工程建筑行業(yè)支持著人類社會發(fā)展所需求的房屋、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等需求。隨著人們的消費逐漸升級，人們渴望更優(yōu)質(zhì)的住所，更友好的環(huán)境以及更便利的基礎(chǔ)設(shè)施，一系列的需求促使著工程建筑行業(yè)不斷發(fā)展。

全球建筑行業(yè)均面臨著諸多挑戰(zhàn)，如人才短缺、工程模型/圖紙與現(xiàn)場施工環(huán)境不符，資產(chǎn)管理效率低下等。但隨著智能技術(shù)的發(fā)展，以人工智能、云計算、BIM等技術(shù)為代表的科技力量正在各方面改善當(dāng)下建筑行業(yè)的窘境?？傮w而言，在高新科技的支持下，工程建筑行業(yè)正向著數(shù)據(jù)化和無人化發(fā)展。

一、工程建筑行業(yè)全球市場規(guī)模概述

工程建筑行業(yè)支持著人類社會發(fā)展所需求的房屋、道路、基礎(chǔ)設(shè)施等需求。隨著人們的消費逐漸升級，人們渴望更優(yōu)質(zhì)的住所，更友好的環(huán)境以及更便利的基礎(chǔ)設(shè)施，一系列的需求促使著工程建筑行業(yè)不斷發(fā)展。美國市場調(diào)研機構(gòu)Grand View Research 的一篇報告顯示，2017年全球土木工程行業(yè)（包含工程設(shè)計、施工和維護等領(lǐng)域）的市場規(guī)模高達(dá)7.84萬億美元。但由于全球的各國國情不一，工程建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢也各不相同。

二、工程建筑行業(yè)常用人工智能技術(shù)領(lǐng)域

建筑信息建模（BIM）：BIM以工程建筑的各項相關(guān)信息作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)據(jù)可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化型和可出圖性五大特點支持建筑產(chǎn)品和項目的開發(fā)及管理工作。

機器人技術(shù)：包括無人打樁機和無人機等建筑機器人。機器人技術(shù)使工程建筑行業(yè)邁向無人化的重要技術(shù)，減少行業(yè)對勞動力的需求，并進一步保障生命安全。

機器學(xué)習(xí)：包括深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)督學(xué)習(xí)等算法?；趯?shù)據(jù)的高效利用，機器學(xué)習(xí)技術(shù)能夠為建筑行業(yè)的設(shè)計、檢修和管理等工作提供多維度分析，以支持更高質(zhì)量的工程項目。

知識表征：以知識庫+推理機的模式來提供專業(yè)知識和經(jīng)驗的專家系統(tǒng)，能夠幫助解決通常需要領(lǐng)域?qū)＜抑С值膹?fù)雜問題。專家系統(tǒng)能夠加速工程項目中文件檢索和故障排除等任務(wù)，減少對人類專家的依賴性。

計算機視覺：是機器對環(huán)境和其中的內(nèi)容進行可視化分析的技術(shù)。配合傳感器或無人機等設(shè)備，計算機視覺技術(shù)能夠?qū)⒐こ添椖康?u>監(jiān)控、檢查等工作更加規(guī)范化和高效化。

大數(shù)據(jù)技術(shù)：通過數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢分析和可視化等方式為建筑行業(yè)的項目管理、環(huán)境勘探等任務(wù)進行可量化、可衡量對比以及評估的工作模式。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：通過智能傳感器，智能儀表盤等設(shè)備對生產(chǎn)設(shè)備的運作狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集，并利用計算機系統(tǒng)對傳感器所收集的圖像、聲音、溫度、震動等信息進行綜合處理分析，從而管控建筑中的設(shè)施，從而實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、智能家居和安防管理等任務(wù)。

三、人工智能技術(shù)在工程建筑行業(yè)中的應(yīng)用分布

其他周邊場景：除上述內(nèi)容，人工智能技術(shù)在工程建筑行業(yè)仍有大量應(yīng)用場景。本報告所涉及案例集中于財富全球500強工程建筑行業(yè)公司，因此并未收錄所有當(dāng)前在建筑領(lǐng)域的智能應(yīng)用。

四、500強公司人工智能技術(shù)落地案例簡述

中國建筑：通過組織BIM團隊，全面利用數(shù)字化技術(shù)和智能建筑軟件實現(xiàn)在“中國尊”大廈建筑項目中的多項設(shè)計任務(wù)的智能化。包括建筑設(shè)計模型及圖紙的建立、修改、優(yōu)化等，團隊利用BIM程序完成了中國尊的超大3D結(jié)構(gòu)掃描模型。其過程中90%的設(shè)計沖突都能夠通過BIM軟件協(xié)調(diào)解決，返工和修改頻率相比傳統(tǒng)模式減少了65%。

中鐵隧道：基于機器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)打造的盾構(gòu)TBM施工大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺。通過監(jiān)控應(yīng)用模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、業(yè)務(wù)管理模塊、大數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊、智能運維模塊和平臺移動應(yīng)用APP實現(xiàn)對隧道盾構(gòu)機施工的全面管控。除卻對機器本身的運行狀態(tài)進行監(jiān)控分析，該平臺還能夠針對施工路徑所涉及的地面環(huán)境和地址結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)掘潛在威脅，提高項目風(fēng)險控制能力。

中鐵大橋：集合大數(shù)據(jù)，人工智能技術(shù)打造鐵路橋隧檢養(yǎng)修管理系統(tǒng)。通過WEB管理系統(tǒng)和智能終端APP讓鐵路檢修人員通過網(wǎng)頁端口以GIS地圖方式標(biāo)記設(shè)備、人員的位置以及相應(yīng)出勤軌跡等信息，并以圖標(biāo)的形式將統(tǒng)計數(shù)據(jù)可視化。另一方面，智能終端APP能夠基于終端設(shè)備（手機或平板電腦）的傳感器實現(xiàn)采集系統(tǒng)對文字錄入、照相、錄音等工作的一體化，免除紙質(zhì)表格填寫的低效工作模式。

中國中鐵：通過采用智能解決方案，以大數(shù)據(jù)應(yīng)用大屏為切入點，建立IT大數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)、管理大數(shù)據(jù)等不同應(yīng)用主題對集團旗下多家機構(gòu)的運營進行信息同步與相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析。解決方案會為企業(yè)不同部門構(gòu)建機器學(xué)習(xí)模型，實現(xiàn)預(yù)測性維修、降低停機風(fēng)險等功能。另一方面，其大數(shù)據(jù)分析模塊能夠以平臺的形式整合不同業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對車輛運營的安全、財務(wù)、設(shè)備與資產(chǎn)的管理工作。

五、工程建筑行業(yè)人工智能應(yīng)用局限性分析

1. 數(shù)字化進度落后：工程建筑行業(yè)在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用程度較其他行業(yè)處于落后狀態(tài)，因此導(dǎo)致人工智能沒有足夠的機會落地。即便如工程管理軟件、資產(chǎn)管理軟件等落地技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)了一定的價值，但許多機構(gòu)自身陳舊的管理體系并不足以部署這類信數(shù)字技術(shù)，更不用說進一步完成智能化轉(zhuǎn)型。

2. 工程環(huán)節(jié)割裂：由于工程項目的設(shè)計階段與施工階段通常有不同機構(gòu)所承包，工程項目的各階段與環(huán)節(jié)往往處于被割裂的狀態(tài)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳遞出現(xiàn)斷層，使數(shù)字化和智能化應(yīng)用智能局限在有限的場景中，無法貫通整個工程項目，從而導(dǎo)致發(fā)展受到局限。

3. 行業(yè)態(tài)度保守：由于工程建筑項目的周期較長，項目產(chǎn)品的使用壽命通常以十年為單位計算，從業(yè)者們相比新興科技更愿意相信長期培養(yǎng)的專業(yè)經(jīng)驗，力求項目穩(wěn)妥。此外，新技術(shù)的使用，必然伴隨行業(yè)中不同角色企業(yè)權(quán)利和義務(wù)的變化，進一步將會影響各方的切身利益。因此在未明確新技術(shù)能夠帶來更大收益之前，各方利益相關(guān)者更愿意持保守態(tài)度。

六、工程建筑行業(yè)人工智能應(yīng)用發(fā)展趨勢

1. 建筑設(shè)計自動化：而隨著人工智能與軟件的結(jié)合，建筑模型的構(gòu)建、調(diào)整、模擬等工作將愈發(fā)便捷，甚至實現(xiàn)部分設(shè)計自動化。此外，沉浸式技術(shù)也已在建筑設(shè)計場景的以應(yīng)用。

2. 設(shè)施管理數(shù)字化：隨著建筑領(lǐng)域的數(shù)據(jù)儲備將愈發(fā)豐富，人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)的分析能力能夠為建筑項目的決策制定工作提供智能化的支持，優(yōu)化工作負(fù)載、人員配備和工期調(diào)整等任務(wù)。

3. 施工流程無人化：隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，砌磚、噴涂、鋪磚等任務(wù)都將有望由專有的機器人執(zhí)行，以緩解人力資源匱乏的痛點。

4．安全保障智能化：人工智能結(jié)合智能攝像頭及傳感器，配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)建的智能工地能夠?qū)崿F(xiàn)對監(jiān)控施工現(xiàn)場的人員、機械和物體的實施監(jiān)控，預(yù)警潛在危險動作，從而保障員工生命安全。

5. 工程項目一體化：如何打通并串聯(lián)工程項目環(huán)節(jié)將是行業(yè)未來技術(shù)發(fā)展的大趨勢。以BIM技術(shù)為契機，未來的工程項目將能夠參考工業(yè)制造的模式，將建筑視為一種工業(yè)產(chǎn)品進行設(shè)計、制造和日常管理經(jīng)營，消除當(dāng)前工程項目割裂所導(dǎo)致的窘境。