Estimativa de custo de obras públicas de presídios: uso de técnicas de machine learning
DOI:
https://doi.org/10.46421/sibragec.v14i.6475Palabras clave:
Orçamento paramétrico, Presídios públicos, Machine learningResumen
Estimar custos de construção iniciais para diferentes tipologias de obras é uma tarefa desafiadora, especialmente no caso de presídios públicos, que possuem características únicas e complexidades não abrangidas por métodos tradicionais de estimativa. Este estudo propõe o uso de técnicas de machine learning para a estimativa parametrizada de custos de obras públicas de presídios. Foram desenvolvidos quatro modelos de machine learning com o objetivo de verificar qual o modelo mais adequado para alcançar estimativas mais precisas para essa tipologia. Entre os modelos avaliados, o de árvores de decisão apresentou o melhor desempenho, com erro percentual médio absoluto (MAPE) de 16,47%, seguido pelo modelo de support vector machine, que obteve MAPE de 21,19%. Os outros modelos apresentaram erros mais significativos e foram considerados inadequados para estimar custos. Ao comparar os resultados com a regressão linear simples, observou-se a superioridade dos modelos desenvolvidos em termos de precisão. Os achados indicam que o uso de machine learning é uma ferramenta eficaz para lidar com as complexidades da estimativa de custos de presídios públicos, proporcionando maior exatidão do que os métodos tradicionais. Esses resultados ressaltam o potencial dessas técnicas para otimizar o planejamento de obras dessa natureza, tornando-as uma alternativa promissora para superar desafios existentes.
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AL-TAWAL, D.R.; ARAFAH, M.; SWEIS, G.J. A model utilizing the artificial neural network in cost estimation of construction projects in Jordan. Engineering, Construction and Architectural Management, Vol. 28 No. 9, 2020, pp. 2466-2488. https://doi.org/10.1108/ECAM-06-2020-0402.
AN, S.; KANG, K. A study on predicting construction cost of apartment housing using experts’ knowledge at the early stage of projects. Journal of the Architectural Institute of Korea, v. 21, n. 6, p. 81–88, 2005.
ASHWORTH, A.; PERERA, S. Cost studies of buildings. 6. ed. Abingdon, Oxon, UK; New York, NY, USA: Routledge, 2015.
BARROS, A. C. S.; FALCÃO, D. F. Orçamento paramétrico como ferramenta de controle de custos na construção civil. In: CONFERÊNCIA INTERNACIONAL DA LATIN AMERICAN REAL ESTATE SOCIETY – LARES, 16., 2016, São Paulo. Anais [...]. São Paulo: LARES, 2016.
BELTRÃO, L. M. P.; CARVALHO, M. T. M.; BLUMENSCHEIN, R. N.; PAIVA, Á. T. DE; FREITAS, M. V. R. DE. Modelos para estimativa de custos com o uso de regressão linear: modelagem com obras penitenciárias. Ambiente Construído, v. 22, n. 3, p. 193–211, 2022. DOI: https://doi.org/10.1590/s1678-86212022000300615.
BREIMAN, L.; FRIEDMAN, J.; OLSHEN, R. A.; STONE, C. J. Classification and regression trees. 1. ed. New York: Chapman and Hall/CRC, 1984. Disponível em: https://doi.org/10.1201/9781315139470.
CHO, J.; CHUN, J. Cost estimating methods for RC structures by quantity takeoff and quantity prediction in the design development stage. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, v. 14, n. 1, p. 65–72, 2015. DOI: https://doi.org/10.3130/jaabe.14.65.
CREESE, R.; LI, L. Cost estimation of timber bridge using neural networks. Cost Engineering, v. 37, n. 5, p. 17–22, 1995.
DATAFLAIR. Advantages and disadvantages of machine learning language. 2022. Disponível em: https://data-flair.training/blogs/advantages-and-disadvantages-of-machine-learning/. Acesso em: 04 jun. 2024.
DELGADO, A.; OYEDELE, L. Deep learning with small datasets: using autoencoders to address limited datasets in construction management. Applied Soft Computing, v. 112, p. 107836, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2021.107836.
ELFAKI, A. O.; ALATAWI, S.; ABUSHANDI, E. Using intelligent techniques in construction project cost estimation: 10-year survey. Advances in Civil Engineering, p. 107926, 2014. DOI: https://doi.org/10.1155/2014/107926.
ELMOUSALAMI, H. H. Artificial intelligence and parametric construction cost estimate modeling: state-of-the-art review. Journal of Construction Engineering and Management, v. 146, n. 1, 2019. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0001678.
ELMOUSALAMI, H. H. Comparison of artificial intelligence techniques for project conceptual cost prediction: a case study and comparative analysis. IEEE Transactions on Engineering Management, v. 68, n. 1, p. 183–196, 2021. DOI: https://doi.org/10.1109/TEM.2020.2972078.
ESTEVES, A. G. L.; MEDEIROS, L. M.; MEDEIROS, F. M. M.; PERKUSICH, M. Avaliação de modelos preditivos de regressão para estimar esforço de software. Revista de Sistemas e Computação, Salvador, v. 8, n. 2, p. 592–604, jul./dez. 2018. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/333001575_Avaliacao_de_Modelos_de_Preditivos_de_Regressao_para_Estimar_Esforco_de_Software. Acesso em: 16 abr. 2025.
GÉRON, Aurélien. Hands-on machine learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow: concepts, tools, and techniques to build intelligent systems. 2. ed. Sebastopol: O’Reilly Media, 2019.
HAN, Jiawei; PEI, Jian; KAMBER, Micheline. Data mining: concepts and techniques. 3. ed. San Francisco: Morgan Kaufmann, 2011.
HASHEMI, S. T.; EBADATI, O. M.; KAUR, H. Cost estimation and prediction in construction projects: a systematic review on machine learning techniques. SN Applied Sciences, v. 2, n. 10, p. 1–27, 2020. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-020-03497-1.
JAAFARI, A; PAZHOUHAN, I; BETTINGER, P. Machine Learning Modeling of Forest Road Construction Costs. Forests, [S.L.], v. 12, n. 9, p. 1169, 28 ago. 2021. MDPI AG. http://dx.doi.org/10.3390/f12091169.
JIN, R. et al. MRA-based revised CBR model for cost prediction in the early stage of construction projects, Expert Syst. Appl. 39 (5) (2012) 5214–5222, 4. 2012.
KUMAR, A.; THAKUR, M.; GUPTA, A. Machine Learning and Deep Learning. 2021. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2104.05314. Acesso em: 23 abr. 2025.
LEE, J. W. et al. Privacy-Preserving Machine Learning With Fully Homomorphic Encryption for Deep Neural Network. in IEEE Access, vol. 10, pp. 30039-30054, 2022. doi: 10.1109/ACCESS.2022.3159694.
LEWIS, C. D. 1982. Industrial and business forecasting methods. London: Butterworth.
MIRANDA, C S.L.; CASTILLO, E. D. R.; GONZALEZ, V.; ADAFIN, J. Predictive Analytics for Early-Stage Construction Costs Estimation. Buildings, 12, 1043, 2022. https:// doi.org/10.3390/buildings12071043.
OMER, P. A. Improving prediction accuracy of Lasso and Ridge regression as an alternative to LS regression to identify variable selection problems. Zanco Journal of Pure and Applied Sciences, v. 34, supl. 6, p. 33–45, 2022. DOI: 10.21271/ZJPAS.34.s6.5. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/385137550. Acesso em: 5 maio 2025.
OTERO, J.A. Análise paramétrica de dados orçamentários para estimativas de custo na construção de edifícios: estudo de caso voltado para a questão da variabilidade. 214f. 2000. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2000. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/123456789/78481/1/170830.pdf
PETRUSEVA, S.; ZILESKA P.; ŽUJO V. BRKAN V. Previsão de custos de construção: comparação da precisão da regressão linear e modelos de máquinas de vetores de suporte. Tehnicki Vjesnik-Technical Gaz. 24 (5): 1431–1438, 2017.
PROJECT MANAGEMENT INSTITUTE (PMI). Construction extension to the PMBOK® Guide. 2. ed. Newtown Square: Project Management Institute, 2016.
RATNER, B. Variable selection methods in regression: ignorable problem, outing notable solution. Journal of Targeting, Measurement and Analysis for Marketing, v. 18, n. 1, p. 65–75, 2010. Disponível em: https://doi.org/10.1057/jt.2009.26.
SHIN, Y.; KIM, D. W.; KIM, J. Y.; KANG, K. I.; CHO, M.-Y.; CHO, H.-H. Application of Adaboost to the Retaining Wall Method Selection in Construction, Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 23, No. 3, 2009, pp. 188-192. doi:10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000001.
SON, H.; KIM, C.; KIM, C. Hybrid principal component analysis and support vector machine model for predicting the cost performance of commercial building projects using pre-project planning variables. Automation in Construction, v. 27, p. 60–66, 2012.
STEVENS, J. P. Applied multivariate statistics for the social sciences. 4th ed. Hillsdale, NJ: Erlbaum, 2002.
TANIM, SAKHAWAT HUSSAIN; AHMAD, MD SABBIR. AI driven strategic decision-making in IT project management: Enhancing risk assessment, cost control, and efficiency. World Journal of Advanced Research and Reviews, v. 25, n. 2, p. 247–268, 2025. Disponível em: https://journalwjarr.com/content/ai-driven-strategic-decision-making-it-project-management-enhancing-risk-assessment-cost. Acesso em: 23 mai. 2025.
VAPNIK, V. Estimation of Dependences Based on Empirical Data (in Russian). Moscow: Nauka. 1979.
YANG, S.W.; MOON, S.W.; JANG, H.; CHOO, S.; KIM, S.A. Parametric Method and Building Information Modeling-Based Cost Estimation Model for Construction Cost Prediction in Architectural Planning. Appl. Sci. 2022, 12, 9553. https://doi.org/10.3390/app12199553.
YUN, S. Predictive Performance of Building Construction Estimation: An Analysis based on ANN Model. Journal of System and Management Sciences. Vol. 12. No. 2, pp. 325-335, 2022. Doi: 10.33168/JSMS.2022.0216.
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