ИИ в строительстве: спасение жизней, сокращение затрат и повышение качества

ИИ преобразует строительство, повышая безопасность, оптимизируя планирование и улучшая контроль качества. Давай разберёмся, как эти достижения обеспечивают более безопасное и эффективное будущее отрасли.

ИИ меняет строительство, оптимизируя планирование проектов, распределение ресурсов и управление задачами, что приводит к значительному росту эффективности и производительности. Его ключевая роль в повышении безопасности, улучшении принятия решений и контроле качества становится незаменимой в современных строительных процессах.

Несмотря на сложности внедрения, рынок ИИ в строительстве, объём которого в 2022 году составил более 2,5 млрд долларов, как ожидается, вырастет до 15,1 млрд долларов к 2032 году. Этот рост обусловлен способностью ИИ сокращать сроки и затраты, открывая более интеллектуальное, безопасное и эффективное будущее для участников отрасли по всему миру.

Рис. 1. ИИ на строительном рынке: мировая статистика.

Снижение числа несчастных случаев на строительных площадках с помощью ИИ#

Согласно данным Международной организации труда при Организации Объединённых Наций, строительство — второй по опасности сектор после сельского хозяйства.

В 2022 году строительная отрасль США столкнулась с гибелью 1 069 специалистов во время работы — это на 83 смертельных случая больше, чем годом ранее. На протяжении более десяти лет уровень смертности в строительстве США держится примерно на отметке 10 смертей на 100 000 работников, что подчёркивает острую необходимость в улучшении мер безопасности в этой высокорисковой отрасли.

Интеграция ИИ в строительную отрасль значительно повышает уровень безопасности на строительных площадках. К основным преимуществам относятся:

• Мониторинг в реальном времени подразумевает непрерывное наблюдение за строительными работами, позволяя немедленно обнаруживать потенциальные риски, например оголённую электропроводку, незакреплённые строительные леса или недостаточные защитные ограждения. Такой постоянный контроль с помощью датчиков или камер позволяет своевременно выявлять опасные ситуации и устранять их до того, как они перерастут в серьёзные происшествия.

• Обнаружение опасностей и рисков позволяет быстро выявлять такие угрозы, как конструктивные недостатки, неустойчивые поверхности или неправильное использование оборудования, с помощью передовых алгоритмов и методов анализа данных. Это обеспечивает немедленное устранение проблем, поддерживает безопасность работников и предотвращает несчастные случаи.

• Соблюдение нормативных требований обеспечивает строгое выполнение правил безопасности за счёт постоянной проверки соблюдения протоколов безопасности. Это не только снижает риск несчастных случаев, но и создаёт более безопасные условия труда для всего персонала.

Рис. 2. В 2022 году на рабочем месте погибло больше строительных рабочих в США, чем в любой другой отрасли.

Принятие решений с помощью ИИ в строительстве#

В строительной отрасли сжатые сроки проектов, динамичная рабочая среда и постоянная необходимость эффективно координировать несколько команд и ресурсов — обычное явление. Учитывая быстрый темп работы в отрасли, способность быстро и точно принимать обоснованные решения имеет первостепенное значение.

Именно здесь на помощь приходит принятие решений на основе данных, меняющее подход к планированию и реализации строительных проектов. Используя передовые технологии ИИ, отрасль может анализировать большие объёмы строительных данных с беспрецедентными скоростью и точностью. Модели ИИ, такие как Ultralytics YOLOv8, преобразуют отрасль, помогая выполнять обнаружение объектов, сегментацию и отслеживание объектов, а также меняя и улучшая рабочие процессы в строительстве с помощью компьютерного зрения.

Рис. 3. Пример использования Ultralytics YOLOv8 для обнаружения объектов.

Ключевые преимущества:

• Обоснованное и проактивное планирование. ИИ помогает руководителям проектов предвидеть потенциальные проблемы до их возникновения — ошибки проектирования, проблемы с эффективностью субподрядчиков, отказы оборудования или нехватку материалов. Такие технологии, как YOLOv8 в компьютерном зрении, помогают выполнять отслеживание запасов, точно подсчитывая и контролируя материалы. Машинное обучение позволяет корректировать сроки на основе аналитики в реальном времени, помогая снижать риски, обеспечивать более плавную реализацию проектов и сокращать задержки и перерасход бюджета.
• Информационное моделирование зданий (BIM): технология BIM в строительстве способствует принятию решений на основе данных, предоставляя подробные цифровые представления физических и функциональных характеристик. Совместное использование BIM и ИИ даёт аналитические сведения, которые помогают упростить процессы планирования, проектирования и управления, обеспечивая более эффективную реализацию проектов.
• Оптимизация ресурсов. ИИ также помогает оценивать доступность и использование оборудования, рабочей силы и материалов, обеспечивая максимальную загрузку без потерь. Это не только повышает производительность и снижает затраты, но и способствует эффективности и экологической ответственности, поддерживая устойчивые методы строительства.
• Анализ данных. Анализируя исторические данные и текущие показатели проекта, ИИ может прогнозировать потенциальные задержки из-за погоды, регуляторных препятствий, состояния площадки, нехватки рабочей силы и других факторов. Стратегическая аналитика позволяет системно перераспределять трудовые ресурсы и материалы, чтобы соблюдать графики проектов.

Роль ИИ в контроле качества и обнаружении дефектов в строительстве#

Контроль качества — важнейшая составляющая любого строительного проекта, и ИИ играет значительную роль в поддержании высоких стандартов строительства. Используя передовые технологии, ИИ обеспечивает соответствие каждого этапа строительного процесса строгим критериям качества.

Рис. 4. Строительная отрасль становится всё более цифровой.

Это не только гарантирует целостность готового сооружения, но и повышает общую безопасность и долговечность проекта.

Вот несколько конкретных способов, которыми ИИ способствует контролю качества в строительстве:

• Обеспечивает высокие стандарты строительства: системы ИИ предназначены для непрерывного мониторинга и оценки строительных работ, гарантируя соответствие всех работ установленным стандартам и нормативам. Такой постоянный контроль помогает поддерживать высочайшее качество на протяжении всего жизненного цикла проекта.
• Снижает необходимость переделок: выявляя дефекты на раннем этапе, ИИ значительно сокращает потребность в переделках. Это не только экономит время и ресурсы, но и помогает соблюдать график проекта.
• Упрощает проведение инспекций: дроны и датчики на базе ИИ автоматизируют процессы инспекций, выявляя потенциальные проблемы быстрее и точнее.
• Способствует прогнозному обслуживанию: алгоритмы ИИ анализируют данные об оборудовании, чтобы заранее определить потребности в обслуживании, сокращая простои и обеспечивая оптимальную производительность.

ИИ в строительстве: проблемы и вызовы#

Несмотря на масштаб, сектор архитектуры, инжиниринга и строительства (AEC) объёмом $12 трлн традиционно отставал во внедрении цифровых технологий и инновационных практик. Эта отрасль, одна из крупнейших в мире, только начинает догонять другие сектора в модернизации и технологическом развитии.

McKinsey сообщает, что хотя технологический сектор, ориентированный на AEC, развивается, он ещё не достиг масштабов и уровня зрелости, характерных для других развитых программных отраслей, таких как логистика, производство и сельское хозяйство. Фактически клиенты AEC тратят на ИТ меньше, чем представители таких отраслей, как производство, архитектура и логистика. Недостаток инвестиций усложняет эффективный рост технологических компаний AEC. Кроме того, по сравнению с масштабом отрасли в ней меньше быстрорастущих компаний и единорогов.

Сокращение бюджетов на ИТ в сочетании с фрагментацией рынка и укоренившимися аналоговыми практиками препятствует прогрессу. В среднем компании AEC направляют на ИТ лишь 1–2 процента выручки — значительно меньше типичных для других отраслей 3–5 процентов.

Значительные расходы, связанные как с инвестициями, так и с эксплуатацией, создают серьёзный барьер для роста рынка ИИ в строительстве. Внедрение технологий ИИ в строительные проекты требует существенных финансовых затрат на приобретение систем ИИ, необходимого оборудования и программного обеспечения, а также специализированной экспертизы.

Кроме того, эксплуатационные расходы и затраты на обслуживание, включая найм квалифицированных специалистов, регулярные обновления и обеспечение инфраструктурных потребностей, могут быть значительными. Эти высокие затраты затрудняют внедрение решений ИИ малыми и средними строительными компаниями, на что указывает Global Market Insights. Тем не менее понимание того, как использовать ИИ в строительстве, крайне важно для преодоления этого разрыва и повышения эффективности и инновационности отрасли.

Робототехника на базе ИИ в строительстве: новый рубеж#

Представь сценарий, в котором роботы заменяют людей на строительных площадках, снижая риск травм и гибели работников.

По мере того как строительная отрасль, движимая ИИ, вступает в цифровую эпоху, робототехника воплощает футуристическое видение в жизнь на строительных площадках. ИИ улучшает принятие решений и контроль качества, а робототехника обеспечивает материальное воплощение этих достижений.

Робототехника — отрасль инженерии, объединяющая информатику с механической и электротехнической инженерией, — в последние годы расширяет своё присутствие в строительном секторе. Роботы существуют уже несколько десятилетий, но заметный рост их популярности произошёл лишь недавно — главным образом из-за повышенного интереса и активного внедрения после пандемии COVID-19. В результате открылось множество новых возможностей.

Роботы способны автоматизировать работу тяжёлой техники и целых парков машин при выполнении таких задач, как рытьё котлованов, транспортировка, подъём грузов, бетонные работы и снос. Кроме того, в передовых методах строительства робототехника используется для управления отходами, автоматизации задач и индустриализированного строительства.

В 2023 году объём мирового рынка строительных роботов оценивался в $442,5 млн, а к 2030 году, согласно прогнозам, вырастет до 1,2 млрд долларов.

Рис. 5. Мировой рынок робототехники в строительстве стремительно растёт.

Три основные категории строительных роботов обеспечивают эту трансформацию:

• Стационарные роботы. Эти роботы работают без перемещения основания; к ним относятся портальные роботы, роботизированные руки и канатные роботы.

• Мобильные роботы. Они повышают эффективность строительства и могут перемещаться по неровной местности; к ним относятся колёсные, шагающие, летающие и плавающие роботы.

• Роботы-рой. Множество небольших роботов, которые совместно и автономно создают конструкции, следуя запланированным маршрутам во избежание столкновений.

Заключительные мысли#

ИИ меняет облик строительной отрасли, оптимизируя планирование проектов, распределение ресурсов и управление задачами, что приводит к значительному росту эффективности и производительности. Роль ИИ в повышении безопасности, улучшении принятия решений и контроле качества становится всё более важной.

Несмотря на сложности, интеграция ИИ наряду с достижениями в робототехнике и технологии BIM обещает более интеллектуальное, безопасное и эффективное будущее для строительства.

Хочешь узнать больше об ИИ? Стань участником сообщества Ultralytics! Загляни в наш репозиторий на GitHub, чтобы узнать о новейших достижениях в области искусственного интеллекта. Узнай, как наши решения ИИ преобразуют здравоохранение и беспилотное вождение. Свяжись с нами, чтобы учиться и внедрять инновации вместе!