İnşaat ekipmanlarında yapay zekâ: Yeni bir inşaat yöntemi

İnşaat ekipmanlarını ve ağır makineleri düşündüğümüzde aklımıza genellikle bu güçlü makineleri elle kullanan insanlar gelir. Ancak yapay zekânın yükselişiyle birlikte birçok inşaat aracı riskleri azaltmak, güvenliği artırmak ve verimliliği yükseltmek için artık otomatikleştiriliyor. Otonom ve uzaktan kumandalı araçlar, inşaat sektöründe giderek yaygınlaşıyor.

Örneğin Volvo yakın zamanda, kum, çakıl ve moloz gibi ağır malzemeleri şantiyelere taşımak üzere özel olarak tasarlanmış, tamamen otonom TA15 damperli kamyonunu geliştirdi. ABD Çalışma Bakanlığına göre inşaat sektörü, ölümcül yaralanma oranları bakımından üçüncü sıradadır. Yapay zekâyı inşaata entegre ederek bu ölümleri önemli ölçüde azaltabilir ve güvenlik önlemlerini geliştirebiliriz. Bu makalede, yapay zekânın inşaat ekipmanlarını nasıl daha akıllı, güvenli ve verimli hâle getirdiğini ve inşaat sektöründeki yenilikleri nasıl desteklediğini inceleyeceğiz.

Yapay zekânın inşaat ekipmanlarına entegrasyonunu anlama#

İnşaat ekipmanları ve araçları, öngörülemeyen çalışma ortamları ve insan hatası nedeniyle kazalara karışabilir. Ancak yapay zekâ destekli sistemler, yöneticilerin iş yeri tehlikelerini etkili biçimde ele almasına ve bu hataları azaltmasına yardımcı olabilir. Yapay zekâ, inşaat ekipmanlarında makine kullanımını optimize etmek, makine performansını izlemek ve bakım takvimlerini otomatikleştirmek için de kullanılabilir.

Bu yenilikleri mümkün kılan temel teknolojilere daha yakından bakalım:

• Bilgisayarlı görü: Makineler, şantiyeleri izlemeye, envanteri takip etmeye, çalışanların güvenlik ekipmanlarını kullandığından emin olmaya ve yüz tanıma yoluyla devam durumunu izlemeye yardımcı olan Ultralytics YOLOv8 gibi gelişmiş modelleri kullanarak görsel verileri gerçek zamanlı analiz edebilir.
• Nesnelerin İnterneti (IoT): IoT, cihazları birbirine bağlayarak veri paylaşmalarını sağlar. Akıllı giyilebilir cihazlar çalışanların sağlığını izlerken yakınlık ve güvenlik sensörleri çalışanları tehlikelere karşı uyarır ve ekipman bakım gerektirdiğinde yönetime bildirim gönderir.
• Öngörücü Analitik: Öngörücü analitik, geçmiş verileri ve makine öğrenimini kullanarak gelecekteki olayları öngörür, olası sorunları belirler ve takvimleri optimize etmeye yardımcı olur. Ayrıca saha çalışmalarında aksama yaşanmasını önlemek için hava koşullarını tahmin edebilir.

Şekil 1. Çalışanları izlemek için Ultralytics YOLOv8 ve poz tahmini kullanımı.

Ağır makinelerde bilgisayarlı görü uygulamaları#

Bilgisayarlı görü, yeni ve yenilikçi çözümler sunarak ağır makinelerin şantiyelerde çalışma biçimini değiştiriyor. İnşaat ekipmanlarında görüntü ve video analitiğinin potansiyelini gösteren birkaç ilgi çekici uygulamaya göz atalım.

Yapay zekâ ve insansız kantarlar#

Kantar, ağır hizmet araçlarının ağırlığını ölçmek için kullanılan bir terazidir. Araçların taşıma sırasında güvenli ağırlık sınırlarına uymasını sağlamak, inşaat sektörü için kritik önem taşır. Geleneksel olarak bu süreçte bir kantar görevlisi, araçların giriş ve çıkış saatleri, plaka numaraları ve yük ağırlıkları gibi ayrıntıları elle kaydeder. Ancak bu elle yürütülen yaklaşım yavaş olabilir, insan hatasına açıktır ve şeffaflıktan yoksun kalabilir.

İnsansız kantarlar doğruluğu artırmaya, insan hatasını azaltmaya, süreci hızlandırmaya ve daha güvenli, verimli operasyonlar için gerçek zamanlı izleme ve şeffaflık sağlamaya yardımcı olabilir. Tüm süreci kolaylaştırmak için sensörler, kameralar, LED ekranlar ve otomatik sesli yönlendirme gibi yapay zekâ entegre edilmiş cihazlardan yararlanırlar. Kamyon giriş noktasına yaklaşırken Otomatik Plaka Tanıma (ANPR) teknolojisine sahip kameralar aracın plakasını algılar ve kaydını doğrular. Kayıt geçerliyse sistem, araca tartı alanına giriş izni verir.

Şekil 2. İnsansız Kantar.

IoT özellikli hareket hâlinde tartım sensörleri, kamyonun hareket ederken ağırlığını ölçer ve gerekirse doğru tartım için sürücüyü doğru konumda durması konusunda uyarır. Ağırlık verileri analiz edilip önceden belirlenmiş sınırlarla karşılaştırılır; kamyon bu sınırlar içindeyse sürücü çıkış kapısına yönlendirilir. Çıkışta ANPR sistemi, aracın giriş yapan araçla aynı olduğundan emin olmak için aracı yeniden doğrularken bilgisayarlı görü özellikli kameralar herhangi bir düzensizlik olup olmadığını izler. Aşırı yük veya sürücü kaynaklı anormallikler gibi sorunlar olması durumunda sistem sorumluları uyarır ve uygun düzeltici önlemleri alır.

Yapay zekâyla sürücü uykululuğunu izleme#

ABD Ulaştırma Bakanlığının yaptığı bir anket, kamyonların mal taşımacılığında en yaygın araç türü olduğunu gösteriyor. Kamyon sürücüleri genellikle gece yolculukları da dâhil olmak üzere uzun mesafeler kat eder. Bu durum, kamyonların ağır makineleri ve malzemeleri bazen çok uzak mesafelerdeki şantiyeler arasında taşımak için vazgeçilmez olduğu inşaat sektörü için de geçerlidir. Gece araç kullanmak yorgunluğa ve kaza riskinin artmasına yol açabilir. Araştırmalar, ölümcül kazaların %21'inin sürücü uykululuğundan kaynaklandığını gösteriyor.

Bu sorunu ele almak için kamyon üreticileri sürücü uykululuğunu izlemek amacıyla bilgisayarlı görü kullanıyor. Yüz tanıma, poz tahmini ve nesne algılama gibi bilgisayarlı görü teknikleri, sürücünün göz hareketlerini, baş konumunu ve yüz ifadelerini izlemek için kullanılabilir. Örneğin, sürücünün göz kapakları belirli bir aralığın ötesinde kapanırsa sistem bunu algılayıp sürücüyü uyarmak için alarm çalabilir. Sürücü uykululuğunu algılama sistemleri Tata kamyonlarında ve diğer otomotiv şirketlerinde yaygın olarak kullanılıyor.

Şekil 3. Bilgisayarlı Görüyle Sürücü Uykululuğunu İzleme.

Otonom inşaat araçları ve yapay zekâ#

Şantiyelerdeki çalışma koşulları, özellikle aşırı sıcaklıklarda zorlayıcı olabilir. Örneğin, kazı alanlarında çalışanlar çoğu zaman yoğun sıcakla karşılaşır; bu durum verimli çalışma becerilerini etkiler ve sıvı almak ve dinlenmek için sık sık mola vermelerini gerektirir. Bu koşullarda iş kaybını azaltmaya yardımcı olmak için araştırmacılar buldozer ve vinç gibi otonom inşaat araçları geliştiriyor.

Bu otonom makineler, araziyi analiz eden ve eğim, yumuşak zemin ve engebeli alanlar gibi etkenleri değerlendiren yüksek çözünürlüklü kameralar ve bilgisayarlı görü teknolojisiyle donatılmıştır. İnsanları ve ekipmanları tanımak için nesne algılama kullanırlar ve bir engel algılandığında otomatik olarak durarak güvenliği artırırlar. Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesinden (HUST) araştırmacılar, Shantui ile iş birliği içinde yakın zamanda -10°C kadar düşük sıcaklıklarda çalışabilen otonom bir buldozer geliştirdi.

Şekil 4. Otonom bir buldozer örneği (kaynak: constructionworld.in).

Ağır makinelerde yakıt optimizasyonu#

Yakıt optimizasyonu inşaat şirketleri için hayati önem taşır, ancak yakıt verimliliği uygulamalarını hayata geçirmek zor olabilir. Dalgalanan yakıt fiyatları ve inşaat araçlarını kullanan çok sayıda sürücü nedeniyle yakıt tüketimini manuel olarak yönetmek karmaşıklaşır. Süreci iyileştirmek ve yakıt tüketimini azaltmak için yapay zekâ destekli yakıt yönetimi sistemlerinden yararlanılabilir.

Bu yapay zekâ destekli yakıt yönetimi sistemleri, birden fazla rota seçeneği oluşturarak ve yakıt açısından en verimli rotayı önererek yakıt kullanımını optimize etmek üzere büyük veri kümeleriyle eğitilir. Ayrıca gerçek zamanlı vites değiştirme önerileri sunmak için aracın motor kontrol ünitesine (ECU) entegre edilebilirler. Bu yapay zekâ destekli önerileri uygulayarak farklı sürücülerin sürüş alışkanlıkları optimize edilebilir ve böylece yakıt verimliliği artırılabilir.

Şekil 5. Bir kamyona yakıt ikmali.

İnşaat ekipmanlarında yapay zekânın artıları ve eksileri#

Yapay zekâ entegre edilmiş inşaat ekipmanları, veriye dayalı karar alma süreçlerinden gerçek zamanlı izlemeye kadar çeşitli avantajlar sunar. Öne çıkan faydalardan bazıları şunlardır:

• Ekipman ömrünün uzaması: Düzenli izleme ve zamanında bakım, makinelerin kullanım ömrünü artırır.
• Daha az kesinti süresi: Otomatik süreçler ve kestirimci bakım, ekipmanların devre dışı kaldığı süreyi en aza indirir.
• Daha iyi karar alma: Veriye dayalı öngörüler sunarak kaynakların ve operasyonların daha akıllıca yönetilmesini sağlar.

Ancak inşaat sektöründe yapay zekâ kullanımı giderek yaygınlaşsa da göz önünde bulundurulması gereken bazı zorluklar hâlâ var:

• Yüksek ilk yatırım maliyeti: Yapay zekâ uzun vadede tasarruf sağlayabilse de bu sistemleri hayata geçirmenin peşin maliyeti oldukça yüksektir ve küçük şirketler için engel oluşturabilir.
• Gizlilik endişeleri: Yapay zekâ büyük ölçüde verilere dayandığından, yetkisiz erişimi önlemek için bu bilgilerin güvenli biçimde saklanmasını ve korunmasını sağlamak kritik önem taşır.
• Nitelikli iş gücü: Yapay zekâyı inşaat ekipmanlarına entegre etmek özel eğitim gerektirir. Özellikle yoğun çalışma takvimlerinde, çalışanlara bu teknolojileri nasıl kullanacaklarını öğretmek önemli bir zorluk olabilir.

Yapay zekâ destekli inşaat araçlarının etkisi#

Caterpillar ve Daimler gibi şirketlerin sürücüsüz kamyon geliştirme çalışmalarına öncülük etmesiyle inşaat sektörü yapay zekâyı hızla benimsiyor. Daimler, 2019'da çalışan bir otonom kamyon prototipi tanıttı ve bu aracın 2027'ye kadar piyasaya çıkması bekleniyor. Caterpillar'ın 797F otonom maden kamyonu, madencilik operasyonlarını şimdiden daha verimli hâle getiriyor. BHP Group, Rio Tinto ve Barrick Gold gibi büyük şirketler 797F'yi günün her saati kullanıyor ve iş yeri yaralanması yaşanmadığını bildiriyor. Benzer şekilde Çin merkezli otonom kamyon taşımacılığı şirketi TuSimple, kamyonlarının manuel olarak kullanılanlara kıyasla yakıtı %11 daha verimli kullandığını öne sürüyor. TuSimple, Haziran 2023'te Çin'de halka açık bir yolda 39 millik sürücüsüz sürüşü başarıyla tamamladı.

Otonom kamyonların inşaat sektörü üzerinde olumlu etkileri sürerken pazarın yıllık bileşik büyüme oranının (CAGR) %10 olması bekleniyor. Yapay zekâ destekli inşaat ekipmanları güvenliği ve yakıt verimliliğini artırırken şirketler daha güvenli ve sürdürülebilir çalışma ortamlarına yöneliyor.

İnşaat araçlarında yapay zekânın geleceği#

Yapay zekâ, inşaat sektöründe ezber bozan bir teknoloji olarak ağır makineleri daha akıllı, güvenli ve verimli hâle getiriyor. Sürücüsüz araçlardan yakıt kullanımını optimize eden ve inşaat sahalarını gerçek zamanlı izleyen yapay zekâ sistemlerine kadar bu teknolojiler hataları azaltmaya ve tasarruf sağlamaya yardımcı oluyor. Yapay zekâyı hayata geçirmenin maliyeti ve çalışanları eğitmek gibi zorluklar olsa da faydaları oldukça büyük. Yapay zekânın yön verdiği yeniliklerle inşaatın geleceği her zamankinden daha üretken, sürdürülebilir ve yenilikçi olmaya hazırlanıyor.

Yapay zekâya meraklı mısın? GitHub depomuza göz at ve diğer teknoloji meraklılarıyla bağlantı kurmak için topluluğumuza katıl. Sürücüsüz araçlar ve üretim gibi alanlardaki yapay zekâ uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edin.