Úlohou tímu odborníkov zo Stavebnej fakulty STU v medzinárodnom projekte InnovAIte Slovakia je prepojením informačného modelovania stavieb (BIM) a umelej inteligencie rozvíjať inteligentné prístupy k prevádzke budov, a to najmä v oblasti energetiky. Ako bude toto riešenie fungovať a pre aké budovy bude využiteľné, vysvetľuje vedúci riešiteľského tímu a expert na BIM docent Tomáš Funtík z Katedry technológie stavieb SvF STU.
Úlohou tímu odborníkov zo Stavebnej fakulty STU v medzinárodnom projekte InnovAIte Slovakia je prepojením informačného modelovania stavieb (BIM) a umelej inteligencie rozvíjať inteligentné prístupy k prevádzke budov, najmä v oblasti energetiky. Vedúcim riešiteľského tímu na Stavebnej fakulte je expert na BIM doc. Tomáš Funtík z Katedry technológie stavieb.
- Základom vášho riešenia je BIM. Čo je BIM a v čom je jeho pridaná hodnota oproti bežnej dokumentácii o stavbe?
Klasická projektová dokumentácia pozostáva z množstva samostatných výkresov, schém a technických správ, ktoré medzi sebou nie sú vzájomne prepojené. BIM predstavuje jednotný a komplexný zdroj informácií o stavbe, v ktorom sú všetky údaje navzájom previazané. Umožňuje lepšiu koordináciu, vyššiu kvalitu návrhu a efektívnejšie technické riešenia počas celého životného cyklu stavby.
- Aké percento stavieb na Slovensku je dnes spracovaných v BIM? Bude vaše riešenie využiteľné pre dostatočné množstvo budov?
Na základe prieskumu, ktorý realizujeme už od roku 2017, dosahuje adopcia BIM v oblasti pozemného staviteľstva v roku 2025 približne 36,5 %. Môžeme predpokladať, že približne každá tretia novovznikajúca budova má k dispozícii BIM model. Trend ďalšieho rozširovania BIM je jednoznačný, čo potvrdzuje aj vzdelávanie – v aktuálnom akademickom roku absolvuje na Stavebnej fakulte STU predmety zamerané na BIM projektovanie viac ako 600 študentov.
Riešenie vyvíjané v rámci projektu InnovAIte je koncipované tak, aby bolo využiteľné pre dostatočne široké spektrum objektov. Hoci je primárne zamerané na budovy, jeho architektúra a metodika počítajú aj s aplikáciou na priemyselné a technické stavby. Už v návrhovej fáze sa kladie dôraz na modularitu, škálovateľnosť a prácu s rôznou úrovňou vstupných podkladov, čo umožňuje jeho budúce využitie naprieč rôznymi typmi objektov a stupňami digitalizácie.
- Ako chcete cez projekt InnovAIte posunúť možnosti BIM s využitím umelej inteligencie?
Cieľom projektu je posunúť BIM z úrovne statického informačného modelu k dynamickému nástroju podporujúcemu rozhodovanie počas prevádzky objektu. Prepojením BIM s prevádzkovými, energetickými a senzorickými dátami vzniká digitálny obraz objektu, ktorý je možné priebežne analyzovať a vyhodnocovať. AI metódy umožnia prechod od manuálneho vyhodnocovania dát k automatizovanej, dátovo riadenej podpore rozhodovania, najmä v oblasti energetickej efektívnosti a prevádzkovej optimalizácie. Inovatívnosť spočíva najmä v tom, že BIM prestáva byť len archívom informácií a stáva sa aktívnym nástrojom, ktorý umožňuje identifikovať neefektívnosti, predpokladať vývoj a hodnotiť rôzne prevádzkové scenáre, najmä v oblasti energetiky.
- Budú tieto riešenia aplikovateľné aj na historické budovy?
Áno, riešenia sú navrhované tak, aby boli použiteľné aj pre existujúce budovy, vrátane historických. Digitálny obraz objektu nemusí byť založený na kompletnom BIM modeli, ale môže vzniknúť kombináciou dostupnej dokumentácie, prevádzkových údajov a senzorických dát. V takýchto prípadoch vieme geometriu do veľkej miery nahradiť kvalitne štruktúrovanými negrafickými informáciami. Pri nových stavbách s existujúcim BIM modelom je situácia jednoduchšia, keďže riešenie môže priamo nadviazať na už vytvorený informačný model. Počítame však s úpravou negrafických informácií a s doplnením alebo zjednotením klasifikácie objektov.
- Plánujete overovanie metód na reálnych pilotných objektoch?
Áno, najmä na administratívnych a verejných budovách a vybraných technicky náročných objektoch. Počítame s objektmi s rôznou úrovňou digitalizácie - od budov s existujúcim BIM modelom až po objekty s čiastočnou alebo neúplnou dokumentáciou. V prípadoch, kde chýbajú kvalitné digitálne podklady, využívame laserové skenovanie a fotogrametriu na efektívny zber údajov s cieľom digitalizácie stavieb. Niekoľko takýchto meraní už bolo realizovaných aj v rámci projektu.
Cieľom pilotného overovania je preveriť funkčnosť navrhovaného prístupu v reálnych podmienkach, najmä schopnosť vytvoriť konzistentný digitálny obraz objektu, integrovať heterogénne dátové zdroje a aplikovať metódy umelej inteligencie na ich analýzu. V praxi očakávame overenie možností identifikácie prevádzkových neefektívností, predikcie správania vybraných systémov a návrhu optimalizačných scenárov v oblasti energetickej a prevádzkovej efektívnosti.
- Aké „what-if“ simulácie dokážete realizovať?
Zameriavame sa najmä na simulácie zmien prevádzkových režimov, riadiacich stratégií a externých podmienok. Cieľom je vyhodnotiť ich vplyv na spotrebu energií, komfort a prevádzkové náklady bez zásahu do reálnej prevádzky objektu.
- Z akých odborníkov je vyskladaný riešiteľský tím?
Riešiteľský tím WP4 je interdisciplinárny. Doménové znalosti v oblasti BIM, prevádzky stavieb a energetiky zabezpečuje Stavebná fakulta STU v Bratislave. Odborníci z IT4Innovations, VŠB – Technickej univerzity Ostrava sa venujú umelej inteligencii a dátovej analytike. Asseco Central Europe zabezpečuje praktickú implementáciu riešení a DFKI prispieva expertízou v oblasti pokročilých AI metód.
Za celý tím SvF STU menovite spomeniem odborných garantov pre jednotlivé oblasti: docent Ján Erdélyi – digitalizácia stavieb a BIM, profesor Michal Krajčík – energetický manažment budov, docent Rastislav Ingeli – senzorika a meracie systémy.
- Prenesú sa výsledky výskumu aj do výučby?
Samozrejme, výsledky výskumu budeme systematicky prenášať do výučby na fakulte. Poznatky a skúsenosti získané v rámci projektu budú využité pri aktualizácii existujúcich predmetov zameraných napríklad na BIM, digitalizáciu stavieb, energetiku budov a inteligentné systémy správy objektov. Dôraz bude kladený najmä na praktické príklady z reálnych pilotných objektov. Študenti tak budú mať možnosť vidieť priame prepojenie teoretických poznatkov s praxou.
- S kým spolupracujete na implementácii AI riešení?
Ako už som spomínal, na implementácii AI riešení v rámci projektu spolupracujeme predovšetkým s odbornými partnermi IT4Innovations, VŠB – Technická univerzita Ostrava (IT4I@VSB) a German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI). IT4Innovations zabezpečuje návrh a vývoj algoritmov umelej inteligencie, dátovú analytiku a modelovanie správania objektov na základe prevádzkových dát. DFKI prispieva expertízou v oblasti pokročilých a interpretovateľných AI metód a metodickým usmernením pri ich aplikácii v doméne stavieb. Praktická implementácia a integrácia vyvíjaných AI riešení do funkčného softvérového prostredia je realizovaná v spolupráci s Asseco Central Europe, a. s., ktoré zabezpečuje aplikačnú vrstvu a prepojenie algoritmov s reálnou prevádzkou objektov.
- Kam sa môže slovenské stavebníctvo posunúť vďaka týmto technológiám?
Prepojenie BIM s analytickými a AI nástrojmi umožní lepšie využívanie existujúcich dát, identifikáciu prevádzkových neefektívností a podporu rozhodovania pri energetickom manažmente. V najbližších rokoch môžu tieto technológie prispieť k lepšiemu využívaniu dát pri prevádzke budov, efektívnejšiemu energetickému manažmentu a postupnému zvyšovaniu úrovne digitalizácie sektora. V praxi to znamená nižšie prevádzkové náklady a lepšiu pripravenosť na rastúce požiadavky v oblasti energetickej hospodárnosti.
Zhovárala sa Tatiana Zaťková
