Shutterstock/FOTODOM После 10 лет развития и трансформации строительной отрасли мы можем с уверенностью сказать, что цифровизация строительной отрасли увенчалась успехом. Технология BIM и цифровые инструменты из редкости превратились в часть повседневной жизни. Активно обсуждаются дальнейшие улучшения цифровой компетентности. Сюда входит и вопрос использования нейронных сетей и искусственного интеллекта (ИИ). Искусственный интеллект имеет большие перспективы в архитектурной сфере, но успешных примеров его практического применения не так много. О практике и перспективах использования ИИ в строительстве «Стройгазете» рассказал главный инженер-технолог строительной компании «Айбим» Андрей Андреев.
Решение строительных задач с помощью ИИ
Строительная отрасль до сих пор не решила две основные проблемы: высокие незапланированные затраты и задержку поставок, которые ежедневно обходятся миллионам долларов. Например, планирование цели не достигается из-за низкой эффективности взаимодействия участников в единой среде общих данных или недостаточного уровня планирования работы. Эффективность строительства можно повысить за счет использования искусственного интеллекта. С его помощью можно оценивать количество и стоимость ресурсов, отслеживать местонахождение и использование оборудования, контролировать качество работ, снижать риски и обеспечивать безопасность на объекте, создавать цифровых двойников и т д. Использование ИИ, или прогнозной аналитики, может помочь выявить многие проблемы, если не решить их, посредством анализа накопленных статистических данных. Система искусственного интеллекта их обрабатывает, обучает и дает приблизительный прогноз. Это позволяет управленческим решениям, принимаемым на основе ИИ, быть более рациональными и обоснованными, поскольку позволяет моделировать, как большое количество различных факторов влияет на процесс строительства. Имеющиеся внутри компании инструменты BIM могут использоваться для сбора данных для систем прогнозной аналитики, а способ анализа полученных данных для прогнозирования будущего поведения объектов может помочь более точно принимать оптимальные решения. Чем больше выборка таких данных об объекте, тем точнее будет окончательный прогноз. В качестве примера рассмотрим разработку и 3D-визуализацию процессов капитального строительства. В проектировании такой раздел называется проектом ПИК или ПОР для организации строительно-монтажных работ. Добавление в процесс таких параметров, как время, приводит к созданию полноценной 4D-модели, которая может имитировать все этапы строительства объекта в реальном времени. При использовании ИИ такая система позволяет строить разные сценарии строительства («оптимистичный», «пессимистичный»), что позволяет работать в конкретных условиях с учетом влияния рисков. Вы можете прогнозировать и оптимизировать продолжительность. Система анализирует текущие и доступные статистические/исторические данные о конкретном проекте и аналогичных ему проектах в регионе по климатическим условиям, имеющимся ресурсам, материалам и их поставщикам. При этом ИИ учитывает не только сами отдельные факторы, но и их влияние друг на друга. Возможности современных BIM-систем также используют возможности искусственного интеллекта, например, автоматизированную проверку соответствия проекта и цифровой модели (DIM) нормативным требованиям и стандартам. Проектировщики получают требования в режиме реального времени, что позволяет им работать более эффективно и быстро, сводя к минимуму ошибки и конфликты проектирования, вызванные человеческим фактором. Аналогичный подход можно применить для прогнозирования и оценки капитальных вложений проекта еще до начала строительства. Размер инвестиций прогнозируется путем моделирования ключевых предположений и подходов к реализации проекта, снижения затрат на разных этапах жизненного цикла, а также оптимизации и сокращения времени подготовки проектирования и строительства. Это дает возможность оценить конечный результат с большей предсказуемостью роботы и дроны
Интеграция искусственного интеллекта и робототехники — это новый этап трансформации, меняющий характер принципов работы строительных площадок и методы строительства. Сюда входит робототехника на строительных площадках, использование дополненных (AR) и виртуальных (VR) технологий, анализ данных, полученных с помощью дронов, Интернета вещей (IoT) и многие другие области. Сочетая в себе когнитивные и механические способности, эти решения являются инновационными и практичными. Строительные роботы будут оснащены искусственным интеллектом. Например, в США появился SAM (полуавтоматический каменщик) — робот, умеющий укладывать кирпичи и вязать арматуру. Встроенные компоненты искусственного интеллекта обеспечивают адаптивность при выполнении повторяющихся задач с идеальной точностью. Это означает, что робот в реальном времени адаптируется к изменениям размера кирпича и качества раствора. Другой пример — роботизированная автономная система TyBOT от компании Advanced Construction Robotics (США). Робот соединяет до 1100 пересечений арматуры в час. Для этой работы обычно требуется от 6 до 8 рабочих. Робототехника и искусственный интеллект трансформируют строительную отрасль во всем мире, повышая безопасность и производительность строительства, а также снижая риск срыва графика. Европейцы не отстают. EffiBOT разработала беспилотные автомобили, которые отслеживают рабочих. Роботы переносят инструменты и материалы и используют алгоритмы искусственного интеллекта для безопасного перемещения по многолюдным строительным площадкам. Российские компании также делают первые шаги по внедрению прогнозной аналитики, опираясь на международный опыт. На рынке уже есть множество примеров использования цифровых технологий и систем искусственного интеллекта. Например, ГК «Самолет» анонсировала разработку нейросети VIJU как системы прогнозного анализа в сфере мониторинга строительных площадок. Система всесторонне контролирует соблюдение строительных норм и правил и эффективную работу башенных кранов посредством мониторинга в режиме реального времени. Компания утверждает, что с помощью нейронных сетей ей удалось сократить время простоев и повысить производительность труда на 40%.
ДОМ.РФ разработал сервис на базе искусственного интеллекта для оценки ликвидности проектов будущего жилищного строительства. Это позволяет определить лучшее место для застройки и спрогнозировать стоимость квадратного метра и сроки с учетом возможности срыва работ. По прогнозам, это позволит снизить затраты на строительство на 7-10%. Нейронная сеть «Росэнергоатома» предлагает широкий спектр возможностей, в частности, для контроля соблюдения правил техники безопасности и использования средств индивидуальной защиты (СИЗ) сотрудниками компаний. «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» внедрил систему прогнозной аналитики на базе искусственного интеллекта, которая позволяет прогнозировать отказы оборудования минимум за 50 дней. Это может сократить расходы на техническое обслуживание до 30% за счет прогнозирования эксплуатационных проблем и отказов оборудования. Еще одно направление развития — дроны, известные как беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Они быстро превратились из развлекательных устройств в ценные инструменты для промышленности, и строительный сектор в полной мере использует их возможности. Дроны фундаментально меняют традиционные подходы, особенно в области мониторинга и контроля. С их помощью вы в режиме реального времени получаете обновления со строительной площадки и мгновенно измеряете высоту, длину, площадь и объем вашей строительной площадки, не выходя из офиса. Компания SkyMule (США) продемонстрировала тест дрона, который помогает строителям подготовить арматуру к заливке бетона. Он экономит время рабочих, поскольку самостоятельно пролетает над уложенной арматурой и связывает стержни вместе. Компания утверждает, что дроны ускоряют процесс вязания в 2,4 раза и стоят на 32% дешевле. В сочетании с передовым программным обеспечением дроны становятся аналитическими инструментами. Сложные алгоритмы обрабатывают полученные изображения для поиска ошибок и аномалий, таких как структурные трещины, несанкционированные изменения и отклонения от утвержденных чертежей. Такой упреждающий подход сводит к минимуму дорогостоящие исправления и обеспечивает соответствие стандартам безопасности. Кроме того, дроны также могут помочь в управлении ресурсами. Как за рубежом, так и в России строительные площадки зачастую занимают огромные территории со множеством зон активности. Дроны, оснащенные инфракрасными датчиками или тепловизионными камерами, могут отслеживать движение и использование оборудования, обеспечивая оптимальное развертывание и сокращая время простоя как оборудования, так и производственных ресурсов. Рослистр сейчас активно использует дроны для контроля за планировкой и застройкой земельных участков, а ПАО «Россети» использует дроны для мониторинга состояния линий электропередачи. ИИ в обучении
Моделирование виртуальной реальности (VR) с использованием искусственного интеллекта используется для обучения технике безопасности. Моделирование воссоздает реальные сценарии строительства, в которых рабочие должны избегать потенциальных опасностей. Искусственный интеллект оценивает ответы пользователей и предоставляет обратную связь. Предполагается, что сотрудники уже прошли обучение по выявлению и снижению рисков, прежде чем они выйдут на объект. Проблемы и перспективы развития технологий искусственного интеллекта в строительстве
Искусственный интеллект с его явными преимуществами производит революцию в системах управления в строительной отрасли. Об этом свидетельствуют данные о повышении производительности, сокращении затрат и времени проектирования, а также повышении эффективности управления и контроля.
Однако массовое внедрение этой технологии в строительную отрасль сдерживается разными причинами, в том числе непониманием необходимости использования ИИ. Многие менеджеры и специалисты не видят прямых преимуществ от использования ИИ или не до конца осознают его возможности. Прогресс серьезно сдерживается техническими (несовместимость с существующим оборудованием) и кадровыми (отсутствие квалифицированных специалистов) ограничениями. Несмотря на свои ограничения и препятствия, искусственный интеллект имеет многообещающие перспективы. ИИ может ускорить проектирование, повысить производительность, улучшить управление строительством и оптимизировать ресурсы — проблемы, с которыми постоянно сталкивается отрасль. Однако искусственный интеллект — это новый инструмент, который все еще требует тщательного обучения. Это предъявляет новые требования к профессионалам и их подготовке, к модернизации технологической инфраструктуры, к стратегическому планированию и к методам ведения бизнеса. В рамках национального проекта «Цифровая экономика» стоит выделить развитие образовательных программ в сфере ИИ как один из приоритетов федерального проекта «Искусственный интеллект». В данной таблице систематизированы приоритетные направления развития ИИ в строительной отрасли, определены основные проблемы и пути их решения, а также прогнозированы результаты применения ИИ.
В целях ускорения внедрения технологий искусственного интеллекта в экономику страны Минстрой России совместно с агентством развития ДОМ.РФ создал экспертную группу по внедрению искусственного интеллекта в строительную отрасль. В рабочую группу на данный момент входят представители более 50 ведущих застройщиков, федеральных агентств, регуляторов и банков. В рамках работы Экспертной группы по внедрению искусственного интеллекта при Минстрое России уже рассматривается вопрос создания единой методологии оценки использования искусственного интеллекта в строительной отрасли. Данная методология должна отразить степень готовности предприятий к внедрению искусственного интеллекта и стать основой для создания реестра национальных решений в сфере ИИ. В рамках заседания Экспертной группы по внедрению ИИ при Минстрое России рассмотрены вопросы разработки правовых норм по использованию ИИ и создания единой методологии оценки использования ИИ в строительной отрасли сделано. Данная методология показывает, насколько компании готовы к внедрению технологий искусственного интеллекта, и должна послужить отправной точкой для создания реестра национальных решений в сфере ИИ. Предложение было высказано на апрельской сессии «Искусственный интеллект в развитии: от идей к инновациям» в рамках проходящей выставки-форума «Россия» на ВДНХ.
