De bouwsector staat anno 2021 nog altijd voor een enorme opgave. Het woningtekort loopt op en zal naar verwachting in 2025 pieken op een tekort van 419.000 woningen. Gebouwen moeten daarnaast (bijna) energieneutraal worden gebouwd en met een steeds grotere focus op circulariteit. Bovendien moeten ze betaalbaar blijven. Dit alles vraagt om een slimmer en efficiënter bouwproces. Een ontwikkeling waar in dit kader veel van wordt verwacht is Artificial Intelligence (AI). Wat is AI en waar kan het mogelijk een positieve bijdrage leveren aan het bouwproces?

Wat is kunstmatige intelligentie?

AI (ook wel: kunstmatige intelligentie) is een breed begrip met vele subvormen en onderzoeksrichtingen. In algemene zin staat AI voor apparaten, machines of software die zelf beslissingen nemen waar normaal menselijke intelligentie voor nodig is. Dit doen zij op basis van data en impulsen uit hun omgeving. Ze zijn zich niet bewust van de taken die ze uitvoeren, ze volgen algoritmes en herkennen patronen.

Algoritmes en zelflerende machines

Er wordt gesproken van machine learning als een machine ook daadwerkelijk zelflerend is. De algoritmes zijn dan dusdanig dat machines kunnen leren zonder opnieuw te worden geprogrammeerd. Ze kunnen veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan nieuwe gegevens. Er is sprake van deep learning (of gestructureerd of hiërarchisch leren) wanneer gebruik wordt gemaakt van meerdere lagen van algoritmes en AI hierdoor context herkent. Het netwerk van deze lagen van algoritmes wordt een neuraal netwerk genoemd. Deze techniek wordt bijvoorbeeld ingezet voor beeld- en spraakherkenning. Een ander beeldend voorbeeld is de zelfrijdende auto die op basis van deep learning soorten objecten onderscheidt, zoals mensen en verkeersborden.

De opkomst van kunstmatige intelligentie

Kunstmatige intelligentie is zeker niet nieuw. Al in de jaren ’50 worden de eerste werkende AI-programma’s geschreven in de vorm van een schaakspel. Tegenwoordig zijn AI-toepassingen verweven in ons dagelijks leven, onder andere in videogames, zoekmachines, navigatie-apps, chatbots en aanbevelingen op Netflix en Spotify.

De verdere opkomst en mogelijkheden van AI zijn grofweg gebaseerd op twee pijlers: de rekenkracht van computers en de beschikbare data. De laatste jaren beschikken we over steeds krachtigere computers. Ook zijn er steeds meer data beschikbaar, niet in de laatste plaats door de opkomst van sensoren. Data zijn portable en zitten niet meer zoals vroeger ‘vast’ aan bijvoorbeeld een grammofoonplaat en interconnective waardoor verschillende data met elkaar kunnen worden gecombineerd.

Aanjagers voor een verdere opkomst van AI zijn onder andere de steeds betere mogelijkheden om data te verkrijgen, te verzamelen en te delen, de opkomst van zogenoemde API’s (waardoor verschillende softwareprogramma’s met elkaar kunnen communiceren) en de steeds verdere intrede van Internet of Things (alledaagse apparaten die verbonden met netwerken waardoor ze gegevens uitwisselen).

Parametrisch ontwerpen: snel veel opties

Wat zijn de voordelen van machines, software en apparaten die zelfstandig informatie interpreteren en problemen oplossen? De mogelijkheden en toepassingsgebieden zijn divers. Dat geldt ook voor de bouwsector. Waar in het bouwproces kan kunstmatige intelligentie een rol spelen? In de ontwerpfase wordt bijvoorbeeld veel verwacht van parametrisch ontwerpen. Met behulp van data en algoritmes berekenen computers ontwerpopties. Pas je een variabele aan, dan worden andere variabelen automatisch doorgerekend. Dit proces biedt veel opties én zorgt ervoor dat je sneller ontwerpt.

Next level BIM

BIM-technologie is op zichzelf al een methode om het ontwerp- en bouwproces slimmer en efficiënter te maken. Door AI te integreren in BIM-software worden er in alle gradaties van BIM flinke stappen gemaakt. AI gebruikt de enorme hoeveelheid data die via BIM wordt verzameld om voor elk aspect van een bouwproject en BIM-dimensie (van ontwerp en planning tot en met het voorspellen van levensduurkosten) vliegensvlug tot de beste oplossing te komen. Dat betekent snellere processen en minder kans op menselijke fouten.

Kunstmatige intelligentie: in de ontwerpfase wordt veel verwacht van parametrisch ontwerpen.

Welke mogelijkheden biedt AI op de bouwplaats?

Kunstmatige intelligentie biedt mogelijkheden op het gebied van veiligheid. De gemiddelde bouwplaats zit vol met camera's. Koppel herkenningssoftware aan informatie over objecten en mensen en volg het werk op de bouwplaats realtime. Automatisch handhaven van beleid en regelgeving is dan mogelijk net als het analyseren en voorkomen van gevaarlijke situaties. 

Slimme assistent prioriteert informatie- en wijzigingsverzoeken

Kunstmatige intelligentie kan op de bouwplaats ook een ondersteunende functie hebben. Hierbij gaat een slimme AI-assistent snel door bijvoorbeeld informatie- en wijzigingsverzoeken heen. Kunstmatige intelligentie prioriteert en geeft projectleiders op de bouw een notificatie wanneer nodig. Dan is er ook de mogelijkheid van robots en (zelfrijdende) bouwmachines die worden ingezet voor repetitieve en vaak zware handelingen als grondwerk, slopen of betonstorten. Hierbij liggen onder andere nog grote uitdagingen in het werken in ongestructureerde omgevingen en onvoorziene omstandigheden. Uiteraard is er altijd nog de mens om dan in te springen of bij te sturen.

Onderhoud voorspellen met sensoren en data

In onderhoudsfase van het bouwproces wordt veel verwacht van AI. Met sensoren en data wordt de staat van een gebouw dan in kaart gebracht en realtime gemonitord. Er wordt hierbij ook wel gesproken van een digital twin, een virtueel model van het fysieke pand. Door slimme algoritmes wordt toekomstig onderhoud voorspeld, met alle voordelen van dien.

Wat levert kunstmatige intelligentie ons bouwbedrijf op?

De daadwerkelijke integrale inzet van AI in het bouwproces kent nog veel vraagstukken en knelpunten. Denk hierbij aan privacy maar ook veiligheid: een verkeerde aanbeveling op Netflix is jammer, een fout in een ontwerp of zelfrijdende machine heeft enorme gevolgen. Daarnaast is samenwerken en datadelen door de verschillende partijen in het bouwproces belangrijk bij het creëren van zelflerende AI-oplossingen. In de bouwpraktijk blijkt dit vaak een van de plekken waar de schoen wringt.

Dat neemt niet weg dat bouwende partijen open kunnen staan voor de mogelijkheden van AI. Een efficiënter, kwalitatiever en goedkoper bouw- of onderhoudsproces is interessant voor opdrachtgevers en een belangrijke manier om je als bouwer te onderscheiden. Het verschilt per bedrijf hoe hier daadwerkelijk een bijdrage aan wordt geleverd. Een eerste belangrijke stap is om de verschillende mogelijkheden van AI in kaart te brengen: welke problemen van klanten kunnen we ermee oplossen? Wat levert dit ons eigen bedrijf op? Daarnaast is het voor elke partij die aan de slag wil met AI van belang om de eigen data op orde te hebben. Want zonder relevante data geen kunstmatige intelligentie.