人工智能在建筑业的应用

人工智能（AI）正帮助建筑行业提高效率和安全性，并将有助于在其转型过程中做出更好的决策。AI的应用可以通过机器学习、计算机视觉和机器人等技术，实现设计自动化、进度监控、风险预测和资源管理。利用无人机和传感器进行智能化的项目管理和现场监控，只是众多AI驱动解决方案中的一部分，它们有助于降低项目成本、消除人为错误等。

设备预测性维护正在进行，AI驱动的安全系统提高了工作场所的安全性。该行业正在经历快速的数字化转型，AI正在对行业创新、可持续建筑以及按时、准确、可靠地交付项目产生积极影响。

什么是人工智能？

AI是一种模仿人类智能的技术。随后，它借助机器学习（ML）对海量的实时数据进行深入分析，以发现趋势、提供信息、可靠地预测结果，或提出提高效率的方法。建筑和工程公司也正在利用这些能力来更有效地监督项目和降低风险。

要点

• 据推测，利用AI可以增强建筑过程的每一个环节：前建筑、施工和后建筑维护。
• 从降低成本、提高工作现场的安全性、改进质量控制，到提高工人的生产力和延长机械寿命，建筑公司正开始在其工作的这些方面拥抱AI的应用。
• AI在建筑业的采纳速度很慢，但正在改变。

建筑业中的AI

AI可用于建筑过程的各个阶段，包括前建筑、施工以及施工后的维护。它依赖于其处理能力和预测性洞察力，帮助公司改进设计、建造和维护。因此，任何AI技术，如AI聊天机器人，都可以为公司节省执行基本任务的5分钟时间，而AI预测分析可以通过建议项目计划的关键变更来节省500万美元。

直到最近，该行业才经历了停滞不前的采纳。一个原因是建筑项目本身就非常复杂，需要相当多的合作伙伴、专家和供应商，这使得在新技术在其上的实施变得困难。一家公司可以采纳AI，前提是它做好了准备，这意味着它必须有能力部署新技术，其管理人员和工人必须具备学习新工作方式的技能，并且它必须具有创新的意愿。

如今，建筑和工程公司正在考虑使用AI来控制不断上涨的成本，预测供应链中断，吸引合格的劳动力，并提高生产力。

建筑业中AI的优势

AI在建筑业中的优势很简单：自动化带来的潜在速度、准确性和效率，能够更快、更一致地完成重复性任务，从而降低成本，有时还能提高工人的安全性，并提高整体效率。以下是项目团队如何通过AI取得成功的一些方式。

提高安全性

就像有预报风暴的天气预报一样，建筑公司也使用AI来预测安全风险；例如，AI算法可以跟踪现场设备的状态，能够检测问题并建议维护，从而避免项目延误和保障工人安全。AI可以使用计算机视觉设备来审查现场摄像机视频，以发现危险情况或不安全行为，例如不使用防护装备或机器。

增强的规划和设计

在AI的帮助下，项目规划可以变得更快、更精确。例如，AI工具的使用允许对过去和当前的项目组合进行智能的实时分析，从而能够分析多个进度计划方案，包括详细说明资源和成本影响以支持决策。同样，AI通过生成多种设计及其估计成本来增强设计迭代。

项目团队可以根据价格、能源效率、建筑结构强度以及其他感兴趣的标准，要求设计替代方案。依赖AI驱动的3D模型，这些因素以及机械、电气和管道计划以及项目的工作顺序，都被分析以提高工作质量，同时节省成本。

降低成本

与目前无法跟上费用变化的估算和监控成本的方法相比，传统的估算方法（如AI）速度很慢。使用过去和当前的数据，如项目规模和合同类型，AI工具能够快速、准确地提供目标估算，作为实时监控和中间调整的基础。像这样的预测分析，在劳动力成本、材料成本和合规成本不断上涨的情况下，可以帮助团队更好地控制预算。

提高生产力

通过AI驱动的项目规划和进度安排、材料采购、安全等方面的改进，可以提高生产力。AI工具，如材料选择和报价，可以减少在这些活动上花费的时间，从而尽快将供应品运送到现场，以便工人能够尽快恢复工作。此外，AI还有助于高效地利用资源，即找出哪些团队在何时需要哪些机器，这是遵守进度表的另一种方式。

AI预测性维护工具有助于机械的维护，以避免停机或事故的可能性，这些都可能严重影响生产力。AI还可以用于新的机器人系统。例如，半自动推土机可以更快地准备好工作现场，并让这些工作现场的工人去处理其他任务。

质量控制

通过使用AI，从施工一开始就保持了质量。通过将设计和3D建筑模型输入AI软件，它们可以标记出潜在的问题，从而减少返工的可能性。AI机器人可用于现场进行更准确、连续的砌砖和焊接工作。通过AI传感器和摄像头，可以监控一些无人机和现场，以确认工作符合质量标准。建筑无人机甚至使用AI软件来比较蓝图和航拍土地测量图，并找出不一致之处。

预测性维护

建筑设备或建筑机械配备有超级智能传感器，可将实时数据馈送给AI系统，这些系统可以预测何时需要进行维护。哈利法塔，迪拜的世界最高建筑，拥有一个基于AI的维护系统，该系统监控163层楼的57部电梯、8部自动扶梯和其他机械。

由于这些系统还可以检测到最轻微的机器故障迹象——振动、压力或高于正常水平的热量——它们还可以预测现场起重机或推土机何时需要维修或更换，通常在正常维护计划调用之前。基于状态的维护，寻求更明显的机器磨损，可以通过这种主动方法得到增强。

能源效率

各公司推广能源效率以改善建筑对环境的影响，并遵守相关法规。需要大量数据来追踪能源使用情况。例如，HVAC系统必须估算天气、室内温度、空气质量、房间大小和形状等，并考虑使用太阳能电池。AI算法可以实时分析这些数据，并提出能源需求建议，优化能源使用，降低成本。

好事需要时间，但AI的速度和力量使得所有这些事情都变得更容易实现，例如将清洁能源接入电网，或者让能源审计成为建筑设计的一部分。联合国2024年的一份报告称，占全球碳排放量五分之一以上的建筑和施工行业将做出重要贡献。

项目管理优化

有许多方法可以利用AI来优化项目管理。首先，它可以使计划安排更快、更容易。AI算法使用的项目提案信息可以使基线计划在数小时内而不是数天内完成，从而缩短准备时间，让团队开始进行计划内的任务。

此外，它能更好地利用设备、劳动力和其他资源的部署，能够根据项目的复杂性和技术挑战预测成本超支，预测潜在的延误（例如，材料交付延迟），并在供应商未能履行承诺时提供替代方案。

高级分析

基于AI的数据分析帮助建筑业主和承包商改进计划安排、安全和精益施工，预测项目交付，并降低成本。基于蓝图或建筑信息模型（BIM）构建的AI驱动工具可以更准确地确定直接成本（例如，材料、劳动力和设备）和间接成本（例如，设备维护和保险）。

可持续性

AI可以帮助建筑公司减少浪费和碳排放。3D打印机可以高效地制造墙壁、地板和其他结构元素，从而减少材料浪费。然后，设计师可以使用AI软件为寿命更长、碳排放更低的结构创建混凝土混合料，并获取现有混凝土结构的信息。同样，回收砖不需要窑炉加热——它的碳排放量比传统砖低90%。可持续材料的价格确实更高，但借助AI工具，可以正确计算这些材料的数量和成本。

建筑业中的AI用例

建筑公司在其工作的各个阶段都使用AI，即前建筑、施工和施工后维护。共同点是正在进行更快、更深入的数据分析。

前建筑

在AI图像识别中，可以读取蓝图和图纸，以确定诸如门、窗、墙等设计元素及其成本。过去，这些任务是手动完成的，容易出错，难以生成准确的成本估算。当然，在这样做时，项目经理应该仔细检查任何AI估算。

在商业建筑项目开始施工之前，需要来自不同学科和专业的各种人员和团队协同工作，规划项目的执行方式。我们谈论的是前建筑，即建筑实际施工工作开始之前的建筑阶段。前建筑包括业主、建筑师和工程师、贸易承包商、总承包商、建材制造商等等。

在商业建筑中，在施工开始之前，确定并处理完成工作的人员和事件的顺序，这有助于按时、按预算、令客户满意地完成项目。

尽管项目已经建成，但前建筑的扎实基础工作同样延续到项目的整体强度。这是因为前建筑阶段存在变化，这些变化与结构或项目类型（例如，酒店、学校、道路或桥梁）、项目交付方法、涉及的工作范围，或者它是公共还是私人建筑项目等因素有关。

构建

AI预测分析贯穿项目施工阶段，使团队能够预测问题，防止其变成挫折，就像供应链中的蛇一样，可能会延迟材料的交付。得益于AI预测性维护的功能，团队可以更准确地预测何时需要对建筑设备和建筑系统进行维护，这也是减少停机时间和危险故障的一种方式。

AI驱动的无人机依靠航空摄影来检查工作现场并发现任何不安全状况。团队可以实时跟踪工作进度，AI可以防止项目超支或落后于进度。AI将分析BIM模型，以建议最有效的工作顺序，从而避免延误并提高生产力。通过使用一个中央项目平台，建筑利益相关者向AI提供信息，沟通和协作将得到改善，因为相关数据将实时提供。

后建筑

通过基于AI的预测性维护，建筑公司可以更准确地了解其建筑机械和系统的健康状况。他们可以检测问题，安排维修，并控制维修成本。对于恒温器、照明和电梯，AI软件可以全天候监控您的建筑能源使用情况，并实时提出降低成本和碳排放的建议。此外，可以通过AI算法进行事后分析，以获得关于已完成工作的见解，从而可以正确改进未来的项目。

建筑业中的AI应用

供应链管理

建筑AI有助于更智能、更高效地管理供应链。它们能够利用历史数据和实时数据来预测材料、设备和劳动力的需求，以优化供应商和交付。

AI应用程序还可以跟踪库存和材料及设备的位置，通过通知他们短缺或延误来提前帮助经理。

智能家居功能

消费者和商业客户对智能设备的需求正以前所未有的速度增长。建筑公司正在将智能家居技术引入新建筑和改造，其中包括AI传感器。

例如，HVAC设备可以在房主外出工作时自动调节，并在他们回家时打开以节省电力；灯光可以在天黑时自动打开。

后台自动化

由于需要处理大量的发票，建筑后台部门经常无法应对大量的纸质文件和复杂的审批流程。基于AI的应付账款（AP）自动化软件通过确保减少错误来提高建筑公司的效率。

AI可以提取和验证发票数据，从而减少手动数据输入，使发票处理更准确、更快捷。还可以使用能够标记异常情况并要求进一步检查的工具进行发票匹配。

AP软件可以使用AI根据预定的规则和工作流程将发票发送给正确的审批者，并发送提醒和警报以加速审批流程。这最大限度地缩短了发票处理周期和发票处理成本。此外，它还允许建筑公司享受早期付款折扣并优化营运资金。

从2D图像生成3D建筑模型

AI在将2D图像转换为3D建筑模型方面的开发已通过大量研究和实施得到证明。其中一项工作名为“3DPlanNet: Ensemble Methods for Generating 3D Models from 2D Floor Plan Images”。该研究是数字建筑建模领域的突破，表明AI可用于将2D平面图精确转换为3D矢量数据。

它展示了AI算法如何能够仅基于平面图像来解释和空间重建建筑布局，在建模墙体方面具有超过95%的准确度，在其他结构元素方面也具有相同的准确度。

这项技术在建筑业中的潜在应用是巨大的。在规划和设计阶段，能够从现有的2D平面图创建3D模型可以极大地提高设计过程的速度。它使建筑师和工程师能够以更有用、更直观的方式查看和评估建筑结构，从而使他们能够做出更好的决策，并与其他相关利益相关者更好地沟通建筑结构。

此外，这项技术将有助于在工作开始时诊断任何潜在的设计问题，并消除在施工阶段昂贵的变更指令的可能性。类似的功能不仅节省时间，而且节省成本，并有助于优化建筑过程中资源的配置，使其更具可持续性。因此，重要的是要指出，使用AI将2D模型转换为3D将是一项卓越的技术突破，将在规划、设计和项目实施等领域带来巨大的好处。

建筑业中AI的未来

根据Mordor Intelligence的数据，到2029年，AI建筑市场预计将达到118.5亿美元，复合年增长率为24.31%。现在，建筑公司预计AI将在规划和设计项目、项目进度安排、资源分配、工人安全、能源效率和可持续性等方面以多种形式帮助建筑。

例如，如果AI功能包含在BIM解决方案中，项目团队将能够使用更详细的可视化来比以往任何时候都更容易、更高效地进行设计、建造和维修。通过机器人技术可以实现自动驾驶设备，从而提高工作现场的生产力和安全性。行业观察家表示，机器人可以帮助解决劳动力短缺问题，但机器人不会取代人类的专业知识；它们将是其补充。AI将融入建筑应用程序，管理者和工人无需接受AI培训即可更好地完成工作。

结论

人工智能（AI）正在改变建筑行业，使其更高效、更安全，并能做出更多决策。在项目规划、设计优化、预测性维护和风险评估方面，AI可以帮助提高资源利用率并限制项目延误。使现场监控更有效、使需要反复执行的程序自动化并确保更高质量水平的技术是机器学习、计算机视觉和机器人。

AI驱动的工具也促进了可持续的建筑过程和预算。随着行业的数字化，AI已成为解决劳动力短缺和提高生产力的宝贵工具。总的来说，AI正在为更具创新性、以数据为中心、面向未来的建筑行业铺平道路。