從規(guī)劃到建筑，建筑中的人工智能示例在整個行業(yè)中越來越普遍。建筑專業(yè)人士正在轉(zhuǎn)向人工智能來提高項目的效率和準(zhǔn)確性，監(jiān)控和跟蹤設(shè)備的使用和位置，以及一長串其他人工智能驅(qū)動的應(yīng)用程序。
  與建筑相關(guān)的活動每年帶來超過10萬億美元的收入，預(yù)計到2023年這一數(shù)字將增長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-施工-安裝-裝修等環(huán)節(jié)，由于設(shè)計行業(yè)是典型的技術(shù)、人才密集型行業(yè)，AI（人工智能）對于傳統(tǒng)建筑行業(yè)的影響主要集中在設(shè)計端，對于以勞動密集型的施工和安裝環(huán)節(jié)影響較小。隨著AI+時代到來，AI有望提升畫圖效率、大幅節(jié)約設(shè)計人員的時間，由于設(shè)計行業(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)計方案的總體造價，基于BIM的三維正向設(shè)計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、運營效率低一直是建筑行業(yè)的普遍問題，國外成熟經(jīng)驗表明，應(yīng)用信息技術(shù)可使英國建筑業(yè)在5年內(nèi)節(jié)省30％的項目成本，美國招標(biāo)網(wǎng)和建造網(wǎng)指出將建筑市場帶入互聯(lián)網(wǎng)可節(jié)約30％-35％的項目成本。在BIM技術(shù)的推動下，企業(yè)信息化水平的提升最終將提高工程建造的整體運營、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，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實體經(jīng)濟(jì)深度融合，提升全民數(shù)字技能，實現(xiàn)信息服務(wù)全覆蓋，積極參與數(shù)字領(lǐng)域國際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)制定”，未來五年我國信息化程度也有望再上一個臺階。
  從草圖到CAD、CAD到BIM，建筑設(shè)計數(shù)字化升級路徑清晰。90年代由住建部領(lǐng)導(dǎo)的“甩圖板”工程開啟了建筑設(shè)計信息化建設(shè)序幕，自此CAD逐步替代傳統(tǒng)板繪，實現(xiàn)2D圖紙電子化設(shè)計。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。對比傳統(tǒng)CAD，BIM著力于實現(xiàn)基于3D模型的設(shè)計模式，以解決工程行業(yè)信息傳遞中的斷層問題。從建模角度看，BIM是CAD（二維輔助設(shè)計）的一次迭代升級。CAD技術(shù)主導(dǎo)下，建筑設(shè)計方案需先由三維構(gòu)想轉(zhuǎn)變?yōu)槎S設(shè)計圖紙，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)計模式。從項目管理角度看，BIM技術(shù)所搭建的建筑工程信息庫可實現(xiàn)從建筑的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營維護(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)項目的各參與方（政府部門、業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理、造價、運營等）之間快速共享與傳遞，通過協(xié)同工作來提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、縮短工期。
  對于設(shè)計端，BIM的核心價值主要體現(xiàn)在：1）協(xié)同各專業(yè)，加強施工性。傳統(tǒng)二維設(shè)計利用AutoCAD將點、線、面作為設(shè)計元素，通過平面作圖法，將實際的三維構(gòu)件進(jìn)行平面投影二維表達(dá)。二維設(shè)計的各專業(yè)采用獨立設(shè)計模式，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，減少施工過程中成本增加等問題的發(fā)生，增強施工性。2）信息化集成，打通后端施工、運維。設(shè)計端搭建的3D模型信息庫可直接運用于后續(xù)施工及運維，對比2D圖紙再處理可大幅提升項目全周期效率。
  當(dāng)前BIM應(yīng)用仍以翻模（逆向設(shè)計）為主，正向設(shè)計滲透率有望逐步提升。BIM正向設(shè)計是“先建模，再出圖”的設(shè)計方法，即以三維BIM模型為出發(fā)點和數(shù)據(jù)源，完成從方案設(shè)計到施工圖設(shè)計的全過程任務(wù)。相對于BIM正向設(shè)計，一般將“翻模”方式稱為“BIM逆向設(shè)計”，即在完成項目的施圖設(shè)計并進(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，僅在重點項目、高復(fù)雜性項目中得到試點，其主要推廣難度在于：1）3D建模設(shè)計與傳統(tǒng)2D設(shè)計習(xí)慣差異較大，設(shè)計院普及需要較長周期；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)計隨著相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)出臺，疊加政策推廣，BIM正向設(shè)計滲透率有望持續(xù)提升。
  政策端持續(xù)鼓勵BIM應(yīng)用，預(yù)計后續(xù)BIM將成為主流設(shè)計及項目管理平臺。自2016年起，我國住建部在多個頂層規(guī)劃類政策中提及“加快推動BIM技術(shù)發(fā)展及其在項目全過程的集成應(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《“十四五”工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，針對設(shè)計行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出：1）推進(jìn)勘察設(shè)計企業(yè)管理信息系統(tǒng)升級迭代；2）推進(jìn)BIM全過程應(yīng)用；3）推廣工程項目數(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，預(yù)計后續(xù)BIM設(shè)計、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)級增長，有望為智能AI設(shè)計提供更肥沃信息化土壤。對比傳統(tǒng)的二維模型，BIM模型在信息上不僅包含精確尺寸和位置，還包括了材料和對象參數(shù)，具有高耦合性和大容量等特點，有望為AI設(shè)計發(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輔助機電設(shè)計、停車位自動設(shè)計、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)計算法。
  1.衍生式設(shè)計正在改進(jìn)團(tuán)隊創(chuàng)建3D模型的方式
  在過去的幾年中，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)人士依靠它來準(zhǔn)確地設(shè)計、建造和維修。如今，BIM平臺程序員正在通過智能、人工智能驅(qū)動的功能來提高BIM的功能。
  BIM應(yīng)用各種類型的工具和技術(shù)，包括機器學(xué)習(xí)(ML)，以幫助團(tuán)隊避免一個常見的、代價高昂的問題：重復(fù)工作。通常，從事共享項目的子團(tuán)隊會花時間創(chuàng)建其他子團(tuán)隊已經(jīng)創(chuàng)建的模型。借助BIM，用戶“教”機器使用算法生成具有多種變化的設(shè)計。當(dāng)人工智能建立模型時，它會從每次迭代中學(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最近的一項研究“通過BIM SmartMarket報告加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型”得出結(jié)論，BIM是建筑行業(yè)數(shù)字化趨勢的核心。研究發(fā)現(xiàn)，近一半(47%)的“高強度”建筑BIM用戶接近實現(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)場進(jìn)度

  像Droxel這樣的公司正在使用人工智能解決方案來跟蹤建設(shè)項目的進(jìn)度，并提供質(zhì)量和項目進(jìn)度的實時測量。Droxel創(chuàng)造了配備攝像頭的機器人，這些攝像頭可以自主地在施工現(xiàn)場移動以捕捉3D“點云”。該公司表示，人工智能驅(qū)動的機器人實際上創(chuàng)建了工作地點的數(shù)字雙胞胎。
  一旦一個完整的數(shù)字模型到位，Doxel就會使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來處理項目數(shù)據(jù)，并將其與來自BIM和材料清單的信息進(jìn)行交叉引用。生成的信息對項目經(jīng)理很有幫助，尤其是那些需要跟蹤具有數(shù)千個活動部件的大型項目的人。這些見解包括：
  財務(wù)信息，例如欠多少錢或是否有跡象表明預(yù)算處于危險之中項目的實際進(jìn)度有多接近。
  在早期階段識別質(zhì)量錯誤，此時仍然可以解決和減輕這些錯誤。
  3.物聯(lián)網(wǎng)正在為強大的車隊管理提供動力
  物聯(lián)網(wǎng)(IoT)正在改變建筑公司管理設(shè)備和車輛車隊的方式。物聯(lián)網(wǎng)解決方案包括位置感知、預(yù)測性維護(hù)能力、燃料和電池消耗，以及更多通過人工智能推動的遙測技術(shù)。
  物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和標(biāo)簽從現(xiàn)場提供重要信息。它們可以連接到設(shè)備和運輸板條箱、半掛車、工具以及施工團(tuán)隊需要跟蹤的幾乎任何其他東西上。能夠預(yù)測一臺設(shè)備何時即將發(fā)生故障是建筑領(lǐng)域的一項無價的、節(jié)省時間和金錢的好處。
  4.人工智能正在創(chuàng)造更安全的工作場所
  根據(jù)OSHA的說法，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)場的多個物體（包括設(shè)備）之間被擠壓、夾住、擠壓、擠壓或擠壓。
  像Newmetrix這樣的平臺正在通過機器學(xué)習(xí)改善工作現(xiàn)場的安全條件，機器學(xué)習(xí)可以在事故發(fā)生之前識別風(fēng)險或在事故發(fā)生后分析現(xiàn)場。
  該軟件可以監(jiān)控照片和視頻等來源，然后應(yīng)用預(yù)測分析來標(biāo)記潛在問題，以便站點管理員可以立即解決這些問題。用戶可以與集中式儀表板交互以生成報告，對項目的潛在安全風(fēng)險進(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人防護(hù)設(shè)備。
  5.人工智能正在緩解建筑勞動力短缺
  麥肯錫公司在2017年報告稱，建筑公司可以通過人工智能增強分析將其生產(chǎn)力提高多達(dá)50%。對于無法找到足夠的人工來完善其工作場所的建筑公司來說，這是個好消息，而這些公司是規(guī)則而不是例外。
  不僅很難找到工人——CNN報道稱，該行業(yè)在美國面臨超過100萬工人的短缺——而且很難留住工人。根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局的數(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%。
  像波士頓動力公司的Spot the Dog這樣的人工智能機器人使項目經(jīng)理能夠?qū)崟r確定多個工作地點的條件，包括他們是否應(yīng)該將工人轉(zhuǎn)移到項目的不同部分或完全轉(zhuǎn)移到新的項目地點。機器人“狗”在工作進(jìn)行時和下班后監(jiān)控站點以查明痛點。
  隨著AI技術(shù)的深入研究和不斷融合，未來又臟又累又危險的建筑行業(yè)或?qū)⒂瓉砀锩宰兓?！坐在監(jiān)控室里看房子造起來也許不再是難事。