الذكاء الاصطناعي في البناء: إنقاذ الأرواح وخفض التكاليف ورفع الجودة

يُحدث الذكاء الاصطناعي تحولاً في قطاع الإنشاءات من خلال تعزيز السلامة، وجدولة أكثر ذكاءً، وتحسين مراقبة الجودة. دعونا نستكشف كيف تضمن هذه التطورات مستقبلاً أكثر أماناً وكفاءة لهذا القطاع.

يُغير الذكاء الاصطناعي قطاع الإنشاءات عبر تحسين جدولة المشاريع، وتخصيص الموارد، وإدارة المهام، مما يؤدي إلى مكاسب ملحوظة في الكفاءة والإنتاجية. ويصبح دوره الحيوي في تعزيز السلامة، واتخاذ القرار، ومراقبة الجودة لا غنى عنه في ممارسات الإنشاءات الحديثة.

على الرغم من تحديات التبني، من المتوقع أن يرتفع سوق الذكاء الاصطناعي في الإنشاءات، الذي قُدِّر بأكثر من 2.5 مليار دولار في عام 2022، ليصل إلى 15.1 مليار دولار بحلول عام 2032. هذا النمو مدفوع بقدرة الذكاء الاصطناعي على تقليص الجداول الزمنية والتكاليف، مما يعد بمستقبل أكثر ذكاءً وأماناً وكفاءة للعاملين في القطاع حول العالم.

الشكل 1. الذكاء الاصطناعي في سوق الإنشاءات، إحصائيات عالمية.

Link to this sectionالحد من الحوادث في مواقع الإنشاءات باستخدام الذكاء الاصطناعي#

وفقاً لمنظمة العمل الدولية التابعة للأمم المتحدة، يعتبر قطاع الإنشاءات ثاني أخطر قطاع بعد الزراعة.

في عام 2022، واجه قطاع الإنشاءات في الولايات المتحدة فقدان 1,069 مهنياً توفوا أثناء العمل، مما يمثل زيادة قدرها 83 حالة وفاة مقارنة بالعام السابق. ظل معدل الوفيات في هذا القطاع في الولايات المتحدة يحوم حول 10 وفيات لكل 100,000 عامل لأكثر من عقد، مما يسلط الضوء على الحاجة الماسة لتحسين تدابير السلامة في هذه الصناعة عالية المخاطر.

إن دمج الذكاء الاصطناعي في قطاع الإنشاءات يعزز تدابير السلامة في مواقع العمل بشكل كبير. تشمل بعض المزايا الرئيسية ما يلي:

• المراقبة في الوقت الفعلي تتضمن مراقبة مستمرة لأنشطة الإنشاء، مما يسمح بالكشف الفوري عن المخاطر المحتملة، مثل الأسلاك الكهربائية المكشوفة، أو السقالات غير المؤمنة، أو حواجز السلامة غير الكافية. تضمن هذه الرقابة المستمرة باستخدام المستشعرات أو الكاميرات تحديد المواقف الخطرة ومعالجتها فوراً قبل أن تتصاعد إلى حوادث خطيرة.

• يمكن لـ كشف المخاطر اكتشاف المخاطر بسرعة، مثل نقاط الضعف الهيكلية، أو الأسطح غير المستقرة، أو الاستخدام غير السليم للمعدات باستخدام خوارزميات متقدمة وتقنيات تحليل البيانات. وهذا يضمن الحل الفوري للحفاظ على سلامة العمال ومنع الحوادث.

• الامتثال التنظيمي يفرض التزاماً صارماً بلوائح السلامة من خلال التقييم المستمر لما إذا كان يتم اتباع بروتوكولات السلامة. هذا لا يقلل فقط من مخاطر الحوادث ولكنه يضمن أيضاً بيئة عمل أكثر أماناً لجميع الموظفين.

الشكل 2. توفي عدد أكبر من عمال الإنشاءات في الولايات المتحدة في العمل عام 2022 مقارنة بأي قطاع صناعي آخر.

Link to this sectionاتخاذ القرار بالذكاء الاصطناعي في الإنشاءات#

في قطاع الإنشاءات، تعتبر المواعيد النهائية الضيقة للمشاريع، وبيئات العمل الديناميكية، والحاجة المستمرة لتنسيق فرق وموارد متعددة بكفاءة هي القاعدة. ونظراً لسرعة وتيرة القطاع، فإن القدرة على اتخاذ قرارات مستنيرة بسرعة ودقة أمر بالغ الأهمية.

هنا يأتي دور اتخاذ القرار القائم على البيانات، حيث يغير طريقة تخطيط مشاريع الإنشاء وتنفيذها. من خلال الاستفادة من تقنيات الذكاء الاصطناعي المتقدمة، يمكن للقطاع تحليل كميات كبيرة من بيانات الإنشاء بسرعة ودقة غير مسبوقة. أحدثت نماذج الذكاء الاصطناعي مثل Ultralytics YOLOv8 ثورة في هذا القطاع، حيث توفر المساعدة في كشف الأجسام، والتجزئة، وتتبع الأجسام، مما يدفع التغيير والتحسينات في سير العمل داخل قطاع الإنشاءات من خلال الرؤية الحاسوبية.

الشكل 3. مثال على استخدام Ultralytics YOLOv8 لكشف الأجسام.

تشمل الفوائد الرئيسية ما يلي:

• التخطيط المستنير والاستباقي. يعمل الذكاء الاصطناعي على تمكين مديري المشاريع من توقع المشكلات المحتملة قبل ظهورها، سواء كانت أخطاء في التصميم، أو مشاكل في أداء المقاولين من الباطن، أو أعطال في المعدات، أو نقصاً في المواد. يمكن لتقنيات مثل YOLOv8 في الرؤية الحاسوبية المساعدة في تتبع المخزون من خلال عد المواد ومراقبتها بدقة. يتيح تعلم الآلة تعديلات الجدول الزمني بناءً على رؤى الوقت الفعلي، مما يساعد في تقليل المخاطر، وضمان تنفيذ المشروع بشكل أكثر سلاسة، وتقليل التأخيرات وتجاوز التكاليف.
• نمذجة معلومات البناء (BIM): تسهل تقنية BIM في الإنشاءات اتخاذ القرار القائم على البيانات من خلال توفير تمثيلات رقمية مفصلة للخصائص الفيزيائية والوظيفية. يقدم BIM والذكاء الاصطناعي معاً رؤى تساعد في تبسيط عمليات التخطيط والتصميم والإدارة، مما يؤدي إلى تنفيذ أكثر كفاءة للمشاريع.
• تحسين الموارد. يساعد الذكاء الاصطناعي أيضاً في تقييم توافر واستخدام المعدات والقوى العاملة والمواد، مما يضمن أقصى استفادة دون هدر. وهذا لا يعزز الإنتاجية ويخفض التكاليف فحسب، بل يعزز أيضاً الكفاءة والمسؤولية البيئية، مما يدعم ممارسات الإنشاء المستدامة.
• تحليل البيانات. من خلال تحليل البيانات التاريخية ومقاييس المشاريع الحالية، يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ بالتأخيرات المحتملة بسبب الطقس، أو اختناقات التنظيم، أو ظروف الموقع، أو نقص العمالة، وما إلى ذلك. تتيح التحليلات الاستراتيجية إعادة التوزيع المنهجي للعمالة والمواد لضمان الالتزام بجداول المشاريع.

Link to this sectionدور الذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة الإنشاءات وكشف العيوب#

مراقبة الجودة هي جانب حاسم في أي مشروع إنشائي، ويلعب الذكاء الاصطناعي دوراً مهماً في الحفاظ على معايير بناء عالية. من خلال الاستفادة من التقنيات المتقدمة، يضمن الذكاء الاصطناعي أن كل مرحلة من عملية الإنشاء تلبي معايير الجودة الصارمة.

الشكل 4. قطاع الإنشاءات يزداد رقمنة.

هذا لا يضمن سلامة الهيكل النهائي فحسب، بل يعزز أيضاً السلامة الشاملة ومتانة المشروع.

فيما يلي بعض الطرق المحددة التي يساهم بها الذكاء الاصطناعي في مراقبة الجودة في الإنشاءات:

• يضمن معايير بناء عالية: تم تصميم أنظمة الذكاء الاصطناعي لمراقبة وتقييم أنشطة الإنشاء باستمرار، مما يضمن التزام جميع الأعمال بالمعايير واللوائح المعمول بها. تساعد هذه الرقابة المستمرة في الحفاظ على أعلى جودة طوال دورة حياة المشروع.
• يقلل الحاجة إلى إعادة العمل: من خلال تحديد العيوب في وقت مبكر، يقلل الذكاء الاصطناعي بشكل كبير من الحاجة إلى إعادة العمل. هذا لا يوفر الوقت والموارد فحسب، بل يضمن أيضاً بقاء المشروع في الموعد المحدد.
• يبسط عمليات التفتيش: تقوم الطائرات بدون طيار والمستشعرات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي بأتمتة عمليات التفتيش، مما يحدد المشكلات المحتملة بسرعة ودقة أكبر.
• يسهل الصيانة التنبؤية: تحلل خوارزميات الذكاء الاصطناعي بيانات المعدات لتوقع احتياجات الصيانة، مما يقلل وقت التوقف عن العمل ويضمن الأداء الأمثل.

Link to this sectionالذكاء الاصطناعي في الإنشاءات: التحديات#

على الرغم من حجمه البالغ 12 تريليون دولار، لطالما تخلف قطاع الهندسة والإنشاءات (AEC) تقليدياً عن تبني التقنيات الرقمية والممارسات المبتكرة. هذا القطاع، الذي يعد واحداً من أكبر القطاعات عالمياً، بدأ للتو في اللحاق بقطاعات أخرى من حيث التحديث والتقدم التكنولوجي.

تفيد شركة McKinsey أنه بينما يتقدم قطاع التكنولوجيا الذي يركز على AEC، فإنه لم يصل بعد إلى النطاق والتطور الموجود في قطاعات برمجية أخرى راسخة مثل الخدمات اللوجستية، والتصنيع، والزراعة. في الواقع، ينفق عملاء AEC أقل على تكنولوجيا المعلومات مقارنة بقطاعات أخرى مثل التصنيع، والهندسة المعمارية، والخدمات اللوجستية. يساهم هذا الاستثمار الأقل في التحديات التي تواجهها شركات تكنولوجيا AEC في النمو بكفاءة. بالإضافة إلى ذلك، يضم القطاع عدداً أقل من الشركات الناشئة والشركات المليارية (unicorns) بالنسبة لحجمه.

يعيق هذا التخصيص المنخفض للميزانية في تكنولوجيا المعلومات، إلى جانب تجزئة السوق والممارسات التناظرية الراسخة، التقدم. في المتوسط، تخصص شركات AEC ما بين 1 إلى 2 بالمائة فقط من إيراداتها لتكنولوجيا المعلومات، وهو أقل بكثير من نسبة 3 إلى 5 بالمائة المعتادة عبر الصناعات الأخرى.

تمثل النفقات الكبيرة المرتبطة بكل من الاستثمار والتشغيل عائقاً رئيسياً أمام نمو الذكاء الاصطناعي في سوق الإنشاءات. يتطلب تنفيذ تقنيات الذكاء الاصطناعي في مشاريع الإنشاء نفقات مالية كبيرة، تغطي الاستحواذ على أنظمة الذكاء الاصطناعي، والأجهزة والبرمجيات اللازمة، والخبرة المتخصصة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون تكاليف التشغيل والصيانة، مثل توظيف الموظفين المهرة، وإجراء التحديثات المنتظمة، وتلبية احتياجات البنية التحتية، كبيرة. تجعل هذه التكاليف المرتفعة من الصعب على شركات الإنشاءات الصغيرة والمتوسطة تبني حلول الذكاء الاصطناعي، كما أشارت Global Market Insights. ومع ذلك، فإن فهم كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي في الإنشاءات أمر بالغ الأهمية لهذا القطاع لسد هذه الفجوة وتحقيق كفاءة وابتكار أكبر.

Link to this sectionالروبوتات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي في قطاع الإنشاءات: حدود جديدة#

تصور سيناريو حيث تحل الروبوتات محل العمال البشر في مواقع الإنشاءات، مما يخفف من مخاطر إصابة البشر أو وفاتهم.

بينما يتقدم قطاع الإنشاءات نحو العصر الرقمي مدفوعاً بالذكاء الاصطناعي، تجلب الروبوتات رؤية مستقبلية إلى الحياة في مواقع العمل. وفي حين يعزز الذكاء الاصطناعي اتخاذ القرار ومراقبة الجودة، توفر الروبوتات تجسيداً ملموساً لهذه التطورات.

الروبوتات، وهي فرع الهندسة الذي يدمج علوم الكمبيوتر مع الهندسة الميكانيكية والكهربائية، توسعت في قطاع الإنشاءات في السنوات الأخيرة. كانت الروبوتات موجودة منذ عقود ولكنها شهدت مؤخراً زيادة كبيرة في الشعبية، ويرجع ذلك أساساً إلى الاهتمام المتزايد والتبني بعد جائحة كوفيد-19. ونتيجة لذلك، أدى هذا إلى فتح مجموعة واسعة من الإمكانيات الجديدة.

الروبوتات قادرة على أتمتة الآلات الثقيلة والأساطيل لمهام مثل الحفر، والنقل، ورفع الأحمال، وأعمال الخرسانة، والهدم. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم طرق الإنشاء المتقدمة الروبوتات لإدارة النفايات، وأتمتة المهام، والإنشاءات الصناعية.

بلغ حجم سوق روبوتات الإنشاءات العالمية 442.5 مليون دولار في عام 2023 ومن المتوقع أن ينمو إلى 1.2 مليار دولار بحلول عام 2030.

الشكل 5. يشهد سوق روبوتات الإنشاءات العالمي نمواً سريعاً.

هناك ثلاث فئات رئيسية من روبوتات الإنشاءات تقود هذا التحول:

• الروبوتات الثابتة. تعمل هذه الروبوتات دون تحريك قاعدتها، وتشمل أنواعاً مثل الروبوتات القنطرية، والأذرع الروبوتية، وروبوتات الكابلات.

• الروبوتات المتنقلة. تعزز كفاءة الإنشاء ويمكنها التنقل في التضاريس غير المستوية، مع أنواع تشمل الروبوتات ذات العجلات، والمشاة، والطائرة، والسابحة.

• روبوتات السرب. العديد من الروبوتات الصغيرة التي تتعاون لبناء التصاميم بشكل مستقل، متبعة مسارات مخططة لتجنب الاصطدامات.

Link to this sectionأفكار ختامية#

يغير الذكاء الاصطناعي وجه قطاع الإنشاءات من خلال تحسين جدولة المشاريع، وتخصيص الموارد، وإدارة المهام، مما يؤدي إلى مكاسب كبيرة في الكفاءة والإنتاجية. يصبح دور الذكاء الاصطناعي في تعزيز السلامة، واتخاذ القرار، ومراقبة الجودة حيوياً بشكل متزايد.

على الرغم من التحديات، فإن دمج الذكاء الاصطناعي، جنباً إلى جنب مع التطورات في الروبوتات وتقنية BIM، يعد بمستقبل أكثر ذكاءً وأماناً وكفاءة للإنشاءات.

هل أنت متشوق لتعلم المزيد عن الذكاء الاصطناعي؟ كن عضواً في مجتمع Ultralytics! اطلع على مستودع GitHub الخاص بنا للحصول على أحدث التطورات في الذكاء الاصطناعي. شاهد كيف تُحدث حلول الذكاء الاصطناعي الخاصة بنا ثورة في الرعاية الصحية والقيادة الذاتية. تواصل معنا لنتعلم ونبتكر معاً!