工程管理領(lǐng)域人工智能技術(shù)的應(yīng)用

瞿祎成

（同濟(jì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海 200092）

1 引言

建筑行業(yè)一直是數(shù)字化時(shí)代中較為落后的產(chǎn)業(yè)，建筑行業(yè)十分依賴于項(xiàng)目參與各方的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)麥肯錫此前的報(bào)告，建筑業(yè)的數(shù)字化進(jìn)展僅高于農(nóng)業(yè)，位居所有統(tǒng)計(jì)行業(yè)中的倒數(shù)第二。[1]過(guò)去的工程管理十分依賴于經(jīng)驗(yàn)，而比較少的利用過(guò)往項(xiàng)目積累下的客觀數(shù)據(jù)。

2 人工智能的內(nèi)涵

人工智能是一類通過(guò)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模擬人類特定思維過(guò)程和智能行為的研究，主要包括計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理、制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。它是一種通過(guò)模仿人類智能行為產(chǎn)生新的與之相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括預(yù)測(cè)分析、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專家系統(tǒng)等。

3 工程管理領(lǐng)域人工智能應(yīng)用研究可視化分析

隨著大數(shù)據(jù)、智能城市等技術(shù)的發(fā)展，工程管理領(lǐng)域也開(kāi)始嘗試在工程建設(shè)的場(chǎng)景中應(yīng)用人工智能技術(shù)，本文通過(guò)對(duì)在Scopus數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的多本工程管理領(lǐng)域多本頂級(jí)SCI/EI期刊內(nèi)以artificial intelligence對(duì)1993年到2018年發(fā)表的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索分析：自1993年以來(lái)，共有382篇應(yīng)用人工智能理論或模型的文章，其中對(duì)于先進(jìn)技術(shù)比較重視的期刊Automation in construction發(fā)布的論文相關(guān)數(shù)量最多（統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1）。

表1 工程管理領(lǐng)域人工智能相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)

進(jìn)一步通過(guò)可視化分析軟件VOSviewer對(duì)Automation in construction檢索到的181篇文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析（見(jiàn)圖2.1），可以看出，工程管理研究中人工智能的前沿研究論文發(fā)表的數(shù)量主要涉及的關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的研究?jī)?nèi)容包括了模糊邏輯、案例推理、遺傳算法等人工智能方法，這些方法主要應(yīng)用的場(chǎng)景包括施工現(xiàn)場(chǎng)管理,智能設(shè)計(jì)與運(yùn)維,績(jī)效預(yù)測(cè)等,下文將按照領(lǐng)域分別進(jìn)行綜述。

圖1 工程管理領(lǐng)域人工智能文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)時(shí)間演化

3.1 項(xiàng)目績(jī)效預(yù)測(cè)

人工智能技術(shù)可以通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)來(lái)求解傳統(tǒng)線性回歸方法難以求解的復(fù)雜問(wèn)題。工程項(xiàng)目的成本、工期的影響因素多，且很多因素對(duì)工期的影響是非線性的，因此，一直是預(yù)測(cè)的難點(diǎn)，而兩者又是施工管理的重點(diǎn)。因此，人工智能技術(shù)被廣泛地用于項(xiàng)目的成本、工期等績(jī)效指標(biāo)的預(yù)測(cè)之中。

績(jī)效預(yù)測(cè)中廣泛應(yīng)用的包括了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、案例推理以及支持向量機(jī)等。莫俊文等使用RBF人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)蘭州市比較典型的20幢建筑物的造價(jià)進(jìn)行了回歸預(yù)測(cè),通過(guò)實(shí)際樣本對(duì)模型驗(yàn)證了模型的可靠性[2]。陳源等人通過(guò)案例推理構(gòu)建了公路工程造價(jià)預(yù)測(cè)模型,驗(yàn)證了該方法的有效性,實(shí)用性[3]。

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)管理

施工現(xiàn)場(chǎng)管理是人工智能應(yīng)用在工程管理領(lǐng)域最為常見(jiàn)的應(yīng)用方向之一，相關(guān)研究主要通過(guò)基于人工智能的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息的識(shí)別。

目前基于人工智能技術(shù)的施工安全管理研究的主題主要有現(xiàn)場(chǎng)工人行為的分析和施工的優(yōu)化等。現(xiàn)場(chǎng)工人行為的監(jiān)控，通過(guò)使用現(xiàn)場(chǎng)攝像頭等作為輸入識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)工人的工作安全情況。如趙震通過(guò)使用opencv的圖形處理技術(shù),在識(shí)別工人個(gè)體的基礎(chǔ)上,辨別出施工人員安全帽配帶情況，從而從一定程度上降低現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患。[4]

3.3 智能設(shè)計(jì)與運(yùn)維

基于人工智能技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)可以通過(guò)人工智能技術(shù)強(qiáng)大的工程性能模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的建筑設(shè)計(jì)的研究思路主要可以分為兩類，一類研究是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，通過(guò)對(duì)歷史案例的學(xué)習(xí)、比對(duì)進(jìn)行求解，如通過(guò)案例推理技術(shù)來(lái)建立基于BIM的智能化輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)，一類研究是以新穎的算法為基礎(chǔ)的，通過(guò)算法突出的計(jì)算性能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，如王敏通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)暖通控制系統(tǒng)的PID控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不斷調(diào)整控制誤差，保證暖通控制效果。

基于運(yùn)維階段的重要性及當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不足，人工智能技術(shù)被廣泛用于建筑的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。現(xiàn)代的設(shè)施管理除了對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化外，還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)不同專業(yè)、不同格式的數(shù)據(jù)的集成，涉及的問(wèn)題十分復(fù)雜。隨著21世紀(jì)，BIM技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)人工智能結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，對(duì)于建筑運(yùn)營(yíng)中的設(shè)備以運(yùn)維期間產(chǎn)生的信息集成化管理，從大數(shù)據(jù)中提取有用的信息，對(duì)于設(shè)施管理的問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測(cè)已經(jīng)成為一個(gè)全新的研究方向。

4 結(jié)論

綜上，人工智能技術(shù)在從施工現(xiàn)場(chǎng)管理、智能設(shè)計(jì)與運(yùn)維、績(jī)效預(yù)測(cè)等多個(gè)方向優(yōu)化了傳統(tǒng)工程管理的問(wèn)題的同時(shí)，為一些傳統(tǒng)方法難以解決的研究問(wèn)題提供了全新的研究視角。

當(dāng)前，人工智能技術(shù)在工程管理領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出了領(lǐng)域交叉、行業(yè)交叉的特點(diǎn)，研究往往需要涉及多種不同專業(yè)的知識(shí)，呈現(xiàn)出復(fù)雜、系統(tǒng)的特點(diǎn)。因此，進(jìn)一步發(fā)展人工智能技術(shù)在工程管理領(lǐng)域的應(yīng)用需要增強(qiáng)跨行業(yè)、跨組織的協(xié)作機(jī)制，進(jìn)一步增強(qiáng)信息、知識(shí)的集成，在多方協(xié)作的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理上的創(chuàng)新。