Aplicação da Inteligência Artificial na engenharia civil

A Inteligência Artificial (IA) na engenharia civil ajuda a melhorar a eficiência dos projetos de obras. Conheça alguns casos de uso

A Inteligência Artificial está entre as inovações tecnológicas que estão impulsionando a transformação digital da indústria da construção. Mas como essa tecnologia funciona e por que é tão importante para a engenharia civil? Quais são os usos mais comuns em nossa indústria? Que vantagens as técnicas de Inteligência Artificial oferecem sobre os métodos tradicionais de projeto e construção?

Se você também está se fazendo perguntas semelhantes, neste artigo forneceremos as respostas necessárias para entender melhor o potencial da IA na engenharia civil e ajudarei você a explorar as técnicas usadas por projetistas e empreiteiros para obter projetos. de construção mais confiável, econômico e eficiente.

Mas primeiro você deve saber que o ponto de partida para aproveitar ao máximo o potencial da Inteligência Artificial no projeto de obras civis são os modelos BIM: se você se interessa por essa tecnologia, recomendamos baixar um software de projeto de construção BIM 3D. Esse tipo de software permitirá modelar facilmente as estruturas projetadas e criar uma base de informações confiável que você pode usar para os diferentes aplicativos focados em IA que você descobrirá neste artigo.

O que é IA na engenharia civil?

A aplicação de Inteligência Atificial na engenharia civil refere-se à utilização de sistemas informatizados que visam simplificar e automatizar os processos de projeto e construção de obras civis.

Em seu sentido mais amplo, a Inteligência Artificial (IA) representa a disciplina científica que trata do estudo, projeto e implementação de tecnologias capazes de mimetizar as habilidades cognitivas de um ser humano.

Exemplos comuns de sistemas inteligentes, que têm a capacidade de compreender os interesses e solicitações dos usuários, e dar respostas adequadas às suas necessidades, são assistentes de voz, sistemas de automação residencial, motores de busca, navegadores por satélite, etc.

A Inteligência Artificial é utilizada há algum tempo e com enorme sucesso em diversos setores: da indústria manufatureira ao diagnóstico médico, do comércio eletrônico aos videogames e assim por diante. Agora, mais do que nunca, assistimos ao desenvolvimento e difusão de sistemas inteligentes também no campo da engenharia civil.

Graças a estes sistemas, capazes de aprender com os seus erros e realizar atividades semelhantes às realizadas pelos humanos, é possível resolver a maioria dos problemas relacionados com a construção de edifícios e infraestruturas.

Antes de analisar as diferentes aplicações da IA na engenharia civil, vamos descobrir juntos quais são as técnicas de aprendizado nas quais essa tecnologia se baseia.

Inteligência Artificial na engenharia civil

Quais são as técnicas de Inteligência Artificial usadas na engenharia civil

Ao contrário de qualquer software tradicional, as máquinas equipadas com Inteligência Artificial têm a capacidade de:

• perceber o mundo ao seu redor e coletar dados e informações úteis;
• entender a realidade percebida, vinculando logicamente as informações coletadas;
• realizar operações de forma independente, decidindo agir sem qualquer comando do homem;
• aprender com base no resultado de suas ações, melhorando continuamente e aprendendo com seus erros.

A capacidade de aprendizado de máquina é uma das principais características dos sistemas inteligentes usados na engenharia civil. Essa habilidade pode ser desenvolvida através das seguintes técnicas:

• computação evolucionária: é uma técnica de aprendizagem baseada em conceitos da biologia evolutiva. Esta técnica é implementada em sistemas computacionais para resolver problemas complexos, caracterizados por muitas variáveis que dificultariam seu processamento por algoritmos tradicionais. A computação evolucionária é amplamente utilizada na engenharia civil para resolver problemas de otimização e automatizar a produção de projetos.
• Redes neurais artificiais: são modelos matemáticos compostos por neurônios artificiais que refletem o comportamento do cérebro humano. As redes neurais permitem que programas de computador reconheçam padrões e resolvam problemas comuns. No campo da engenharia são usados para melhorar os processos de tomada de decisão, fazer previsões, realizar análises de dados, monitorar estruturas, controlar o movimento de robôs, etc.
• Sistemas difusos: também chamado de sistema fuzzy, refere-se à capacidade desses sistemas de lidar com entradas imprecisas ou vagas, empregando uma forma de raciocínio próxima à dos seres humanos, que nem sempre adotam uma lógica rigorosa e bem definida. A lógica difusa ajuda os sistemas de informação usados na engenharia civil a gerenciar entradas e saídas imprecisas e permite modelar tempos de construção, custos e riscos.
• Sistemas especialistas: são aplicações tecnológicas capazes de resolver problemas pertencentes a um domínio específico, e que podem atingir ou mesmo superar o desempenho humano de um especialista que atua naquele determinado setor. Os sistemas especialistas são usados principalmente na construção e engenharia geotécnica, para analisar o consumo de energia de edifícios ou para realizar investigações geológicas.

IA na engenharia civil: 6 exemplos de aplicação

A Inteligência Artificial pode ter um impacto significativo na evolução do setor AECO. Suas aplicações no campo da engenharia civil são vastas e diversificadas. Aqui estão os 6 mais significativos:

1. Projeto inteligente.
   A construção de uma obra civil (ponte, edifício, estrada ou ferrovia) sempre requer um cuidadoso planejamento prévio. Ferramentas e softwares habilitados para IA podem ajudar os projetistas a extrair e analisar automaticamente os dados necessários para o projeto (propriedades do material, dados de energia, características ambientais, etc.). A Inteligência Artificial também pode ser usada para fortalecer processos baseados na metodologia BIM: aliás, a integração entre BIM e IA permite criar modelos digitais completos com as informações necessárias para realizar análises de projetos, criar automaticamente desenhos e relatórios, programar trabalhos, simular o comportamento de estruturas, etc. Na fase de projeto, algoritmos inteligentes também podem ser usados para analisar diferentes alternativas de projeto, avaliar soluções eficientes em recursos e criar planos de execução de baixo risco. Outra aplicação consiste na simulação de projetos em realidade virtual ou aumentada. Essas simulações têm o objetivo de fornecer ao cliente uma visão completa e realista do produto final e coletar sugestões para possíveis melhorias.
2. Análise de tempo e custo.
   Os algoritmos de aprendizado de máquina permitem que os engenheiros civis tenham uma visão clara das estimativas de custos e formulem orçamentos mais precisos, com base nos resultados obtidos em projetos anteriores e no estudo de previsões futuras. Além de prever um possível estouro de custos, a Inteligência Artificial também permite programar o tempo para a realização do projeto, levando em consideração eventuais riscos.
3. Gestão do processo de construção.
   Durante a fase de construção, as empresas podem usar robôs baseados em Inteligência Artificial equipados com câmeras, que são capazes de se mover de forma autônoma pelo canteiro de obras para adquirir imagens 3D. Com o auxílio de redes neurais, essas imagens podem ser comparadas com dados e informações do modelo BIM, a fim de acompanhar o andamento do projeto. Os robôs de construção inteligentes, por outro lado, permitem realizar uma ampla gama de atividades relacionadas ao canteiro de obras (como traçar as fundações, realizar escavações, construir paredes, construir elementos complexos, etc.). Quando usadas corretamente, essas máquinas têm o potencial de reduzir os custos do projeto, melhorar a eficiência, aumentar a segurança e permitir que os trabalhadores se concentrem em tarefas menos repetitivas e desgastantes. Entre as tecnologias mais inovadoras utilizadas na fase de construção, encontramos também a impressão 3D baseado em Inteligência Artificial. Esta tecnologia permite automatizar grande parte do processo de construção, pois permite “imprimir” elementos de construção e grandes objetos 3D em alta velocidade e com grande precisão.
4. Identificação e mitigação de riscos.
   A IA pode ajudar os engenheiros civis a identificar riscos potenciais no processo de construção e implementar medidas úteis de controle de risco. As câmeras e redes habilitadas pela Inteligência Artificial podem, de fato, monitorar constantemente todas as áreas do canteiro de obras e permitir que os engenheiros avaliem o uso dos equipamentos, acompanhem o andamento e analisem todas as atividades em tempo real.
5. Gerenciamento de instalações.
   Quando o projeto estiver concluído, os gerentes das instalações podem contar com a IA para monitorar o consumo de energia, otimizar o desempenho da planta, programar a manutenção preditiva, melhorar os protocolos de saúde e segurança, etc. Todas essas aplicações são possibilitadas pela integração da Inteligência Artificial com modernas tecnologias de Internet das Coisas (IoT).
6. Monitoramento da integridade estrutural.
   Sistemas inteligentes podem ser usados para monitorar a saúde de edifícios de grande escala e projetos de infraestrutura (como pontes, gasodutos, barragens, etc.). Através da instalação de sensores inteligentes é possível, de facto, adquirir medições periódicas e implementar estratégias de vigilância contínua que permitem avaliar a vulnerabilidade das estruturas e manter um elevado nível de segurança e eficiência ao longo do tempo.

Lembro que em cada um desses casos de uso o potencial da Inteligência Artificial não pode ser explorado se não houver uma série de informações confiáveis relacionadas a projetos de construção. Essas informações só podem ser encontradas através do uso da metodologia BIM.

Se você nunca criou um modelo BIM, pode começar imediatamente com software de projeto de construção BIM 3D  profissional, mas que oferece uma interface particularmente simples e intuitiva que permite chegar em muito pouco tempo com excelentes resultados em projeto BIM .

Todas as vantagens da Inteligência Artificial aplicada à engenharia civil

A IA está se mostrando um aliado útil para todos os envolvidos no projeto, construção e gerenciamento de obras civis. Entre as vantagens mais significativas que os sistemas inteligentes são capazes de oferecer ao setor da construção, encontramos por exemplo:

• melhor planejamento de projetos: tecnologias baseadas em Inteligência Artificial permitem identificar a solução ideal de design, reduzindo redundâncias e melhorando a qualidade geral do resultado final.
• Controle de prazos e custos de construção: uma vez que as ferramentas equipadas com Inteligência Artificial podem prever facilmente qualquer risco ou imprevisto, graças à sua utilização é possível adotar medidas adequadas para garantir o cumprimento dos prazos e custos de construção.
• Redução do risco de acidentes de trabalho: o canteiro de obras pode se tornar um lugar mais seguro graças à Inteligência Artificial. Os trabalhos mais perigosos podem ser realizados por robôs, que são programados para aprender com as interações com o ambiente.
• Aumento de eficiência e produtividade: robôs e máquinas de construção autônomas podem realizar tarefas repetitivas (como soldar, construir paredes, despejar concreto) com eficiência e rapidez, e sem a necessidade de parar.
• Simplificação do processo de pesquisa: com a ajuda de drones, tecnologias inteligentes podem ser exploradas para realizar levantamentos topográficos e tirar fotos aéreas do canteiro de obras, necessárias para garantir uma gestão de projetos mais eficiente e acompanhar o andamento das obras;
• Melhor gestão de manutenção: a integração entre sistemas inteligentes e tecnologias IoT garante uma gestão otimizada dos processos de manutenção e contribui para prolongar o ciclo de vida dos edifícios e infraestruturas.

O futuro da Inteligência Artificial na engenharia civil

A Inteligência Artificial pode ser considerada como a força motriz para a futura transformação digital da indústria da construção. Os resultados animadores obtidos com as atuais aplicações de IA na engenharia civil abrem caminho para cenários de uso ainda mais amplos.

Numerosas empresas já experimentaram a produção de robôs capazes de construir estruturas em condições extremas, a fim de limitar a intervenção humana em situações particularmente arriscadas ou perigosas. Além de fortalecer a gestão da segurança, os sistemas inteligentes podem ser usados para construir cidades cada vez mais inteligentes, melhorar a eficiência do trabalho, otimizar rotas de transporte, etc.

É claro que os desafios a serem enfrentados para uma implantação mais ampla da Inteligência Artificial na engenharia civil ainda são muitos, e incluem os custos de implementação bastante elevados e a produção de sistemas capazes de atuar e aprender apenas no contexto para o qual foram projetados. No entanto, a IA mostrou que tem potencial para transformar o setor da construção para melhor, e não há dúvida de que em breve veremos sua adoção em grande escala.

Meu conselho é não ser pego desprevenido para essa transformação que está cada vez mais varrendo o setor AECO e que está fortemente ligada ao uso de modelos BIM. Revolucione sua maneira de projetar e confie-se o mais rápido possível a um software BIM.