АРХІТЕКТУРА АВТОНОМНОЇ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ БУДІВЕЛЬНИМИ ПРОЦЕСАМИ В УМОВАХ РИЗИКУ ЗОВНІШНІХ ВПЛИВІВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-14-110-121Ключові слова:
штучний інтелект, автономна система, edge-computing, управління будівництвом, відмовостійкість, архітектура програмного забезпечення, UML-діаграми, резервне керування, критична інфраструктура.Анотація
У статті розглянуто проблему забезпечення автономності інтелектуальних систем управління будівельними процесами в умовах ризику зовнішніх впливів, зокрема знеструмлення, втрати зв’язку чи кібератак. Враховуючи зростаючу роль штучного інтелекту (ШІ) у плануванні, моніторингу та керуванні будівельними роботами, авторами поставлено завдання розробити концептуальну архітектуру стійкої до збоїв системи. Метою дослідження є формалізація моделі автономної інтелектуальної системи з резервною логікою керування, здатної зберігати функціональність в умовах критичних збоїв.
Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі архітектурних підходів (централізованої та модульної edge-based), побудові UML-діаграм (use case, component, state), сценарному моделюванні ризиків та техніко-економічному обґрунтуванні впровадження резервної інфраструктури. У статті детально описано трирівневу архітектуру системи, що включає фізичний, обчислювальний та комунікаційний рівні, з центральним елементом ‒ edge-сервером, який виконує ключові функції автономного управління.
Результати дослідження підтвердили ефективність розробленої резервної гібридної системи управління (РГСУ), здатної автоматично реагувати на відмови основного середовища, перемикатися на альтернативні джерела енергії та продовжувати виконання критичних технологічних операцій. Проведено порівняльний аналіз централізованої та edge-based архітектур, розраховано орієнтовне зростання вартості впровадження автономних рішень, що становить 5–10 % від загального кошторису, але значно зменшує ризики зупинок та аварій.
Запропонована модель може бути впроваджена в будівельних підприємствах, що працюють в умовах обмеженого доступу до інфраструктури, а також у проєктах критичної інфраструктури. Подальші дослідження доцільно зосередити на адаптації алгоритмів ШІ до автономного режиму, тестуванні системи в пілотних умовах та стандартизації підходів у галузі інженерного управління будівництвом.
Посилання
[1] D.S. Ivanenko, M.V. Kulik, A.A. Bobrakov, A.V. Moskalova, "BIM yak baza dlia mekhanizmu upravlinnia budivelnymy proektamy", Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy, no. 42, pp. 175-184, 2022. DOI: 10.31713/budres.v0i42.020.
[2] Sh. Kr. Baduge, S. Thilakarathna, J.S. Perera, M. Arashpour, P. Sharafi, B. Teodosio, A. Shringi, P. Mendis, "Artificial intelligence and smart vision for building and construction 4.0: Machine and deep learning methods and applications", Automation in Construction, vol. 141, 104440, 2022. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104440.
[3] O. Emelianova, V. Tytok, K. Lavrukhina, I. Shatrova, O. Demydova, "Digital transformation in the construction industry: Analysing the impact of technological changes on construction processes", ESTOA, no. 27, pp. 257-268, 2025. DOI: 10.18537/est.v014.n027.a16.
[4] X. Zhao, "Construction risk management research: Intellectual structure and emerging themes”, International Journal of Construction Management, 2023, DOI: 10.1080/15623599.2023.2167303. [Online]. Available: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15623599.2023.2167303. Accessed on: July 31, 2025.
[5] B. Hardin, D. McCool, BIM and Construction Management: Proven Tools, Methods, and Workflows, 2nd Edition.Wiley-Blackwell, 2015.
[6] O. Konoplianyk, N. Kotov, I. Iliev, "Specific design features of prefabricated fire-resistant floor slabs made from lightweight concrete", Slovak Journal of Civil Engineering, vol. 30, no. 1, pp. 1 – 7, 2022. DOI: 10.2478/sjce-2022-0001.
[7] T.H. Nguyen, D.H. Doan, T.H. Le et al., "Integrating Building Information Modelling and Artificial Intelligence in Construction Projects: A Review", Technologies, vol. 12, no. 10, 185, 2024. DOI: 10.3390/technologies12100185.
[8] M.O. Borodin, T.V. Tkach, O.O. Martysh, "Orhanizatsiini aspekty vykorystannia shtuchnoho intelektu v budivnytstvi", Ukrainskyi zhurnal budivnytstva ta arkhitektury, no. 1, pp. 73-80, 2025. http://uajcea.pgasa.dp.ua/article/view/323324.
[9] K. Kyivska, S. Tsiutsiura, M. Kuleba, "Analiz zastosuvannia shtuchnoho intelektu v BIM-tekhnolohiiakh", Upravlinnia rozvytkom skladnykh system, no. 63, pp. 92–100, 2023.
[10] M.V. Kulik, D.S. Ivanenko, S.V. Boliuk, M.V. Chechel, H.V. Hundrov, "Vyklyky ta perspektyvy vprovadzhennia avtomatyzovanykh system u budivelnu haluz”, Ukrainskyi zhurnal budivnytstva ta arkhitektury, no. 2, (26), pp. 58-66, 2025. https://doi.org/10.30838/ujcea.2312.270425.58.1144
[11] A. Radkevych, T. Tkach, M. Borodin, S. Stryzhak, "Perspektyvy rozvytku rynku nerukhomosti v Ukraini", Shliakhy pidvyshchennia efektyvnosti budivnytstva, no. 2 (55), pp. 126–136, 2025. https://doi.org/10.32347/2707-501
[12] R.Ly, A. Shojaei, "Autonomous building cyber-physical systems using decentralized autonomous organizations, digital twins, and large language model". [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/2410.19262, 2024. Accessed on: July 31, 2025.
[13] P.E.D. Love, W. Fang, J. Matthews, "Explainable artificial intelligence: Precepts, methods, and opportunities for research in construction". [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/2211.06579, 2022. Accessed on: July 31, 2025.
[14] C. Egwim, "Artificial Intelligence in the Construction Industry: A Systematic Review of the Entire Construction Value Chain Lifecycle", Energies, vol. 17, Issue 1, p. 182. [Online]. Available: https://www.mdpi.com/1996-1073/17/1/182 2024. Accessed on: July 31, 2025.
[15] N. Emaminejad, R. Akhavian, "Trustworthy AI and robotics and the implications for the AEC industry: a systematic literature review and future potentials". [Online]. Available: https://arxiv.org/abs/2109.13373/ 2021. Accessed on: July 31, 2025.
[16] J. Wu, W. Shen, J. Lin, "The Relationship Between Artificial Intelligence (AI) and Building Information Modeling (BIM) Technologies for Sustainable Building in the Context of Smart Cities", Journal of Cleaner Production, vol. 425, 139231, 2024. DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.139231.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
