第1195期 社論-營建業未來之路 - 人工智慧(AI)

台灣面對少子化與老年化,營建業所受到之衝擊,數倍於其他產業,而高度勞力密集的特性,讓年輕人不願意進入營建業。另一方面,台灣工程技術與先進國家相比又較於落後,如何快速提昇營建工程智識與技術層級、並解決少子化困境,最終目標可能在於人工智慧的應用: AI是營建業必須跟進之路。營建工程是一項繁雜的系統,全面AI化,目前並不可能,然而針對局部或關鍵之課題導入,AI將是十分先端(目前已有部分公司開始導入)。

人工智慧正對各個領域帶來革命性的影響。相較於醫療、金融、家電產業而言,營建工程導入AI技術的使用,則屬起步較晚。由於AI在大量資料的整理、分析、尋找規律上,有很強的能力,與傳統作法用人力去處理,比起來有很大的優勢。因此AI現在也得到工程界的重視。

目前相關導入應用有:

一、BIM模型利用AI自動完成管線配置

Building System Planning公司,於3D建模軟體上設計了一款外掛程式。只要在軟體上建構3D模型,使用外掛程式就可以自動設計建築物模型內電氣系統的配置,同時考慮到設計規範和不同建築物的空間複雜性。這裡的自動設計是利用生成設計,外掛程式使用機器學習,來探索解決方案的所有可能排列,快速建立機電管線的3D模型,同時確保機電管線系統的路徑,不會與建築物結構發生衝突,經過多次重複測試和歸納出有效的設計。

二、AI搭配聲音、圖像辨識系統,自動標記施工現場

根據案例研究,曾進行人工智慧用於提升施工安全的示範,能在10分鐘內辨識1,080張施工照片,並正確辨識446張含有人像的照片:未著安全帽者、未著安全反光背心工人之照片。相較於人工需要4.5小時,才能完成相同的任務。這種自動化工地監測,可以為工地現場增加一對"眼睛";動態辨識潛在風險因素,有助於提升施工安全。

三、AI搭配機器人和無人機,以提升施工效率

矽谷的新創公司Doxel,使用探勘機器人和無人機,配備攝影鏡頭和LiDAR,來監控和掃描工地現場。利用視覺資料,採用深度學習算法處理,透過與客戶要求的計劃,和設計進行匹配來衡量施工進度,將工地每天的畫面掃描,與設計模型做比較以偵測錯誤。

日本清水建設,日前公開了一批可以在建築工地工作的建築機器人,包括:可以熟練完成天花板安裝的「天花板施工機器人」、有精確識別銲接部位縫隙的形狀等自動完成銲接作業的「焊接機器人」,更有可以自行判斷位置並將建材準確送到施工點的「建材搬運機器人」。

國內營建工程也開始大量引進資訊科技,甚至使用無人機協助高樓工程品質監控,大幅節省管理人力。特別是工程師用無人機,協助檢查高樓層的各式工程品質要求,工程師不用爬到高樓層逐層費時檢查,大幅節省時間、人力,安全風險大幅降低。

從建築物的生命週期來看,人工智慧(AI)之運用,可分成三個部分:設計、建造、管理。在設計的部分,藉由AI自動產生管線配置,不但可以避免與結構設計發生衝突,更能確定管線配置的設計圖、與BIM模型的相容性,以利於施作、檢核;在建造的部分,安全永遠是最重要的考量,藉由影像辨識系統,可以隨時注意潛在的危險;同時利用無人機和探勘機器人,代替工人進入工地危險區域並掃描、視覺化施工現場,也是既安全又能提升施工效率的方法;在管理方面,一棟建築物在完工之後,被使用的幾十年中,關於使用狀況、維修與改建的時間安排、能源消耗等等,都可以在AI的幫助下,更有效的預測及最佳的使用。

總之,營建工程都是非常龐大而複雜的專案工程,個案不同,導入AI技術,可在很多環節上,改善施工的狀況。換言之,我們台灣工程建設,人工智慧(AI)之運用,雖起步較晚,但將來勢必會帶來全方位的巨大影響,實不容小覷,更是營建業界未來必走之路。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 


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