Dar prieš dvidešimt metų, kai garsūs kino kūrėjai pradėjo įsivaizduoti ateities miestus, 2025 m. miestų versijose gyventojai jau džiaugėsi pažangių skaitmeninių technologijų teikiamais patogumais, tokiais kaip automobiliai be vairuotojo, tinklainę skenuojančios asmeninės reklamos ir balsu valdomi namai.
Prieš du dešimtmečius šios technologijos atrodė futuristinės, tačiau daugelis jų šiandien jau yra įprastos: gestais valdomi kompiuteriai, tikslinės internetinės reklamos ir šaldytuvai, kurie patys užsisakys pieno, kai šis baigsis. Šiandien išmanieji pastatai žino, kur jūs gyvenate, koks jūsų tvarkaraštis ir netgi tai, kiek cukraus mėgstate kavoje. Kai pastatai ir miestai tampa vis protingesni ir autonomiškesni, taip pat tobulėja ir įrankiai, naudojami jiems projektuoti, valdyti ir prižiūrėti.
Ar mašinos gali projektuoti? Šis nuolat svarstomas klausimas vis dažniau girdimas diskusijose apie architektūrą ir dirbtinio intelekto ateitį. Kasdien statybos pramonė tampa vis labiau skaitmenizuota ir tai atveria daug daugiau galimybių. Bet kas iš tikrųjų yra dirbtinio intelekto pasitelkimas projektavimo procese? Daugiau sužinoję apie mašininį mokymąsi, generuojamąjį projektavimą, daiktų internetą, didžiuosius duomenis ir skaitmeninius dvynius, pradedame pastebėti, kad šios dirbtinio intelekto formos apima ne tik pasikartojančias užduotis ir imituojamas operacijas. Įrankiai tampa vis galingesni, o architektai, inžinieriai ir statybininkai pradeda suprasti, kad išmaniųjų technologijų naudojimas gali optimizuoti ne tik miestų ir pastatų valdymą, bet ir jų projektavimo bei statybų procesus.
Optimizuotas projektavimo procesas
Šiuo metu statybų projektavimas yra gana pasenęs ir lėtas, neišnaudojantis šiuolaikinių technologijų teikiamų galimybių, o tai lėtina patį statybų procesą. Dirbtinis intelektas kuriant pastatų dizainą suteikia užsakovams ir rangovams galimybę iš anksto sužinoti būsimo pastato, pasirinktų medžiagų ir iš statybvietės surinktų duomenų įžvalgas, jas išanalizuoti ir panaudoti, pavyzdžiui, ieškant geriausio statinio projektavimo ir plėtros būdo. Dirbtinis intelektas gali įvertinti begales kombinacijų ir alternatyvų, pagrįstų panašiais projektais, todėl padeda planuojant projektus, optimizuoja geriausią projektavimo ir plėtros būdą bei laikui bėgant pats save koreguoja.
Pasitelkiant skaitmeninius dvynius
Skaitmeninio dvynio sąvoka vis plačiau girdima kalbant apie ateities statybų procesus. Architektūros, inžinerijos ir statybų srityje ši sąvoka apibūdinama kaip išsami skaitmeninė statinio ir jo sistemų kopija. Reikėtų įsivaizduoti ne tiek tradicinį 3D modelį, kiek informacinį. Tai daugybės duomenų talpykla, sukurta projekto planavimo etape ir apimanti visas statinio gyvavimo ciklo stadijas, pradedant projektavimu, gamyba ir statyba, baigiant eksploatacija ir priežiūra – net ir tolesniam ar pakartotiniam jo naudojimui.
Skirtingai nuo mums žinomų statinių duomenų modelių, skaitmeniniai dvyniai yra dinamiškos, „gyvos“ esybės, kurios vystosi realiuoju laiku. Naudodamos dirbtinio intelekto, mašininio mokymosi ir daiktų interneto technologijas, statinių skaitmeninės kopijos mokosi, atnaujina ir nuolat keičiasi duomenimis su fiziniais atitikmenimis. Didžiausias šios modernios sistemos privalumas – galimybė pasinaudoti tokiomis dinaminėmis simuliacijomis architektams ir inžinieriams, o pastato naudotojams išspręsti problemas, kol jų dar neįvyko, išanalizuoti naujas galimybes ir daug efektyviau planuoti ateitį.
Naujiems pastatams skaitmeninis dvynys sukuriamas dar projektavimo pradžioje. Architektų, inžinierių ir statybininkų komandos kartu su užsakovais nustato projekto tikslus ir norimus rezultatus. Vystant projektą, duomenys nuolat renkami ir pasitelkiant išmaniąsias platformas susiejami su skaitmeniniu modeliu. Kai statinys yra perduodamas užsakovui, skaitmeninis dvynys renka operatyvinius duomenis, kuriuos galima naudoti siekiant pagerinti našumą, užtikrinti efektyvesnę techninę priežiūrą, numatyti poreikį renovacijai ar galimą paskirties keitimą ateityje. Kadangi skaitmeninis dvynys visada tobulėja kartu su jo fizinio dvynio teikiamais duomenimis, pasiremdamas dirbtiniu intelektu jis gali atlikti modeliavimą ir prognozes reaguodamas į realaus laiko sąlygas.
Skaitmeninis dvynys statybų pramonėje gali būti naudojamas, pavyzdžiui, norint suvienodinti saulės apšviečiamo pastato fasado dalį, kad fasadas judėtų kartu su saule, arba norint išlaikyti pastovų sveiką patalpų mikroklimatą. Taip pat gali padėti konfigūruoti prekybos vietas, atsižvelgiant į pirkėjų elgesio modelius, automatizuoti vidaus patalpų ūkius, siekiant geriausių augimo sąlygų, projektuoti sveikatos priežiūros erdves, prisitaikančias prie pacientų srautų ir personalo poreikių. Skaitmeniniams dvyniams vis labiau integruojant dirbtinį intelektą ir mašininį mokymąsi, taip pat plečiantis programinės įrangos galimybėms, jie tampa intelektualesni ir savarankiškesni, todėl panaudojimo būdų galimybės nuolat auga.
Integravimas su BIM
BIM (angl. Building Information Modeling) skatina skaitmeninti statybų pramonę, naudodamas daugiadisciplinius modelius, kad būtų galima rinkti informaciją apie pastato ir jame esančių sistemų projektavimą ir valdymą. Skaitmeniniai dvyniai realizuoja visą BIM potencialą, susiedami duomenis ir procesus su dinamišku, realiuoju laiku veikiančiu informacijos valdymu. Skaitmeninius dvynius galima sukurti be BIM, tačiau, norint juos išnaudoti visapusiškai, reikia integruotos darbų eigos ir dalijimosi informacija, o tai yra BIM proceso esmė, todėl integravimas su BIM yra daug efektyvesnis skaitmeninių dvynių panaudojimo būdas.
Norint planuoti ir projektuoti statybų procesą, BIM kuriami 3D modeliai turi suderinti architektūrinius, inžinerinius, mechaninius, elektros ir santechnikos planus, taip pat juos kuriančių komandų darbų seką. Didžiausias iššūkis yra užtikrinti, kad architektūriniai ir inžineriniai modeliai nesusikirstų tarpusavyje. Šiandien jau pasitelkiamos dirbtinio intelekto formos, iš anksto nustatančios ir sušvelninančios skirtingų modelių neatitikimus projektavimo procesuose. Programinės įrangos, kurios naudoja mašininio mokymosi algoritmus, išanalizuoja visus sprendimo variantus ir sukuria dizaino alternatyvas. Ateityje dauguma BIM projektų bus integruojami kartu su skaitmeniniais dvyniais, o dirbtinio intelekto užfiksuoti duomenys galės būti panaudojami naujų projektų planavimo ir projektavimo procesuose, bei, pasitelkiant mašininį mokymąsi, būti nuolat tobulinami.
Robotizacija statybvietėje
Kita ateities pramonės sritis, pakeisianti architektūros, inžinerijos ir statybų procesus, yra robotika. Robotika ir BIM papildo vienas kitą – robotai gali atlikti kasdienes ar pavojingas užduotis, pagerindami saugą ir našumą statybų aikštelėje, o BIM modelis gali būti naudojamas kaip tam tikras žemėlapis statybvietėje dirbantiems robotams. Kadangi jiems reikalinga minimali pagalba ir priežiūra, nereikia samdyti didžiulės žmonių komandos, kuri juos prižiūrėtų. Dar svarbiau, kad robotizavimas sumažina brangiai kainuojančių klaidų ir mirtinų avarijų riziką. Jie gali būti naudojami net ilgas valandas sunkiomis darbo sąlygomis.
Šiandien technologiškai pažengusiose šalyse robotai naudojami statybvietei ir objektams stebėti, jie naudoja jutiklius ir kitas technologijas, kad nustatytų problemas ir padėtų atnaujinti pastato informacinį modelį. Robotai pagelbėja atliekant kasdienes ar pavojingas užduotis – jie gali padėti gabenti sunkius krovinius, kasinėti, gręžti, pjauti, surinkti detales ir atlikti kitas varginančias, bet neišvengiamas užduotis. Yra robotų, kurie gali 3D spausdinti pastato dalis didesniu greičiu ir tikslumu nei dabartiniai gamybos procesai. Dar vienas inovatyvus aspektas – 3D spausdinimas pačių konstrukcinių elementų. Be robotų, galinčių 3D spausdinti pastatų modelius, šiandien jau sukurtos mašinos, galinčios 3D spausdinti pilnas metalines konstrukcijas ir kitus sudėtingus konstrukcinius elementus.
Statybos kompanijos vis labiau pasikliauja gamyklomis, esančiomis už statybvietės ribų, kuriose dirba autonominiai robotai, kuriantys pastato elementus, kuriuos vėliau statybvietėje surenka žmonės. Konstrukcijas, tokias kaip sienos, autonominės mašinos gali užbaigti daug greičiau ir tiksliau, žmonėms paliekant detalius darbus, pavyzdžiui, santechniką, ŠVOK ir elektros sistemas, kai konstrukcijos jau sumontuotos. Pažangios įmonės pasaulyje naudoja savaeiges mašinas, kurios kelis kartus efektyviau nei žmonės gali atlikti pasikartojančias užduotis, tokias kaip virinimas, mūrijimas, betono liejimas ir griovimas. Pavyzdžiui, kasimo ir paruošiamiesiems darbams atlikti naudojami autonominiai arba pusiau autonominiai buldozeriai. Šie buldozeriai gali greitai paruošti statybvietę pagal itin tikslius programuotojo reikalavimus ir leidžia daug greičiau pradėti ir užbaigti statybos darbus.
Atsižvelgiant į spartų technologinį augimą, kurį matome šiandien, galime tikėtis, kad robotai atliks tikrai svarbų vaidmenį statybų ir projektavimo procesų ateityje. Šiuo metu jie dar nesugeba suprojektuoti erdvių, kurios patenkintų mūsų poreikius, kaip tai gali padaryti dizaineris žmogus, bet galbūt ateityje jie gali tapti užtektinai pažangūs tam, kad kurtų patys. Robotai gali ir greičiausiai pakeis žmones iš esmės visose užduotyse, kurioms reikia tikslių matematinių skaičiavimų, itin greitos reakcijos, ir tiesiog tuose darbuose, kurių žmonės paprasčiausiai nebenori daryti.
Ateities perspektyvos
Ne paslaptis, kad architektūra, inžinerija ir statyba atsilieka nuo kitų pramonės šakų, kai kalbama apie skaitmeninimo ir duomenimis pagrįstų sprendimų priėmimą. Tačiau tai keičiasi, nes pramonės specialistai supranta, kad, norėdami judėti į priekį, jie turi pradėti mąstyti ir dirbti kitaip. Dirbtinis intelektas, mašininis mokymasis ir robotizacija tampa vis svarbesni statybų sektoriuje, nes jie formuoja mūsų ateitį. Skaitmeniniai projektavimo būdai leidžia kurti naujas sistemas, kuriose statybų procesas gali vystytis glaudžiai bendradarbiaujant žmonėms ir mašinoms.
Dar anksti prognozuoti, kaip dirbtinis intelektas paveiks pramonę ilguoju laikotarpiu. Tačiau jo poveikis pramonei jau yra neginčijamas. Daugelis kompanijų jau atranda įvairius dirbtinio intelekto panaudojimo būdus. Esminis jo integravimo tikslas statybose yra efektyvesnė, saugesnė darbo vieta, kurioje palengvinama darbuotojų kasdienybė, o įmonės gali tiksliau įvertinti ir patenkinti savo poreikius. Nepaisant darbo vietų praradimo prognozių, mažai tikėtina, kad dirbtinis intelektas pakeis žmonių darbo jėgą. Tačiau tai pakeis statybų pramonės verslo modelius, apsaugos nuo brangiai kainuojančių klaidų, sumažins traumas darbe ir prisidės prie efektyvesnio pastatų naudojimo.
Šiandien, kai mašinos mokosi kurti, mes turime išmokti dirbti su dirbtiniu intelektu, kad galėtume kūrybingai, estetiškai ir tvariai praturtinti urbanistinę aplinką. Duomenys jau yra, todėl didžiausias iššūkis – integruoti šią nestandartizuotą informaciją iš kelių šaltinių į bendrą sistemą ir rasti būdų, kaip tuos duomenis panaudoti projektavimo ir statybų procesuose. Tie, kurie jau šiandien naudojasi kaupiamų duomenų panaudojimo pranašumais, atliks pagrindinius vaidmenis kuriant išmaniau statomą ateities pasaulį.
Straipsnis paskelbtas žurnale „SA.lt“ (Statyba ir architektūra) | 2021 gegužė
Norite žurnalo tiesiai į namus ar biurą?
