ИИ распространяется в строительной области

На основе статьи «AI in Construction Has Landed» от Дага Докери, технического директора ConstructConnect

Искусственный интеллект уже давно используется в строительстве как промышленных, так и гражданских объектов. И, поверьте, он способен произвести кардинальные перемены. А так как строительная область выходит на новый технологический рубеж, важно понимать, что такое искусственный интеллект и какие уникальные решения он предлагает для повышения производительности и результативности строительной отрасли.

В этой статье автор собрал информацию о роли искусственного интеллекта при подготовительных работах в строительстве. Он постарался описать, как ИИ помогает отладить процессы, которые приводят к более эффективному принятию решений и стратегическому планированию на стадии подготовительных работ.

Что такое искусственный интеллект?

Современная сложная строительная среда, насыщенная данными, даёт потенциальное преимущество тем компаниям, которые умеют эти данные обрабатывать, получать осмысленные выводы и принимать обоснованные стратегические решения. В связи с этим искусственный интеллект начинает укреплять свои позиции в строительной отрасли.

Стоит отметить, что идея ИИ не нова. Её корни лежат ещё в 1950-х. Артур Сэмюэл, пионер области, обозначил ИИ как: «область исследований, которая позволяет компьютерам обучаться без явного программирования». Другими словами, искусственный интеллект включает в себя компьютеры и системы, которые решают различные задачи, обучаясь на уже существующих данных. Если говорить о цель ИИ, то её можно сформулировать как «заставить машины делать лучше и быстрее то, чем в настоящее время заняты люди».

Искусственный интеллект, машинное обучение и глубокое обучение

Эти термины часто используются в общем контексте. Тем не менее под ними подразумеваются разные направления.

• Искусственный интеллект

  Область исследования данных, которая использует компьютерные технологии и огромными объёмы данных для решения задач. Вы могли столкнуться с ИИ в голосовом помощнике Алиса от Яндекса или Siri от Apple. Искусственный интеллект также применяется в поисковых системах для сбора и извлечения релевантной информации на основе запросов пользователей. Алгоритм, который предлагает вам видео в Youtube, основывается на искусственном интеллекте и создаёт свои рекомендации на основе ваших предпочтений и истории просмотра.

• Машинное обучение

  Вы могли слышать о машинном обучении в контексте искусственного интеллекта, однако эти термины не взаимозаменяемы. Машинное обучение — это направление искусственного интеллекта, в котором обучение машины (компьютера) происходит на основе имеющихся данных. При этом точность выдаваемых ответов неуклонно повышается.

• Глубокое обучение

  Третье направление искусственного интеллекта, которое сейчас на слуху — это глубокое обучение. Все области ИИ направлены на имитирование человеческого мышления, и глубокое обучение предназначено для извлечения максимальной пользы из способов, которыми мы обрабатываем информацию. Наш мозг использует так называемые нейронные связи — совокупности клеток мозга, помогающих нам обрабатывать информацию через соединение сигналов. Глубокое обучение использует искусственные нейронные сети для обработки больших объёмов данных и решения задач с ограниченным вмешательством человека. Эти искусственные нейронные сети ценятся за их способность обрабатывать большое количество данных, совершенствоваться по мере их обучения, а также решать сложные задачи.

ИИ в подготовительном этапе строительства

Прежде чем приступить к работе в рамках коммерческого строительного проекта, множество людей и команд, представляющих различные отрасли и экспертные группы, должны собраться для сотрудничества и планирования дальнейшего развития проекта. Подготовительные работы относятся к той стадии строительства, которая происходит перед фактическим производством работ. В подготовительной стадии принимают участие владельцы зданий, архитекторы, инженеры, субподрядчики, генеральные подрядчики, производители строительных материалов и др.

Процесс подготовки в строительстве коммерческих объектов гарантирует завершение проекта в срок и в рамках бюджета. А также, к удовлетворению заказчика, позволяет обозначить цепочку людей и событий, которые к этому приведут.

Так же, как и во время строительства, основательная работа на этапе подготовки значительно влияет на достоинства проекта. Несостыковки на этапах подготовки к строительству возникают в зависимости от таких переменных, как тип объекта (гостиница, школа, дорога, мост), методов производства работ, объёма выполняемых работ, а также от того, является ли строительный проект государственным или частным.

ИИ на различных стадиях подготовительного этапа

Следующие этапы процесса подготовки к строительству сформируют некую структуру и дадут представление о мерах, предпринимаемых перед началом производства работ, и о том, как искусственный интеллект меняет принципы их планирования.

Предварительное проектирование

Этот этап включает в себя создание дизайн-концепции, первоначальную разработку проекта организации строительства и проведение технико-экономического обоснования. Проектная группа обычно начинает с концепции конструктивной структуры здания, проводит анализ будущей строительной площадки для определения потенциальных препятствий и разрабатывает план их устранения. Эта стадия также включает в себя определение объёма работ и бюджета.

На этапе предварительного проектирования ИИ помогает провести технико-экономическое обоснование и определить жизнеспособность проекта. Появляется возможность определить и проанализировать риски с использованием различных данных, таких как: финансовые показатели, рыночные данные и сведения о предполагаемом воздействии проекта на окружающую среду. Анализ рисков может способствовать решению о продолжении реализации проекта. Искусственный интеллект является довольно мощным инструментом на этой стадии, подходя к решению задач тщательно и беспристрастно.

Разработка проекта

На этой стадии проходит детальная разработка проектной документации, которая определяет ход проекта. В неё входят архитектурный чертёж, план здания, схемы инженерно-коммуникационных сетей.

Разработка проекта — это важнейший этап жизненного цикла объекта строительства, в ходе которого дизайн-концепция превращается в более детализированный и поддающийся реализации план. В том числе принимаются важнейшие решения, которые повлияют на конечный проект, его стоимость, энергоэффективность объекта и его общую функциональность. Новые инструменты и методы, предоставляемые ИИ-технологиями, повысят эффективность и качество процесса разработки проекта.

Рабочая документация

На этом этапе проводится разработка конечной строительной документации: генерального плана строительства, технических характеристик строительных изделий и контрактных документов. На данной стадии также подготавливается календарный график производства работ, в котором отражается вся цепочка и предполагаемая длительность работ, необходимых для завершения проекта. 

Инструменты на основе искусственного интеллекта могут автоматизировать извлечение, анализ и обработку данных из рабочей документации. Например, можно использовать технологию обработки текстов на естественном языке (Natural Language Processing, NLP) чтобы провести анализ требований технического заказчика и составить на основе двумерных чертежей в виде PDF‑файлов подробный документ, описывающий объём и характер работ по проекту. NLP используется уже более 50 лет и является ИИ-технологией, которая понимает и интерпретирует письменную и устную речь. Она может сохранить время и ресурсы, которые тратятся на утомительные традиционные методы по типу ручного ввода данных и расчётов в электронных таблицах.

Торги и тендеры

Потенциальным участникам рассылаются информационные сообщения о проведении тендера. Проектная команда рассматривает заявки, проводит переговоры с подрядчиками и выбирает победителей. Наиболее важным этот этап является, очевидно, для генеральных подрядчиков и субподрядчиков, так как они подготавливают подробные сметы и расчёты объёмов работ для подачи заявки.

Генподрядчики, субподрядчики и поставщики стройматериалов оценивают масштаб проекта, определяют его реализуемые составляющие, анализируют стратегии участия в торгах и решают, какой проект обречен на успех. Так а что там насчёт ИИ? Его могут применить субподрядчики для оптимизации процессов, автоматизации рутинных задач (например, составление смет) и ускорить принятие различных решений, таких как отбор прибыльных проектов.

Согласование документации

Этот этап включает в себя отправку проектно-сметной документации в соответствующие государственные органы для рассмотрения и согласования. Искусственный интеллект на данном этапе применяется для проверки соответствия строительным нормам и правилам и отслеживания процесса получения разрешений на строительство.

Завершение подготовки к строительству

Происходит окончательное согласование контрактов и развёртывание строительных работ. Подготавливается календарный график производства работ, в котором отражается вся цепочка и предполагаемая длительность действий, необходимых для завершения проекта. 

Этапы подготовки к строительству могут усложняться в зависимости от характера проекта, необходимости эффективного взаимодействия и сотрудничества между командами, а также региональных и общегосударственных норм и законов. Вопросы времени и бюджета неизменно являются определяющими факторами прибыльности строительного проекта. ИИ-технологии дают возможность повысить производительность на протяжении всего жизненного цикла подготовительных работ.

Другие применения ИИ в строительной области

Помимо подготовительного этапа, искусственный интеллект появляется и в других областях, повышая производительность и безопасность. Среди них можно перечислить:

Предупредительный ремонт

ИИ можно использовать для анализа данных по эксплуатации различных инженерных систем здания, таких как ОВиК или электрических сетей, с целью предугадать необходимость в их техническом обслуживании и предовратить отказ оборудования.

Безопасность на стройплощадке

Интеллектуальные датчики и системы видеонаблюдения на базе ИИ (в том числе переносимые рабочими) могут мониторить строительную площадку на возможные нарушения правил техники безопасности и предупреждать рабочих и руководителя строительного объекта о потенциальных угрозах.

Робототехника

Технологии ИИ и машинного обучения нашли своё применение в роботизированной укладке кирпича, сварке и даже 3D‑печати строительных конструкций.

Управление проектом

ИИ может оптимизировать распределение рабочей силы и строительных материалов, делая планирование строительных работ более эффективным и экономичным.

Контроль качества

Интеллектуальные датчики и системы видеонаблюдения на базе ИИ могут отслеживать качество производства работ, обнаруживать дефекты и предупреждать рабочих и руководителя стройплощадки о необходимости их устранения.

Эксплуатация здания

Технологии искусственного интеллекта можно применить для анализа данных по эксплуатации инженерных систем здания с целью оптимизировать показатели энергоэффективности, качества воздуха в помещениях и др. Симулирование энергоэффективности здания, например, позволяет обнаружить потенциально энергозатратные зоны для улучшения проекта здания и его фактической конструкции.

Предрассудки по отношению к ИИ

Мнение о том, что компьютеры, наученные думать как человек, украдут у людей рабочие места, достаточно распространено. Однако в области строительства всё зависит от теоретических знаний и практического опыта, что ИИ недоступно. Везде, где задействовано человеческое суждение, а это происходит на протяжении всего жизненного цикла объекта строительства, ИИ просто не обладает достаточным уровнем экспертизы.

Скорее всего, после внедрения технологий искусственного интеллекта просто изменятся некоторые роли и обязанности. Использование искусственного интеллекта и организационных знаний открывает для компании гораздо большие стратегические возможности по принятию эффективных решений на основе данных.

Светлое будущее ИИ в строительной области

Будущее искусственного интеллекта в строительной области выглядит весьма многообещающим. Всё больше инструментов, использующих ИИ, интегрируются в рабочие процессы. Ожидается, что по мере развития технологий искусственный интеллект станет ещё более неотъемлемой частью строительных процессов, помогая повысить эффективность, снизить затраты и привести к более выгодным результатам.