黃拓

湖南建筑高級技工學(xué)校，湖南長沙，410000

0 引言

我國建筑業(yè)在過去的高速發(fā)展中，市場規(guī)范程度、管理標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題逐漸得到了解決。隨著社會大環(huán)境的變化，我國的建筑管理也從粗放型管理過渡到了精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。隨著信息化程度的提高，信息指向的精度越來越高，企業(yè)的工作效率也會越來越高，而人工智能也會逐漸取代人類的工作，使人類的工作方式和經(jīng)驗傳遞方式發(fā)生了變化[1]。

1 施工企業(yè)運用人工智能的發(fā)展背景

1.1 人工智能的提出及其發(fā)展

1956年，麥卡西首先提出了人工智能的概念。人工智能可以模仿人類的學(xué)習(xí)、推理、感知和使用各種工具，其中包含了許多領(lǐng)域的知識，如仿生學(xué)和心理學(xué)。隨著現(xiàn)代計算機科學(xué)研究的高速發(fā)展，人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)在目前很多高科技工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)。隨著現(xiàn)代人工智能技術(shù)研究不斷向前發(fā)展完善和拓展應(yīng)用，人工智能已初步形成了一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈。人工智能技術(shù)中還包括智能專家技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模式識別技術(shù)等。

1.2 施工企業(yè)運用人工智能的背景

近幾年，我國的人工智能發(fā)展步伐逐步加快，并在各個方面推進(jìn)了改革。建設(shè)施工企業(yè)如要進(jìn)一步適應(yīng)計算機時代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展及趨勢，提高建設(shè)企業(yè)的核心競爭保障能力，必須重視與計算機人工智能技術(shù)相結(jié)合，在嚴(yán)格保證建設(shè)工程安全質(zhì)量和工期效益要求的原則前提下，加快重點建設(shè)信息化項目系統(tǒng)工程的整體建設(shè)施工速度，并能取得短期較好預(yù)期的經(jīng)濟效益[2]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國的迅速發(fā)展，信息技術(shù)在各行各業(yè)持續(xù)深入推進(jìn)，我國施工企業(yè)管理規(guī)范正日益朝著標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的方向發(fā)展。目前，大數(shù)據(jù)、人工智能分析等創(chuàng)新技術(shù)正逐漸出現(xiàn)在實際工程應(yīng)用中。特別是在現(xiàn)場勘察、設(shè)計、施工活動中得到了更廣泛的實踐應(yīng)用。新一代設(shè)計軟件BIM等技術(shù)可以在未來一定時期內(nèi)完成與現(xiàn)有企業(yè)管理系統(tǒng)信息化以及其他企業(yè)信息技術(shù)產(chǎn)品的融合。

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，但是我國建筑業(yè)仍然大而不強，監(jiān)管體制機制不健全、工程建設(shè)組織方式落后、建筑設(shè)計水平有待提高、質(zhì)量安全事故時有發(fā)生、市場違法違規(guī)行為較多、企業(yè)核心競爭力不強以及工人技能素質(zhì)偏低等問題較為突出。但建筑業(yè)對推動我國區(qū)域經(jīng)濟增長的綜合貢獻(xiàn)依然巨大，其發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間還很大[3]。

1.3 施工企業(yè)信息化的發(fā)展階段

我國施工企業(yè)的信息化建設(shè)有三個發(fā)展階段：第一階段研發(fā)了一款單獨的軟件，主要是為設(shè)計者和建筑工人提供輔助工作所用的單機軟件，如CAD繪圖、PKPM、3DMAX及工程概算等；第二階段是以企業(yè)、項目、施工現(xiàn)場為基礎(chǔ)的項目信息集成平臺，對項目進(jìn)行實時、在線的管理，以實現(xiàn)對施工過程的全流程控制；第三階段，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺成熟應(yīng)用且飛速向前發(fā)展的未來一段時間內(nèi)，以人工智能為核心，將現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算工程和其他傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類信息集成管理公共服務(wù)平臺系統(tǒng)有機合理有效地融合集成在一起。

同時，隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用不斷地累積沉淀和迭代反復(fù)，根據(jù)施工企業(yè)的經(jīng)營層次，將其分為“項目層級”和“企業(yè)層級”兩個層次。在項目層面，將BIM技術(shù)和智慧工地有機巧妙地結(jié)合起來，通過工程信息管理平臺，在企業(yè)層面上實現(xiàn)了建筑的數(shù)字化。

2 人工智能在施工企業(yè)中運用的場景及優(yōu)勢

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的不斷研發(fā)與發(fā)展，其應(yīng)用范圍日益擴大。經(jīng)過對各個領(lǐng)域的不斷探索與運用，三項技術(shù)都能有效地降低人為失誤的發(fā)生，從而促進(jìn)社會進(jìn)步。比如利用傳感器收集各施工工地中工程設(shè)備上可位移的相關(guān)設(shè)備間的位移向量變化，并計算傳感器收集到的移動變量數(shù)據(jù)，利用云計算技術(shù)來實時分析，再利用基于人工智能思想的自動化產(chǎn)品設(shè)計工具來進(jìn)行對產(chǎn)品模型的自定義及運算設(shè)計；利用基于大數(shù)據(jù)分析和人工智能計算的影像特征識別分析技術(shù)，完成對施工現(xiàn)場的實時管理及安全先期預(yù)警；在無人倉儲的基礎(chǔ)上，根據(jù)項目的進(jìn)度，對物料的利用和庫存進(jìn)行匹配，并及時進(jìn)行缺料預(yù)警等[4]。

2.1 施工場地3D打印

建筑工業(yè)3D打印是2004年提出的一項新技術(shù)，它的原理是通過分層和堆疊，通過層層工業(yè)機器人，將各種物料進(jìn)行層層疊放，形成了一種更加自由靈活的三維結(jié)構(gòu)。3D打印技術(shù)應(yīng)用在可以降低大量材料、人工、設(shè)備、制造過程成本開支的同時，還真正可以快速實現(xiàn)建筑工程整體的設(shè)計制作和成品整體生產(chǎn)成型。它突出的技術(shù)優(yōu)點是：施工的周期更短，材料和成本低，墻體工程自重輕，噪音比較低，無粉塵，能明顯提高施工效率，縮短工作時間，實現(xiàn)節(jié)能減排。目前，3D打印技術(shù)主要被應(yīng)用于各類建筑外墻表面的三維打印，僅只限于一些應(yīng)急設(shè)施和部分臨時建筑。

2.2 5G智慧施工工地

施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，通過智能云施工和現(xiàn)場管理系統(tǒng)的智能化建設(shè)，可以更加充分地發(fā)揮人工智能技術(shù)本身的功能特點，為施工現(xiàn)場的綜合控制做出貢獻(xiàn)。在實施項目三維監(jiān)控評價工作進(jìn)程中，要繼續(xù)逐步整合優(yōu)化現(xiàn)有三維設(shè)計平臺，在現(xiàn)有三維模型環(huán)境中實施工程可視化監(jiān)控管理服務(wù)和在線實時監(jiān)控。

5G技術(shù)是當(dāng)前在人工智能和大數(shù)據(jù)等核心網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)發(fā)展過程中，一種較為重要的技術(shù)力量，它對于智慧建造的影響有深遠(yuǎn)的意義，同時驅(qū)動著建筑行業(yè)在網(wǎng)絡(luò)信息化領(lǐng)域發(fā)揮出更好的事業(yè)狀態(tài)和創(chuàng)業(yè)成果，由于工地作業(yè)面積是不斷變化的，我們傳統(tǒng)的光纖運輸并不能夠適用于頻繁變化著的施工現(xiàn)場，而且4G信號在強度速率和時效等方面也都不適應(yīng)于大多數(shù)工地，因為大多數(shù)工地是處在一個信號盲區(qū)或強干擾的信號狀態(tài)下進(jìn)行施工的，而5G技術(shù)和4G不同，它具有高適用性的特征，可以滿足不同施工地的需求。5G技術(shù)擁有強大的運算能力，通過一個簡單高清的攝像頭，代替了不同場景的施工現(xiàn)場、繁瑣的設(shè)備。

2.3 施工現(xiàn)場的安全管理

建筑工程的安全管理是建筑工程的重要組成部分，必須加強對建筑工地的各類危險的有效控制，以防止工程項目出現(xiàn)重大事故。人臉識別技術(shù)在建筑工地上有著廣泛的應(yīng)用，它能采集、分析面部特征，并能對工地上的人員進(jìn)行統(tǒng)一的管理。另外，通過報警終端與識別終端的協(xié)同工作，可以有效地識別出施工人員的安全裝備的磨損狀況，并對其進(jìn)行有效的管理，從而提高其在工地上的安全管理水平。智能視頻監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效地監(jiān)測、識別建筑工地的危險區(qū)，并利用報警語音報警，提高安全管理、教育宣傳的效果。

2.4 BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的人工智能、大數(shù)據(jù)融合

建筑信息模型集成（BIM）技術(shù)于早年提出，現(xiàn)在已經(jīng)在我國施工企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)的使用有別于以前CAD等軟件的應(yīng)用，是施工企業(yè)向信息化方向轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，其運用能夠及時地獲取各個施工環(huán)節(jié)中的相關(guān)信息，能夠使各個工程主體全方位、全流程參與項目。

在建筑工程實踐中， BIM技術(shù)的運用，能夠收集、計算、分析、共享并承載大量項目數(shù)據(jù)，可以對各類基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)、信息等進(jìn)行有效處理。然而，BIM技術(shù)與大數(shù)據(jù)、人工智能的融合不是一蹴而就的，該背景下，需要考量的專業(yè)內(nèi)容及技術(shù)要素非常多，依托約定協(xié)議，在智能設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)之間建構(gòu)關(guān)聯(lián)，生成智能物聯(lián)網(wǎng)，為設(shè)備信息交換、動作觸發(fā)、實時控制提供契機，使之呈現(xiàn)自動化特征。

2.5 人工智能優(yōu)化設(shè)計思維

基于建筑人工智能技術(shù)進(jìn)行的智能化建筑設(shè)計主要研究發(fā)展思路大體上可分為兩類：一類是用數(shù)據(jù)做驅(qū)動，通過案例學(xué)習(xí)研究和分析比較建筑歷史案例等來幫助解決問題，如通過基于歷史案例中的數(shù)字推理分析技術(shù)可以創(chuàng)建一套基于建筑BIM模式的建筑設(shè)計智能可視化輔助設(shè)計開發(fā)平臺；一類算法研究是基于創(chuàng)新的算法，通過強調(diào)現(xiàn)有算法的計算與性能優(yōu)化來促進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。

3 施工企業(yè)運用人工智能的問題與對策

3.1 政府引導(dǎo)加強技術(shù)攻關(guān)，促成技術(shù)實用轉(zhuǎn)化

技術(shù)是實現(xiàn)人工智能落戶施工企業(yè)的核心。目前，人工智能技術(shù)在交通、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用已逐漸豐富且走入日常生活，而在施工企業(yè)應(yīng)用尚在探索中。因此，政府和行業(yè)主管部門可促進(jìn)多領(lǐng)域合作交流，深化技術(shù)的進(jìn)步，強力推進(jìn)技術(shù)難點的攻關(guān)，推動關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)建筑行業(yè)對人工智能關(guān)鍵技術(shù)的掌握及提升[5]。

同時，政府應(yīng)促進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研一體化發(fā)展，促成科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。以示范企業(yè)為重點，調(diào)動企業(yè)的積極性，使其提升人工智能技術(shù)的采納意愿，并推動相關(guān)技術(shù)在實際工程中的試點。加大人工智能技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用探索，累積技術(shù)經(jīng)驗，促進(jìn)技術(shù)發(fā)展。

3.2 加強政策宣導(dǎo)，加大財政補貼

建筑行業(yè)是歷史悠久的傳統(tǒng)行業(yè)，施工企業(yè)作為建筑行業(yè)的承載體，受國家政策的影響非常大，國家政策對施工企業(yè)人工智能技術(shù)采納意愿影響顯著。因此，在推動人工智能技術(shù)企業(yè)落地、促進(jìn)施工企業(yè)對人工智能技術(shù)采納和應(yīng)用過程中，政府發(fā)揮著不可替代的作用。

可不定期地組織相關(guān)的論壇宣講，以引起施工企業(yè)的重視，進(jìn)一步增強其對人工技能技術(shù)的采納，同時可以通過對建設(shè)單位進(jìn)行政策宣傳來普及新項目。政府可以為企業(yè)提供適當(dāng)減免稅款的優(yōu)惠，加大對企業(yè)的資金支持力度和政策扶持。

3.3 加強施工企業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略

企業(yè)高層管理者應(yīng)清晰意識到人工智能技術(shù)在優(yōu)化施工全流程中的重要價值，“審時度勢”牢牢把握傳統(tǒng)施工企業(yè)向智能施工企業(yè)升級的趨勢，促進(jìn)學(xué)習(xí)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，推進(jìn)學(xué)習(xí)型企業(yè)文化建設(shè)，大力支持對創(chuàng)新行為的實踐與探索[6]。

當(dāng)人工智能逐漸取代人類來參與建筑時，有些人就會喪失對建筑過程的干涉，而原先靠人力來完成的工作，則要靠電腦來進(jìn)行，再經(jīng)過大量的分析，才能作出決定。有能力的人也將逐漸變成互動的訓(xùn)練師和設(shè)計師，協(xié)助優(yōu)化人工智能。在智能化工程和建設(shè)活動中，要始終充分系統(tǒng)地認(rèn)識到人工智能技術(shù)產(chǎn)生的真正重要社會作用，必須自覺主動改變自己傳統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)思想做法和工作理念，并積極地投入到學(xué)習(xí)和實踐中去。同時，我們要堅持自己的研究方向，并牢牢把握住自己的市場。加強對建筑智能化技術(shù)的支持，鼓勵更多的專家參與到建筑智能化技術(shù)的創(chuàng)新研究中去[7]。

3.5 先行技術(shù)試點，累積使用經(jīng)驗

由于各個企業(yè)不同主客觀條件阻礙，人工智能在實際項目中“推而不動”情況屢見不鮮。人工智能不是一套簡單的應(yīng)用系統(tǒng)，在實際運用過程中并非單一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，需組合運用多種技術(shù)。施工企業(yè)在實施時將面臨多種技術(shù)難點，其復(fù)雜性不言而喻，且與企業(yè)原有技術(shù)和施工流程的兼容性也需要重新構(gòu)建[8]。

所以，以先行技術(shù)試點逐步推進(jìn)、推廣的方式是人工智能在施工企業(yè)應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵。技術(shù)層面的優(yōu)勢可以通過感知層面的因素來進(jìn)一步影響和接納，尤其是對于一些資金資源有限的非國有企業(yè)來說，他們?nèi)绻軌蛘媲械馗惺艿饺斯ぶ悄艿膬r值，也會對人工智能產(chǎn)生的技術(shù)有更強烈的采納意愿，因此在條件允許的情況下，不少施工企業(yè)也要在合適的項目場景中逐步開展對單個不同技術(shù)的試點，提前感知不同技術(shù)帶來的風(fēng)險，進(jìn)一步改良不足，完善方案。

4 結(jié)論

由于人工智能技術(shù)的進(jìn)步，人們的生活模式也隨之發(fā)生了變化。在建筑領(lǐng)域，人工智能技術(shù)是一項重大突破。其研究成果在施工企業(yè)中的實踐創(chuàng)新應(yīng)用，將會持續(xù)給施工企業(yè)帶來巨大發(fā)展與機遇、創(chuàng)新與挑戰(zhàn)，從而推動施工企業(yè)變革。