人工智能在施工企业中的运用
时间：2023-01-16 19:10:10 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
黄拓
湖南建筑高级技工学校，湖南长沙，410000
我国建筑业在过去的高速发展中，市场规范程度、管理标准化程度低等问题逐渐得到了解决。随着社会大环境的变化，我国的建筑管理也从粗放型管理过渡到了精细化、标准化管理。随着信息化程度的提高，信息指向的精度越来越高，企业的工作效率也会越来越高，而人工智能也会逐渐取代人类的工作，使人类的工作方式和经验传递方式发生了变化[1]。
1.1 人工智能的提出及其发展
1956年，麦卡西首先提出了人工智能的概念。人工智能可以模仿人类的学习、推理、感知和使用各种工具，其中包含了许多领域的知识，如仿生学和心理学。随着现代计算机科学研究的高速发展，人工智能技术迅速发展，出现在目前很多高科技工业领域内。随着现代人工智能技术研究不断向前发展完善和拓展应用，人工智能已初步形成了一个完整的产业链。人工智能技术中还包括智能专家技术、神经网络技术和模式识别技术等。
1.2 施工企业运用人工智能的背景
近几年，我国的人工智能发展步伐逐步加快，并在各个方面推进了改革。建设施工企业如要进一步适应计算机时代科学技术的迅速发展及趋势，提高建设企业的核心竞争保障能力，必须重视与计算机人工智能技术相结合，在严格保证建设工程安全质量和工期效益要求的原则前提下，加快重点建设信息化项目系统工程的整体建设施工速度，并能取得短期较好预期的经济效益[2]。
随着互联网技术在中国的迅速发展，信息技术在各行各业持续深入推进，我国施工企业管理规范正日益朝着标准化、精细化的方向发展。目前，大数据、人工智能分析等创新技术正逐渐出现在实际工程应用中。特别是在现场勘察、设计、施工活动中得到了更广泛的实践应用。新一代设计软件BIM等技术可以在未来一定时期内完成与现有企业管理系统信息化以及其他企业信息技术产品的融合。
建筑业是国民经济的支柱产业，但是我国建筑业仍然大而不强，监管体制机制不健全、工程建设组织方式落后、建筑设计水平有待提高、质量安全事故时有发生、市场违法违规行为较多、企业核心竞争力不强以及工人技能素质偏低等问题较为突出。但建筑业对推动我国区域经济增长的综合贡献依然巨大，其发展潜力和发展空间还很大[3]。
1.3 施工企业信息化的发展阶段
我国施工企业的信息化建设有三个发展阶段：第一阶段研发了一款单独的软件，主要是为设计者和建筑工人提供辅助工作所用的单机软件，如CAD绘图、PKPM、3DMAX及工程概算等；
第二阶段是以企业、项目、施工现场为基础的项目信息集成平台，对项目进行实时、在线的管理，以实现对施工过程的全流程控制；
第三阶段，在互联网技术平台成熟应用且飞速向前发展的未来一段时间内，以人工智能为核心，将现代物联网、大数据、云计算工程和其他传统领域的各类信息集成管理公共服务平台系统有机合理有效地融合集成在一起。
同时，随着大数据应用不断地累积沉淀和迭代反复，根据施工企业的经营层次，将其分为“项目层级”和“企业层级”两个层次。在项目层面，将BIM技术和智慧工地有机巧妙地结合起来，通过工程信息管理平台，在企业层面上实现了建筑的数字化。
随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断研发与发展，其应用范围日益扩大。经过对各个领域的不断探索与运用，三项技术都能有效地降低人为失误的发生，从而促进社会进步。比如利用传感器收集各施工工地中工程设备上可位移的相关设备间的位移向量变化，并计算传感器收集到的移动变量数据，利用云计算技术来实时分析，再利用基于人工智能思想的自动化产品设计工具来进行对产品模型的自定义及运算设计；
利用基于大数据分析和人工智能计算的影像特征识别分析技术，完成对施工现场的实时管理及安全先期预警；
在无人仓储的基础上，根据项目的进度，对物料的利用和库存进行匹配，并及时进行缺料预警等[4]。
2.1 施工场地3D打印
建筑工业3D打印是2004年提出的一项新技术，它的原理是通过分层和堆叠，通过层层工业机器人，将各种物料进行层层叠放，形成了一种更加自由灵活的三维结构。3D打印技术应用在可以降低大量材料、人工、设备、制造过程成本开支的同时，还真正可以快速实现建筑工程整体的设计制作和成品整体生产成型。它突出的技术优点是：施工的周期更短，材料和成本低，墙体工程自重轻，噪音比较低，无粉尘，能明显提高施工效率，缩短工作时间，实现节能减排。目前，3D打印技术主要被应用于各类建筑外墙表面的三维打印，仅只限于一些应急设施和部分临时建筑。
2.2 5G智慧施工工地
施工现场环境复杂，通过智能云施工和现场管理系统的智能化建设，可以更加充分地发挥人工智能技术本身的功能特点，为施工现场的综合控制做出贡献。在实施项目三维监控评价工作进程中，要继续逐步整合优化现有三维设计平台，在现有三维模型环境中实施工程可视化监控管理服务和在线实时监控。
5G技术是当前在人工智能和大数据等核心网络支撑技术发展过程中，一种较为重要的技术力量，它对于智慧建造的影响有深远的意义，同时驱动着建筑行业在网络信息化领域发挥出更好的事业状态和创业成果，由于工地作业面积是不断变化的，我们传统的光纤运输并不能够适用于频繁变化着的施工现场，而且4G信号在强度速率和时效等方面也都不适应于大多数工地，因为大多数工地是处在一个信号盲区或强干扰的信号状态下进行施工的，而5G技术和4G不同，它具有高适用性的特征，可以满足不同施工地的需求。5G技术拥有强大的运算能力，通过一个简单高清的摄像头，代替了不同场景的施工现场、繁琐的设备。
2.3 施工现场的安全管理
建筑工程的安全管理是建筑工程的重要组成部分，必须加强对建筑工地的各类危险的有效控制，以防止工程项目出现重大事故。人脸识别技术在建筑工地上有着广泛的应用，它能采集、分析面部特征，并能对工地上的人员进行统一的管理。另外，通过报警终端与识别终端的协同工作，可以有效地识别出施工人员的安全装备的磨损状况，并对其进行有效的管理，从而提高其在工地上的安全管理水平。智能视频监测系统能够有效地监测、识别建筑工地的危险区，并利用报警语音报警，提高安全管理、教育宣传的效果。
2.4 BIM技术为基础的人工智能、大数据融合
建筑信息模型集成（BIM）技术于早年提出，现在已经在我国施工企业中得到了广泛应用。BIM技术的使用有别于以前CAD等软件的应用，是施工企业向信息化方向转型的重要标志，其运用能够及时地获取各个施工环节中的相关信息，能够使各个工程主体全方位、全流程参与项目。
在建筑工程实践中， BIM技术的运用，能够收集、计算、分析、共享并承载大量项目数据，可以对各类基础工程数据、信息等进行有效处理。然而，BIM技术与大数据、人工智能的融合不是一蹴而就的，该背景下，需要考量的专业内容及技术要素非常多，依托约定协议，在智能设备和互联网之间建构关联，生成智能物联网，为设备信息交换、动作触发、实时控制提供契机，使之呈现自动化特征。
2.5 人工智能优化设计思维
基于建筑人工智能技术进行的智能化建筑设计主要研究发展思路大体上可分为两类：一类是用数据做驱动，通过案例学习研究和分析比较建筑历史案例等来帮助解决问题，如通过基于历史案例中的数字推理分析技术可以创建一套基于建筑BIM模式的建筑设计智能可视化辅助设计开发平台；
一类算法研究是基于创新的算法，通过强调现有算法的计算与性能优化来促进优化系统设计。
3.1 政府引导加强技术攻关，促成技术实用转化
技术是实现人工智能落户施工企业的核心。目前，人工智能技术在交通、医疗等领域的应用已逐渐丰富且走入日常生活，而在施工企业应用尚在探索中。因此，政府和行业主管部门可促进多领域合作交流，深化技术的进步，强力推进技术难点的攻关，推动关键技术研发，促进建筑行业对人工智能关键技术的掌握及提升[5]。
同时，政府应促进产、学、研一体化发展，促成科技成果的转化应用。以示范企业为重点，调动企业的积极性，使其提升人工智能技术的采纳意愿，并推动相关技术在实际工程中的试点。加大人工智能技术在施工过程中的应用探索，累积技术经验，促进技术发展。
3.2 加强政策宣导，加大财政补贴
建筑行业是历史悠久的传统行业，施工企业作为建筑行业的承载体，受国家政策的影响非常大，国家政策对施工企业人工智能技术采纳意愿影响显著。因此，在推动人工智能技术企业落地、促进施工企业对人工智能技术采纳和应用过程中，政府发挥着不可替代的作用。
可不定期地组织相关的论坛宣讲，以引起施工企业的重视，进一步增强其对人工技能技术的采纳，同时可以通过对建设单位进行政策宣传来普及新项目。政府可以为企业提供适当减免税款的优惠，加大对企业的资金支持力度和政策扶持。
3.3 加强施工企业创新战略
企业高层管理者应清晰意识到人工智能技术在优化施工全流程中的重要价值，“审时度势”牢牢把握传统施工企业向智能施工企业升级的趋势，促进学习创新、管理创新，推进学习型企业文化建设，大力支持对创新行为的实践与探索[6]。
当人工智能逐渐取代人类来参与建筑时，有些人就会丧失对建筑过程的干涉，而原先靠人力来完成的工作，则要靠电脑来进行，再经过大量的分析，才能作出决定。有能力的人也将逐渐变成互动的训练师和设计师，协助优化人工智能。在智能化工程和建设活动中，要始终充分系统地认识到人工智能技术产生的真正重要社会作用，必须自觉主动改变自己传统的领导思想做法和工作理念，并积极地投入到学习和实践中去。同时，我们要坚持自己的研究方向，并牢牢把握住自己的市场。加强对建筑智能化技术的支持，鼓励更多的专家参与到建筑智能化技术的创新研究中去[7]。
3.5 先行技术试点，累积使用经验
由于各个企业不同主客观条件阻碍，人工智能在实际项目中“推而不动”情况屡见不鲜。人工智能不是一套简单的应用系统，在实际运用过程中并非单一技术能够实现，需组合运用多种技术。施工企业在实施时将面临多种技术难点，其复杂性不言而喻，且与企业原有技术和施工流程的兼容性也需要重新构建[8]。
所以，以先行技术试点逐步推进、推广的方式是人工智能在施工企业应用成功与否的关键。技术层面的优势可以通过感知层面的因素来进一步影响和接纳，尤其是对于一些资金资源有限的非国有企业来说，他们如果能够真切地感受到人工智能的价值，也会对人工智能产生的技术有更强烈的采纳意愿，因此在条件允许的情况下，不少施工企业也要在合适的项目场景中逐步开展对单个不同技术的试点，提前感知不同技术带来的风险，进一步改良不足，完善方案。
由于人工智能技术的进步，人们的生活模式也随之发生了变化。在建筑领域，人工智能技术是一项重大突破。其研究成果在施工企业中的实践创新应用，将会持续给施工企业带来巨大发展与机遇、创新与挑战，从而推动施工企业变革。
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