[49]。详细的费用估计数包括两部分。这些是产品/采购数量（PPQ），即设计组件的物理数量和与特定施工过程相关的过程数量（PQ）[45]。PPQ的示例包括混凝土柱的体积和窗户的面积。PQ的示例包括用于悬挂干墙和提取一定数量的水泥的劳动时间劳动时间等数据是从有形几何模型获得的混凝土体积的无形大多数无形数据都是非几何的，*通讯作者。电子邮件地址：fabanda@brookes.ac.uk（F.H.Abanda）。由Karabuk大学负责进行同行审查自然新兴BIM的美妙之处在于，非几何数据可以嵌入到BIM模型中（见第2节）。嵌入到BIM模型中的数据或信息的重要性是BIM的核心，并封装在BIM的“I”中。在不失一般性的情况下，本研究将重点关注PPQ。上一段中讨论的BIM在成本估算中的好处已经实现，部分原因是使用了各种BIM软件包，这些软件包能够对项目进行准确建模，从而导致精确的数量起飞（QTO）。该领域的一些领先软件包括Navisworks、Autodesk QTO 、 CostX 、 Innovaya 、 iTWO 、 d-profiler 、 Vico 、ProjectWiseNavigator、BentleyConstrucSim、BalfourTechnologies等。1.一、如图1所示，当前的成本估算过程有四个主要的缺点。首先，一些成本估算软件不包含可用于成本估算的测量标准。这意味着，使用不包含测量标准的BIM软件生成的成本估算可能缺乏一致性。这样做的一个后果是，两个或两个以上的成本估计数不容易比较。其次，建筑构件的提取仍然是一个人工和耗时的过程。建筑构件及其各自的数量由BIM软件生成，然后手动编辑为预先准备的标准测量模板。如果组件列表和相应的数量与结构化模板的顺序不同，http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2017.01.0072215-0986/©2017 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch444F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）4432基于BIM的成本估算和测量的标准规则之间的关系。第6节是关于本体的开发，而在Protégé-OWL，一个流行的本体编辑器中实现开发的本体将在第7节中讨论。本体论的实际应用在第8节中进行了说明，而其验证在第9节中进行。第10节报告了本体开发过程中遇到的挑战。在第11节中，讨论了如何实现研究目的和目标。最后，在第12节的结论中，对本文所涉及的内容进行了总结。2. nD建模Fig. 1.基于BIM的成本估算软件中的成本估算过程。组件到结构化模板中的不同概念。这既耗时又容易出错。第三，如果软件包含衡量标准，则很可能是软件制造国的标准。例如，大多数Autodesk成本估算产品通常具有美国和北美测量标准，而不是NRM。因此，在通常使用NRM的国家，例如，在英国，电子NRM的需求是必要的，以便在成本估算期间集成到所选的Autodesk产品第四，对于包含标准测量目录的少数软件，其被嵌入到软件中和/或包括在安装文件夹中，因此不能容易地一个不依赖于软件的NRM本体将对学术界和专业界有很大的用处。以前的努力（例如，[7，38]）旨在解决这些挑战，揭示了集成BIM和语义Web的潜力，以改善许多施工活动，包括成本估算。语义网的关键是本体，它用于形式化地表示特定领域的知识和规则，以便于计算机处理、推理、知识共享和重用。本研究的目的是探讨如何基于NRM的本体可以用于施工质量目标/成本估算（在本文中，重点将放在质量目标。 这是因为，一旦获得了QTO，就只需要单位成本就可以获得图1中公式所示的总部件成本。①的人。实现为此，将实现以下目标。a. 调查国家资源管理中有助于（质量目标）和成本估算的不同概念;b. 开发一个本体，该本体对有关采购质量目标/成本估算的知识进行建模c. 研究如何在开发的本体中最好地处理NRM中的约束;d. 展示本体在执行质量目标和成本估算中的使用;e. 评估本体是否适合标准BIM软件系统中的预期目的。为了便于理解，本手稿的其余部分分为11个部分。本研究主要是关于BIM在成本估算中的应用。它属于通常所谓的nD建模。因此，为了深入了解并确定成本估算如何与nD建模相匹配，下一节将讨论nD建模，重点关注成本估算（也称为5D建模）。在第3节中，将对本研究所采用的研究方法进行概述。第4节概述了基于BIM的施工成本估算。此外，在第5节中，链接BIM中的模型应该是“达到目的的手段，而不是目的本身”。虽然不低估3D模型的重要性，但为不同应用程序附加到模型的信息是非常重要的。正如Abanda等人所强调的那样，BIM的“I”的重要性[3]的文件。nD模型是建筑信息模型的扩展，其包含建筑设施生命周期每个阶段所需的设计信息的多个方面[30]。换句话说，nD建模带来了第n个设计视角[10]，n N += {1，2，3，.. . }. 设计视角在产品生命周期的每个阶段都有所不同，包括进度安排、成本估算、可访问性、犯罪或法医分析、可持续性、可维护性、声学、能源模拟、代码审查、冲突干扰和冲突检测[10，13]。虽然nD（n维）这个术语已经在数学和物理学中使用了几代人，但它在建筑业中的使用是最近的。虽然目前还不清楚是谁以及何时首次在建筑中使用这个术语，但大约在2005年，英国索尔福德大学的研究人员在《建筑信息技术杂志》的特刊中推广了这个术语[10]。特刊呼吁导致六篇关于nD建模的文章出版[26，15，21，50，19，24]。重要的是要注意，在数学和物理中使用的nD通常是指指定空间中任何点在施工研究和实践中，3D代表几何模型，4D代表进度计划，5D代表成本估算。然而，对于n > 5的其他D，对于n> 5，使用nD在某些情况下是矛盾的。在Bryde etal.[16]和Kamarnik[27]，6D BIM被认为是设施管理信息，而Yung和Wang[56]认为相同的6D BIM意味着可持续性信息。为了进一步说明模糊的程度，可持续性被认为是Kamarkan的7D BIM[27]。虽然这一领域还在兴起，但已经很少有同行-回顾了有关智能成本估算技术的文献。Staub-French等人[47，46]开发了一个本体来支持施工成本估算。Abanda等人[4]开发了一个本体，用于估计建筑项目中的劳动力成本。张等人[17]为SketchUp开发了一个基于BIM的插件，用于同时确定体现的能量和碳，成本，建筑浪费和时间。Lee等人[31]开发了一种基于BIM和本体的建筑成本估算方法。Ma和Liu[33]开发了一个基于BIM的智能系统，用于建筑项目的成本估算，但没有利用本体的概念。Lawrence等人[29]提出了一种通用方法，用于使用建筑模型和成本估算之间的灵活映射来创建和维护成本估算。吴[54]研究了英国的成本估算实践和程序以及BIM使用的影响。Choi等人[18]提出了一种将BIM数据（体积和面积）与单位成本联系起来的方法，并开发了一个数量起飞原型系统。从上一段引用的研究中，Lee et al.[31]和Cheung et al.[17]中国标准方法F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443445测量和英国NRM分别。然而，标准的测量方法并没有转化为可以重复使用的数字本体。此外，Cheung et al.[17]是关于整合建筑垃圾，时间，成本，消耗的能源和碳，以便这些变量可以同时确定。最近由皇家特许测量师学会资助的一项研究调查了BIM如何支持英国新测量规则（NRM 1），尽管没有开发任何本体。在BIM模型中结合可视化模型和深层知识，可以极大地方便从BIM模型中提取知识。Shen和Issa[45]证明了使用BIM辅助详细估算工具的有效性，这些工具利用可视化生成详细的施工估算。尽管BIM是一个非常丰富的数字模型，但从中提取信息存在挑战，从而限制了BIM在施工和其他下游流程中的可用性[37]。我们的方法是将本体与3D BIM模型相结合，以促进从BIM模型中提取信息。此外，使用NRM的基于BIM的本体的另一个主要好处是它可以被重用、共享和用于其他智能应用。鉴于有3种类型的NRM（将在第4节中进行审查），不失一般性，本研究将重点关注NRM 1。3. 研究方法为了达到本研究的目的，主要采用了三种方法。方法的细节在图中给出。 二、首先，为了获得对成本估算、BIM和语义网/本体论领域的牢固理解，进行了文献回顾。正如韦伯斯特和沃森[53]所指出的那样，文献综述有助于理论的发展，关闭存在过多研究的领域，并揭示需要研究的领域。通过文献综述确定的关键知识差距是，大多数基于BIM的成本估算技术并不基于可以容易地重新用于其他目的的本体。其次，在文献回顾的基础上，确定了合适的软件系统类型和本体语言。该系统被用来开发所提出的本体。第三，在本体开发之后，对本体进行了适应性评价。评估过程包括语义和语法正确性的验证以及开发目的的验证。4. 基于BIM的工程造价估算综述根据图1，可以推断，基于BIM的施工成本估算至少需要BIM创作软件和专业的成本估算软件。这两个软件需要通信，至少是单向的，后者可以从前者读取文件。通信需要互操作性语言，如工业基础类（IFC）。理解建筑成本估算的关键IFC是由buildingSmart International开发和维护的openBIM的开放和中立数据格式。自1994年发起第一个国际金融公司倡议以来，已经制定了不同的版本。大多数BIM软件中集成的最广泛使用的版本是IFC 2X3。继IFC2x3之后，最新版本IFC4于2013年3月发布，其中包含了对前一代的许多改进和增强。然而，考虑到IFC 4仍然相对较新，并且没有被纳入大多数软件中，本研究将重点关注IFC2x3。IFC2x3涵盖建筑施工的九个领域，即建筑控制，管道消防，结构元素，结构分析，供暖，通风和空调（HVAC），电气，建筑，施工管理和设施管理。NRM提供了一套标准的测量规则，所有参与建设项目的人都可以理解，包括雇主;从而帮助项目团队和雇主之间的沟通[42]。此外，它还协助工料测量师/成本经理向雇主和项目/设计团队提供有效和准确的成本咨询。NRM由NRM 1、NRM 2和NRM 3三卷组成（http://www.designing-buildings.co.uk/wiki/NRM_1）。NRM第一版于2009年根据RICS新测量规则出版。2012年，第二版以新名称出版：NRM1（NRM成本估算和基本成本计划顺序）。更改名称的动机是为了区分基本建筑工程和建筑物维修工程，以及元素的安排。2012年，NRM 2（基本建设工程的详细测量）发布。NRM 2是标准测量方法第七版（SMM 7）的增强更新，并于2013年7月1日取代。NRM2定义了详细的测量规则，便于编制工程量清单、量化的工程进度表和费率表，以获得投标价格。NRM 2为工程量清单的内容、结构和格式提供了指导。2014年3月，第三版NRM 3出版。它主要用于量化和描述维护工作。此外，它还可用于成本估算、一般成本计划和特定资产成本计划的初始订单。它还就采购和成本控制提供指导。NRM 1将建筑工程分为15组元素，编号从0到14。最重要的族元素是0不同的组元素是0组：设施工程; 1组：下部结构;图二. 研究方法和选择的理由。446F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443第二组：上层建筑;第三组：内部清洗;第四组：配件、家具和设备;第5组：服务;第6组：预制建筑物和建筑单元;第7组：现有建筑物工程;第8组：外部工程。每一组都进一步细分为元素。例如，第3组：内部装饰分为3个，即墙装饰、地板装饰和天花板装饰。为了这项研究的目的，所开发的本体基于NRM 1的前9个组元素（05. 基于BIM的成本估算软件和测量规则概述为了了解BIM成本估算包中使用标准测量规则的程度，对最流行的BIM成本估算（例如Vico、Sage Timberline、CostX）和QTO（例如Navisworks）软件进行了广泛的审查。Navisworks是一款用于4D和5D建模的Autodesk产品。它配备了CSI-16，CSI-48和QTO的统一格式目录。这些目录采用可扩展标记语言（XML）格式。此外，AutodeskQTO具有与Navisworks相同的目录CSI-16是指16个建筑部门，由建筑规范协会（CSI）的MasterFormat定义。MasterFormat是美国商业和机构建筑项目S.和加拿大同样，CSI-48包含48个师，尽管现在有多达50个师。Synchro没有内置的工作分解结构或标准的测量方法，尽管如果以XML格式开发，可以导入任何方法。Vico包含一个基于Uniformat的工作分解结构。CostX包含NRM 1、NRM 2、标准测量方法7（SMM 7）、香港SMM（HKSMM）、澳大利亚标准测量方法5（ASMM 5）库，尽管作者使用相位学作为其术语来指代库或目录。这些范畴之间的差异与概念和子概念的数量以及在层次结构中的位置有关。例如，上层结构是NRM 1中的顶层或第一级概念，而它在统一格式中是第二级概念。此外，门和窗在CSI-16中被视为第一级概念，而在NRM 1中也被视为第一级概念。CSI-16中的所有概念都被归类在一个级别下，而Uniformat和NRM 1中的概念则被分解至少有两个层次。从这次审查中得出的结论是，到目前为止，还没有公开的电子NRM目录可以导入到当前的BIM软件系统中。为此，提出了一种基于本体论范式的电子NRM测量系统.这种方法允许，除了使用NRM目录的自动QTO，因此成本估计，本体可以重新用于其他目的，如推理。建议的系统架构将在第6节中讨论。6. 成本估算本体本研究的系统架构组件如图所示。3.第三章。6.1. 基于UK NRM 1Gómez-Pérez等人[22]和Iqbal等人[32]对本体工程方法、建模语言和软件以及本体示例进行了广泛的审查。最近的研究揭示了这些方法在不同建筑环境领域中开发领域本体的用途[23]。Abanda等人[9]对构建环境中的语义Web应用进行了广泛的研究Grzybek等人[23]回顾了100多篇在建筑领域开发领域本体的论文。开发建筑环境领域本体的趋势似乎在上升，2015年已经有大量的出版物[14，58，43，39，57]。Beach等人[14]开发了一个领域本体，用于建筑行业的自动化法规遵从性检查Zhong等人[58]提出了一种新的本体和语义机制，用于重用计划及其自动验证。Radulovic等人[43]制定了一套在建筑物能耗背景下生成和发布关联数据Radulovic等人[43]工作的可交付成果之一牛和伊萨[39]以美国建筑师协会（AIA）文件A201-2007为案例研究，开发了建筑合同语义的领域本体Zhang等人[57]开发了一个领域本体，可以用于组织、存储和重用建筑安全知识。最近出版的Pauwels等人。[41]提供了一个广泛的审查语义网研究在建成的环境突出应用在产品图三. 系统架构。F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443447⊂制造、建筑节能性能、法规合规性检查、地理和基础设施。从前面的研究中可以得出三个主要首先，一些研究没有指定在开发他们提出的本体时采用的本体开发方法（例如Beach等人。其次，尽管Gómez-Pérez等人描述了许多精心设计的本体论开发方法[22]和伊克巴尔等。[32]（例如：NeOn、Uschold和King许多研究经常使用 然而，迭代的确切性质尚不清楚，这一弱点在Grzybek等人中受到批评[23]. 重复Beach et al.所述的方法学工作没有任何显著的附加值[14] ， Grzybek et al.[23] 、 Abanda 等 人 [4 ， 8] 以 及 Tah 和Abanda[48]主要基于在Usc- hold[51]中，有人认为没有统一的方法适用于所有本体，但不同的情况需要不同的我们选择采用一种称为methontol- ogy的方法，这是一种领先的本体工程方法。它是最完整的本体工程方法之一[11]。事实上，它可以用于从头开始构建本体，也可以用于重新设计或重用现有本体。此外，该方法是如此结构化，并使用表格来引出概念，而不是描述与其他方法常见的论文格式的引出过程它是如此详细，并允许捕获有关概念的微观信息，如测量单元（例如，£，$和€）的属性。这是非常有吸引力的，非常适合施工成本估算领域，其中测量单位是质量目标和成本计算的关键第三，领域本体通常包括核心领域本体、数据格式本体和应用本体。这里的应用意味着本体论是为了什么而开发的。例如，在Beachet al.[14]，类似地，对于本研究，核心领域本体将是从NRM 1引出的概念对于数据格式本体，我们将重用IFC构建本体，应用本体将是组件成本估算组件等相关智能推理都可以在本体中进行为了促进理解，重点将放在选择或决策的合理性，经验教训，任何建模和语言问题，更广泛的实际使用背景，与其他本体开发项目相对于方法，工具和语言的经验在众多的本体论方法中，有一些问题是它们共有的。这些是需要考虑的：为什么要开发本体的原因，主要的概念或类，概念的属性，概念的实例或个体，如果要增强或进行推理的规则。首先，NRM 1本体的目的是促进和自动化建筑成本估算在英国。因此，本体应捕获与英国专业人员相关且可理解的概念，尽管熟悉或有兴趣使用英国NRM 1测量标准的其他专业人员仍可重复使用。其次，本体概念是从NRM 1书中的工作分解结构发展而来的。其工作分解结构包括第1组：基础结构;第2组：上部结构;第3组：内部建筑;第4组：配件、家具和设备;第5组：服务;第6组：预制建筑物和建筑单元;第7组：现有建筑物工程和第8组：外部工程。总之，概念被分为五个层次。所采用的顶层（第一层）概念是子结构;上层结构;内部框架;适合-家具和设备;服务;预制建筑物和建筑单元;现有建筑物和外部工程。第二层次概念是从第一层次概念的直接分解中获得的，如在NRM中。第三、第四、第五个概念分别从第一列、第二列的第二级概念下的表格中6.2. 概念化方法论技术将本体构建过程划分为可理解的小任务。所有的任务都在下面的段落中简要介绍。任务1：在本任务中，开发了一个术语表，包括建筑成本估算领域的相关这包括概念、实例、属性和关系、它们的自然语言描述、它们的同义词和首字母缩略词。这些术语均摘自英国NRM 1。最重要的概念很容易被发现，因为这些概念在书中已经有了很好的结构正如Gómez-Pérez等人[22]所建议的，应确定和处理同义词。一个屏幕截图显示了不同的概念，使用超结构作为一个例子，已在图。 四、 为了便于理解，代替使用不同的概念来说明本体的不同方面，将仅使用超结构，如图1A和1B中所示。6、7、10、11和12。鉴于达到第五层次的概念并不多，图中只摘录了前四个层次的概念。 四、NRM中没有直接捕获的另一个方面是模型测量概念。在这方面，我们探索了Navisworks和Autodesk QTO的工作方式，并通过Mullin[34]分享的使用Navisworks的实际经验，捕获了9个概念并将其作为本体的一部分。这些是模型长度、模型宽度、模型厚度、模型高度、模型周长、模型面积、模型体积、模型重量和计数概念（见图1）。 7）。任务2：基于术语表术语列表，构建概念为了便于识别，采用Uschold和Grüninger[52]提出的自上而下的方法。在建立分类学时，方法论提出了四种分类关系：子类-Of、不相交-分解、穷举-分解和划分。我们将使用数学公式来定义这些分类关系一个概念C1是一个概念C2的子类当且仅当C1的每个实例都是C2的实例。这在数学上表示为：8 x实例; x 2 C 1！ x 2 C 2概念C的不相交分解是C的一组子类，这些子类没有公共实例并且不覆盖C，即，可能存在概念C的实例，其不是分解中的任何概念的实例。 其数学模型如下：一个集合族F ={16 i6 n，其中i和n是整数，Ci C}是一个概念C的不相交分解当且仅当所有的以下条件成立：(1) 6i 16 i6 n Ci，6i 16 i6 n且iCj =£(2) C[Ci，16i6n概念C的穷举分解是C的子类的集合，其覆盖C并且可以具有公共实例和子类，●●448F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443[见图4。 从NRM中抽象概念图五. SWRL规则构建和验证过程。也就是说，不可能有概念C的实例不是分解中的至少一个概念。这可以在数学上建模为：一个集合族F = {16 i6 n，其中i和n是整数，Ci<$ C}是概念C的穷举分解当且仅当如果以下条件成立：(1) 6x实例，x2 C）$ Ci，Ci2 F和x2 Ci概念C的划分是C的子类的集合，其不共享公共实例但覆盖C，即，不存在不是分区中的概念之一的实例的C的实例。这可以在数学上建模为：一个集合族F={Ci，16 i6 n，其中i和n是整数}是概念C的一个分拆当且仅当以下所有条件成立：(1) 英法(2) 6i 16 i6 n Ci，6i 16 i6 n，其中i(3)Ci，16 i6 n=C任务三：在这个任务中，ad hoc二元关系图被构建来识别相同本体（或不同本体）的概念之间的ad hoc关系。任务4：此任务包括构建一个概念词典，其中包括概念实例、实例和类属性以及它们的特殊关系。●●F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443449见图6。 成本估算的本体论。任务5：在该任务中，描述ad hoc二元关系图和概念字典中的所有adhoc二元关系。任务6：在此任务中，描述概念字典中的所有实例属性。任务7：在此任务中，将描述概念字典中类属性的详细信息。任务8：在本任务中，描述术语表中列出的所有常量。任务9：描述形式公理：在这个任务中，描述了本体中的形式任务10：在这个任务中，本体中的规则被识别、公式化，然后被描述。任务11：一旦开发了本体的概念模型，就定义了概念字典中的相关实例。在执行任务1-11时重要的是要澄清如何在本研究中重复使用IFC。在Protégé-OWL中，实例可以自动生成或手动编辑。前者采用可能与其他本体论概念不一致的名称。例如，从Protégé-OWL自动生成的实例使用父类的名称，这可能会引起混淆。部分出于上述原因，我们选择手动创建实例。为了便于理解，建议使用与BIM模型中这可以是IFC命名法或本地BIM软件文件名。尽管在本案例研究中，大多数IFC命名法与Revit本地命名法相似 。 例 如 ， Revit 中 的 空 心 墙 命 名 为 Basic Wall Cav 50 100 200Cladding，而IFC中的等效墙命名为Basic Wall：●●●●●●●450F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443⁄见图7。 用于QTO/成本估算的本体摘录。见图8。 案例研究平面图。Cav 50 100 200包层：219191。我们重新使用IFC命名法，尽管在Protégé-OWL中编辑时，字符串之间使用下划线，因为Protégé-OWL中不允许空格和双冒号（参见图6的窗格I）。但是，在窗格I中允许自动生成实例（如_2.5_External_Walls_12），这只是为了说明差异。它可以被编辑以符合IFC命名法。一旦创建了实例，它就假定已经定义或归因于其父概念或类的属性。这些属性就像占位符（参见图6中的I），并且可以编辑相应的数据值。表1的最后10行是在本体中编辑的IFC实例的示例到目前为止，已经检查了概念（见图4）、对象属性、数据类型属性、实例和约束（见表1）的发展。下一个任务是阐述发展尤其是在成本估算的背景下，用于推理本体的规则。语义网规则语言（ SWRL ） ， 在 W3C 网 站 （ http://www.w3.org/Sub-mission/SWRL/）上有很好的文档记录。SWRL基于一阶逻辑蕴涵（Horn子句）。规则通常采用以下形式：尸体！ 主管规则1身体也被称为先行者，而头部被称为连接器。或者，规则1可以写为：A 1; A 2;.. . A n！ B规则2其中Ai和B是原子式，6i属于自然数集合规则如下：如果条件A1，F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443451^ ^您的位置：见图9。 案例研究房屋的3D模型。一个2，... . ，An或Body为真，则执行动作B或执行Head。规则1或规则2本质上是通用的，因此在构造将在SWRLTab中编辑的规则时需要使用SWRL语言语法SWRLTab是一个protégé-OWL插件和编辑器，用于简化SWRL规则的编写使用的SWRL合取语法表示为K，蕴涵符号表示为？. 规则变量由询问标识符？表示，例如？X.类原子由名为“class”的OWL构造例如，2.5外墙（？x）。单个属性原子由一个OWL对象属性名和括号中的两个参数组成，例如：hasMaterialType（？z，？a）。同样地，以与单个属性原子相同的方式表示数据值属性原子。关于所提出的本体的应用，用于成本估计和组件调度的一些选定原子是：_2.5外部_墙壁（？x）列出所有外墙x; hasUnitCost（？x，？a）列出所有组件的单位成本x; hasQuantity（？x，？y）列出了组分x的所有量。同 样 ， SWRL 的 所 有 语 法 含 义 都 可 以 在 链 接（ https://github.com/protegeproject/swrlapi/wiki/SQWRL#SQWRL_Language_Features）上找到。基于我们以前研究工作的经验（例如[6，4，8，48，44]），在图中提出了开发SWRL规则的过程图。 五、提出的过程图有助于理解SWRL规则的构造，确保在规则构造过程中不会遗漏任何内容，并优化规则在语法和语义上正确的机会。2.8 Internal_Doors （ ？ x ） ^hasUnitCost （ ？ x ， ？ a ）^swrlb：- a，5000）？sql：select（？x，？a）q-1SWRL q-1 的 先 行 词 的 第 一 个 原 子 列 出 了 内 门 （ 即 2.8Internal_Doors（？x））和它们各自的单位成本（即hasUnitCost（？x，？a））然后是对单位成本的限制大于5000（单位为£，因为这将在本体编辑器Protégé-OWL中定义）（即swrlb：5000）。查询q-1的结果只列出那些单价大于5000英镑的内门2.8 Internal_Doors（？x）hasUnitCost（？x，？a）swrlb：-bottom than（？a，5000）！很贵？xuanxuanxuanxu规则3将所有成本超过5000英镑的门归类为昂贵。2.5外墙（？）x）^hasUnit（？x，？z）^hasQuantity（？x，？y）^hasUnitCost （ ？ x ， ？ a ） ^swrlb ： 乘 （ ？ b ， ？ y ， ？ a ）^hasTotalCost（？x，？b）？sql：select（？x，？y，？z，？b）、Q-2见图10。 成本估算本体中的查询与推理。452F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443见图11。 Navisworks中基于BIM的数量计算见图12。 说明概念标题/层次缺乏一致性。在q-2中，在前件中，测量单位（即，hasUnit（？x，？z））、数 量 （ 即 hasQuantity （ ？ x ， ？ y ） ） 和 各 自 的 单 位 成 本（hasUnitCost（？x，？（a））外墙的位置已确定。然后是SWRL内置函数（即，swrlb：multiply（？b，？y，？a））用于确定总成本（即，hasTotalCost（？x，？（二）外墙。因此，外墙与其各自的计量单位，工程量和总成本（？b）已确定并列出。规则3和查询q-1和q-2只是所提出的本体的应用的一些示例许多其他因素，如项目调度，能源效率（例如确定最节能的房间），生态材料（即确定大多数生态友好的材料）和内含能量评估可以使用所提出的本体来进行。7. 本体工程编辑器基于对不同本体编辑器（例如，Gómez-Pérez等人，[22]），Protégé-OWL 3.5被采用。一个主要原因是它在本体和语义Web社区中的稳定性和流行性。另一个原因是它与其他用途所需的其他插件的兼容性。例如，在本研究的情况下，需要什锦饭、SWRLTab和Jambalaya Tab。Jambalaya是一个插件，F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443453表1不同任务的输出。术语汇编摘录名称同义词缩略词描述类型地基挖掘钢框架////////地下楼层以下楼层施工所需的大量开挖概念概念组件子元件框架钢结构，包括所有配件、固定件和部件项概念构成元素概念分类概念名称类属性实例属性关系空间框架/甲板立柱钢框架总内部楼面面积楼板顶部与连接到下一楼层的梁拱腹之间的线性长度钢的总质量hasAreahasLengthhasMass混凝土套管外墙线性长度是指板/床的顶部与连接到下一楼层的梁拱腹之间的距离测量的面积是外墙面积，hasLengthhasArea外拱腹以外墙的中心线量度。不扣减窗户或外墙测量的面积各种外部hasArea屋顶覆盖物拱腹是拱腹的表面区域，饰面将被施加到该表面区域。这是覆盖屋檐末端的屋顶表面积，或覆盖屋檐内表面的屋顶表面积。女儿墙hasArea外门结构找平层如果要列举组件，则应说明应用熨平板的区域hasNumberhasArea特别二元关系表关系名源概念源卡。（最大）目标概念数学性质反比关系hasArea结构找平层1有长度限制解毒有单位实例属性列参与者上层建筑11对称实例属性名概念名称值类型测量单元精度基数值的范围hasAreaEarthwork supportfloatm 2.. .. ......你好。>0个hasLength导墙浮动机.. ......你好。>0个已开挖浮体的体积处理m 3.. .. ......你好。>0个（接下页）454F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443表1（续）术语汇编摘录名称同义词缩略词描述类型打桩产生的物料类属性表属性名称概念定义值类型测量单元精度基数值hasCodehasUnitCost所有所有字符串float.. .£，$，€. ......你好。.. .>0个hasTotalCost所有浮子£，$，€.. .>0个常数说明名称值类型值测量单元分包商材料补贴设计费补贴间接费用备抵浮 子浮子.. ... ... .£，$，€£，$，€£，$，€风险备抵浮子.. .£，$，€形式公理表公理名称表达建筑结构的危险部分建筑结构的每一个有毒部分都含有危险材料。6（？x，？y，？z）使得：建筑结构（？x）和概念化学（？y）和包含（？x，？y）和Actor（？z）和拥有（？x，？z）然后是Duplex（？z，？y）建筑元素，动作Adhoc二元关系解毒，变量生物柴油？x，？y，？z规则表Axiom名称建筑物危险部位描述织物建筑结构的每一个有毒部分都必须表达解毒6（？x，？y，？z）使得：建筑结构（？x）和化学（？y）和包含（？x，？y）和Actor（？z）和拥有（？x，？z）然后是Duplex（？z，？y）概念Adhoc二元关系变量建筑元素，作用解毒，除臭？x，？y，？z实例表实例名称概念名称属性值窗户_Sgl_Plain：1810x1210 mm：299503窗户_Sgl_Plain：910x910 mm：299282门_ExtSgl_Flush：1010x2110 mm：303335门_IntSgl：910x2110 mm：296738窗户窗户外门内门hasAreahasAreahasArea门_内部尺寸：910 x2110 mm：297610基本墙：Wall-Ext_215 Bwk：300258基本墙：Wall-Ext_215 Bwk：295727墙基：标准：300533基本壁：腔50 100 200内门外墙外墙标准地基内壁hasAreahasAreahasAreahasModelLength具有绝缘厚度100包层：219191。基本屋顶：屋顶_倾斜-50 SS-220 Ins-20 MPan-225 Purl：300386屋顶结构斜屋顶hasModelHeight图形格式。SWRLTab用于对本体中的规则进行建模。Jess Tab是Protégé的一个插件，它允许本体开发者一起使用Jess和Protégé基于规则的推理机，如Jess，比Protégé-OWL编辑器中通常包含的基于OWL的推理机允许更一般的推理。7.1. 完整本体论完整的本体由类、属性、实例和规则组成。本体的不同组成部分如图所示。 六、F.H. Abanda等人/工程科学与技术，国际期刊20（2017）443455⁄图的顶部最左边。 6是由代表NRM 1的不同工作分解结构的类组成的。例如_2_Superstructure是直接在总体“Thing”概念下的顶级类类的子类的一些示例_2_上层建筑是_2.1._ 框架、_2.2_Upper Floor和_2.3_屋顶。窗格O表示本体中捕获的不同对象属性。这表明了概念之间的 关 系 。 窗 格 D 表 示 数 据 类 型 属 性 。 一 些 示 例 包 括 hasArea 、hasLength、hasVolume、hasU-Value等。窗格I是本体论实例。泛型实例直接在P