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

ИИ трансформирует строительство за счет повышения безопасности, более разумного планирования и улучшения контроля качества. Давай разберемся, как эти достижения гарантируют более безопасное и эффективное будущее для отрасли.

ИИ меняет строительство, оптимизируя планирование проектов, распределение ресурсов и управление задачами, что приводит к значительному повышению эффективности и производительности. Его критически важная роль в улучшении безопасности, процессов принятия решений и контроля качества становится незаменимой в современной строительной практике.

Несмотря на трудности с внедрением, объем рынка ИИ в строительстве, оцениваемый в более чем 2,5 млрд долларов в 2022 году, как ожидается, вырастет до 15,1 млрд долларов к 2032 году. Этот скачок обусловлен способностью ИИ сокращать сроки и затраты, суля участникам отрасли по всему миру более умное, безопасное и эффективное будущее.

Рис. 1. ИИ на строительном рынке, глобальная статистика.

Снижение количества несчастных случаев на строительных площадках с помощью ИИ#

По данным Международной организации труда ООН, строительство является вторым по степени опасности сектором после сельского хозяйства.

В 2022 году строительная отрасль США столкнулась с потерей 1069 профессионалов, погибших на рабочем месте, что на 83 случая смерти больше по сравнению с предыдущим годом. Уровень смертности в этом секторе в США держится на отметке около 10 смертей на 100 000 работников уже более десятилетия, что подчеркивает острую необходимость улучшения мер безопасности в этой сфере с высоким уровнем риска.

Интеграция ИИ в строительную отрасль значительно повышает меры безопасности на строительных объектах. Основные преимущества включают:

• Мониторинг в реальном времени предполагает непрерывное наблюдение за строительными работами, позволяющее мгновенно обнаруживать потенциальные риски, такие как оголенная электропроводка, незакрепленные строительные леса или ненадлежащие защитные ограждения. Такой постоянный контроль с помощью датчиков или камер гарантирует, что опасные ситуации будут выявлены и оперативно устранены до того, как они перерастут в серьезные инциденты.

• Обнаружение рисков и опасностей позволяет быстро выявлять такие угрозы, как структурные слабости, нестабильные поверхности или неправильное использование оборудования с помощью передовых алгоритмов и методов анализа данных. Это обеспечивает быстрое решение проблем для поддержания безопасности работников и предотвращения несчастных случаев.

• Соблюдение нормативных требований обеспечивает строгое соответствие стандартам безопасности путем непрерывной оценки выполнения протоколов безопасности. Это не только снижает риск несчастных случаев, но и гарантирует более безопасную рабочую среду для всего персонала.

Рис. 2. В 2022 году на рабочем месте погибло больше строителей из США, чем в любом другом секторе промышленности.

Принятие решений с помощью ИИ в строительстве#

В строительной отрасли сжатые сроки проектов, динамичная рабочая среда и постоянная необходимость эффективно координировать множество команд и ресурсов — это норма. Учитывая высокие темпы работы в этом секторе, способность быстро и точно принимать обоснованные решения имеет первостепенное значение.

Здесь в игру вступает принятие решений на основе данных, которое преобразует методы планирования и реализации строительных проектов. Используя передовые технологии ИИ, отрасль может анализировать большие объемы строительных данных с беспрецедентной скоростью и точностью. Модели ИИ, такие как Ultralytics YOLOv8, революционизируют отрасль, помогая в обнаружении объектов, сегментации и отслеживании объектов, а также способствуя изменениям и улучшениям рабочих процессов в строительной отрасли с помощью компьютерного зрения.

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

Ключевые преимущества включают:

• Обоснованное и проактивное планирование. ИИ позволяет руководителям проектов предвидеть потенциальные проблемы до их возникновения, будь то ошибки проектирования, проблемы с производительностью субподрядчиков, сбои оборудования или нехватка материалов. Такие технологии, как YOLOv8 в компьютерном зрении, могут помочь в отслеживании запасов за счет точного подсчета и мониторинга материалов. Машинное обучение позволяет корректировать график на основе аналитики в реальном времени, помогая снизить риски, обеспечить более плавное выполнение проекта и сократить задержки и перерасход средств.
• Информационное моделирование зданий (BIM): Технология BIM в строительстве способствует принятию решений на основе данных, предоставляя подробные цифровые представления физических и функциональных характеристик. BIM и ИИ вместе предлагают идеи, которые помогают оптимизировать процессы планирования, проектирования и управления, что ведет к более эффективному выполнению проектов.
• Оптимизация ресурсов. ИИ также помогает оценивать наличие и использование оборудования, рабочей силы и материалов, обеспечивая максимальное использование без потерь. Это не только повышает продуктивность и снижает затраты, но и способствует эффективности и экологической ответственности, поощряя устойчивые методы строительства.
• Анализ данных. Анализируя исторические данные и текущие метрики проекта, ИИ может прогнозировать возможные задержки из-за погоды, бюрократических задержек, условий на площадке, нехватки рабочей силы и т. д. Стратегическая аналитика позволяет методично перераспределять рабочую силу и материалы для соблюдения графика проекта.

Роль ИИ в контроле качества строительства и обнаружении дефектов#

Контроль качества — важнейший аспект любого строительного проекта, и ИИ играет значительную роль в поддержании высоких стандартов строительства. Используя передовые технологии, ИИ гарантирует, что каждая фаза строительного процесса соответствует строгим критериям качества.

Рис. 4. Строительная отрасль становится все более цифровизированной.

Это не только гарантирует целостность конечной конструкции, но и повышает общую безопасность и долговечность проекта.

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

• Обеспечение высоких строительных стандартов: Системы ИИ разработаны для постоянного мониторинга и оценки строительных работ, гарантируя, что вся работа соответствует установленным стандартам и правилам. Такой постоянный контроль помогает поддерживать высочайшее качество на протяжении всего жизненного цикла проекта.
• Снижение потребности в переделках: Выявляя дефекты на ранней стадии, ИИ значительно снижает необходимость в переделках. Это не только экономит время и ресурсы, но и гарантирует соблюдение графика проекта.
• Упрощение инспекций: ИИ-дроны и датчики автоматизируют процессы инспекции, выявляя потенциальные проблемы с большей скоростью и точностью.
• Содействие прогнозному обслуживанию: Алгоритмы ИИ анализируют данные оборудования, чтобы предвидеть потребности в техническом обслуживании, сокращая время простоя и обеспечивая оптимальную производительность.

ИИ в строительстве: проблемы#

Несмотря на свои масштабы, сектор архитектуры, инженерии и строительства (AEC) объемом 12 триллионов долларов традиционно отстает во внедрении цифровых технологий и инновационных практик. Эта отрасль, являющаяся одной из крупнейших в мире, только начинает догонять другие секторы с точки зрения модернизации и технологического прогресса.

McKinsey сообщает, что хотя технологический сектор, ориентированный на AEC, прогрессирует, он еще не достиг масштабов и сложности, наблюдаемых в других устоявшихся программных секторах, таких как логистика, производство и сельское хозяйство. Фактически, клиенты AEC тратят меньше на IT по сравнению с другими секторами, такими как производство, архитектура и логистика. Эти меньшие инвестиции способствуют трудностям, с которыми сталкиваются технологические компании AEC при эффективном росте. Кроме того, в отрасли меньше компаний на стадии масштабирования и компаний-единорогов относительно ее размера.

Такое сокращение бюджетных ассигнований на IT, в сочетании с фрагментацией рынка и укоренившимися аналоговыми методами работы, препятствует прогрессу. В среднем фирмы AEC выделяют на IT только 1–2 процента своего дохода, что значительно меньше типичных 3–5 процентов в других отраслях.

Существенные расходы, связанные как с инвестициями, так и с эксплуатацией, представляют собой серьезный барьер для роста ИИ на строительном рынке. Внедрение технологий ИИ в строительные проекты требует значительных финансовых вложений, покрывающих приобретение систем ИИ, необходимого оборудования и программного обеспечения, а также специализированных знаний.

Кроме того, операционные расходы и затраты на обслуживание, такие как наем квалифицированного персонала, регулярное обновление и обеспечение инфраструктурных потребностей, могут быть значительными. Эти высокие затраты затрудняют внедрение решений ИИ для малых и средних строительных фирм, как отмечает Global Market Insights. Тем не менее, понимание того, как использовать ИИ в строительстве, крайне важно для отрасли, чтобы преодолеть этот разрыв и достичь большей эффективности и инноваций.

Робототехника на базе ИИ в строительной отрасли: новый рубеж#

Представь сценарий, в котором роботы заменяют рабочих на строительных площадках, тем самым снижая риск травм или смертельных исходов среди людей.

По мере того как строительная отрасль движется вперед в цифровую эпоху под управлением ИИ, робототехника воплощает футуристическое видение в реальность на строительных площадках. В то время как ИИ улучшает принятие решений и контроль качества, робототехника обеспечивает ощутимое воплощение этих достижений.

Робототехника, ветвь инженерии, объединяющая информатику с механической и электрической инженерией, в последние годы активно проникает в строительный сектор. Роботы существуют уже несколько десятилетий, но лишь недавно их популярность значительно выросла, главным образом из-за повышенного интереса и внедрения после пандемии COVID-19. В результате это открыло множество новых возможностей.

Роботы способны автоматизировать тяжелую технику и автопарки для выполнения таких задач, как земляные работы, транспортировка, погрузка, бетонные работы и демонтаж. Кроме того, передовые методы строительства используют робототехнику для управления отходами, автоматизации задач и индустриального строительства.

Объем мирового рынка строительных роботов оценивался в 442,5 миллиона долларов в 2023 году и, по прогнозам, вырастет до 1,2 миллиарда долларов к 2030 году.

Рис. 5. Мировой рынок строительной робототехники переживает стремительный рост.

Три основные категории строительных роботов способствуют этой трансформации:

• Стационарные роботы. Эти роботы работают без перемещения своего основания, включая такие типы, как портальные роботы, роботы-манипуляторы и канатные роботы.

• Мобильные роботы. Они повышают эффективность строительства и могут перемещаться по неровной местности, включая колесные, шагающие, летающие и плавающие роботы.

• Роевые роботы. Множество небольших роботов, которые совместно строят конструкции в автономном режиме, следуя запланированным путям, чтобы избежать столкновений.

Заключительные мысли#

ИИ меняет лицо строительной отрасли, оптимизируя планирование проектов, распределение ресурсов и управление задачами, что ведет к значительному повышению эффективности и производительности. Роль ИИ в улучшении безопасности, процессов принятия решений и контроля качества становится все более важной.

Несмотря на трудности, интеграция ИИ, наряду с достижениями в области робототехники и технологии BIM, обещает более разумное, 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. Посмотри, как наши решения на базе ИИ революционизируют здравоохранение и автономное вождение. Присоединяйся к нам, чтобы учиться и внедрять инновации вместе!