Artificial intelligence in construction asset management: a review of present status, challenges and future opportunities

The built environment is responsible for roughly 40% of global greenhouse emissions, making the sector a crucial factor for climate change and sustainability. Meanwhile, other sectors (like manufacturing) adopted Artificial Intelligence (AI) to solve complex, non-linear problems to reduce waste, inefficiency, and pollution. Therefore, many research efforts in the Architecture, Engineering, and Construction community have recently tried introducing AI into building asset management (AM) processes. Since AM encompasses a broad set of disciplines, an overview of several AI applications, current research gaps, and trends is needed. In this context, this study conducted the first state-of-the-art research on AI for building asset management. A total of 578 papers were analyzed with bibliometric tools to identify prominent institutions, topics, and journals. The quantitative analysis helped determine the most researched areas of AM and which AI techniques are applied. The areas were furtherly investigated by reading in-depth the 83 most relevant studies selected by screening the articles’ abstracts identified in the bibliometric analysis. The results reveal many applications for Energy Management, Condition assessment, Risk management, and Project management areas. Finally, the literature review identified three main trends that can be a reference point for future studies made by practitioners or researchers: Digital Twin, Generative Adversarial Networks (with synthetic images) for data augmentation, and Deep Reinforcement Learning

Digital workflows for the management of existing structures in the pre- and post-earthquake phases: BIM, CDE, drones, laser-scanning and AI

La metodologia BIM, sviluppata in America negli anni '70, ha rivoluzionato l'industria delle costruzioni introducendo i principi di innovazione e digitalizzazione per la gestione dei progetti, in un settore settore produttivo troppo legato a logiche tradizionali. I numerosi processi digitali che sono stati sviluppati da allora hanno riguardato in gran parte la progettazione di nuovi edifici, e sono principalmente legati alla disciplina del construction management. Alcune prime sperimentazioni condotte nel tempo hanno mostrato come l'estensione di questa metodologia agli edifici esistenti comporti molte difficoltà. In questo panorama, il lavoro di tesi si concentra sulla gestione delle strutture nella fase pre e post-sisma con l'obiettivo di sviluppare processi digitali basati sull'uso di tecnologie innovative applicate sia agli edifici ordinari che a quelli storici. Il primo workflow sviluppato, relativo alla fase pre-sisma, è stato denominato scan-to-FEM, ed è finalizzato a particolarizzare il classico processo scan-to-BIM nel campo dell'ingegneria strutturale, analizzando così tutti i passaggi dal rilievo dell'edificio con le tecniche digitali di fotogrammetria e laser-scanning fino all'analisi strutturale e alla valutazione della sicurezza nei confronti delle azioni sismiche. I processi di gestione delle strutture post-sisma sono invece incentrati sulla stima della sicurezza della struttura e sulla definizione delle strategie di intervento, e si basano sull'analisi delle caratteristiche intrinseche della struttura e dei danni indotti dagli eventi sismici. L'intero processo di valutazione del livello operativo di un edificio è stato quindi rivisto alla luce delle moderne tecnologie digitali. Nel dettaglio, sono state sviluppate Reti Neurali Convoluzionali (CNN) per la crack detection, e l'estrazione delle informazioni numeriche associate alle lesioni, gestite poi grazie ai modelli BIM. I quadri fessurativi sono stati digitalizzati grazie allìintroduzione un nuovo oggetto BIM "lesione" (attualmente non codificato nello standard IFC), al quale è stato aggiunto un set di parametri in parte valutati con le CNN ed in parte qualitativi. Durante lo sviluppo di questi processi, sono stati sviluppati nuovi strumenti adhoc per la gestione degli edifici esistenti. In particolare, sono state definite specifiche per lo sviluppo di schede tecniche digitali dei danni, e per la creazione del nuovo oggetto BIM "lesione". I processi di gestione degli edifici danneggiati, grazie agli sviluppi tecnologici realizzati, sono stati applicati per la digitalizzazione dell'edificio storico della chiesa di San Pietro in Vinculis danneggiato a seguito di eventi sismici, grazie ai quali sono stati sperimentati i massimi benefici in termini di riduzione di tempo e risparmio di risorse