الذكاء الاصطناعي في البناء: إنقاذ الأرواح وخفض التكاليف والارتقاء بالجودة

يُحدث الذكاء الاصطناعي تحولًا في قطاع الإنشاءات من خلال تعزيز السلامة، وتحسين جدولة الأعمال، والارتقاء بمراقبة الجودة. لنستكشف كيف تدعم هذه التطورات مستقبلًا أكثر أمانًا وكفاءة لهذا القطاع.

يغيّر الذكاء الاصطناعي قطاع الإنشاءات عبر تحسين جدولة المشاريع وتخصيص الموارد وإدارة المهام، ما يؤدي إلى مكاسب كبيرة في الكفاءة والإنتاجية. وأصبح دوره المحوري في تعزيز السلامة واتخاذ القرارات ومراقبة الجودة لا غنى عنه في ممارسات الإنشاءات الحديثة.

على الرغم من تحديات التبني، يُتوقع أن ينمو سوق الذكاء الاصطناعي في الإنشاءات، الذي بلغت قيمته أكثر من 2.5 مليار دولار في عام 2022، إلى 15.1 مليار دولار بحلول عام 2032. ويعود هذا النمو إلى قدرة الذكاء الاصطناعي على تقليص الجداول الزمنية والتكاليف، ما يبشر بمستقبل أكثر ذكاءً وأمانًا وكفاءة للعاملين في القطاع حول العالم.

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

الحد من الحوادث في مواقع البناء باستخدام الذكاء الاصطناعي#

وفقًا لمنظمة العمل الدولية التابعة للأمم المتحدة، يُعد قطاع البناء ثاني أخطر القطاعات بعد الزراعة.

في عام 2022، شهدت صناعة البناء في الولايات المتحدة وفاة 1,069 من العاملين أثناء العمل، بزيادة قدرها 83 حالة وفاة مقارنة بالعام السابق. وظل معدل الوفيات في القطاع بالولايات المتحدة عند نحو 10 وفيات لكل 100,000 عامل لأكثر من عقد، ما يبرز الحاجة الملحة إلى تحسين تدابير السلامة في هذه الصناعة عالية المخاطر.

يعزز دمج الذكاء الاصطناعي في صناعة البناء تدابير السلامة في مواقع البناء بدرجة كبيرة. وتشمل أبرز المزايا ما يلي:

• ينطوي الرصد في الوقت الفعلي على المراقبة المستمرة لأنشطة الإنشاءات، ما يتيح الكشف الفوري عن المخاطر المحتملة، مثل الأسلاك الكهربائية المكشوفة أو السقالات غير المثبتة أو حواجز السلامة غير الكافية. وتضمن هذه المراقبة الدائمة باستخدام المستشعرات أو الكاميرات تحديد المواقف الخطرة ومعالجتها بسرعة قبل أن تتفاقم وتتحول إلى حوادث خطيرة.
• يتيح اكتشاف المخاطر والأخطار رصد الأخطار بسرعة، مثل نقاط الضعف الهيكلية أو الأسطح غير المستقرة أو الاستخدام غير السليم للمعدات، وذلك باستخدام خوارزميات متقدمة وتقنيات تحليل البيانات. ويضمن ذلك معالجة المشكلات فورًا للحفاظ على سلامة العاملين ومنع الحوادث.
• يفرض الامتثال التنظيمي الالتزام الصارم بلوائح السلامة من خلال التقييم المستمر لمدى اتباع بروتوكولات السلامة. ولا يحد ذلك من مخاطر الحوادث فحسب، بل يضمن أيضًا بيئة عمل أكثر أمانًا لجميع العاملين.

الشكل 2. توفي عدد من عمال البناء في الولايات المتحدة أثناء العمل عام 2022 يفوق أي قطاع صناعي آخر.

اتخاذ القرارات بالذكاء الاصطناعي في قطاع البناء#

في قطاع الإنشاءات، تُعد المواعيد النهائية الضيقة للمشاريع وبيئات العمل المتغيرة باستمرار والحاجة الدائمة إلى تنسيق فرق وموارد متعددة بكفاءة أمورًا معتادة. ونظرًا إلى وتيرة القطاع السريعة، تكتسب القدرة على اتخاذ قرارات مستنيرة بسرعة ودقة أهمية بالغة.

وهنا يأتي دور اتخاذ القرارات المستندة إلى البيانات، إذ يُحدث تحولًا في كيفية تخطيط مشاريع الإنشاءات وتنفيذها. ومن خلال الاستفادة من تقنيات الذكاء الاصطناعي المتقدمة، يستطيع القطاع تحليل كميات كبيرة من بيانات الإنشاءات بسرعة ودقة أكبر. وتدعم نماذج الذكاء الاصطناعي مثل Ultralytics YOLOv8 اكتشاف الأجسام والتقسيم وتتبّع الأجسام، ما يساعد على تحسين سير العمل في الإنشاءات باستخدام الرؤية الحاسوبية.

الشكل 3. مثال على استخدام Ultralytics YOLOv8 لاكتشاف الكائنات.

تشمل الفوائد الرئيسية ما يلي:

• التخطيط المستنير والاستباقي. يمكّن الذكاء الاصطناعي مديري المشاريع من توقع المشكلات المحتملة قبل وقوعها، سواء أكانت أخطاء في التصميم أم مشكلات في أداء المقاولين من الباطن أم أعطالًا في المعدات أم نقصًا في المواد. ويمكن لتقنيات مثل YOLOv8 في مجال الرؤية الحاسوبية المساعدة في تتبع المخزون من خلال عدّ المواد ومراقبتها بدقة. ويتيح التعلم الآلي تعديل الجداول الزمنية استنادًا إلى الرؤى المستمدة في الوقت الفعلي، ما يساعد على تخفيف المخاطر وضمان تنفيذ المشاريع بسلاسة أكبر وتقليل التأخيرات وتجاوزات التكاليف.
• نمذجة معلومات البناء (BIM): تتيح تقنية BIM في قطاع البناء اتخاذ قرارات تستند إلى البيانات، من خلال توفير تمثيلات رقمية مفصلة للخصائص المادية والوظيفية. وتوفر نمذجة معلومات البناء والذكاء الاصطناعي معًا رؤى تساعد على تبسيط عمليات التخطيط والتصميم والإدارة، ما يؤدي إلى تنفيذ المشروعات بكفاءة أكبر.
• تحسين استخدام الموارد. يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في تقييم مدى توافر المعدات والقوى العاملة والمواد واستخدامها، بما يضمن الاستفادة القصوى منها دون هدر. ولا يؤدي ذلك إلى تعزيز الإنتاجية وخفض التكاليف فحسب، بل يشجع أيضًا على الكفاءة والمسؤولية البيئية، ويدعم ممارسات البناء المستدامة.
• تحليل البيانات. يستطيع الذكاء الاصطناعي، عبر تحليل البيانات التاريخية ومؤشرات المشروع الحالية، التنبؤ بالتأخيرات المحتملة الناجمة عن الطقس أو معوقات اللوائح التنظيمية أو ظروف الموقع أو نقص العمالة وما إلى ذلك. وتتيح التحليلات الاستراتيجية إعادة توزيع العمالة والمواد بصورة منهجية لضمان الالتزام بالجداول الزمنية للمشاريع.

دور الذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة البناء واكتشاف العيوب#

تُعد مراقبة الجودة جانبًا أساسيًا في أي مشروع بناء، ويؤدي الذكاء الاصطناعي دورًا مهمًا في الحفاظ على معايير بناء عالية. ومن خلال الاستفادة من التقنيات المتقدمة، يضمن الذكاء الاصطناعي استيفاء كل مرحلة من مراحل عملية البناء لمعايير الجودة الصارمة.

الشكل 4. يشهد قطاع البناء تحولًا رقميًا متزايدًا.

يساعد ذلك على ضمان سلامة الهيكل النهائي وتعزيز السلامة العامة للمشروع ومتانته.

فيما يلي بعض الطرق المحددة التي يسهم بها الذكاء الاصطناعي في مراقبة الجودة في قطاع البناء:

• ضمان معايير بناء عالية: صُممت أنظمة الذكاء الاصطناعي لمراقبة أنشطة البناء وتقييمها باستمرار، بما يضمن التزام جميع الأعمال بالمعايير واللوائح المعتمدة. وتساعد هذه المتابعة المستمرة على الحفاظ على أعلى مستويات الجودة طوال دورة حياة المشروع.
• الحد من الحاجة إلى إعادة العمل: من خلال اكتشاف العيوب مبكرًا، يقلل الذكاء الاصطناعي بدرجة كبيرة الحاجة إلى إعادة العمل. ولا يوفر ذلك الوقت والموارد فحسب، بل يضمن أيضًا سير المشروع وفق الجدول الزمني.
• تبسيط عمليات التفتيش: تعمل الطائرات المسيّرة والمستشعرات المدعومة بالذكاء الاصطناعي على أتمتة عمليات التفتيش، وتحديد المشكلات المحتملة بسرعة ودقة أكبر.
• تيسير الصيانة التنبؤية: تحلل خوارزميات الذكاء الاصطناعي بيانات المعدات لتوقع احتياجات الصيانة، ما يقلل فترات التوقف ويضمن الأداء الأمثل.

الذكاء الاصطناعي في قطاع البناء: التحديات#

على الرغم من حجمه، ظل قطاع العمارة والهندسة والتشييد (AEC) البالغ 12 تريليون دولار متأخرًا تقليديًا في تبني التقنيات الرقمية والممارسات المبتكرة. ولا يزال هذا القطاع، وهو من أكبر القطاعات على مستوى العالم، في بداية اللحاق بالقطاعات الأخرى من حيث التحديث والتقدم التكنولوجي.

تشير McKinsey إلى أنه على الرغم من تقدم قطاع التكنولوجيا الموجه إلى AEC، فإنه لم يبلغ بعد حجم التطور ومستوى التعقيد اللذين حققتهما قطاعات برمجية راسخة أخرى مثل الخدمات اللوجستية والتصنيع والزراعة. وفي الواقع، ينفق عملاء AEC على تقنية المعلومات أقل مما ينفقه عملاء قطاعات أخرى مثل التصنيع والعمارة والخدمات اللوجستية. ويسهم هذا الاستثمار الأقل في التحديات التي تواجهها شركات التقنية في AEC عند سعيها إلى النمو بكفاءة. إضافة إلى ذلك، يقل عدد الشركات النامية بسرعة والشركات الناشئة المليارية في القطاع مقارنة بحجمه.

يعيق هذا الانخفاض في مخصصات تقنية المعلومات، إلى جانب تشتت السوق وترسخ الممارسات التقليدية، إحراز التقدم. وتخصص شركات AEC في المتوسط 1 إلى 2 بالمئة فقط من إيراداتها لتقنية المعلومات، وهي نسبة أقل بكثير من النسبة المعتادة التي تتراوح بين 3 و5 بالمئة في القطاعات الأخرى.

تشكل النفقات الكبيرة المرتبطة بالاستثمار والتشغيل عائقًا رئيسيًا أمام نمو الذكاء الاصطناعي في سوق البناء. ويتطلب تطبيق تقنيات الذكاء الاصطناعي في مشروعات البناء إنفاقًا ماليًا كبيرًا، لتغطية تكاليف اقتناء أنظمة الذكاء الاصطناعي والأجهزة والبرامج اللازمة والخبرات المتخصصة.

إضافة إلى ذلك، قد تكون تكاليف التشغيل والصيانة، مثل توظيف العاملين المهرة وإجراء التحديثات الدورية وتلبية احتياجات البنية التحتية، باهظة. وتجعل هذه التكاليف المرتفعة تبني حلول الذكاء الاصطناعي أمرًا صعبًا على شركات البناء الصغيرة والمتوسطة، كما تشير Global Market Insights. ومع ذلك، فإن فهم كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي في قطاع البناء أمر بالغ الأهمية لمساعدة القطاع على سد هذه الفجوة وتحقيق كفاءة وابتكار أكبر.

الروبوتات المدعومة بالذكاء الاصطناعي في قطاع البناء: آفاق جديدة#

تخيل سيناريو تحل فيه الروبوتات محل العاملين البشر في مواقع البناء، فتحد من مخاطر إصابتهم أو وفاتهم.

فيما يمضي قطاع الإنشاءات قدمًا نحو العصر الرقمي المدفوع بالذكاء الاصطناعي، تعمل الروبوتات على تجسيد هذه الرؤية المستقبلية في مواقع الإنشاءات. وبينما يعزز الذكاء الاصطناعي اتخاذ القرارات ومراقبة الجودة، تقدم الروبوتات تطبيقًا ملموسًا لهذه التطورات.

شهد علم الروبوتات، وهو فرع من فروع الهندسة يدمج علوم الحاسوب بالهندسة الميكانيكية والكهربائية، توسعًا في قطاع الإنشاءات خلال السنوات الأخيرة. والروبوتات موجودة منذ عقود، لكنها لم تشهد ارتفاعًا ملحوظًا في شعبيتها إلا مؤخرًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى تنامي الاهتمام والتبني عقب جائحة كوفيد-19. وقد أتاح ذلك إمكانات جديدة كثيرة.

تستطيع الروبوتات أتمتة تشغيل الآلات الثقيلة والأساطيل لتنفيذ مهام مثل الحفر والنقل ورفع الأحمال وأعمال الخرسانة والهدم. وإضافة إلى ذلك، تستخدم أساليب الإنشاء المتقدمة الروبوتات لإدارة النفايات وأتمتة المهام والإنشاءات الصناعية.

بلغت قيمة سوق روبوتات البناء العالمية 442.5 مليون دولار في عام 2023، ومن المتوقع أن تنمو إلى 1.2 مليار دولار بحلول عام 2030.

الشكل 5. يشهد سوق روبوتات البناء العالمي نموًا سريعًا.

تقود ثلاثة أنواع رئيسية من روبوتات البناء هذا التحول:

• الروبوتات الثابتة. تعمل هذه الروبوتات دون تحريك قاعدتها، وتشمل أنواعًا مثل الروبوتات الجسرية والأذرع الروبوتية والروبوتات السلكية.
• الروبوتات المتنقلة. تعزز هذه الروبوتات كفاءة البناء وتستطيع التنقل في التضاريس الوعرة، وتشمل أنواعًا ذات عجلات وماشية وطائرة وسابحة.
• روبوتات الأسراب. تتعاون أعداد كبيرة من الروبوتات الصغيرة لبناء التصاميم ذاتيًا، متبعةً مسارات مخططة لتجنب التصادم.

أفكار ختامية#

يغير الذكاء الاصطناعي ملامح قطاع البناء من خلال تحسين جدولة المشروعات وتخصيص الموارد وإدارة المهام، ما يؤدي إلى مكاسب كبيرة في الكفاءة والإنتاجية. ويزداد دور الذكاء الاصطناعي أهمية في تعزيز السلامة واتخاذ القرارات ومراقبة الجودة.

على الرغم من التحديات، يبشر دمج الذكاء الاصطناعي، إلى جانب التطورات في الروبوتات وتقنية BIM، بمستقبل أكثر ذكاءً وأمانًا وكفاءة لقطاع البناء.

هل ترغب في معرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي؟ انضم إلى مجتمع Ultralytics! تعرّف على أحدث التطورات في الذكاء الاصطناعي من خلال مستودع GitHub. واكتشف كيفية تطبيق حلولنا للذكاء الاصطناعي في الرعاية الصحية والسيارات ذاتية القيادة. تواصل معنا لنتعلم ونبتكر معًا!