من BIM إلى الذكاء الاصطناعي: استكشافات رائدة في الابتكار التقني لدى معاهد التصميم

خلفية تطور تقنيتي الذكاء الاصطناعي (AI) ونمذجة معلومات البناء (BIM) ومفاهيمهما الأساسية 

▌1. خلفية التطور 

مع التطور المتسارع للعلوم والتكنولوجيا، يصبح الذكاء الاصطناعي (AI) ونمذجة معلومات البناء (BIM) تدريجيًا قوتين مهمتين تدفعان تحول قطاع البناء. فالتكامل العميق بينهما لا يحسن كفاءة إدارة المشاريع فحسب، بل يحسّن أيضًا إلى حد كبير مجريات التصميم والتنفيذ والتشغيل والصيانة بأكملها، ويضخ حيوية جديدة في التنمية المستدامة لقطاع البناء، حيث يشهد مجال التصميم المعماري انفراجات جديدة.

▌2. المفاهيم الأساسية

الذكاء الاصطناعي (AI): فرع من علوم الحاسوب يهدف إلى تمكين الآلات من أداء المهام التي تتطلب عادةً ذكاءً بشريًا، مثل التعلم والاستنتاج والتصحيح الذاتي. ومن خلال تقنيات التعلم العميق ومعالجة اللغة الطبيعية والرؤية الحاسوبية، يتغلغل الذكاء الاصطناعي تدريجيًا في مختلف المجالات، محدثًا تحولات غير مسبوقة.

نمذجة معلومات البناء (BIM): أسلوب تمثيل رقمي قائم على نموذج ثلاثي الأبعاد، يدمج جميع معلومات المشروع الإنشائي عبر دورة حياته الكاملة، بما في ذلك الأشكال الهندسية والعلاقات المكانية وبيانات الخصائص ومتطلبات التنفيذ وغيرها. ويجعل تطبيق تقنية BIM تصميم المشاريع الإنشائية وتنفيذها وتشغيلها وصيانتها أكثر كفاءة وتعاونًا، ويدفع قطاع البناء باستمرار نحو التطور التكنولوجي.

مزايا تكامل الذكاء الاصطناعي مع BIM

▌1. التحسين الذكي للتصميم

في مرحلة التصميم، يتيح إدخال تقنيات الذكاء الاصطناعي لنماذج BIM إجراء حسابات وتحليلات أكثر تعقيدًا، مثل تحليل متانة الهياكل ومحاكاة استهلاك الطاقة. ومن خلال خوارزميات تعلم الآلة، يستطيع الذكاء الاصطناعي تعلُّم مخططات التصميم وتحسينها تلقائيًا، وتقليل التدخل البشري، ورفع كفاءة التصميم وجودته. وفي الوقت نفسه، يمكن للذكاء الاصطناعي توليد مخططات تصميم متنوعة استجابةً لاحتياجات المستخدمين واتجاهات السوق، بما يلبي الاحتياجات الفردية.

في مرحلة الرسم، تستخدم الأكاديمية الصينية لبحوث التصميم المعماري برنامج «جوتشوهويتونغ» لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد استنادًا إلى رسومات التصميم المعماري ثنائية الأبعاد، وإنجاز إنشاء نموذج BIM بمستوى LOD 200 بسرعة. ويمكن لهذا النموذج الربط السلس مع برامج BIM السائدة، مثل صيغة Revit، بما يحقق تصميمًا وتخطيطًا عالي الكفاءة. ومن خلال دمج برنامج Revit مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي، تتحقق وظائف النمذجة الذكية القادرة على التعرف تلقائيًا على تفاصيل نماذج المباني ومعالجتها، وتوليد نماذج معمارية مطابقة لمعايير التصميم ومعاملاته.

في مرحلة مراجعة الرسومات، يستخدم نظام المراجعة الذكية للرسومات بالذكاء الاصطناعي الذي طورته شركة «آي فلاي تك» (iFLYTEK) خوارزميات تعلم الآلة للتعرف على بنود معايير قطاع البناء، ويحقق المراجعة بنقرة واحدة، مما قلّص زمن عملية المراجعة الكاملة ورفع كفاءة مراجعة الرسومات وجودتها.

▌2. المحاكاة الدقيقة للتنفيذ

يجعل الجمع بين BIM والذكاء الاصطناعي محاكاة التنفيذ أكثر دقة وكفاءة. فمن خلال إجراء محاكاة ديناميكية لنماذج BIM باستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي، يمكن التنبؤ بالمشكلات والمخاطر المحتملة أثناء عملية التنفيذ، ووضع تدابير المواجهة مسبقًا.

في مرحلة التنفيذ، يستطيع الذكاء الاصطناعي تعديل مخطط التنفيذ في الوقت الفعلي استنادًا إلى تقدم التنفيذ والظروف الفعلية في الموقع، بما يضمن إنجاز المشروع في موعده وبالجودة المطلوبة. وتتيح تقنية BIM إجراء محاكاة مرئية وديناميكية لعملية التنفيذ من خلال النمذجة ثلاثية الأبعاد والإدارة الزمنية رباعية الأبعاد. وهذه المحاكاة لا تعرض تقدم التنفيذ فحسب، بل يمكنها أيضًا التنبؤ بالمشكلات المحتملة وتحسين مخطط التنفيذ. وعبر نموذج BIM يمكن محاكاة تخطيط موقع التنفيذ وترتيب العاملين والمعدات، ومن ثم تحديد أوجه القصور وضبطها لضمان دقة خطة التنفيذ وكفاءتها. كما أن تطبيق نموذج BIM ثلاثي الأبعاد لتخطيط الموقع أثناء التنفيذ، مع تحسين تخصيص موارد الموقع وبالاقتران مع الواقع الفعلي للأعمال، يتيح ترتيب موقع التنفيذ ترتيبًا معقولًا للحد من ظواهر النقل الثانوي للمواد وغيرها. ويمكن للذكاء الاصطناعي أيضًا المساعدة في تخطيط مواقع التنفيذ والإدارة الذكية لمواقع البناء، من خلال الرصد والصيانة في الوقت الفعلي، بما يرفع كفاءة التنفيذ ومستوى الإدارة.

▌3. الإدارة الذكية للتشغيل والصيانة

في مرحلة التشغيل والصيانة، يظهر تكامل الذكاء الاصطناعي مع BIM إمكانات هائلة كذلك. فمن خلال دمج تقنيات إنترنت الأشياء (IoT)، يمكن لنموذج BIM استقبال بيانات الحالة التشغيلية للمبنى في الوقت الفعلي، بينما تتولى خوارزميات الذكاء الاصطناعي معالجة هذه البيانات وتحليلها والتنبؤ بأعطال المعدات وتحسين استخدام الطاقة وغيرها. ويسهم اعتماد منهجية قائمة على البيانات في وضع خطط الصيانة التنبؤية، بما يرفع كفاءة التشغيل والصيانة ويخفض تكاليفها ويطيل العمر الافتراضي للمباني. كما تستطيع تقنية الذكاء الاصطناعي، من خلال تحليل البيانات في نماذج BIM، تنفيذ عمليات مثل كشف التعارضات ومحاكاة الطاقة ومراقبة الجودة وتقدير التكاليف وتحسين الجداول الزمنية، بما يرفع كفاءة إدارة المشاريع ودقتها.

ومن خلال الجمع بين نماذج BIM وتقنيات إنترنت الأشياء يمكن أيضًا تحقيق تبادل البيانات والتعاون المشترك؛ إذ يمكن لجميع أجهزة الاستشعار والمرافق داخل المبنى التفاعل مع نموذج BIM وتبادل البيانات معه، مما يتيح للمصممين وفرق التنفيذ والمالكين التعاون بفعالية وتعديل مخططات التصميم في الوقت المناسب. كما يمكن لفريق التشغيل والصيانة، عبر نموذج BIM، الاطلاع بشكل بديهي على بيانات مرافق المبنى ومعلومات معداته، وإدارة المرافق بقدر أكبر من السهولة. وفي الوقت نفسه، يمكن أرشفة البيانات التشغيلية والسجلات التاريخية لمرافق المبنى وبناء قاعدة بيانات تدريجيًا، بما يحقق رقمنة إدارة التشغيل والصيانة وذكاءها، ويحقق الإدارة الكاملة لدورة حياة مرافق المبنى، الأمر الذي يرفع كفاءة الإنتاج ويوفر التكاليف ويقلص مدة التنفيذ.

التطبيقات المبتكرة لتقنيتي الذكاء الاصطناعي وBIM في مؤسسات التصميم

▌1. مؤسسة التصميم المعماري لوسط وجنوب الصين

بفضل دعم تقنية AIGC (الذكاء الاصطناعي التوليدي)، حققت مؤسسة التصميم المعماري لوسط وجنوب الصين الرسم بالذكاء الاصطناعي باستخدام برنامجها المبتكر «Giant AI» (برنامج تجسيد الإبداع المعماري)، وولّدت آلاف مخططات الصور التصويرية، مما أعاد الفرشاة إلى أيدي المصممين للبحث عن الإلهام الإبداعي؛ وقد طُبِّق التصميم المدعوم بالذكاء الاصطناعي في تصميم مختلف أنواع المشاريع، فيما تغطي نماذج تدريب الرسم بالذكاء الاصطناعي مجالات متعددة، منها التصميم المعماري والتصميم الداخلي وتصميم المناظر الطبيعية والمخططات العامة للمشاريع والواجهات والأغلفة الخارجية وغيرها.

كما كثفت المؤسسة جهودها في مجال نماذج اللغة الكبيرة التوليدية، وطورت بشكل مستقل «المساعد الآمن ChatADI»، وهو بمنزلة ChatGPT لقطاع التشييد، إذ يستند إلى أكثر من 70 عامًا من التراكم المعرفي لمؤسسة التصميم المعماري لوسط وجنوب الصين، وقواعد المعرفة المعمارية وقطاعاتها ذات الصلة، والأكواد والمعايير وغيرها من البيانات، لتقديم الاستشارات في المسائل المهنية في مجالات العمارة والهيكل والتخطيط والاستشارات والتدفئة والتهوية والتكييف وإمدادات المياه والصرف والكهرباء وتكلفة البناء وغيرها، بما يرفع كفاءة عمل المصممين.

أصبح بناء مطار إتشو هواهو أول مطار كبير «توأم رقمي» في الصين يُنفَّذ بالكامل باستخدام تقنية BIM استخدامًا معمقًا في جميع مراحله، حيث تحقق ترميز ما يقرب من عشرة ملايين عنصر ودمج أكثر من مليار نقطة معلومات «في السحابة»، ودفع هذا النجاح العملي التحولَ الرقمي عالي الجودة للمؤسسة، وأفضى إلى توسيع أعمال التصميم المعماري التقليدية في مؤسسة التصميم نحو مجالات جديدة مثل الاستشارات الرقمية وخدمات سلسلة التوريد والبيانات الضخمة والحماية البيئية الإيكولوجية والمدن الذكية.

▌2. معهد التصميم والبحوث للشركة الأولى التابعة للمكتب الهندسي الثامن الصيني

عند قيام فريق التصميم بالذكاء الاصطناعي في معهد التصميم والبحوث للشركة الأولى التابعة للمكتب الهندسي الثامن الصيني بتصميم مجمعات مباني حضرية واسعة النطاق، استخدم الفريق أدوات الذكاء الاصطناعي المتقدمة في تحسين المخططات وضبطها وغيرها من الأساليب، واستكشف تدريجيًا منهجية تصميم بالذكاء الاصطناعي قابلة للاستخدام وقابلة للضبط وقابلة للمشاركة. وإلى جانب استخدام ChatGPT أداةً لغويةً مساندة، طبق فريق الذكاء الاصطناعي مجموعة من أدوات التصميم المساندة المتطورة القائمة على الذكاء الاصطناعي، منها SD وMidjourney وUVR5 وArkoAI وGamma، وأنجز بنجاح مهام عمل معقدة متعددة، مثل التحسين الذكي للنصوص، والمساعدة في إعداد وثائق العطاءات، وتصميم المخططات المفاهيمية، وضبط تحسين واجهات المباني، والتنسيق الذكي للمخرجات، بما يسخّر تقنية الذكاء الاصطناعي في خدمة التصميم المعماري.

يواصل معهد التصميم استكشاف تطبيق التصميم المساند بتقنية BIM في مشاريع EPC، ويضع خططًا تفصيلية لتطبيق تقنية BIM استنادًا إلى نوع المشروع وحجمه ومدة تنفيذه ودرجة تعقيده، إضافةً إلى ظروف التنفيذ والتشغيل اللاحقة، ويتخذ الأعمال التخصصية والمباني المفردة والبنود الفردية نقاط انطلاق، ويوسع باستمرار قدرات التصميم المساند بتقنية BIM لتشمل جميع التخصصات ودورة المشروع الكاملة.

ومن خلال تصميم العُقَد المعيارية الموحدة، وبدمج تقنيات الحوسبة السحابية والتصميم البارامتري، حقق مشروع «شرفة المدينة الحضرية C4» في جينان تكامل التصميم القائم على التصنيع والتركيب، ومدّد مخرجات التصميم إلى مرحلة الإنتاج والمعالجة في المصانع، موجّهًا الإنتاج عالي الكفاءة للمكونات والعناصر والوحدات المعيارية. وفي الوقت نفسه، يرتبط المشروع بإدارة التنفيذ في الموقع، ويعزز التركيب السريع للمكونات والعناصر والوحدات المعيارية، ويرفع مستوى التصميم الموحد والتنفيذ في مشاريع المباني مسبقة الصنع.

التحديات التي تفرضها تقنية BIM على مؤسسات التصميم

تقنية BIM أداة مهمة لتحقيق التحول الرقمي في قطاع البناء، وبوصفها مصدر قوة دافعة للتنمية الابتكارية في القطاع، يمكنها دفع التحول الرقمي للمؤسسات، كما أن إنزال تطبيقات BIM إلى أرض الواقع قد يفتح آفاقًا تنموية جديدة لقطاع البناء. غير أن تطبيق تقنية BIM واجه التحديات التالية:

▌1. صعوبة كبيرة في التنفيذ التقني

لم يكتمل بعدُ نظام برمجيات BIM، وتواجه البرمجيات المتخصصة تحديات في التوطين والتطور والابتكار. كما يصعب على تقنيات BIM ووسائلها الحالية دعم نماذج الإدارة الراهنة، ولا تتكامل برمجيات تطبيقات BIM مع بعضها، مما يؤدي إلى افتقار المنصات والأدوات الملائمة عند انتقال BIM من التصميم إلى مرحلة التنفيذ بل وإلى مرحلة التشغيل والصيانة.

▌2. مشكلات كبيرة في التكلفة الزمنية

تفتقر مؤسسات التصميم التقليدية إلى الحافز لبناء منصات BIM، وتعود الأسباب الرئيسية إلى نقص الكفاءات وارتفاع عتبة الاستخدام وقصور المعايير والمواصفات. وإضافة إلى ذلك، يتعين على المصممين الخضوع للتدريب على البرمجيات في أوقات فراغهم، مما يزيد التكاليف والوقت على المدى القصير زيادةً غير مباشرة.

تفرض تقنية BIM متطلبات صارمة على جمع البيانات ومعالجتها؛ فإذا استغرق جمع البيانات وقتًا طويلًا أو كانت سرعة المعالجة بطيئة، تأثرت كفاءة المشروع وجودته. وفي الوقت نفسه، تزيد BIM حجم العمل في مرحلة التصميم وتغير أساليب العمل عالية الكفاءة المتراكمة على مدى سنوات طويلة، مما يجعل قوة الدفع لتطبيقها غير كافية.

▌3. دعم سياسي محدود

يتطلب تطور تقنية BIM بيئة سوقية تتحسن باستمرار، ويتطلب أن توفر المناطق دعمًا جيدًا على صعيد السياسات والتمويل، وأن تضع الدوائر المعنية في قطاع البناء إرشادات سياسية مناسبة استجابةً لواقع التنمية الجديد، بما يدفع فعليًا تعميم تقنية BIM وتطبيقها في قطاع البناء، ومن ثم تحسين جودة التصميم وكفاءته، وتحقيق تبادل بيانات المعلومات والإدارة المعلوماتية لمشاريع التشييد عبر دورة حياتها الكاملة.

▌4. قدرات محدودة للكفاءات المتخصصة

مع استمرار تطور التكنولوجيا، لم يعد تأهيل الكفاءات يلبي احتياجات تنمية القطاع، وأصبح الطلب أكثر إلحاحًا على كفاءات BIM التي تجمع بين التخصصية والشمولية. ورغم أن تقنية BIM حظيت حاليًا بتطبيق واسع في القطاع، فإن فهم الأطراف المختلفة، من المالكين والمصممين ووحدات التنفيذ، لتقنية BIM ومستوى إدراكهم لها ما يزال يختلف اختلافًا كبيرًا. ونظرًا لأن تقنية BIM تنطوي على معرفة هندسية وحاسوبية معقدة، فإن رفع مستوى فهم جميع الأطراف لتقنية BIM وقدرتهم على تطبيقها يمثل تحديًا بدوره.

END

الآراء الواردة في هذا المقال تعبّر عن رأي الكاتب  حقوق النشر © Zhuwei Architectural Technology

يُحظر إعادة النشر دون تصريح

عند إعادة النشر يُرجى ذكر المصدر: Zhuwei Architectural Technology

      شركة Zhuwei للتكنولوجيا المعمارية هي شركة خدمات تقنية من طراز جديد، متخصصة في التحسين المتكامل للتصميم واستشارات BIM واستشارات التصميم المسبق الصنع. يجمع فريقنا مهندسين كبار من كبريات معاهد التصميم، ومديرين تنفيذيين سابقين في شركات عقارية، ومهندسي BIM ومهندسي تصنيع مسبق، ويقدم التحسين المتكامل للتصميم، والمراجعة الدقيقة للمخططات، واستشارات BIM مع تفصيل MEP، وخدمات التصميم المسبق الصنع.

      استشارات تحسين التصميم: نعمل امتداداً ومكملاً لإدارة التصميم لدى المطورين العقاريين، ونركز على الاستشارات والتحسين للمباني المدنية. عبر العملية بأكملها — أو في المراحل الرئيسية التي يحددها العميل — نضبط اقتصادية التصميم وعقلانيته وسلامته، ونزيل التكاليف غير الضرورية مع تحسين جودة المخططات بشكل قابل للقياس، محققين "تكلفة أقل وكفاءة أعلى".

      استشارات BIM: من خلال تقنيات البناء الرقمي، نساعد المصممين على تقليل الأخطاء ورفع الجودة في مرحلة التصميم، ونساعد المقاولين على توفير التكاليف وتخطيط تركيبات MEP عالية الجودة في مرحلة البناء، ونمد نماذج BIM إلى إدارة المرافق في مرحلة التشغيل — بالتعاون مع كبرى شركات البرمجيات.

      استشارات التصميم مسبق الصنع: تصميم كامل العملية على منصات BIM، باستخدام Revit وTekla لتفصيل مكونات PC. ترتبط هندسة المكونات وحديد التسليح بارامترياً — ما تراه هو ما تحصل عليه. نسلم مخططات جاهزة للثورة الصناعية 4.0 مع أطوال القص لكل قضيب حديد، ودعماً بإنترنت الأشياء لإنتاج مكونات PC وتخزينها ونقلها وتركيبها.

      يضم فريق خبرائنا كوادر من كبريات مؤسسات التصميم، بقاعدة تقنية راسخة وخبرة غنية في التصميم والتحسين المزدوج، مع قدرة تقنية ومستوى تحكم في صدارة القطاع.

—— هذا المقال مزامَن تلقائيًا من حساب WeChat الرسمي «Zhuwei Architectural Technology». اقرأ الأصل ——