A novel computational approach in quantity take-off to support early design estimations

Abstract

Son yıllarda mimarlar, meslek pratiklerindeki uygulamalarının verimliliğini ve hızını önemli ölçüde artıran bilişimsel tasarım araçlarını (CTD) benimsemişlerdir. CDT sadece farklı tasarım alternatiflerinin keşfi ve analizlerinde değil, aynı zamanda yapı metraj hesabı gibi maliyet tahminlerinin doğruluğunu da önemli ölçüde etkileyecek önemli aktivitelerin hızlı ve doğru bir şekilde hesaplanmasında da büyük bir potansiyel sunmaktadır. Fakat, bu tür faydaları kullanmak mimarların zamanın kısıtlı olduğu erken tasarım aşamalarında matematiksel tanımlar oluşturmasını gerektirir. Bu nedenle, sektörde çalışan mimarların birçoğu için bu aktivite son derece zordur. Bina modelleme bilgisi (BIM) yazılımı, bu konulara ve daha fazlasına, çözüm önerileri sunmaktadır. Buna karşın, BIM sisteminin metraj alma kapasitesi, doğruluğu ve sonuçları sınırlıdır. Bunun sebebi, BIM çıktılarının mimarın modelleme becerilerine bağlı olmasıdır. Dahası, BIM sisteminin sunduğu çözümlerinden yararlanmak için, mimarlık ofislerin ciddi bir maliyet ödemesi gereklidir. Özellikle küçük ölçekli mimarlık ofisleri için maliyet önemli bir sorundur. Mevcut sorunlar ele alındığında BIM yöntemine alternatif olarak standart matematiksel tanımların CDT kullanarak geliştirilmesi önerilebilir. Potansiyel faydalarına rağmen, literatürde çok az sayıda çalışma CDT yöntemi kullanılarak metraj hesabı uygulamalarına odaklanmıştır. Ek olarak, CDT, BIM ve geleneksel yoğun iş gücü gerektiren yaklaşımlardan elde edilen sonuçları karşılaştıran ampirik çalışmaların sayısında fazlaca eksiklik görülmüştür. Mevcut çalışma bu boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında ilk olarak parametrik bir CDT olan Grasshopper kullanılarak matematiksel tanımlamalar geliştirilmiştir. Ardından, on gerçek bina projesi seçilmiştir. Bu yapıların metraj hesapları çalışma kapsamında ele alınan üç farklı yönteme göre hesaplanmış ve sonuçlar hipotez testi kullanılarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen bulgular, önerilen bilgisayımsal yöntem sonuçları ve gerçek değerler arasında anlamlı bir fark olmadığını önermektedir. Dahası, bilgisayımsal yöntem BIM ve geleneksel yöntemlerden elde edilen sonuçlara kıyasla, tahmin doğruluğunda anlamlı olarak daha yüksek sonuçlar vermektedir.

In recent years, architects have adopted computational design tools (CDT), which significantly improves efficiency and speed of their practice. CDT offer great potential in not only the discovery of different design alternatives, but also rapid and accurate calculation of such crucial information as building quantities, which forms a foundation for and substantially influence the accuracy of cost estimations. However, using such benefits requires the architect to establish mathematical definitions in the early design stages where time is restricted. Therefore, the task is arduous to many. Building information modelling (BIM) software have been proposed to address such issues along many. Yet, BIM's quantity take-off (QTO) capacity is limited in accuracy and results are highly dependent on the modelling skills of the architect. In addition, to enjoy solutions provided by BIM, architectural offices must pay a financial cost which can be a significant issue especially for small ones. Arguably, developing standard mathematical definitions, which can be applied to given building project, using CDT may propose a strong alternative to BIM. Despite of its potential benefits, very few studies in the literature have addressed using CDT in building QTO practice. More, an empirical study that compares results obtained from using CDT vs. BIM vs. traditional labour-intensive approach has been highly missing. The current work aims to fill this gap. To achieve, first standard mathematical definitions of building quantity take-off were developed using parametric CDT, namely Grasshopper. Next, ten real building cases were selected. Quantities of these buildings were computed with three different methods, and the results were compared using formal test of hypothesis. The evidence is conclusive to suggest that no significant difference exists between actual values and estimations obtained from computational methods. More, the findings suggest computational methods provided results that are significantly higher in prediction accuracy compared to results obtained from BIM and traditional approaches.