کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران

امین اله سرحدی 1، احسان بیرونی خانه کوک 2

1. کارشناس عمران، شهرداری منطقه 3 زاهدان
2. کارشناس عمران، شهرداری منطقه 3 زاهدان

چکیده

با پیشرفت علم و تکنولوژی هوش مصنوعی، مهندسی عمران را نیز مانند دیگر رشته ها تحتتاثیر خود قرار داده است.

هوش مصنوعی با محاسبات منطقی خود میتواند مدیریت پروژه را کنترل کند و برای دستیابی به تعادلی اقتصادی ،

بین سه عامل هزینه، زمان و کیفیت، در حین اجرای پروژه به آن کمک نماید. هوش مصنوعی در تصمیم گیری های

بسیار مهم که بطور سنتی به مهندسان کارگاههای عمرانی واگذار میشود، کمک میکند. هوش مصنوعی در مهندسی

عمران باعث سرعت بیشتر و کاهش هزینهها میشود. در این پژوهش به روش کتابخانه ای و مروری کاربرد هوش

مصنوعی در مهندسی عمران مورد بررسی قرار میگیرد.

کلمات کلیدي: هوش مصنوعی/ مهندسی عمران/هزینه/کیفیت

مقدمه

پیشرفت روزافزون علوم وتکنولوژی ، انسان را واداشته است که سیستمهایی را ابداع نماید که رفتار او را تقلید میکنند .

امروزه تقریباً .)magiran, در نیل به این هدف، اولین گام کوشش به منظور ایجاد هوش مصنوعی بوده است) 1402

هوش مصنوعی در همه بخشهای صنعت تأثیر گذار است. مهندسی عمران هم از این موضوع مستثنی نیست. امروزه

مهندسین متبحر از فن آوری هوش مصنوعی برای حل مشکلات استفاده میکنند. پیشرفتها در شبکه عصبی

مصنوعی، منطق فازی و الگوریتمهای ژنتیک به این معنی است که مهندسی عمران و صنعت ساخت و ساز از نظر بهینه

سازی که مهمترین عامل، سرعت فرایندها و کاهش هزینه است، سود خواهند برد. وقتی کسی از هوش مصنوعی در

مهندسی عمران یاد میکند، تصویری از رباتها که کامیون میرانند و آجر میگذارند ممکن است به ذهن شما خطور

کند بر عکس این تکنیک ها کاربردهای پیچیده تری در مدیریت ساخت، بهینه سازی، طراحی، کنترل ریسک و کنترل

کیفیت دارند)نصیری و همکار، 1401 و امیرپورطرقی، 1400 (. هوش مصنوعی در مهندسی عمران کاربرد اساسی دارد که

آن را کارآمد، قابل اعتماد، دقیق، مقرون به صرفه و پایدار میکند.

مفهوم هوش مصنوعی

هوش مصنوعی مکانیسمی است که هوش، ادراک و اندیشه ورزی انسان را شبیه سازی میکند. در تعریف دیگر

هوش مصنوعی میتوان گفت، هوش مصنوعی قسمتی از دانش کامپیوتر است که به بررسی کنشهای هوشمند و

ساختن نرم افزارها و سخت افزارهایی با توانایی کار هوشمندانه میپردازد. ایجاد چنین مکانیسمی نخستین بار توسط متخصصان فیزیولوژی عصب پیشنهاد شد. مشاهده و بررسی سلولهای عصبی و شبکه های حاصله از آنها دانش پژوهان را به فکر ایجاد ماشینهای شبکه شکلی انداخت که میتوانستند مغز انسان را شبیه سازی کنند. هوش مصنوعی در واقع یکی از شاخههای علم سیبرنتیک میباشد که خود دارای تقسیماتی است. یکی از مهمترین شاخه های هوش مصنوعی، سیستمهای خبره میباشد که توانایی قدرت تفکر انسان متخصص را به یک کاربر غیر متخصص

.)magiran, میدهند) 1402

هوش مصنوعی و مهندسی عمران و ساخت و سازها

در صنعت ساخت و ساز هوش مصنوعی میتواند بسیاری از وظایف حرفه ای که معمولاً به مهندسان جوان واگذار می شود را انجام دهد. این امر به این دلیل است که کلان دادهها که مقادیر بزرگی از بانک اطلاعاتی هستند و از پروژههای مختلف جمع آوری شدهاند، توسط رایانهها قابل پردازش هستند تا از آنها به عنوان تجارب یادگیری استفاده کنند. این بدان معناست که هوش مصنوعی میتواند در تصمیم گیری های بسیار مهم که بطور سنتی به مهندسان کارگاههای عمرانی واگذار میشود، کمک کند. این امر منجر به پیشرفت چشمگیر در سرعت تحویل پروژه و کاهش در هزینه های کلی و حتی کاهش انتشار گازهای کربن خواهد شد. در حقیقت نقش مهندسان سازه )در پروژه های کوچک( در آینده کمرنگتر و متفاوت تر از گذشته خواهد شد که به دلیل پیشرفت در مدل سازی رایانه ای است که تولید ساختارهای بسیار پیچیده از طریق هوش مصنوعی را بدون کمک نیروی انسانی امکانپذیر میکند. رایانههای ابری میتواند دسترسی به قدرت محاسبه عظیم را امکان پذیر کند که باعث کاهش زمان و مهارت مورد نیاز در ساخت این طرح های پیچیده میشود. یادگیری ماشین شاخهای از هوش مصنوعی است که کاربردهای متعددی در مهندسی عمران دارد)نصیری و همکار، 1401 (. فناوری های یادگیری عمیق سالها است که به طور موثر در صنایع مختلف از جمله مهندسی عمران به کار گرفته می شوند. در واقع، با ظهور ساختوسازهای پیچیده مانند آسمانخراشها، تکنیکهای یادگیری ماشین مدتها پیش در مرکز این بخش قرار گرفتند. با وجود الگوریتم های هوشمند، کلان داده ها و ماشین های یادگیری عمیق که عملکرد بهره وری را تغییر می دهند، بیش از هر زمان دیگری شاهد کاربرد و رشد هوش مصنوعی در صنعت ساخت و ساز هستیم. هوش مصنوعی توسط مهندسان عمران، پیمانکاران و ارائه دهندگان خدمات برای حل طیف گسترده ای از چالش ها استفاده شده است. به عنوان مثال، هوش مصنوعی در مهندسی عمران تا حدی پیشرفت کرده است که کارایی آن مستقیماً روی فرآیندهای ساخت و ساز اثر می گذارد. همچنین از هوش مصنوعی در مراحل اولیه بسیاری از پروژه ها برای بهبود طراحی، مدیریت ریسک و بهره وری استفاده می شود. درک این نکته ضروری است که سازمان های ساختمانی که فرآیندهای هوش مصنوعی را به کار می برند، 50 درصد سوددهی بیشتری دارند. از همه مهمتر، هوش مصنوعی به طور کلی طیف گسترده ای از کاربردها را در مهندسی عمران ارائه می دهد. در عصری که روبات ها می توانند به جای اینکه صرفاً کاری انجام دهند، فکر کنند، مهندسان می توانند تصمیمات بهتری بگیرند و خدمات خود را به طور موثرتری ارائه دهند(راستین )1400

کاربردهاي هوش مصنوعی در مهندسی عمران

- طراحی بهتر ساختمان ها

با وجود سازه های نمادین با هر شکل و اندازه در شهرهای بزرگ سراسر جهان، مرزها و استانداردهای طراحی و

مهندسی از حد خود فراتر رفته اند. به لطف بررسی طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی، اکنون مهندسان می توانند

طراحی را با استفاده از داده های به دست آمده از شبیه سازیها، مدلها و پروژه های قبلی بهبود بخشند.

- غلبه بر هزینه ها یا برنامه ریزي بیش از حد

هزینه اکثر پروژه های عظیم ساخت و ساز بیش از بودجه اختصاص یافته بوده و چون اغلب در یک بازه زمانی کوتاه و با اطلاعات محدود در مورد محدوده کل پروژه اجرا می شوند مستعد اشتباه هستند. اگرچه افزایش هزینه ها اجتناب ناپذیر است، استفاده از هوش مصنوعی در ساخت و ساز به مهندس این امکان را می دهد که تصویر واضحی از برآورد هزینه ها و نتایج پروژه های گذشته داشته باشد و برنامه ریزی و بودجه بندی بهتر را امکان پذیر می سازد. مهندسان عمران با استفاده از الگوریتم های یادگیری که از ویژگیهای پروژههای تکمیلشده استفاده می کنند، می توانند هزینه های بیش از حد را پیشبینی کنند و جداول زمانی واقع بینانه ای را برای پروژههای موجود متصور شوند. علاوه بر این، هوش مصنوعی برای مهندسان امکان دسترسی به سایتها از راه دور را فراهم کرده و به آنها در پیادهسازی منابع آموزشی بلادرنگ به منظور افزایش تواناییها و رهبری تیم کمک میکند.

- ساخت و ساز هوشمند در محل براي تسریع تکمیل پروژه

برخی از شرکتها ماشینآلات ساختمانی خود را برای انجام کارهای تکراری به شیوه ای کارآمدتر از انسانها ارائه می

کنند؛ مانند: بتن ریزی، آجرکاری، جوشکاری و تخریب. کار حفاری و آماده سازی توسط بولدوزرهای اتوماتیک یا نیمه

اتوماتیک انجام می شود که می توانند با کمک برنامه نویس محل را با دقت بالا آماده سازی کنند. با این کار نیروی

انسانی تنها برای کار ساخت و ساز واقعی مورد نیاز بوده و زمان تکمیل کلی پروژه به نصف کاهش می یابد. مدیران

پروژه نیز می توانند سریعاً کار در محل را نظارت کنند. آنها با استفاده از تشخیص چهره، دوربین های محلی و سایر

فناوری های مشابه، بهرهوری کارگران و مطلوبیت فرآیند را کنترل می کنند.

- شناسایی و کاهش خطر

فرآیند ساخت و ساز مستلزم تعدادی خطرات ایمنی بالقوه است که برخی از آنها می توانند منجر به حوادث واقعی شوند. هوش مصنوعی امکان جمع آوری دقیق تر داده ها از مدلهای واقعی را فراهم میکند که می تواند به مهندسان عمران در شناسایی خطرات احتمالی در طول فرآیند ساخت کمک کند. استفاده از فناوری مناسب در ساخت و ساز به مهندس در اجرای اقدامات کنترل ریسک کمک میکند. به علاوه، دوربین ها و شبکه های مجهز به هوش مصنوعی می توانند بهطور مستمر بر تمام بخشهای ساخت و ساز نظارت کرده و برای مهندسان امکان استفاده از تجهیزات ارزیابی، برآورد پیشرفت پروژه و تجزیه و تحلیل عملیات در زمان واقعی را فراهم کنند. تحقق این امر نقش بسزایی در شناسایی خطرات احتمالی و برنامه ریزی جهت مدیریت آن ها دارد.

- مدیریت تسهیلات

4

بر اساس اطلاعات پیشین در مورد نقشه ها و طراحی پروژه های گذشته، سیستم های پایگاه داده مبتنی بر هوش

مصنوعی می توانند مهندسان را در مورد تکنیک های بهینه ساخت و ساز در محل راهنمایی کنند. هوش مصنوعی

همچنین می تواند در نقشهای اداری مانند اجازه دادن به کارکنان برای رزرو تعطیلات و روزهای بیماری، ردیابی

تحویل مصالح ساختمانی و هشدار دادن به کارگران در مورد تأخیر مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل حجم انبوه

دادههای جمعآوریشده، هوش مصنوعی میتواند برای تغییر پروژه ساخت و ساز مورد نظر و شناسایی خودکار مناطق

ساخت و ساز با تعداد پرسنل کم که ممکن است به پرسنل اضافی نیاز داشته باشد، مورد استفاده قرار گیرد.

- اتخاذ هوش مصنوعی براي راه حل هاي ساخت و ساز

کاربردهای هوش مصنوعی در ساختمان ممکن است با گذشت زمان تقریباً بی پایان شوند. افزودن هوش مصنوعی به

حوزه مهندسی عمران به حل بسیاری از مشکلات در بهینهسازی طراحی، تخمین وشناسایی پارامترها، و تشخیص

آسیب کمک میکند. استفاده مداوم از هوش مصنوعی در مهندسی عمران منجر به تحول قابل توجهی در صنعت

ساخت و ساز خواهد شد.

- هوش مصنوعی به رفع مشکل کمبود نیروي کار کمک می کند

شرکت های ساختمانی به دلیل محدودیت های نیروی کار و تلاش برای بهبود بهره وری پایین صنعت، در هوش

مصنوعی و علم داده سرمایه گذاری میکنند. این شرکت شروع به استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای

ترتیب دادن بهتر توزیع نیروی انسانی و تجهیزات در مشاغل کرده اند. به لطف روباتی که به طور مستمر در حال تجزیه

و تحلیل پیشرفت شغلی و جانمایی کارگران و تجهیزات است، مدیران پروژه می توانند فوراً بفهمند که کدام سایت های

شغلی افراد و تجهیزات کافی برای تکمیل پروژه را در زمان مقرر دارند و کدام یک عقب مانده و ممکن است از پرسنل

اضافی استفاده کنند.

- هوش مصنوعی در ساخت و ساز خارج از سایت

استفاده از ربات های خودکار در کارگاه های خارج از محل برای سر هم کردن اجزای ساختمان رو به افزایش است؛ این اجزا متعاقباً توسط کارگران انسانی در محل به هم متصل می شوند. به عنوان مثال، ساخت دیوار بر روی یک خط مونتاژ توسط ماشین آلات خودکار، می تواند نسبت به ساخت آن توسط انسان موثرتر باشد، این به کارگران انسانی اجازه می دهد تا پس از چیدمان ساختمان به انجام کارهای خاصی مانند نصب لوله کشی، تهویه مطبوع و سیستم های الکتریکی بپردازند.

- پس از ساخت

مدیران ساختمان حتی پس از اتمام پروژه میتوانند از هوش مصنوعی بهره ببرند. تجزیه و تحلیل پیشرفته و الگوریتم های مبتنی بر هوش مصنوعی با جمع آوری اطلاعات در مورد یک سازه با استفاده از حسگرها، پهپادها و سایر فناوری های بی سیم، بینش مفیدی را در مورد عملکرد ساختمان ها، پل ها، جاده ها و تقریباً هر چیزی که در محیط ساخته شده، ارائه می دهند. در نتیجه، هوش مصنوعی می تواند برای ردیابی مشکلات در حال توسعه، شناسایی زمانی که به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه نیاز است و حتی هدایت رفتار انسان برای حداکثر امنیت و ایمنی استفاده شود.)راستین،

.)civil 808, 1401 و 1402

کاربرد هوش مصنوعی

بحث و نتیجه گیري

گسترش و توسعهی استفاده از هوش مصنوعی نه تنها شرایط محل زندگی را تغییر میدهد، بلکه سبک و نحوهی زندگی ما را نیز دگرگون میکند. تعداد تجهیزات هوشمند الکترونیک رو به افزایش است. این وسایل را از طریق یک اپلیکیشن در گوشی هوشمند، تبلت و کامپیوتر میتوان کنترل کرد. امروزه افزایش مداوم قیمت انرژی و نیاز به دستیابی اطلاعات

صحیح و متمرکز، کنترل و یکپارچه سازی سیستمهای تأسیساتی ساختمان را توسط مدیریت سرمایه گذار و بهره بردار

ساختمان کاملاً توجیه مینماید. مزیت این سیستم نسبت به سیستمهای سنتی استاندارد، عمدتاً امکان کنترل بهینه

مدیریتی و فنی متمرکز میباشد)نصیری و همکار، 1401 (. هوش مصنوعی در مهندسی عمران کاربردهای متعددی دارد

از جمله: طراحی بهتر ساختمان ها مدیریت هزینه ها، سرعت بالا، رفع مشکل کمبود نیروی کار و ... ضمناً سازمان های

ساختمانی که فرآیندهای هوش مصنوعی را به کار می برند، 50 درصد سوددهی بیشتری دارند.

منابع

- امیر پورطرقی، ف. 1400 . کاربرد هوش مصنوعی و رباتیک در صنعت ساخت و ساز، هفتمین کنفرانس بین المللی پژوهش های

نوین در عمران معماری مدیریت شهری و محیط زیست.

https://www.farbuild.ir/Fullnews/AI-In- -راستین،ز. 1400 . کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران دسترسی از طریق

.1402/03/ تاریخ دسترسی 02 Civil-Engineering

تاریخ https://civilica.com/ - نصیری،م. و نصیری،م. 1401 ، رایانه و هوش مصنوعی در مهندسی عمران، دسترسی از طریق

.1402/3/ دسترسی 2

https://civil 808.com/1402/03/ تاریخ دسترسی 02

https://magirans.com/1402/03/ تاریخ دسترسی 02__