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看人工智能如何改變建筑行業

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-04-06     來源:科技日報     瀏覽次數:510
 原標題:看人工智能如何改變建筑行業

智能建造就是將先進的信息技術和先進的生產技術相融合的新型建造方式。智能建造充分利用智能手段及相關技術,通過應用智能化系統,提高建造過程的智能化水平,減少建筑過程對人的依賴,提高建筑物的性價比和可靠性。

3月27日,北京市住房和城鄉建設委印發《北京市智能建造試點城市工作方案》。其中提出,到2025年末,北京將打造5家以上智能建造領軍企業,建立3個以上智能建造創新中心,建立2個以上智能建造產業基地,重點建設張家灣設計小鎮智能建造創新實踐基地,打造通州、豐臺智能建造產業集群,逐步實現建筑業企業數字化轉型。

在科技賦能智慧升級征途上,“中國建造”正全力搶灘新賽道。

建筑業轉型升級的必由之路

“智能建造就是將先進的信息技術和先進的生產技術相融合的新型建造方式。”中建三局黨委書記、董事長陳衛國介紹,智能建造充分利用智能手段及相關技術,通過應用智能化系統,提高建造過程的智能化水平,減少建筑過程對人的依賴,提高建筑物的性價比和可靠性。

我國建筑業創造了諸多世界第一,但同時也面臨著產品性能欠佳、資源浪費較大、生產效益有待提升、勞務短缺以及由此帶來的用工成本上升等問題。為此,推動建筑業高質量發展,實現智能建造,是建筑業轉型升級的必由之路。

我國制定了一系列政策措施:《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》提出,到2035年,我國邁入智能建造世界強國行列;《“十四五”建筑業發展規劃》明確,“十四五”時期,我國要積極推進建筑機器人在生產、施工、維保等環節的典型應用,輔助和替代“危、繁、臟、重”施工工作;2022年11月,住建部將北京等24個城市列為智能建造試點城市,以科技創新推動建筑業轉型發展。

對建筑行業產生深遠影響

如今,人工智能已經廣泛地運用到了建筑的多個層面,對整個建筑行業產生了深遠的影響,它能夠為建筑工程管理提供增值服務,例如可視化分析、風險預測、性能優化、過程挖掘、能源管理等。

據中國信息通信研究院院長余曉暉分析,我國在人工智能視覺應用方面較為領先。人工智能視覺識別技術在生活中最典型的應用就是人臉識別、車牌識別等,在建筑工程中可以用于執行檢查和監控,在實時視頻監控的同時執行結構部件識別、不安全行為和狀態識別等任務。

在應用過程中,人工智能技術通過深度學習方法不斷地自動處理、分析和理解圖像或視頻中的數據,還能夠提高人工智能精準識別率,幫助施工單位更加精細、準確地了解現場施工狀況。

同時,應用人工智能技術有助于彌補傳統施工管理依賴人工觀察和操作的缺陷。當前的主流做法是依靠終端設備搭載的人工智能識別技術自動記錄數據并拍攝現場施工人員的施工狀態、施工環境和施工進度;應用機器學習算法,及時收集建設項目的數據信息,將其集成到項目管理軟件中,以便進行自動數據分析和決策。

這種高級分析有助于管理人員打破時空限制,全面了解建設項目各施工階段的現場情況,同時可以快速發現潛在的施工問題。

人工智能技術除了被應用于收集施工現場數據外,還可以有效解決傳統風險分析的局限性,解決專家經驗和主觀判斷的模糊性和脆弱性。

依靠海量數據及建筑行業相關理論模型,人工智能可以對人的意識、思維過程進行模擬,通過相關算法分析提供對關鍵問題的輔助性和預測性見解,幫助項目經理針對潛在風險制訂針對性的解決方案,進而確保工程質量。

此外,建筑行業的工人在工作中容易發生墜落、觸電等事故。他們在工作中出現事故的次數比其他勞動者要高出許多,而利用人工智能技術能夠實時監測工地現場以及設備的安全問題,并發出警報,提前告知風險。

新技術、新成果賦能智能建造

在我國智能建造領域,新技術、新成果正不斷涌現。

“我們把前端設備集成至數字云平臺,保障施工過程全面監控。工程安全巡檢機器人可在室內外運行,根據激光雷達對周圍環境進行掃描,自主實現地圖構建、即時定位。”中建四局湖北省突發公共衛生事件應急指揮中心項目負責人徐春介紹,機器人視覺模塊與AI邊緣計算服務器結合,能快速識別工程環境中的異常溫度和危險氣體并發出警報。這個項目是國家級數字建造技術創新重點項目成果應用示范項目。中國工程院院士孟建民表示,該項目采用BIM技術進行設計、采購、施工、計量計價和運維一體化管控,實現了三維交付、無圖建造、造價精準、縮短工期、提升施工質量。

無獨有偶,去年10月,中建三局自主研發的國內首個“鋼結構工業廠房智能建造一體化平臺”(又稱“造廠機”)在浙江舟山華潤電力標準廠房項目投用。“造廠機”為鋼結構廠房施工提供一套現場工業化解決方案,實現業內核心技術裝備的創新突破。該設備總設計師廖峰介紹,與傳統施工方式相比,其可減少人員登高作業風險,并大幅縮短工期,提升人工工效超20%。

人工智能不僅可以保障施工安全,還可以提高施工效率。例如應用智能鋼筋綁扎機器人綁扎飄窗鋼筋網籠,實現鋼筋自動夾取與結構搭建、鋼筋視覺識別追蹤與定位、鋼筋節點自動化綁扎等功能,上海市嘉定新城金地菊園社區項目的綁扎效率是人工的3倍。

又如,采用人工智能技術輔助施工圖審查,實現批量自動審查,重慶市萬科四季花城項目的單張圖紙審查時間平均約6分鐘,準確率達到90%以上。

人工智能已然成為推動智慧建筑發展的新動能。未來,它將在建筑領域執行各項任務上變得越來越聰明,攬下越來越重要的活,持續釋放融合發展的疊加效應、聚合效應、倍增效應,賦能建筑工程真正實現數字化、智能化。

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人工智能讓建筑設計更高效


近年來,很多研究都致力于探索如何讓建筑師借助人工智能的力量來促進并簡化設計流程。正如CRTKL倫敦副總監Caoimhe Loftus所說:“設計的發展曾因我們的手動繪圖和分析能力而受到限制。如今,我們可以借助人工智能的力量,以更快的速度生成并分析更多方案,從而提供更加明智且可靠的設計解決方案。”

就讀于哈佛大學的StanislasChaillou在Archi GAN項目中,使用一個包含800多份公寓平面圖的數據庫來訓練機器學習模型,在給定公寓面積的前提下進行空間規劃與布局,并確定門窗和家具的位置。隨著機器學習模型的成功擴展,用戶可指定每層樓的公寓劃分方式,并確定入口和窗口位置。機器學習模型便會給出單獨的公寓布局建議,然后將這些單獨的布局組合在一起就形成了建筑的整層布局圖。

來自英國的Oliver Green就曾將機器學習技術與公司已完成的住宅設計方案數據庫相結合,創建了一款公寓布局推薦工具Homegrown。建筑師們可使用這款工具查看與其建筑相匹配的各種布局方案,然后花費短短幾秒時間,就可完成公寓改建。

人工智能還可以幫助建筑師出品更加優質、更可持續的設計方案。Spacemaker使用機器學習技術,可在設計初始階段幫助設計師測試各種可行性方案。借助人工智能工具,設計師可快速測試多個方案,并最終獲得各方滿意的設計方案,避免了針對每個方案的反復建模和修改。

人工智能及其他新興技術將成為未來設計的一部分,讓建筑師們的工作變得更加高效。
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