智慧建造技術體系：BIM+人工智能技術（AI）

摘要

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是計算機學科的一個分支，二十世紀七十年代以來被稱為世界三大尖端技術之一（空間技術、能源技術、人工智能），也被認為是二十一世紀（基因工程、納米科學、人工智能）三大尖端技術之一。除了計算機科學以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學等多門學科。人工智能學科研究的主要內容包括：知識表示、自動推理和搜索方法、機器學習和知識獲取、知識處理系統、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等方面。

人工智能技術與建筑行業各專業領域知識相結合，使得人工智能技術在建筑行業中取得了非常廣泛的應用。已有許多專家系統、決策支持系統應用在建筑行業取得了很好的經濟效益和社會效益。

01AI在建筑規劃的應用

傳統的建筑施工管理，主要依賴于手工記錄施工相關流程以及代寫論文，人工繪制施工平面布置圖。隨著人工智能技術的發展和廣泛應用，綜合利用運籌學、數理邏輯學以及人工智能等技術手段進行建筑施工現場管理的方法已經得到廣泛應用。基于C/S環境架構研發的建筑企業工地管理應用系統，涵蓋了工地管理的方方面面，主要包括員工管理模塊、分包合同管理模塊、固定資產管理模塊、供應商管理模塊和財務管理模塊、施工日志管理模塊、員工考勤管理模塊與工資掛鉤細化了對分包商和供應商的管理，更加有效地控制材料進出，供應商和分包商以及員工的管理真正實現了工地物流、資金流和業務流三流合一。本系統采用強大的數據庫，具有穩定的性能、極強的數據存儲和處理能力、便捷的升級和維護服務等優點。針對工地人員復雜的特點，系統設置了嚴格的權限管理功能，確保了數據的安全性。

02AI在建筑結構的應用

隨著地質災害的不斷發生以及其所造成的嚴重危害，建筑結構控制與結構健康診斷就顯得尤為重要。傳統的結構系統辨識方法普遍存在難于在線識別，只適用于線性結構系統辨識、抗噪聲能力差等。近年來，隨著人工智能技術的應用，出現了人工神經網絡的結構系統辨識方法，利用模糊神經網絡強大的非線性映射能力與學習能力，以實測的結構動力響應數據建立起結構的動力特性模型。模糊神經網絡可以非常精確地預測結構在任意動力荷載作用下的動力響應，因此可以用于結構振動控制與健康診斷中，同時還可以隨時加入其它辨識方法總結出的規則，且可以做成硬件實現，具有很強的可擴展性與實用性。

人工智能技術在國內也展開了一些應用，如安徽建筑工業學院、西安交通大學等都在建筑結構領域建立了不同的專家系統。大連理工大學李守巨等運用LM神經網絡對建筑結構(鉸)結點損傷進行識別，通過測量位移來預測(鉸)結點損傷。北京交通大學鞠彥忠等采用ART2神經網絡對建筑結構損傷進行識別，采用前三階頻率和模態振型向量來預測結構損傷。沈陽工業大學楊璐等用神經網絡對簡支梁結構損傷進行預測，以受損前后一階、二階、三階、四階、五階、六階固有頻率的變化率作為輸入參數來預測損傷情況。重慶大學王波等依據我國《混凝土結構耐久性評定標準》(草案)開發了用于現役混凝土結構耐久性評估的專家系統應用軟件。其應用表明，將框架、人工神經網絡與產生式表示方法相結合進而建立神經網絡專家系統的方式是可行、有效的。

03AI在建筑施工的應用

人工智能技術在建筑施工中的應用主要集中在混凝土強度分析的工作中。一般來說，28天抗壓強度是衡量混凝土自身性能的重要指標，如果能夠提前對混凝土的28天強度值進行預測，工作人員就可以采取相應的措施對其進行控制，進而提高混凝土的質量。

在人工神經網絡技術應用于混凝土性能預測方面，我國天津大學的張勝利將傳統的BP網絡模型的預測結果與3種不同輸入模型的RBF網絡預測結果進行了比較和分析，最終證明了RBF網絡模型具有較強的泛化能力和極高的預測精確度，是一種新論文聯盟型的、有效的分析商品混凝土性能的方法。

04AI在工程管理的應用

人工智能技術已應用于施工圖生成和施工現場安排、建筑工程預算、建筑效益分析等。工作人員在以往開展建筑工程施工管理工作的時候，主要是依靠手寫、手繪的方式來完成有關施工檔案的記錄和施工平面圖的繪制，而隨著人工智能技術在建筑領域里應用范圍的不斷擴大，綜合采用數理邏輯學、運籌學、人工智能等手段來進行施工管理已經得到了認可和普及。目前比較流行的基于C/S環境開發的建筑施工管理系統，已經涵蓋了包括分包合同管理、施工人員管理、原材料供應商管理、固定資產管理、企業財務管理、員工考勤管理、施工進度管理等方方面面，使對供應商和分包商的管理工作得到了進一步的細化，從而使原材料的進離場、分包商及員工管理工作更加科學、準確、快捷，實現了資金流、物資流、業務流的有機結合。

另外，建筑施工管理系統的數據庫也非常強大，具有極為強勁的數據處理和儲存能力，不僅性能穩定，升級和日常維護也非常快捷方便。另外，針對建筑施工人流復雜、密集的特點，系統還相應設置了權限管理功能，保障了施工管理數據的安全和準確性。

（編輯：奚雅青）