Del BIM a la IA: exploraciones de vanguardia en la innovación tecnológica de los institutos de diseño

Contexto de desarrollo y conceptos básicos de la tecnología de IA y el BIM 

▐1. Contexto de desarrollo 

Con el rápido avance de la tecnología, la inteligencia artificial (IA) y el modelado de información de la construcción (BIM) se están convirtiendo progresivamente en fuerzas clave para impulsar la transformación de la industria de la construcción. La profunda integración de ambas no solo mejora la eficiencia de la gestión de proyectos, sino que también optimiza de manera significativa todo el proceso de diseño, construcción y O&M, inyectando nueva vitalidad al desarrollo sostenible del sector y abriendo nuevas vías de ruptura en el ámbito del diseño arquitectónico.

▐2. Conceptos básicos

Inteligencia artificial (IA): como rama de la ciencia de la computación, la IA tiene por objeto capacitar a las máquinas para ejecutar tareas que normalmente requieren inteligencia humana, tales como aprendizaje, razonamiento y autocorrección. Mediante técnicas de aprendizaje profundo, procesamiento del lenguaje natural y visión por computadora, la IA se está infiltrando progresivamente en todos los ámbitos, provocando una transformación sin precedentes.

Modelado de información de la construcción (BIM): el BIM es un método de representación digital basado en modelos tridimensionales que integra toda la información del ciclo de vida completo de un proyecto de construcción, incluyendo geometría, relaciones espaciales, datos de propiedades y requisitos constructivos. La aplicación de la tecnología BIM permite que el diseño, la construcción y la O&M de los proyectos se desarrollen de forma más eficiente y colaborativa, impulsando la industria de la construcción hacia un desarrollo cada vez más tecnológico.

Ventajas de la integración de la IA y el BIM

▐1. Optimización inteligente del diseño

En la fase de diseño, la incorporación de la tecnología de IA permite que los modelos BIM realicen cálculos y análisis más complejos, como análisis de resistencia estructural y simulación de consumo energético. Gracias a algoritmos de aprendizaje automático, la IA puede aprender de forma autónoma y optimizar las soluciones de diseño, reduciendo la intervención manual y mejorando la eficiencia y calidad del diseño. Asimismo, la IA es capaz de generar diseños diversos en función de las necesidades del usuario y las tendencias del mercado, satisfaciendo requisitos personalizados.

En la fase de trazado, el Instituto de Diseño Arquitectónico de China utiliza el software ZhuHuiTong para realizar la construcción tridimensional a partir de planos de diseño arquitectónico en 2D, completando con rapidez la creación de modelos BIM en nivel LOD 200. Dicho modelo puede integrarse sin fisuras con los principales softwares BIM, como el formato Revit, logrando un diseño y distribución eficientes. El software Revit, combinado con algoritmos de inteligencia artificial, incorpora funciones de modelado inteligente capaces de identificar y tratar automáticamente los detalles del modelo del edificio, generando modelos arquitectónicos conformes a los estándares y parámetros de diseño.

En la fase de revisión de planos, el sistema inteligente de revisión de planos desarrollado por iFLYTEK utiliza algoritmos de aprendizaje automático para identificar las normas sectoriales de la construcción, permitiendo una revisión con un solo clic que reduce el tiempo total del flujo de revisión y mejora tanto la eficiencia como la calidad del proceso.

▐2. Simulación precisa de la construcción

La combinación de BIM e IA hace que la simulación constructiva sea más precisa y eficiente. Mediante algoritmos de IA aplicados a modelos BIM para realizar simulaciones dinámicas, se pueden predecir problemas y riesgos potenciales durante la obra, permitiendo preparar medidas correctivas con antelación.

En la fase de construcción, la IA puede ajustar en tiempo real los planes de obra según el progreso y las condiciones reales del emplazamiento, garantizando la finalización del proyecto en plazo y con la calidad debida. La tecnología BIM permite, mediante modelado 3D y gestión temporal 4D, visualizar y simular dinámicamente el proceso constructivo. Dicha simulación no solo muestra el avance de la obra, sino que también anticipa problemas potenciales y optimiza los planes de ejecución. A través del modelo BIM, es posible simular la distribución del solar, la disposición del personal y la ubicación de equipos, detectando aspectos no optimizables para su ajuste, lo que asegura un plan constructivo más preciso y eficiente. La aplicación del modelo BIM de distribución tridimensional del solar durante la obra permite, mediante la optimización de recursos del emplazamiento y la integración con la realidad del proyecto, organizar adecuadamente la zona de trabajo y reducir traslados innecesarios. La IA también asiste en la planificación del solar y la gestión inteligente de la obra, mejorando la eficiencia constructiva y el nivel de gestión a través del seguimiento y mantenimiento en tiempo real.

▐3. Gestión inteligente de O&M

En la fase de O&M, la fusión de IA y BIM demuestra igualmente un enorme potencial. Mediante la integración de la tecnología del Internet de las cosas (IoT), los modelos BIM pueden recibir en tiempo real datos sobre el estado operativo del edificio, y los algoritmos de IA procesan y analizan dichos datos para predecir averías de equipos, optimizar el uso energético, etc. El enfoque de mantenimiento predictivo basado en datos permite aumentar la eficiencia de O&M, reducir sus costes y prolongar la vida útil del edificio. La tecnología de IA, analizando los datos del modelo BIM, puede realizar detección de interferencias, simulación energética, control de calidad, estimación de costos y optimización del calendario, mejorando así la eficiencia y precisión de la gestión del proyecto.

La combinación del modelo BIM con la tecnología IoT también permite el intercambio de datos y la colaboración: todos los sensores e instalaciones del edificio pueden interactuar con el modelo BIM, facilitando una coordinación eficaz entre diseñadores, personal de obra y propietarios, de modo que los diseños puedan ajustarse rápidamente. El personal de mantenimiento puede consultar de forma intuitiva los datos de las instalaciones y la información de los equipos a través del modelo BIM, agilizando así la gestión patrimonial. Al mismo tiempo, los datos operativos y el historial de las instalaciones pueden archivarse y consolidarse progresivamente en una base de datos, logrando una gestión de O&M basada en datos e inteligente a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio, lo cual incrementa la productividad, ahorra costes y acorta los plazos de ejecución.

Aplicaciones innovadoras de IA y BIM en institutos de diseño

▐1. Instituto de Diseño Arquitectónico de Centro-Sur (CSADI)

Impulsado por la tecnología AIGC (inteligencia artificial generativa), el Instituto de Diseño Arquitectónico de Centro-Sur utiliza su software propio «Giant AI» (herramienta de materialización de ideas arquitectónicas) para generar dibujos asistidos por IA, produciendo miles de propuestas de renderizado y permitiendo a los diseñadores retomar el trazo en busca de inspiración creativa. El diseño asistido por IA ya se aplica en todo tipo de proyectos, y los modelos de generación de imágenes por IA abarcan múltiples ámbitos: diseño arquitectónico, diseño de interiores, diseño paisajístico, planos maestros, fachadas y envolventes, entre otros.

El CSADI también se ha volcado en el ámbito de los grandes modelos lingüísticos generativos, desarrollando de forma independiente su «Asistente de seguridad ChatADI», equivalente al ChatGPT del sector de la ingeniería y construcción. Basado en más de 70 años de acumulación de conocimiento del instituto, bases de datos del sector de la construcción e industrias afines, normativas y estándares, ofrece consultoría sobre cuestiones especializadas de arquitectura, estructuras, urbanismo, asesoría, climatización e HVAC, fontanería y saneamiento, instalaciones eléctricas y costo de construcción, mejorando la productividad del personal de diseño.

La construcción del aeropuerto Ezhou Huahu se convirtió en el primer gran aeropuerto chino en aplicar integralmente la tecnología BIM a lo largo de todo su ciclo, creando un «gemelo digital» que integró en la «nube» casi diez millones de códigos de componentes y más de mil millones de puntos de información. Este exitoso ejemplo impulsa la transformación digital de alta calidad de la empresa y orienta el negocio tradicional de diseño arquitectónico del instituto hacia nuevos campos como la consultoría digital, los servicios de cadena de suministro, el big data, la protección medioambiental y las ciudades inteligentes.

▐2. Instituto de Diseño e Investigación de la Primera Compañía, Oficina n.º 8 de CSCEC

Al abordar el diseño de grandes conjuntos urbanos, el equipo de diseño con IA del Instituto de Diseño e Investigación de la Primera Compañía de la Oficina n.º 8 de CSCEC utiliza herramientas avanzadas de IA para la optimización y el control de propuestas, explorando de forma progresiva una metodología de diseño con IA práctica, controlable y placentera. Además de emplear ChatGPT como herramienta de lenguaje, el equipo de IA aplica una serie de herramientas punteras de diseño asistido (SD, Midjourney, UVR5, ArkoAI, Gamma, entre otras), completando con éxito tareas complejas como la optimización inteligente de textos, la elaboración asistida de ofertas de precio, el diseño conceptual, el control y optimización de fachadas arquitectónicas y la composición inteligente de maquetas, aprovechando la tecnología de IA para potenciar el diseño arquitectónico.

El instituto de diseño sigue explorando la aplicación del diseño asistido por BIM en proyectos de contratación general EPC, adaptando los planes de implementación BIM a la tipología, magnitud, plazo, complejidad y condiciones posteriores de construcción y operación de cada proyecto. Partiendo de obras especializadas, unidades individuales o partidas concretas, amplía de forma continua su capacidad de diseño asistido por BIM en todas las disciplinas y a lo largo de todo el ciclo de vida.

El proyecto C4 «Balcón Urbano de Jinan», mediante el diseño estandarizado de nodos y la integración de técnicas como la computación en la nube y el diseño paramétrico, logra una cadena continua de diseño orientada a la fabricación y el montaje, extendiendo los resultados del diseño a la producción industrial en fábrica para guiar la fabricación eficiente de componentes, piezas y módulos. Paralelamente, se conecta con la gestión de obra in situ para facilitar el montaje rápido de componentes y módulos, elevando el nivel de diseño y construcción estandarizados en proyectos de edificios prefabricados.

Desafíos que la tecnología BIM plantea a los institutos de diseño

La tecnología BIM es una herramienta fundamental para la transformación digital del sector de la construcción. Como potente motor de innovación, puede impulsar la digitalización empresarial, y su implementación efectiva abre nuevas vías de desarrollo para la industria. No obstante, en su proceso de aplicación se han presentado los siguientes desafíos:

▐1. Alta dificultad de implementación técnica

El ecosistema de software BIM aún no está consolidado; las aplicaciones especializadas enfrentan retos en localización, avanzada y capacidad de innovación. Las técnicas y herramientas BIM actuales difícilmente se ajustan al modelo de gestión vigente, y la falta de coherencia entre las distintas aplicaciones BIM provoca que, al trasladar el modelo BIM del diseño a la fase de construcción o incluso a la de O&M, no se disponga de plataformas ni herramientas adecuadas.

▐2. Importantes costes en tiempo

Los institutos de diseño tradicionales carecen de incentivos para construir plataformas BIM, principalmente debido a la escasez de talento, la elevada barrera de entrada y la insuficiencia de normas y estándares. Además, los diseñadores deben dedicar tiempo libre a la formación en software, lo que incrementa de forma encubierta los costes y plazos a corto plazo.

La tecnología BIM exige altos estándares en la recopilación y procesamiento de datos; si la recogida de datos se prolonga demasiado o la velocidad de procesamiento es insuficiente, se ven afectados tanto la eficiencia como la calidad del proyecto. Asimismo, el BIM incrementa la carga de trabajo en la fase de diseño y altera los métodos de trabajo eficientes acumulados durante años, lo que reduce el impulso para su implantación.

▐3. Escaso respaldo normativo

El desarrollo de la tecnología BIM requiere un entorno de mercado en mejora continua, con políticas y financiación adecuadas por parte de cada región, y con los organismos competentes del sector que formulen directrices apropiadas conforme a las nuevas circunstancias. Solo así se logrará impulsar eficazmente la adopción y el uso generalizado del BIM en la construcción, elevando la calidad y eficiencia del diseño y alcanzando el intercambio de datos y la gestión informatizada durante todo el ciclo de vida de los proyectos de ingeniería y construcción.

▐4. Capacidad insuficiente del talento especializado

A medida que la tecnología avanza, la formación de profesionales no alcanza a cubrir las demandas del sector, y los elevados requisitos de especialización y visión integral del talento en BIM resultan cada vez más apremiantes. Aunque la tecnología BIM ya se ha extendido ampliamente en la industria, persisten grandes diferencias en la comprensión y el nivel de conocimiento entre propietarios, diseñadores y empresas constructoras. Dado que el BIM abarca conocimientos complejos de ingeniería y ciencias de la computación, elevar la comprensión y capacidad de aplicación del BIM entre todos los agentes constituye un reto adicional.

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