AI人工智慧在營建業之應用 - 工程師

[情報] AI人工智慧在營建業之應用

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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，AI主要應用於施工和建築，大致分四個種類：(1)規劃和設計、(2)安全、(3)自動
化設備、(4)監控和維護。本文將分享目前AI在營建工程上的應用，並分析未來的發展和
挑戰。

一、BIM模型利用AI自動完成管線配置
建築訊息模型（Building Information Modeling；BIM）是一個基於3D模型的過程，為構
造、工程和建造（AEC）專業人員提供有效規劃、設計、構建和管理建築和基礎設施。
Autodesk Revit就是一款BIM軟體（或稱4D BIM），它允許用戶以3D形式設計建築物和內
部組件，並將相關訊息與時間或排程相關聯，以便與3D模型中的各個組件相關聯，提供更
完善的資料，並協助業主、建築師和承包商有效溝通。

3D模型需要考慮建築、結構工程、機電工程和管道工程，不同專業的承包商使用不同的工
具、軟體設計，最後在套圖、排程時常常產生很多衝突，造成工時的延宕和不必要的重建
。

因此，Building System Planning公司於3D建模軟體Autodesk Revit上設計了一款外掛程
式GenMEP。只要在Autodesk Revit上建構3D模型，使用GenMEP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(Generative Design)，GenMEP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、利用資料分析與機械學習對工程做風險管理
由Autodesk推出了BIM 360 Project IQ，主打功能是利用資料處理和機械學習方法預測出
潛在風險並分辨輕重緩急。Project IQ software可以利用從現場蒐集的音訊、影像和營
建管理資料形成的BIM 360 Field data進行分析，為工地主任和品管人員提供建議並減低
風險。

瑞典公司沃爾沃(Volvo)建築設備公司在2015年推出了緊密型輔助軟體，用於土壤和瀝青
壓實機的智慧壓實系統，可以視覺化呈現。開發出AI算法，用於名為Density Direct的軟
體中的附加功能，該軟體可以適應於新的瀝青混合料和升降機，並自動校準至最終密度要
求。

三、AI搭配聲音、圖像辨識系統自動標記施工現場
Smartvid.io是一個施工現場照片和視頻管理平台，其中包括一個'SmartTag'引擎，可以
利用機器學習、語音和圖像辨識將施工現場的照片和視頻進行自動標記，以便整理數據及
搜索。

Smartvid.io的這款機械學習技術叫VINNIE(Very Intelligent Neural Network for
Insight & Evaluation)，並聲稱其採用深度學習模式分析影像和語音，以自動標記施工
數據資料並主動向客戶提供安全措施建議。

根據Smartvid.io和Engineering News Record的案例研究，VINNIE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、未著安全反光衣工人之照片。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
，是有助於提升施工安全的。

四、建築物智能化管理讓用戶感到舒適
日本Komatsu宣布與NVIDIA達成合作，在Nvidia建構Jetson AI平台專為工作現場開發AI增
強型安全系統，以3D可視化與追踪整體施工現場人員、機械和物體在現場的即時互動。

新創公司Building Robotics提供的“Comfy”，是一款建築物自動化管理應用程式，可讓
商業空間和辦公大樓的使用者反應中央空調的溫度。該公司聲稱，他們的平台可以根據使
用者需求調整中央空調，即時反應當下使用者偏好。Building Robotics與Intel合作，由
Intel提供物聯網途徑，讓建築物自動化管理系統(Building Management System：BMS)連
接到雲端，利用Comfy應用程式可從商業空間中的BMS收集數據，並搭配使用者的回應隨時
調節和優化建築物不同區域的溫度，以節省商業空間的成本和提高能源效率。


五、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 AI，專注於AI軟體提高施工效率。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。

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