從規(guī)劃到建筑，建筑中的人工智能示例在整個(gè)行業(yè)中越來(lái)越普遍。建筑專業(yè)人士正在轉(zhuǎn)向人工智能來(lái)提高項(xiàng)目的效率和準(zhǔn)確性，監(jiān)控和跟蹤設(shè)備的使用和位置，以及一長(zhǎng)串其他人工智能驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序。
  與建筑相關(guān)的活動(dòng)每年帶來(lái)超過(guò)10萬(wàn)億美元的收入，預(yù)計(jì)到2023年這一數(shù)字將增長(zhǎng)4.2%。人工智能正在幫助該行業(yè)發(fā)展。
  傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)環(huán)節(jié)分為設(shè)計(jì)-施工-安裝-裝修等環(huán)節(jié)，由于設(shè)計(jì)行業(yè)是典型的技術(shù)、人才密集型行業(yè)，AI（人工智能）對(duì)于傳統(tǒng)建筑行業(yè)的影響主要集中在設(shè)計(jì)端，對(duì)于以勞動(dòng)密集型的施工和安裝環(huán)節(jié)影響較小。隨著AI+時(shí)代到來(lái)，AI有望提升畫圖效率、大幅節(jié)約設(shè)計(jì)人員的時(shí)間，由于設(shè)計(jì)行業(yè)最大的成本便是員工薪酬，因此AI的應(yīng)用可以節(jié)約薪酬和設(shè)計(jì)方案的總體造價(jià)，基于BIM的三維正向設(shè)計(jì)伴隨著裝配式建筑的逐步普及，有望真正改變行業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。
  產(chǎn)值高但盈利能力、運(yùn)營(yíng)效率低一直是建筑行業(yè)的普遍問(wèn)題，國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)表明，應(yīng)用信息技術(shù)可使英國(guó)建筑業(yè)在5年內(nèi)節(jié)省30％的項(xiàng)目成本，美國(guó)招標(biāo)網(wǎng)和建造網(wǎng)指出將建筑市場(chǎng)帶入互聯(lián)網(wǎng)可節(jié)約30％-35％的項(xiàng)目成本。在BIM技術(shù)的推動(dòng)下，企業(yè)信息化水平的提升最終將提高工程建造的整體運(yùn)營(yíng)、管理和決策等效率。十四五規(guī)劃中也明確提到“加快數(shù)字化發(fā)展，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，提升全民數(shù)字技能，實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)全覆蓋，積極參與數(shù)字領(lǐng)域國(guó)際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)制定”，未來(lái)五年我國(guó)信息化程度也有望再上一個(gè)臺(tái)階。
  從草圖到CAD、CAD到BIM，建筑設(shè)計(jì)數(shù)字化升級(jí)路徑清晰。90年代由住建部領(lǐng)導(dǎo)的“甩圖板”工程開啟了建筑設(shè)計(jì)信息化建設(shè)序幕，自此CAD逐步替代傳統(tǒng)板繪，實(shí)現(xiàn)2D圖紙電子化設(shè)計(jì)。2011年住建部發(fā)布《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》首次提出將BIM（Building Information Modeling）納入信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)內(nèi)容。對(duì)比傳統(tǒng)CAD，BIM著力于實(shí)現(xiàn)基于3D模型的設(shè)計(jì)模式，以解決工程行業(yè)信息傳遞中的斷層問(wèn)題。從建模角度看，BIM是CAD（二維輔助設(shè)計(jì)）的一次迭代升級(jí)。CAD技術(shù)主導(dǎo)下，建筑設(shè)計(jì)方案需先由三維構(gòu)想轉(zhuǎn)變?yōu)槎S設(shè)計(jì)圖紙，再由建筑施工方將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維建設(shè)，BIM技術(shù)的出現(xiàn)使得建筑行業(yè)邁向了基于三維模型的全新設(shè)計(jì)模式。從項(xiàng)目管理角度看，BIM技術(shù)所搭建的建筑工程信息庫(kù)可實(shí)現(xiàn)從建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)到拆除的建筑全壽命周期信息的集成，使得這些信息能夠在建設(shè)項(xiàng)目的各參與方（政府部門、業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、造價(jià)、運(yùn)營(yíng)等）之間快速共享與傳遞，通過(guò)協(xié)同工作來(lái)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、縮短工期。
  對(duì)于設(shè)計(jì)端，BIM的核心價(jià)值主要體現(xiàn)在：1）協(xié)同各專業(yè)，加強(qiáng)施工性。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)利用AutoCAD將點(diǎn)、線、面作為設(shè)計(jì)元素，通過(guò)平面作圖法，將實(shí)際的三維構(gòu)件進(jìn)行平面投影二維表達(dá)。二維設(shè)計(jì)的各專業(yè)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)模式，不同專業(yè)的配合程度有限，協(xié)同性較差。BIM的三維可視性可有效發(fā)現(xiàn)二維情況下被忽略的碰撞現(xiàn)象，減少施工過(guò)程中成本增加等問(wèn)題的發(fā)生，增強(qiáng)施工性。2）信息化集成，打通后端施工、運(yùn)維。設(shè)計(jì)端搭建的3D模型信息庫(kù)可直接運(yùn)用于后續(xù)施工及運(yùn)維，對(duì)比2D圖紙?jiān)偬幚砜纱蠓嵘?xiàng)目全周期效率。
  當(dāng)前BIM應(yīng)用仍以翻模（逆向設(shè)計(jì)）為主，正向設(shè)計(jì)滲透率有望逐步提升。BIM正向設(shè)計(jì)是“先建模，再出圖”的設(shè)計(jì)方法，即以三維BIM模型為出發(fā)點(diǎn)和數(shù)據(jù)源，完成從方案設(shè)計(jì)到施工圖設(shè)計(jì)的全過(guò)程任務(wù)。相對(duì)于BIM正向設(shè)計(jì)，一般將“翻?！狈绞椒Q為“BIM逆向設(shè)計(jì)”，即在完成項(xiàng)目的施圖設(shè)計(jì)并進(jìn)行二維AutoCAD圖紙出圖后由建模人員完成二維施工圖到三維BIM模型的轉(zhuǎn)換工作。正向設(shè)計(jì)可省去2D-3D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，效率更高，但目前尚處于探索階段，僅在重點(diǎn)項(xiàng)目、高復(fù)雜性項(xiàng)目中得到試點(diǎn)，其主要推廣難度在于：1）3D建模設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)2D設(shè)計(jì)習(xí)慣差異較大，設(shè)計(jì)院普及需要較長(zhǎng)周期；2）相關(guān)技術(shù)規(guī)范及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)仍待完善。預(yù)計(jì)隨著相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，疊加政策推廣，BIM正向設(shè)計(jì)滲透率有望持續(xù)提升。
  政策端持續(xù)鼓勵(lì)BIM應(yīng)用，預(yù)計(jì)后續(xù)BIM將成為主流設(shè)計(jì)及項(xiàng)目管理平臺(tái)。自2016年起，我國(guó)住建部在多個(gè)頂層規(guī)劃類政策中提及“加快推動(dòng)BIM技術(shù)發(fā)展及其在項(xiàng)目全過(guò)程的集成應(yīng)用”。2022年1月住建部印發(fā)《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，指出到2025年應(yīng)“基本形成BIM技術(shù)框架和標(biāo)準(zhǔn)體系”；5月進(jìn)一步出臺(tái)《“十四五”工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，針對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出：1）推進(jìn)勘察設(shè)計(jì)企業(yè)管理信息系統(tǒng)升級(jí)迭代；2）推進(jìn)BIM全過(guò)程應(yīng)用；3）推廣工程項(xiàng)目數(shù)字化交付；4）積極推進(jìn)智能化標(biāo)準(zhǔn)化集成化設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)后續(xù)BIM設(shè)計(jì)、BIM交付及BIM全流程管理應(yīng)用將持續(xù)完善。
  3D BIM攜帶數(shù)據(jù)量較2D圖紙指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，有望為智能AI設(shè)計(jì)提供更肥沃信息化土壤。對(duì)比傳統(tǒng)的二維模型，BIM模型在信息上不僅包含精確尺寸和位置，還包括了材料和對(duì)象參數(shù)，具有高耦合性和大容量等特點(diǎn)，有望為AI設(shè)計(jì)發(fā)展提供更豐富數(shù)據(jù)資產(chǎn)。當(dāng)前BIM+AI在海外已有初步應(yīng)用，如AI輔助BIM審圖、AI輔助機(jī)電設(shè)計(jì)、停車位自動(dòng)設(shè)計(jì)、建筑策劃方案AI選型等，后續(xù)隨著AIGC技術(shù)逐步應(yīng)用，結(jié)合BIM豐富建筑數(shù)據(jù)，有望形成更成熟、更智能的建筑設(shè)計(jì)算法。
  1.衍生式設(shè)計(jì)正在改進(jìn)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建3D模型的方式
  在過(guò)去的幾年中，建筑信息模型(BIM)已成為一種新的（更好的）創(chuàng)建3D模型的方法，建筑專業(yè)人士依靠它來(lái)準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)、建造和維修。如今，BIM平臺(tái)程序員正在通過(guò)智能、人工智能驅(qū)動(dòng)的功能來(lái)提高BIM的功能。
  BIM應(yīng)用各種類型的工具和技術(shù)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)，以幫助團(tuán)隊(duì)避免一個(gè)常見的、代價(jià)高昂的問(wèn)題：重復(fù)工作。通常，從事共享項(xiàng)目的子團(tuán)隊(duì)會(huì)花時(shí)間創(chuàng)建其他子團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)建的模型。借助BIM，用戶“教”機(jī)器使用算法生成具有多種變化的設(shè)計(jì)。當(dāng)人工智能建立模型時(shí)，它會(huì)從每次迭代中學(xué)習(xí)，直到提出理想的模型。
  BIM的采用率正在上升。Dodge Data和Autodesk最近的一項(xiàng)研究“通過(guò)BIM SmartMarket報(bào)告加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型”得出結(jié)論，BIM是建筑行業(yè)數(shù)字化趨勢(shì)的核心。研究發(fā)現(xiàn)，近一半(47%)的“高強(qiáng)度”建筑BIM用戶接近實(shí)現(xiàn)其總體數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)。
  2.人工智能可以幫助施工經(jīng)理衡量現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度

  像Droxel這樣的公司正在使用人工智能解決方案來(lái)跟蹤建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度，并提供質(zhì)量和項(xiàng)目進(jìn)度的實(shí)時(shí)測(cè)量。Droxel創(chuàng)造了配備攝像頭的機(jī)器人，這些攝像頭可以自主地在施工現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)以捕捉3D“點(diǎn)云”。該公司表示，人工智能驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人實(shí)際上創(chuàng)建了工作地點(diǎn)的數(shù)字雙胞胎。
  一旦一個(gè)完整的數(shù)字模型到位，Doxel就會(huì)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)，并將其與來(lái)自BIM和材料清單的信息進(jìn)行交叉引用。生成的信息對(duì)項(xiàng)目經(jīng)理很有幫助，尤其是那些需要跟蹤具有數(shù)千個(gè)活動(dòng)部件的大型項(xiàng)目的人。這些見解包括：
  財(cái)務(wù)信息，例如欠多少錢或是否有跡象表明預(yù)算處于危險(xiǎn)之中項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度有多接近。
  在早期階段識(shí)別質(zhì)量錯(cuò)誤，此時(shí)仍然可以解決和減輕這些錯(cuò)誤。
  3.物聯(lián)網(wǎng)正在為強(qiáng)大的車隊(duì)管理提供動(dòng)力
  物聯(lián)網(wǎng)(IoT)正在改變建筑公司管理設(shè)備和車輛車隊(duì)的方式。物聯(lián)網(wǎng)解決方案包括位置感知、預(yù)測(cè)性維護(hù)能力、燃料和電池消耗，以及更多通過(guò)人工智能推動(dòng)的遙測(cè)技術(shù)。
  物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和標(biāo)簽從現(xiàn)場(chǎng)提供重要信息。它們可以連接到設(shè)備和運(yùn)輸板條箱、半掛車、工具以及施工團(tuán)隊(duì)需要跟蹤的幾乎任何其他東西上。能夠預(yù)測(cè)一臺(tái)設(shè)備何時(shí)即將發(fā)生故障是建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)無(wú)價(jià)的、節(jié)省時(shí)間和金錢的好處。
  4.人工智能正在創(chuàng)造更安全的工作場(chǎng)所
  根據(jù)OSHA的說(shuō)法，建筑工人在工作中喪生的次數(shù)是其他工人的五倍。這些事故包括跌倒、被物體擊中、觸電和“夾在/夾在中間”事件，即工人在工作現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)物體（包括設(shè)備）之間被擠壓、夾住、擠壓、擠壓或擠壓。
  像Newmetrix這樣的平臺(tái)正在通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)改善工作現(xiàn)場(chǎng)的安全條件，機(jī)器學(xué)習(xí)可以在事故發(fā)生之前識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)或在事故發(fā)生后分析現(xiàn)場(chǎng)。
  該軟件可以監(jiān)控照片和視頻等來(lái)源，然后應(yīng)用預(yù)測(cè)分析來(lái)標(biāo)記潛在問(wèn)題，以便站點(diǎn)管理員可以立即解決這些問(wèn)題。用戶可以與集中式儀表板交互以生成報(bào)告，對(duì)項(xiàng)目的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排名，例如不安全的腳手架、積水以及工人缺少手套、安全眼鏡和安全帽等個(gè)人防護(hù)設(shè)備。
  5.人工智能正在緩解建筑勞動(dòng)力短缺
  麥肯錫公司在2017年報(bào)告稱，建筑公司可以通過(guò)人工智能增強(qiáng)分析將其生產(chǎn)力提高多達(dá)50%。對(duì)于無(wú)法找到足夠的人工來(lái)完善其工作場(chǎng)所的建筑公司來(lái)說(shuō)，這是個(gè)好消息，而這些公司是規(guī)則而不是例外。
  不僅很難找到工人——CNN報(bào)道稱，該行業(yè)在美國(guó)面臨超過(guò)100萬(wàn)工人的短缺——而且很難留住工人。根據(jù)美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，建筑領(lǐng)域的平均月離職率徘徊在5%以上，而所有行業(yè)的月離職率均低于4%。
  像波士頓動(dòng)力公司的Spot the Dog這樣的人工智能機(jī)器人使項(xiàng)目經(jīng)理能夠?qū)崟r(shí)確定多個(gè)工作地點(diǎn)的條件，包括他們是否應(yīng)該將工人轉(zhuǎn)移到項(xiàng)目的不同部分或完全轉(zhuǎn)移到新的項(xiàng)目地點(diǎn)。機(jī)器人“狗”在工作進(jìn)行時(shí)和下班后監(jiān)控站點(diǎn)以查明痛點(diǎn)。
  隨著AI技術(shù)的深入研究和不斷融合，未來(lái)又臟又累又危險(xiǎn)的建筑行業(yè)或?qū)⒂瓉?lái)革命性變化！坐在監(jiān)控室里看房子造起來(lái)也許不再是難事。