کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران

09 بهمن 1400 | مهندس زهرا راستین

هوش مصنوعی چیست:

هوش مصنوعی هنر و علم ایجاد ماشین های هوشمند، به ویژه برنامه های کامپیوتری هوشمند است. این دانش مشابه استفاده از رایانه برای درک هوش انسان است. اساساً هوش مصنوعی به هوش نمایان شده توسط ماشین ها اشاره دارد.

هوش مصنوعی در مهندسی عمران:

فناوری های یادگیری عمیق سال‌ها است که به طور موثر در صنایع مختلف از جمله مهندسی عمران به کار گرفته می شوند. در واقع، با ظهور ساخت‌وسازهای پیچیده مانند آسمان‌خراش‌ها، تکنیک‌های یادگیری ماشین مدت‌ها پیش در مرکز این بخش قرار گرفتند. با وجود الگوریتم های هوشمند، کلان داده ها و ماشین های یادگیری عمیق که عملکرد بهره وری را تغییر می دهند، بیش از هر زمان دیگری شاهد کاربرد و رشد هوش مصنوعی در صنعت ساخت و ساز هستیم.

هوش مصنوعی توسط مهندسان عمران، پیمانکاران و ارائه دهندگان خدمات برای حل طیف گسترده ای از چالش ها استفاده شده است. به عنوان مثال، هوش مصنوعی در مهندسی عمران تا حدی پیشرفت کرده است که کارایی آن مستقیماً روی فرآیندهای ساخت و ساز اثر می گذارد. همچنین از هوش مصنوعی در مراحل اولیه بسیاری از پروژه ها برای بهبود طراحی، مدیریت ریسک و بهره وری استفاده می شود. درک این نکته ضروری است که سازمان های ساختمانی که فرآیندهای هوش مصنوعی را به کار می برند، 50 درصد سوددهی بیشتری دارند. از همه مهمتر، هوش مصنوعی به طور کلی طیف گسترده ای از کاربردها را در مهندسی عمران ارائه می دهد. در عصری که روبات ها می توانند به جای اینکه صرفاً کاری انجام دهند، فکر کنند، مهندسان می توانند تصمیمات بهتری بگیرند و خدمات خود را به طور موثرتری ارائه دهند.

کاربردهای هوش مصنوعی در مهندسی عمران:

1) طراحی بهتر ساختمان ها:

با وجود سازه های نمادین با هر شکل و اندازه در شهرهای بزرگ سراسر جهان،  مرزها و استانداردهای طراحی و مهندسی از حد خود فراتر رفته اند. بزرگترین تحول صنعتی تمام این ها را امکان پذیر می سازد: هوش مصنوعی در مدل سازی سه بعدی اطلاعات ساختمان (BIM). 

مهندسان عمران می توانند از ابزارهای BIM برای تسهیل ایجاد و طراحی مدل های سه بعدی دقیق تر قبل از شروع ساخت و ساز استفاده کنند.به لطف بررسی طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی،اکنون مهندسان می توانند طراحی را با استفاده از داده های به دست آمده از شبیه سازی ها، مدل ها و پروژه های قبلی بهبود بخشند.مهندسان عمران می‌توانند طرح ها و نقشه‌های ساختمان و دیگر موارد را با ترکیب هوش ماشینی با فرآیند BIM تولید کنند. آنها همچنین می توانند تغییرات لازم را در تمام سطوح طراحی با دقت بالا ایجاد کنند.

2) غلبه بر هزینه ها یا برنامه ریزی  بیش از حد:

هزینه اکثر پروژه های عظیم ساخت و ساز  بیش از بودجه اختصاص یافته بوده و چون اغلب در یک بازه زمانی کوتاه و با اطلاعات محدود در مورد محدوده کل پروژه اجرا می شوند مستعد اشتباه هستند.

اگرچه افزایش هزینه ها اجتناب ناپذیر است، استفاده از هوش مصنوعی در ساخت و ساز به مهندس این امکان را می دهد که تصویر واضحی از برآورد هزینه ها و نتایج پروژه های گذشته داشته باشد و برنامه ریزی و بودجه بندی بهتر را امکان پذیر می سازد. مهندسان عمران با استفاده از الگوریتم‌ های یادگیری که از ویژگی‌های پروژه‌های تکمیل‌شده استفاده می‌ کنند، می‌ توانند هزینه‌های بیش از حد را پیش‌بینی کنند و جداول زمانی واقع بینانه ای را برای پروژه‌های موجود متصور شوند.

علاوه بر این، هوش مصنوعی برای مهندسان امکان دسترسی به سایت‌ها از راه دور را فراهم کرده و به آنها در پیاده‌سازی منابع آموزشی بلادرنگ به منظور افزایش توانایی‌ها و رهبری تیم کمک می‌کند.

3) ساخت و ساز هوشمند در محل برای تسریع تکمیل پروژه:

برخی از شرکت‌ها ماشین‌آلات ساختمانی خود را برای انجام کارهای تکراری به شیوه ای کارآمد تر از انسان‌ها ارائه می‌ کنند؛ مانند: بتن ریزی، آجرکاری، جوشکاری و تخریب. کار حفاری و آماده سازی توسط بولدوزرهای اتوماتیک یا نیمه اتوماتیک انجام می شود که می توانند با کمک برنامه نویس محل را با دقت بالا آماده سازی کنند. با این کار نیروی انسانی تنها برای کار ساخت و ساز واقعی مورد نیاز بوده و زمان تکمیل کلی پروژه به نصف کاهش می یابد. مدیران پروژه نیز می توانند سریعاً کار در محل را  نظارت کنند. آنها با استفاده از تشخیص چهره، دوربین‌ های محلی و سایر فناوری‌ های مشابه، بهره‌وری کارگران و مطلوبیت فرآیند را کنترل می‌ کنند.

4) شناسایی و کاهش خطر:

فرآیند ساخت و ساز مستلزم تعدادی خطرات ایمنی بالقوه است که برخی از آنها می توانند منجر به حوادث واقعی شوند. هوش مصنوعی امکان جمع‌ آوری دقیق‌ تر داده‌ ها از مدل‌های واقعی را فراهم می‌کند که می‌ تواند به مهندسان عمران در شناسایی خطرات احتمالی در طول فرآیند ساخت کمک کند. استفاده از فناوری مناسب در ساخت‌ و ساز به مهندس در اجرای اقدامات کنترل ریسک کمک می‌کند.

به‌ علاوه، دوربین‌ ها و شبکه‌ های مجهز به هوش مصنوعی می‌ توانند به‌طور مستمر بر تمام بخش‌های ساخت‌ و ساز نظارت کرده و برای مهندسان امکان استفاده از تجهیزات ارزیابی، برآورد پیشرفت  پروژه و تجزیه و تحلیل عملیات در زمان واقعی را فراهم  کنند. تحقق این امر نقش بسزایی در شناسایی خطارات احتمالی و برنامه ریزی جهت مدیریت آن ها دارد. 

5) مدیریت تسهیلات :

بر اساس اطلاعات پیشین در مورد نقشه ها و طراحی پروژه های گذشته، سیستم های پایگاه داده مبتنی بر هوش مصنوعی می توانند مهندسان را در مورد تکنیک های بهینه ساخت و ساز در محل راهنمایی کنند. هوش مصنوعی همچنین می‌ تواند در نقش‌های اداری مانند اجازه دادن به کارکنان برای رزرو تعطیلات و روزهای بیماری، ردیابی تحویل مصالح ساختمانی و هشدار دادن به کارگران در مورد تأخیر مورد استفاده قرار گیرد.

به دلیل حجم انبوه داده‌های جمع‌آوری‌شده، هوش مصنوعی می‌ تواند برای تغییر پروژه ساخت‌وساز مورد نظر و شناسایی خودکار مناطق ساخت‌وساز با تعداد پرسنل کم که ممکن است به پرسنل اضافی نیاز داشته باشد، مورد استفاده قرار گیرد.

6) اتخاذ هوش مصنوعی برای راه حل های ساخت و ساز:

کاربردهای هوش مصنوعی در ساختمان ممکن است با گذشت زمان تقریباً بی پایان شوند. افزودن هوش مصنوعی به حوزه مهندسی عمران به حل بسیاری از مشکلات در بهینه‌سازی طراحی، تخمین وشناسایی پارامترها، و تشخیص آسیب کمک می‌کند. استفاده مداوم از هوش مصنوعی در مهندسی عمران منجر به تحول قابل توجهی در صنعت ساخت و ساز خواهد شد.

7) هوش مصنوعی به رفع مشکل کمبود نیروی کار کمک می کند:

شرکت های ساختمانی به دلیل محدودیت های نیروی کار و تلاش برای بهبود بهره وری پایین صنعت، در هوش مصنوعی و علم داده سرمایه گذاری می کنند. این شرکت شروع به استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای ترتیب دادن بهتر توزیع نیروی انسانی و تجهیزات در مشاغل کرده اند.

به لطف روباتی که به طور مستمر در حال تجزیه و تحلیل پیشرفت شغلی و جانمایی کارگران و تجهیزات است، مدیران پروژه می توانند فوراً بفهمند که کدام سایت های شغلی افراد و تجهیزات کافی برای تکمیل پروژه را در زمان مقرر دارند و کدام یک عقب مانده و ممکن است از پرسنل اضافی استفاده کنند.

8) هوش مصنوعی در ساخت و ساز خارج از سایت:

استفاده از ربات‌ های خودکار در کارگاه‌ های خارج از محل برای سر هم کردن اجزای ساختمان رو به افزایش است؛ این اجزا متعاقباً توسط کارگران انسانی در محل به هم متصل می‌ شوند. به عنوان مثال، ساخت دیوار بر روی یک خط مونتاژ توسط ماشین آلات خودکار، می تواند نسبت به ساخت آن توسط انسان موثرتر باشد، این به کارگران انسانی اجازه می دهد تا پس از چیدمان ساختمان به انجام کارهای خاصی مانند نصب لوله کشی، تهویه مطبوع و سیستم های الکتریکی بپردازند  .

9) پس از ساخت:

مدیران ساختمان حتی پس از اتمام پروژه می توانند از هوش مصنوعی بهره ببرند. تجزیه و تحلیل پیشرفته و الگوریتم های مبتنی بر هوش مصنوعی با جمع آوری اطلاعات در مورد یک سازه با استفاده از حسگرها، پهپادها و سایر فناوری های بی سیم، بینش مفیدی را در مورد عملکرد ساختمان ها، پل ها، جاده ها و تقریباً هر چیزی که در محیط ساخته شده، ارائه می دهند. در نتیجه، هوش مصنوعی می‌ تواند برای ردیابی مشکلات در حال توسعه، شناسایی زمانی که به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه نیاز است و حتی هدایت رفتار انسان برای حداکثر امنیت و ایمنی استفاده شود.

کاستی های هوش مصنوعی:

پیشرفت های فناوری بدون شک زندگی را آسان تر کرده است. صنعت ساخت و ساز که تا پیش تر از نفوذ نرم افزار مصون بود، به طور ناگهانی در حال تغییر است. انتظار می رود مفاهیم هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در سال های بعد پیشرفت بیشتری داشته باشند! پیشرفت های تکنولوژیکی با افزایش هزینه همراه است. در حوزه ساختمان، کاربرد هوش مصنوعی نیاز به ارتقاء نرم افزاری به صورت دوره ای دارد.

فقدان چشم انداز شغلی برای افراد نیز پیامد تهاجم فناوری است. هوش مصنوعی امکان جایگزینی بهتر نیروی انسانی با عملکردهای رباتیک را فراهم می کند. مشاغل ساختمانی رو به کاهش است و نیروی کار فعلی همچنان تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. 

اگرچه هوش مصنوعی ثابت کرده است که در کاهش خطرات احتمالی در کار موثر است، اما یک ایراد عمده دارد: فقط می‌ تواند فعالیت‌هایی را اجرا کند که برای انجام آنها آموزش دیده است. از طرف دیگر، کارمندان آموزش دیده می توانند با فکر کردن خارج از چارچوب، از مغز خود برای تکمیل وظایف استفاده کنند. الگوریتم های پیچیده مرتبط با صنعت ساخت و ساز نیازمند کارکنان بسیار ماهر و زمان قابل توجهی برای پیاده سازی هستند.

افراد دارای مهارت در این زمینه

در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .