人工智能在施工企業(yè)中的運用

黃拓

湖南建筑高級技工學校，湖南長沙，410000

0 引言

我國建筑業(yè)在過去的高速發(fā)展中，市場規(guī)范程度、管理標準化程度低等問題逐漸得到了解決。隨著社會大環(huán)境的變化，我國的建筑管理也從粗放型管理過渡到了精細化、標準化管理。隨著信息化程度的提高，信息指向的精度越來越高，企業(yè)的工作效率也會越來越高，而人工智能也會逐漸取代人類的工作，使人類的工作方式和經(jīng)驗傳遞方式發(fā)生了變化[1]。

1 施工企業(yè)運用人工智能的發(fā)展背景

1.1 人工智能的提出及其發(fā)展

1956年，麥卡西首先提出了人工智能的概念。人工智能可以模仿人類的學習、推理、感知和使用各種工具，其中包含了許多領域的知識，如仿生學和心理學。隨著現(xiàn)代計算機科學研究的高速發(fā)展，人工智能技術迅速發(fā)展，出現(xiàn)在目前很多高科技工業(yè)領域內。隨著現(xiàn)代人工智能技術研究不斷向前發(fā)展完善和拓展應用，人工智能已初步形成了一個完整的產業(yè)鏈。人工智能技術中還包括智能專家技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術和模式識別技術等。

1.2 施工企業(yè)運用人工智能的背景

近幾年，我國的人工智能發(fā)展步伐逐步加快，并在各個方面推進了改革。建設施工企業(yè)如要進一步適應計算機時代科學技術的迅速發(fā)展及趨勢，提高建設企業(yè)的核心競爭保障能力，必須重視與計算機人工智能技術相結合，在嚴格保證建設工程安全質量和工期效益要求的原則前提下，加快重點建設信息化項目系統(tǒng)工程的整體建設施工速度，并能取得短期較好預期的經(jīng)濟效益[2]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術在中國的迅速發(fā)展，信息技術在各行各業(yè)持續(xù)深入推進，我國施工企業(yè)管理規(guī)范正日益朝著標準化、精細化的方向發(fā)展。目前，大數(shù)據(jù)、人工智能分析等創(chuàng)新技術正逐漸出現(xiàn)在實際工程應用中。特別是在現(xiàn)場勘察、設計、施工活動中得到了更廣泛的實踐應用。新一代設計軟件BIM等技術可以在未來一定時期內完成與現(xiàn)有企業(yè)管理系統(tǒng)信息化以及其他企業(yè)信息技術產品的融合。

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產業(yè)，但是我國建筑業(yè)仍然大而不強，監(jiān)管體制機制不健全、工程建設組織方式落后、建筑設計水平有待提高、質量安全事故時有發(fā)生、市場違法違規(guī)行為較多、企業(yè)核心競爭力不強以及工人技能素質偏低等問題較為突出。但建筑業(yè)對推動我國區(qū)域經(jīng)濟增長的綜合貢獻依然巨大，其發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間還很大[3]。

1.3 施工企業(yè)信息化的發(fā)展階段

我國施工企業(yè)的信息化建設有三個發(fā)展階段：第一階段研發(fā)了一款單獨的軟件，主要是為設計者和建筑工人提供輔助工作所用的單機軟件，如CAD繪圖、PKPM、3DMAX及工程概算等；第二階段是以企業(yè)、項目、施工現(xiàn)場為基礎的項目信息集成平臺，對項目進行實時、在線的管理，以實現(xiàn)對施工過程的全流程控制；第三階段，在互聯(lián)網(wǎng)技術平臺成熟應用且飛速向前發(fā)展的未來一段時間內，以人工智能為核心，將現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算工程和其他傳統(tǒng)領域的各類信息集成管理公共服務平臺系統(tǒng)有機合理有效地融合集成在一起。

同時，隨著大數(shù)據(jù)應用不斷地累積沉淀和迭代反復，根據(jù)施工企業(yè)的經(jīng)營層次，將其分為“項目層級”和“企業(yè)層級”兩個層次。在項目層面，將BIM技術和智慧工地有機巧妙地結合起來，通過工程信息管理平臺，在企業(yè)層面上實現(xiàn)了建筑的數(shù)字化。

2 人工智能在施工企業(yè)中運用的場景及優(yōu)勢

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的不斷研發(fā)與發(fā)展，其應用范圍日益擴大。經(jīng)過對各個領域的不斷探索與運用，三項技術都能有效地降低人為失誤的發(fā)生，從而促進社會進步。比如利用傳感器收集各施工工地中工程設備上可位移的相關設備間的位移向量變化，并計算傳感器收集到的移動變量數(shù)據(jù)，利用云計算技術來實時分析，再利用基于人工智能思想的自動化產品設計工具來進行對產品模型的自定義及運算設計；利用基于大數(shù)據(jù)分析和人工智能計算的影像特征識別分析技術，完成對施工現(xiàn)場的實時管理及安全先期預警；在無人倉儲的基礎上，根據(jù)項目的進度，對物料的利用和庫存進行匹配，并及時進行缺料預警等[4]。

2.1 施工場地3D打印

建筑工業(yè)3D打印是2004年提出的一項新技術，它的原理是通過分層和堆疊，通過層層工業(yè)機器人，將各種物料進行層層疊放，形成了一種更加自由靈活的三維結構。3D打印技術應用在可以降低大量材料、人工、設備、制造過程成本開支的同時，還真正可以快速實現(xiàn)建筑工程整體的設計制作和成品整體生產成型。它突出的技術優(yōu)點是：施工的周期更短，材料和成本低，墻體工程自重輕，噪音比較低，無粉塵，能明顯提高施工效率，縮短工作時間，實現(xiàn)節(jié)能減排。目前，3D打印技術主要被應用于各類建筑外墻表面的三維打印，僅只限于一些應急設施和部分臨時建筑。

2.2 5G智慧施工工地

施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，通過智能云施工和現(xiàn)場管理系統(tǒng)的智能化建設，可以更加充分地發(fā)揮人工智能技術本身的功能特點，為施工現(xiàn)場的綜合控制做出貢獻。在實施項目三維監(jiān)控評價工作進程中，要繼續(xù)逐步整合優(yōu)化現(xiàn)有三維設計平臺，在現(xiàn)有三維模型環(huán)境中實施工程可視化監(jiān)控管理服務和在線實時監(jiān)控。

5G技術是當前在人工智能和大數(shù)據(jù)等核心網(wǎng)絡支撐技術發(fā)展過程中，一種較為重要的技術力量，它對于智慧建造的影響有深遠的意義，同時驅動著建筑行業(yè)在網(wǎng)絡信息化領域發(fā)揮出更好的事業(yè)狀態(tài)和創(chuàng)業(yè)成果，由于工地作業(yè)面積是不斷變化的，我們傳統(tǒng)的光纖運輸并不能夠適用于頻繁變化著的施工現(xiàn)場，而且4G信號在強度速率和時效等方面也都不適應于大多數(shù)工地，因為大多數(shù)工地是處在一個信號盲區(qū)或強干擾的信號狀態(tài)下進行施工的，而5G技術和4G不同，它具有高適用性的特征，可以滿足不同施工地的需求。5G技術擁有強大的運算能力，通過一個簡單高清的攝像頭，代替了不同場景的施工現(xiàn)場、繁瑣的設備。

2.3 施工現(xiàn)場的安全管理

建筑工程的安全管理是建筑工程的重要組成部分，必須加強對建筑工地的各類危險的有效控制，以防止工程項目出現(xiàn)重大事故。人臉識別技術在建筑工地上有著廣泛的應用，它能采集、分析面部特征，并能對工地上的人員進行統(tǒng)一的管理。另外，通過報警終端與識別終端的協(xié)同工作，可以有效地識別出施工人員的安全裝備的磨損狀況，并對其進行有效的管理，從而提高其在工地上的安全管理水平。智能視頻監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效地監(jiān)測、識別建筑工地的危險區(qū)，并利用報警語音報警，提高安全管理、教育宣傳的效果。

2.4 BIM技術為基礎的人工智能、大數(shù)據(jù)融合

建筑信息模型集成（BIM）技術于早年提出，現(xiàn)在已經(jīng)在我國施工企業(yè)中得到了廣泛應用。BIM技術的使用有別于以前CAD等軟件的應用，是施工企業(yè)向信息化方向轉型的重要標志，其運用能夠及時地獲取各個施工環(huán)節(jié)中的相關信息，能夠使各個工程主體全方位、全流程參與項目。

在建筑工程實踐中， BIM技術的運用，能夠收集、計算、分析、共享并承載大量項目數(shù)據(jù)，可以對各類基礎工程數(shù)據(jù)、信息等進行有效處理。然而，BIM技術與大數(shù)據(jù)、人工智能的融合不是一蹴而就的，該背景下，需要考量的專業(yè)內容及技術要素非常多，依托約定協(xié)議，在智能設備和互聯(lián)網(wǎng)之間建構關聯(lián)，生成智能物聯(lián)網(wǎng)，為設備信息交換、動作觸發(fā)、實時控制提供契機，使之呈現(xiàn)自動化特征。

2.5 人工智能優(yōu)化設計思維

基于建筑人工智能技術進行的智能化建筑設計主要研究發(fā)展思路大體上可分為兩類：一類是用數(shù)據(jù)做驅動，通過案例學習研究和分析比較建筑歷史案例等來幫助解決問題，如通過基于歷史案例中的數(shù)字推理分析技術可以創(chuàng)建一套基于建筑BIM模式的建筑設計智能可視化輔助設計開發(fā)平臺；一類算法研究是基于創(chuàng)新的算法，通過強調現(xiàn)有算法的計算與性能優(yōu)化來促進優(yōu)化系統(tǒng)設計。

3 施工企業(yè)運用人工智能的問題與對策

3.1 政府引導加強技術攻關，促成技術實用轉化

技術是實現(xiàn)人工智能落戶施工企業(yè)的核心。目前，人工智能技術在交通、醫(yī)療等領域的應用已逐漸豐富且走入日常生活，而在施工企業(yè)應用尚在探索中。因此，政府和行業(yè)主管部門可促進多領域合作交流，深化技術的進步，強力推進技術難點的攻關，推動關鍵技術研發(fā)，促進建筑行業(yè)對人工智能關鍵技術的掌握及提升[5]。

同時，政府應促進產、學、研一體化發(fā)展，促成科技成果的轉化應用。以示范企業(yè)為重點，調動企業(yè)的積極性，使其提升人工智能技術的采納意愿，并推動相關技術在實際工程中的試點。加大人工智能技術在施工過程中的應用探索，累積技術經(jīng)驗，促進技術發(fā)展。

3.2 加強政策宣導，加大財政補貼

建筑行業(yè)是歷史悠久的傳統(tǒng)行業(yè)，施工企業(yè)作為建筑行業(yè)的承載體，受國家政策的影響非常大，國家政策對施工企業(yè)人工智能技術采納意愿影響顯著。因此，在推動人工智能技術企業(yè)落地、促進施工企業(yè)對人工智能技術采納和應用過程中，政府發(fā)揮著不可替代的作用。

可不定期地組織相關的論壇宣講，以引起施工企業(yè)的重視，進一步增強其對人工技能技術的采納，同時可以通過對建設單位進行政策宣傳來普及新項目。政府可以為企業(yè)提供適當減免稅款的優(yōu)惠，加大對企業(yè)的資金支持力度和政策扶持。

3.3 加強施工企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略

企業(yè)高層管理者應清晰意識到人工智能技術在優(yōu)化施工全流程中的重要價值，“審時度勢”牢牢把握傳統(tǒng)施工企業(yè)向智能施工企業(yè)升級的趨勢，促進學習創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，推進學習型企業(yè)文化建設，大力支持對創(chuàng)新行為的實踐與探索[6]。

當人工智能逐漸取代人類來參與建筑時，有些人就會喪失對建筑過程的干涉，而原先靠人力來完成的工作，則要靠電腦來進行，再經(jīng)過大量的分析，才能作出決定。有能力的人也將逐漸變成互動的訓練師和設計師，協(xié)助優(yōu)化人工智能。在智能化工程和建設活動中，要始終充分系統(tǒng)地認識到人工智能技術產生的真正重要社會作用，必須自覺主動改變自己傳統(tǒng)的領導思想做法和工作理念，并積極地投入到學習和實踐中去。同時，我們要堅持自己的研究方向，并牢牢把握住自己的市場。加強對建筑智能化技術的支持，鼓勵更多的專家參與到建筑智能化技術的創(chuàng)新研究中去[7]。

3.5 先行技術試點，累積使用經(jīng)驗

由于各個企業(yè)不同主客觀條件阻礙，人工智能在實際項目中“推而不動”情況屢見不鮮。人工智能不是一套簡單的應用系統(tǒng)，在實際運用過程中并非單一技術能夠實現(xiàn)，需組合運用多種技術。施工企業(yè)在實施時將面臨多種技術難點，其復雜性不言而喻，且與企業(yè)原有技術和施工流程的兼容性也需要重新構建[8]。

所以，以先行技術試點逐步推進、推廣的方式是人工智能在施工企業(yè)應用成功與否的關鍵。技術層面的優(yōu)勢可以通過感知層面的因素來進一步影響和接納，尤其是對于一些資金資源有限的非國有企業(yè)來說，他們如果能夠真切地感受到人工智能的價值，也會對人工智能產生的技術有更強烈的采納意愿，因此在條件允許的情況下，不少施工企業(yè)也要在合適的項目場景中逐步開展對單個不同技術的試點，提前感知不同技術帶來的風險，進一步改良不足，完善方案。

4 結論

由于人工智能技術的進步，人們的生活模式也隨之發(fā)生了變化。在建筑領域，人工智能技術是一項重大突破。其研究成果在施工企業(yè)中的實踐創(chuàng)新應用，將會持續(xù)給施工企業(yè)帶來巨大發(fā)展與機遇、創(chuàng)新與挑戰(zhàn)，從而推動施工企業(yè)變革。