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IA e costruzioni: innovazioni e sfide del settore edile

IA e costruzioni: innovazioni e sfide del settore edile

Dalla progettazione generativa alla realtà aumentata, dalla fusione tra IA e BIM ai cantieri smart: le applicazioni dell'intelligenza artificiale nell'edilizia

Intelligenza artificiale in edilizia  - Foto: pitinan 123rf.com
Intelligenza artificiale in edilizia - Foto: pitinan 123rf.com
di Rossella di Gregorio
18/06/2024 - L'intelligenza artificiale (IA) è in forte espansione in tutti i settori economici, in testa c’è quello dell’hi-tech, seguono l’healthcare e la fintech (tecnofinanza).
 
Quale posizione assume il settore edile?
 
L’edilizia, uno dei settori più tradizionali e complessi, per l’alto numero di soggetti costituenti la filiera, oltre che per la forte incidenza di manodopera, sta ravvisando un impatto potenzialmente dirompente dell’intelligenza artificiale, che porterà notevoli benefici in tutte le fasi di attività, a patto che la transizione sia guidata dal fattore umano e dall’etica.
 

Cos’è l’Intelligenza Artificiale e le tipologie

L’IA, a differenza dei software tradizionali, non si basa sulla programmazione codificata, ma su tecniche di apprendimento.
 
Tutto parte dalla definizione di algoritmi che elaborano un’enorme quantità di dati dai quali il sistema di intelligenza artificiale deriva le proprie capacità di comprensione e ragionamento.
 
Nel settore edile sono utilizzate essenzialmente due forme di apprendimento:
 
  • Machine Learning - Sistemi che servono ad allenare il software in modo che correggendo gli errori possa apprendere a svolgere autonomamente un compito/attività.
  • Deep Learning - Sistemi ispirati alla struttura e al funzionamento del cervello, emulano la mente umana. Necessita di reti neurali artificiali e di una capacità computazionale molto potente capace di “reggere” differenti strati di calcolo e analisi.
 

Applicazione e impatto dell’intelligenza artificiale al settore edile

Nell’articolo “Edilizia, l’intelligenza artificiale sta entrando nei cantieri” abbiamo visto che alcuni degli ambiti del settore edile in cui l’applicazione dell’intelligenza artificiale offre il maggiore supporto e sviluppo sono:
 
  • progettazione e pianificazione;
  • Building Information Modeling (BIM);  
  • gestione del progetto;
  • protocolli di certificazione ambientale;
  • monitoraggio del cantiere;
  • analisi predittiva dei rischi;
  • controllo della qualità;
  • approvvigionamento materiali.
 
Come si evince dall’elenco, gli ambiti afferiscono essenzialmente alla fase di progettazione e a quella di cantierizzazione; tra le due, è proprio la prima quella che attualmente sta riscontrando la maggiore influenza da parte dell'intelligenza artificiale. Vedremo nei prossimi paragrafi come l’IA sta cambiando radicalmente il modo di progettare e cosa oggi è possibile fare grazie ad essa.


L’intelligenza artificiale nella progettazione

Tra tutte le applicazioni è proprio nella fase di progettazione che l’utilizzo della IA sta incalzando attraverso l’uso di app e software applicativi.
 
La nuova direzione verso cui il mondo della progettazione sta puntando è la progettazione generativa, che rappresenta la naturale evoluzione della modellazione digitale.
 
I software di Generative Design, sfruttando algoritmi basati sui principi del Machine Learning, consentono di vagliare in poco tempo migliaia di ipotesi progettuali, di ottimizzare rapidamente i risultati in base alle esigenze e di risparmiare risorse.
 
L’IA ha permesso l’affermazione di una corrente architettonica che vuole materializzare la complessità del mondo contemporaneo, l’Architettura Parametrica, che permette di creare forme organiche che con gli strumenti di modellazione tradizionale non sarebbe possibile fare.
 
La pioniera dell’architettura parametrica è stata sicuramente Zaha Hadid e tra i suoi progetti più iconici ritroviamo l’Heydar Aliyev Center.

IA e costruzioni: innovazioni e sfide del settore edile Heydar Aliyev Center - Baku / Azerbaigian / 2013 ©photo: Hufton + Crow Photographers

L’architettura parametrica si focalizza su concetti architettonici a forma libera dove linee ampie, curve e forme irregolari conferiscono carattere e personalità a opere ed edifici che potrebbero sembrare futuristici o addirittura ultraterreni.
 

Integrazione tra BIM e IA

L'integrazione tra BIM e IA permette di utilizzare software specifici di BIM Authoring e BIM Tools per creare modelli digitali completi, contenenti tutte le informazioni necessarie per eseguire analisi del progetto, generare automaticamente disegni e relazioni, programmare i lavori e simulare il comportamento delle strutture.
 
Durante la fase di progettazione, gli algoritmi intelligenti possono analizzare diverse alternative progettuali (attraverso il generative design), valutare soluzioni efficienti in termini di risorse e sviluppare piani di esecuzione a basso rischio.
 
Un'altra applicazione importante è la simulazione dei progetti in realtà virtuale o aumentata, che fornisce al cliente una visione completa e realistica del prodotto finale, consentendo di raccogliere suggerimenti per possibili miglioramenti.
 
Tra le tendenze per migliorare l'efficienza edilizia e operativa troviamo il BIM IoT Platform, ovvero il modello BIM implementato con sensoristica IoT. 
 
Si tratta di un sistema di monitoraggio dinamico (SHMS - structural health monitoring software) che reagisce in tempo reale agli eventi generati dai dispositivi IoT, favorendo la supervisione e il telecontrollo dell'opera direttamente dal modello BIM, che a sua volta avvia l’analisi e l’interpretazione dei dati e fornisce strategie per prendere decisioni basate sui dati acquisiti.
 
Tale sistema di monitoraggio permette di raccogliere tutte le informazioni necessarie a garantire integrità, sicurezza ed efficienza operativa per edifici, ponti, strade e tutte gli altri tipi di infrastrutture.
 

L’intelligenza artificiale nella gestione dei progetti

Qualsiasi progetto, piccolo o grande che sia, richiede uno sforzo non trascurabile per la sua gestione. L’intelligenza artificiale consente di semplificare tutte le procedure di gestione e coordinamento.
 
Ci sono, ad esempio, gli assistenti di progetto basati sull'intelligenza artificiale: si tratta di assistenti virtuali che aiutano con la pianificazione, i promemoria e persino il processo decisionale fornendo suggerimenti basati sui dati.
 
Nei grandi team, strumenti come i chatbot basati sull’intelligenza artificiale possono semplificare la comunicazione, offrendo risposte rapide alle domande e facilitando la condivisione delle informazioni.
 
L’intelligenza artificiale è utilizzata per strutturare al meglio le richieste d’offerta partendo dai computi metrici. Questi software funzionano come un ufficio acquisti online per la fornitura di materiali e servizi: caricando il progetto completo, tramite un computo metrico, che contiene la lista delle lavorazioni e dei materiali necessari a realizzare l’opera, l’intelligenza artificiale riconosce le varie voci e crea un’offerta customizzata, comparando anche soluzioni differenti tra loro.
 

L’intelligenza artificiale nei cantieri

Il cantiere è ancora una terra di esplorazione per l’intelligenza artificiale, ma le soluzioni attualmente disponibili, anche quelle in fase di prototipazione, anticipano una rivoluzione anche delle fasi più operative ed esecutive del settore edile.
 
Per monitorare i progressi del cantiere sono impiegati droni e robot che utilizzando l'IA che permettono di confrontare lo stato attuale con il modello (BIM) di progettazione.
 
Videocamere smart installate nel cantiere analizzano le immagini e i video del cantiere per identificare rischi e migliorare la sicurezza.
 
Grazie all’IA alcune app permettono di gestire e condividere i disegni dei progetti in tempo reale, migliorando la collaborazione sul cantiere, così come di realizzare un giornale lavori digitale in grado di leggere le informazioni all’interno di una foto, come tipologia di materiale, il fornitore e il numero d’ordine.
 
Nei cantieri stanno facendo ingresso ultimamente anche i robot da costruzione intelligenti che consentono di eseguire una vasta gamma di attività, come il tracciamento delle fondazioni, l’esecuzione di scavi, la realizzazione di murature e la costruzione di elementi complessi, ecc.
 

IA, gli step successivi

L'implementazione dell'intelligenza artificiale nel settore edilizio sta trasformando radicalmente ogni fase del processo, dalla progettazione alla gestione del cantiere, fino alla manutenzione delle infrastrutture.
 
Tuttavia, per sfruttare appieno le potenzialità dell'IA, è essenziale considerare che l’implementazione della stessa nel settore edilizio comporta anche la necessità di passare ad una standardizzazione dei dati. La creazione di standard uniformi permetterà una migliore integrazione delle tecnologie IA, facilitando la condivisione delle informazioni tra i vari stakeholder e migliorando l'efficienza complessiva del settore.
 
In ultimo, è essenziale che questa transizione sia guidata con attenzione, garantendo che l'elemento umano e l'etica rimangano al centro delle decisioni. La capacità di integrare queste tecnologie avanzate in modo responsabile e strategico, creerà un ambiente costruito più intelligente, efficiente, sicuro e sostenibile.

 
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