UNIVERSIDAD MILITAR FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL Germán Andrés Vela (5500745) www.umng.edu.co I. LA APLICACIÓN DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN LAS MÁQUINAS DE CONSTRUCCIÓN PARA LA CONSTRUCCIÓN 4.0 EN INGENIERÍA CIVIL La industria de la construcción ha sido un pilar fundamental en el desarrollo de la sociedad a lo largo de la historia, pero enfrenta desafíos significativos en términos de seguridad, eficiencia y sostenibilidad. En respuesta a estos desafíos, la Construcción 4.0 ha surgido como un concepto revolucionario que busca modernizar y transformar este sector, adoptando las tecnologías emergentes de la Cuarta Revolución Industrial, como la Inteligencia Artificial (IA). En este ensayo, exploraremos cómo la IA se está aplicando a las máquinas de construcción y su contribución a la Construcción 4.0, con un enfoque en la ingeniería civil. Los equipos utilizados en la construcción, como camiones de acarreo, cargadores, topadoras y excavadoras, desempeñan un papel crucial en los sitios de construcción, minas, canteras y plantas industriales. Sin embargo, también son propensos a accidentes graves, como colisiones, vuelcos y caídas en abismos, lo que representa un riesgo para la vida de los trabajadores y daños a la propiedad. Además, las operaciones sin el uso de tecnología avanzada resultan ineficientes y costosas, lo que puede alargar la duración de los proyectos. Una solución innovadora que aborda estos problemas es MineCept, desarrollado por Ception. Este sistema se basa en un modelo comercial SaaS (Software como Servicio) que utiliza tecnologías de Inteligencia Artificial para proporcionar una conciencia situacional completa en tiempo real en máquinas pesadas, como camiones y excavadoras, en entornos de construcción y minería. En lugar de depender únicamente de GPS, MineCept utiliza información visual y sensores para crear un mapeo 3D de alta definición, lo que permite a los operadores y supervisores obtener información precisa sobre el entorno circundante de la máquina. Esto no solo mejora la seguridad al prevenir accidentes, sino que también aumenta la eficiencia operativa. MineCept consta de tres componentes principales: un kit de hardware modular que se instala en equipos pesados, un sistema de asistencia para el operador que proporciona alertas visuales y sonoras, y un sistema de gestión del sitio que ofrece información en tiempo real sobre lo que sucede en el lugar de trabajo. Esta combinación de hardware y software permite una supervisión y toma de decisiones más efectiva, lo que reduce los riesgos y los costos operativos. La Construcción 4.0, impulsada por la Cuarta Revolución Industrial, busca industrializar los procesos de construcción y adoptar tecnologías emergentes para mejorar la productividad. La industria de la construcción tiene el potencial de aumentar significativamente su productividad al adoptar métodos similares a los de la industria manufacturera y automatizar procesos mediante el uso de datos y tecnología. El Instituto Tecnológico de Aragón propone un enfoque integral para la implementación de la Construcción 4.0, que involucra a las personas, el negocio y la tecnología. Esto implica la interoperabilidad de medios humanos y materiales a través del Internet de las Cosas (IoT), la virtualización de procesos constructivos, la descentralización de la toma de decisiones, la orientación al servicio al cliente y el modularidad para una mayor flexibilidad en el sitio de construcción. En cuanto a las tecnologías clave de la Industria 4.0, su impacto en la Construcción 4.0 es significativo. La robótica permite la automatización de procesos constructivos, reduciendo los riesgos y mejorando la productividad. El Internet de las Cosas (IoT) permite la sensorización de las obras, proporcionando datos en tiempo real para la toma de decisiones. El Big Data permite el análisis de grandes cantidades de datos generados en la construcción. La computación en la nube proporciona recursos computacionales para el procesamiento de información en tiempo real. La realidad virtual y aumentada mejoran la toma de decisiones y la colaboración. La simulación, a través del Modelado de Información de Construcción (BIM), optimiza los procesos. La ciberseguridad y la tecnología blockchain brindan seguridad y nuevas oportunidades de negocio. La impresión 3D permite personalización y eficiencia en la construcción, y la integración vertical y horizontal mejora la cadena de suministro y la colaboración entre actores. En la fase inicial de concepción, diseño y planificación de proyectos de construcción, la IA está desencadenando una revolución creativa que está redefiniendo los límites de lo posible. El diseño generativo, habilitado por la IA, permite a diseñadores, ingenieros y arquitectos explorar una amplia gama de alternativas de diseño basadas en parámetros específicos y objetivos predefinidos. Esto no solo agiliza el proceso creativo, sino que también conduce a soluciones de diseño más eficientes y vanguardistas. Los algoritmos de IA pueden generar múltiples diseños posibles, teniendo en cuenta factores como la eficiencia energética, la estética, la sostenibilidad y la funcionalidad, brindando a los profesionales de la construcción un abanico de opciones para elegir y perfeccionar hasta alcanzar resultados óptimos. A medida que avanzamos a la fase de construcción y ejecución, la IA está abordando desafíos operativos clave en los sitios de construcción. La detección de enfrentamientos, que involucra la identificación temprana y la resolución de problemas potenciales en el diseño, es ahora más precisa y rápida gracias a algoritmos de IA. Los modelos BIM (Building Information Modeling) impulsados por IA permiten una planificación y coordinación más efectivas de todos los elementos del proyecto, desde la estructura hasta la fontanería y la electricidad, reduciendo errores costosos en la construcción real. La tecnología de realidad aumentada también permite a los equipos de construcción visualizar cómo se verá el proyecto terminado en el contexto del sitio antes de que se inicie la construcción, lo que reduce aún más los errores y aumenta la eficiencia. Además de la eficiencia y la precisión, la IA está contribuyendo significativamente a la seguridad en la construcción. Los sistemas de visión por computadora y el aprendizaje profundo permiten la detección en tiempo real de riesgos en el lugar de trabajo, como la presencia de personas no autorizadas en áreas peligrosas o el uso incorrecto de equipos de seguridad. Esto ayuda a prevenir accidentes y a garantizar un entorno de trabajo más seguro para todos los involucrados en el proyecto. En la gestión de suministros y el mantenimiento de instalaciones, la IA está desempeñando un papel crucial. Los sistemas de administración de activos impulsados por la IA permiten la toma de decisiones proactivas, como el ajuste de la climatización en edificios para maximizar la eficiencia energética o la programación de mantenimiento predictivo para equipos y sistemas críticos. Esto no solo reduce los costos operativos, sino que también prolonga la vida útil de los activos y mejora la satisfacción de los usuarios finales al garantizar un funcionamiento sin problemas. La cadena de suministro y distribución de materiales de construcción también ha experimentado una transformación profunda gracias a la IA. Desde la adquisición de materiales hasta la gestión de inventarios, la planificación de rutas de entrega y la atención al cliente, la IA está mejorando la eficiencia en cada etapa. Los algoritmos de pronóstico de demanda ayudan a prever las necesidades de materiales con mayor precisión, evitando la escasez o el exceso de inventario, lo que se traduce en una gestión más rentable y fluida de los recursos. A pesar de estos avances prometedores, la implementación efectiva de la IA en la construcción requiere un enfoque estratégico y una inversión significativa en tecnología y formación. Las empresas deben cultivar una cultura de cambio que abrace la tecnología, identificar casos de uso específicos que aborden sus desafíos operativos y desarrollar capacidades internas para aprovechar al máximo el potencial de la IA. Además, la creación de un centro de excelencia en IA dedicado puede ser fundamental para coordinar iniciativas y asegurar una implementación exitosa y sostenible a lo largo del tiempo. En resumen, la IA está desencadenando una revolución en la industria de la construcción al optimizar cada etapa del proceso, desde la concepción hasta la gestión de activos. A medida que la tecnología continúa evolucionando, es fundamental que las empresas de construcción adopten un enfoque estratégico y se preparen para aprovechar al máximo el potencial de la IA en la industria. Esta transformación no solo mejora la eficiencia y la seguridad, sino que también abre nuevas posibilidades creativas y sostenibles en la construcción de entornos más inteligentes, eficientes y sostenibles desde el punto de vista energético, allanando el camino hacia un futuro de construcción más avanzado y conectado. II. • • • • BIBLIOGRAFIA Construtech, E. (s/f). Inteligencia artificial en la industria de la construcción. El Portal de Noticias Para La Transformación Digital de La Construcción 4.0. Recuperado el 1 de octubre de 2023, de https://www.construtech.io/2020/06/22/inteligencia-artificial-en-la-industria-de-la-construccion/ Crean sistema de inteligencia artificial para equipos pesados. (s/f). Cdt.cl. Recuperado el 1 de octubre de 2023, de https://www.cdt.cl/crean-sistema-de-inteligencia-artificial-para-equipos-pesados/ Díez, D. (2019, abril 10). ¿Qué es la Construcción 4.0? El sector en la Industria 4.0. ITAINNOVA. https://www.itainnova.es/blog/industria-4-0/que-es-la-construccion-4-0-el-sector-en-la-industria-4-0/ Jimenez, S. (1649650170000). La Inteligencia Artificial aplicada al sector construcción. Linkedin.com. https://www.linkedin.com/pulse/la-inteligencia-artificial-aplicada-al-sector-sandrajimenez/?originalSubdomain=es
