2.1 Material

Para el artículo de revisión sistemática se hizo un reconocimiento de material bibliográfico que consta de 86 artículos debidamente indexados en los últimos 7 años, que comprende entre el 2015 y 2021, para ello se hizo una búsqueda intensa en 3 diferentes bases de datos, entre ellos ScienceDirect, Scopus y EBSCO.

2.2 Procedimiento

Empezando por la base de datos ScienceDirect se realizó la búsqueda con las palabras claves, “artificial intelligence in construction” y “artificial intelligence in civil engineering” además se hizo el filtrado correspondiente dando como resultado 52 y 72 documentos respectivamente, seleccionando un total de 39 artículos, el mismo procedimiento de búsqueda se hizo en las demás bases de datos.

En EBSCO se llevó a cabo 3 búsquedas de las cuales se seleccionó un total de 24 artículos y en la base de datos de Scopus se hizo uso de 4 ecuaciones para la búsqueda con los respectivos filtros, teniendo en cuenta también los operadores boléanos y de esta manera fueron seleccionados un total de 23 artículos, cabe resaltar que todos los documentos seleccionados han sido de referencia para la presente investigación. Para un mejor detalle en la Tabla 1 y 2 se muestran los resultados de búsqueda con sus respectivos filtros.

2.3 Criterio de elegibilidad

La selección de documentos se llevó a cabo teniendo en cuenta la necesidad de información, que sean artículos relacionado al tema a tratar y que no tengan más de 7 años de antigüedad en cuanto a la publicación debido a que la tecnología cambia cada año y mientras más actual sea la información es más preciso el estudio realizado, además para la recopilación de investigaciones se verifico que estén redactados en el idioma español o inglés, para ello se realizó una bitácora donde se permite ordenar toda la información que ha servido como referencia para el presente informe.

3.1 Tiempo y Dinero

Por eso en la investigación de ²⁵ mencionan la importancia de usar la inteligencia artificial para minimizar costos y lograr un mejor trabajo en poco tiempo; como ejemplo citan el gran problema del mantenimiento de carreteras, el cual lo califican como un proceso de evaluación y ejecución muy costoso, las herramientas tecnológicas que procesan imágenes es una alternativa para la rápida evaluación y toma de decisiones por parte de los encargados de mantener el pavimento activo, a la vez ²⁴ su objetivo fue el control y monitoreo de puentes, calificándolo como un proceso tedioso y lento, por lo que coincide con la idea de usar la tecnología para evaluar el estado de las estructuras, siendo más rápido que los procesos convencionales.

De la misma forma Sony et al.²⁶ menciona equipos pertenecientes a la inteligencia artificial como cámaras, vehículos aéreos y terrestres no tripulados, que permiten mejorar las actividades y realizarlas en el menor tiempo posible, ²⁷ la economía en cada país es indispensable para ello la tecnología que se viene implementando en la actualidad es big data para ver la perspectiva del mercado en el que abarca el desarrollo actual y el pronóstico financiero para demostrar infinidad de aspectos en cada actividad a realizar, uno de estos mercados es el de la construcción.

El tiempo y dinero son dos puntos importantes en la industria de la construcción que van de la mano, por lo que en muchas investigaciones muestran la importancia de usar herramientas inteligentes, debido a que, al realizar los trabajos con estas, reduce en gran porcentaje el tiempo de labores, lo mismo sucede con el ahorro de costos operacionales.

El impacto económico dentro de la construcción se viene desarrollando de manera eficaz siempre y cuando se tome de base la inteligencia artificial para menorar el tiempo en la ejecución de los proyectos por ello ^28,29 indican que para reducir el tiempo y costos en trabajos de los estudios de mecánica de suelos se aplica la inteligencia artificial, donde emplea un sistema de modelación que busca determinar la rigidez, de cada muestra de suelos, dando buenos resultados y en tiempos menores que los trabajos convencionales que se usan en la actualidad.

Zewdu et al.³⁰ menciona que usando la inteligencia artificial se podría predecir de manera precisa la vida útil de una estructura y así tomar las medidas necesarias de manera rentable y optimizando el tiempo, asimismo ³¹ menciona que usando las redes neuronales considerando el perceptrón multicapa se podrá determinar las características del suelo y mejorar el contenido óptimo de humedad.

Gomez et al.³² sostiene que el problema de pérdida de tiempo y dinero en la construcción está relacionado con los recursos, en el mismo ámbito ³³ indican que algunas industrias han iniciado una transformación de la era digital a la era inteligente, un proceso que se desarrolla a base de equipos modernos que representa un gran segmento de la economía global, mientras que el interés en la inteligencia se está expandiendo, ya que se presenta en algunos trabajos el análisis de datos en tiempo real lo que favorece a la producción. ³⁴ en los trabajos de suelos se presenta también la porosidad del mismo lo que dificulta los estudios por lo que se emplea las redes neuronales en el que se basa en un orden de las propiedades microestructurales a una macro escala para no conllevar a datos inexactos que se tiene que volver a corregir.

El desarrollo de la inteligencia artificial ha traído grandes avances en todas las industrias creando un impacto económico notable y optimizando el tiempo de trabajo, desde el desarrollo de programas hasta la implementación de toma de decisiones, el futuro del trabajo depende de cómo elija utilizar esta tecnología.

La falta de insumos en obra es un problema, sin embargo el uso de la inteligencia artificial puede implementar un sistema de pedidos inteligentes, el cual consiste en una llamada y un catálogo virtual en tiempo real del proveedor con el contratista, esto maximiza la participación de la billetera comercial ahorrando tiempo y dinero a los contratistas que no tienen que tratar con múltiples proveedores ³⁵ del mismo modo ³⁶ exponen que los investigadores esperan expandir las capacidades de la inteligencia artificial mediante el desarrollo de sistemas que expliquen sus resultados, argumenten en términos abstractos y aprendan de una manera menos intensiva en datos y más parecida a la humana pero con menor tiempo.

3.2 Labores

Guang³⁷ expone que crear o sustituir puestos de trabajo tradicionales, ha generado gran impacto en el empleo siendo una herramienta fundamental para las familias, pues desde la perspectiva de la inteligencia artificial genera una transformación en la ingeniería, de la misma forma ³⁸ indican que la escasez de mano de obra ha afectado duramente al sector construcción, millones de puestos de trabajo permanecen vacantes, por ello las empresas ven la necesidad de mejorar las condiciones con inteligencia artificial, sin embargo ³⁹ sostienen que en el campo de la construcción existen problemas de distinto índole, que generalmente son solucionados por los profesionales de acuerdo a la experiencia o razonamiento, aun así, se puede emplear la inteligencia artificial para ser más objetivos, explotar más las habilidades y lograr un mejor trabajo.

Si bien es cierto, hay un rechazo de un porcentaje de la sociedad hacia la inteligencia artificial por temor a que los sustituyan en sus puestos de trabajo, este porcentaje pertenece a la clase obrera con carencia de conocimientos, sin embargo, por otro lado, están los operarios capacitados que aprueban la innovación porque para ellos es sinónimo de oportunidad laboral.

A pesar de ello el trabajo en la construcción muestra muchas fallas y deficiencias en los procesos, lo que ha conllevado el ingreso de nuevas tecnologías para acelerar los trabajos, donde la inteligencia artificial ha tenido un crecimiento dentro de la población ⁴⁰, asimismo ⁴¹ las nuevas innovaciones tienen muchas ventajas para evaluar el desempeño de los materiales, mano de obra y el proceso constructivo ⁴² de esta manera se puede contribuir con nuevas herramientas y una combinación de aprendizajes, conocimientos que abarca la inteligencia artificial.

Dhobale et al.^43,44 el crecimiento de la tecnología artificial se complementa con la aplicación de sistemas modernos, lo que conlleva que la tecnología siga avanzando de manera rápida, ya que constantemente se renueva, por lo cual los trabajos en el rubro de la construcción vienen modificándose de acuerdo a los nuevos requerimientos, la construcción se caracteriza por mantener el bienestar y confortabilidad de la población.

Es preciso resaltar la importancia que tiene la innovación de materiales, equipos, herramientas en el sector de la construcción y todo ello gracias a la implementación de la inteligencia artificial, ya que incrementa las oportunidades laborales y mejora la capacidad de los trabajadores, para ello deben estar en constantes capacitaciones para que actualicen sus conocimientos y elaboren mejor sus trabajos.

Asimismo Liu et al.⁴⁵ indican que dentro de la población están los jóvenes que buscan llenarse de conocimientos para tener un buen puesto de trabajo, en el que están dispuestos a complementar con algunos cursos como de idiomas, turismo, construcción y más, ⁴⁶ en muchos países abren oportunidades a extranjeros que implementan idiomas aparte de su lengua materna, ellos que se implementa con clases en línea multimodal que va de la mano de la inteligencia artificial.

3.3 Rendimiento

El rendimiento es uno de los puntos que engloba el desarrollo de la ingeniería, para ello se busca que en el futuro exista una interacción constante con las nuevas tecnologías, tanto en programas como equipo ⁽⁴⁷ s, por lo tanto ⁴⁸ mencionan que desde la antigüedad la tecnología mide el rendimiento para poder innovar y mejorarla cada vez más, de igual manera ⁽⁴⁹ indican que para tener un mejor rendimiento dentro de la construcción se aplica la inteligencia artificial, ya que propone diversas habilidades, De acuerdo con ⁵⁰ las grúas son de mucha ayuda en el sitio de construcción, debido a la rapidez con la que se transporta los objetos de manera vertical u horizontal, sin embargo, el empleo de estas máquinas significa un alto costo que representa alrededor del 36% del costo del proyecto, por eso se le debe sacar el máximo provecho.

La implementación y uso de la inteligencia artificial mejora significativamente el rendimiento de los trabajos en cuanto a las labores, sin embargo, también conlleva a un gasto extra, pero si se le saca el mayor provecho posible, puede compensar o en el mejor de los casos beneficiarse, pero para ello es importante planificar y programar la operación de dicha máquina.

Asimismo Nguyen et al.⁵¹ detallan que la inteligencia artificial muestra resultados exitosos dentro del rendimiento y propiedades del concreto, en el que se emplea mapeos de entradas y salidas de los diseños estructurales para prevenir problemas de diseño el cual se desempeña en diferentes trabajos como vigas, columnas, zapata, entre otros elementos, sin embargo ⁵² indican que el concreto como otros materiales de la construcción se han visto favorecidos con esta tecnología por el desarrollo de problemas complicados, por otro lado ⁵³ usaron redes neuronales para predecir la resistencia a esfuerzos de compresión del concreto mezclado con caucho.

En cuanto al rendimiento ^54-56 presentan como objeto analizar las propiedades mecánicas y rendimiento del concreto influenciada con la tecnología artificial, ya que anteriormente se empleaba los métodos estadísticos tradicionales para el estudio del concreto, los cuales han demostrado problemas en los cálculos y en la ejecución de proyectos; por ende, la inteligencia artificial va mostrando innovaciones que ayudan en el proceso del rendimiento del concreto para cumplir con los estándares, englobando el curado, la mezcla, el tipo de material, entre otros, concluyendo que la inteligencia artificial muestra grandes avances en las pruebas de materiales.

De esta manera se da a conocer que la tecnología dentro de la inteligencia artificial tiene ventajas en términos de precisión de medición para predecir el rendimiento sobre los métodos estadísticos convencionales, entonces para mejorar los modelos de predicción y precisión, se propone medidas como las características optimizadas.

3.4 Calidad y Seguridad

En la construcción existen una gran cantidad de problemas, pero una de las más importantes en esta industria es el riesgo que corren los trabajadores a tener un accidente causándole lesiones o incluso la muerte, ⁵⁷ indica que se puede aplicar la inteligencia artificial para moderar el comportamiento de los trabajadores y mejorar la seguridad en sus labores, ya que se recolecta imágenes enviadas desde un sistema de cámaras hacia una computadora operada por el personal adecuado.

Una idea similar tienen Ekanayake et al.⁵⁸ ya que se presenta un 88% de accidentes que se dan en las obras civiles por la mala orientación e información que se tiene de la seguridad en el trabajo. Muchas veces los trabajos puestos en práctica no van de acuerdo a norma ni la participación de la inteligencia artificial lo que hace más factible la inseguridad, uno de ellos son los defectos estructurales donde se comprobó 130 accidentes por caídas de grúas, en la (Figura 2) se muestra los riesgos que podemos tener por no identificar condiciones y conductas seguras ⁵⁹ así como las inundaciones que nos muestran el alcance de los eventos naturales por ello se busca la incorporación de redes neuronales mediante un sistema de inferencia neuro para reducir, desastres y así que se emplear un monitoreo del progreso de una obra.

La seguridad y la calidad se han convertido en factores muy importante en la construcción por la implementación de estrategias para el éxito de los proyectos, sin embargo, en la mayoría de obras se observa falta de supervisión y como resultado da el gran número de accidentes que se presenta en obra, la seguridad en la construcción no ha sido una parte integral de los proyectos de construcción, ni los contratistas, propietarios ni trabajadores se preocuparon por la seguridad en el lugar de trabajo, pero con la ayuda de la inteligencia artificial y la aplicación de los sistemas mencionados se ha notado una reducción en los accidentes y no solo eso, sino que también la productividad, costo y calidad.

Fuente ⁵⁸

Figura 2 A) Ejemplo de comportamiento inseguro, B) planta insegura, (C) defectos estructurales.  

Segun Santos et al.⁶⁰ los investigadores buscan hacer de la industria de la construcción una actividad sostenible, por lo que propone emplear la metodología Building Information Modeling (BIM) para modelar edificaciones y contribuir en las tres dimensiones que son ambiental, económica y social, de la misma manera ^61,62 mencionan que un modelado de proyectos de infraestructura da más confianza, mejora el diseño y el proceso constructivo, gracias a ello este proceso se aplica cada vez más en la industria de la arquitectura, ingeniería y construcción.

Una idea similar tiene ^63,64 ya que sugiere integrar la metodología (BIM) para realizar modelos digitales y simulaciones de los proyectos, para que de esta manera se pueda ejecutarlos con mayor seguridad y calidad, ⁶⁵ le llaman uso de herramientas computacionales, lo cual ^66,67 mencionan que usar esta metodología es eficiente, ya que se puede obtener datos y detalles precisos que pueden mejorar la gestión y productividad.

Se considera que BIM es el futuro de la construcción y este exige a los profesionales adaptarse a los nuevos tiempos, la parte laboral de la construcción como impulsora del sector pone a disposición de los profesionales que intervienen en todos los procesos que abarca un proyecto como el diseño, construcción y explotación lo que permitirá adquirir las nuevas competencias que exige el mercado en la actualidad. La metodología se está imponiendo dentro de la construcción ya que desempeña de manera concreta la seguridad y calidad.

Chakkravarthy ⁶⁸ presentan que la industria de la construcción es una ocupación muy peligrosa y que el desarrollo de aprendizaje automático en la construcción y la provisión correspondiente están destinados a proporcionar soluciones mejoradas para peligros potenciales y riesgos de seguridad en el entorno de la construcción, asimismo ⁶⁹ nos detalla que el rol de los ingenieros establecerá los límites, especificar los parámetros y evaluar si los proyectos obtenidos cumplen con las especificaciones del cliente, por ello la inteligencia artificial también puede ingresar al mercado y permita tanto a los especialistas como clientes explorar el espacio de la construcción.

Además con una mayor eficiencia, la inteligencia artificial puede conducir a avances en seguridad, salud y calidad ya que la tecnología pueden usarse para evaluar sitios y completar actividades, y de esta manera enfocarse en el bienestar del personal de obra ⁷⁰, lo que se viene empleando en la actualidad en algunos países es la implementación de robots para algunos trabajos en las mobiliarias en la que se emplearon comandos simples para llevar información de acuerdo a su movimiento y características ⁷¹.

La inteligencia artificial nos presenta diversos avances para contribuir con la seguridad de los trabajadores dentro de la construcción, en donde siempre se ha buscado menorar los accidentes porque muchas veces existe muertes por los riesgos y dificultades que presentan las obras de construcción, por eso la incorporación de la inteligencia artificial es un punto indispensable.

Quiñones et al.⁷² hicieron una revisión con el objetivo de entender cómo influye la inteligencia artificial en las infraestructuras de líneas de agua, ya que por mucho tiempo se han visto muchos problemas de deterioro y ruptura de tuberías, posterior a ello la contaminación del agua; de esta manera llegaron a concluir que la inteligencia artificial puede mejorar la situación actual si se hace un modelado y evaluación anteproyecto, de esta manera mejoraría la calidad de la obra, de la misma manera ⁷³ investigaron sobre la calidad y seguridad que se debe tener en el trabajo, por lo que hablan de unos sensores en las maquinarias usadas para la excavación, ya que sería de mucha utilidad para detectar las conexiones subterráneas y no dañarlas.

Por otro lado, para el cálculo de la demanda de agua potable de una ciudad, se puede hacer uso de las redes neuronales artificiales, es una alternativa viable debido a que facilita el cálculo y el error es muy bajo, hay que tener en cuenta como está conformada su arquitectura de la RNA, sin embargo ⁷⁴ menciona que también se pueden usar para estimar el índice de calidad de agua.

Los encargados de ejecutar un proyecto deben de tomar las decisiones correctas en cuanto a las máquinas de gran tamaño, ya que el mínimo error puede generar desde pérdidas económicas hasta la perdida de una vida humana, por ello el control de la seguridad es muy valiosa ⁵⁰, por otra parte si hablamos de seguridad ⁷⁵ cita los trabajos de inspección de túneles que se realizan de forma manual por trabajadores capacitados, siendo un proceso peligroso ya que se puede exponer al trabajador a zonas incomodas, entornos con escasez de oxígeno y luz o exponerse a sustancias toxicas, por lo que propone usar tecnología robótica, una inteligencia artificial que podría realizar inspecciones de calidad, recolectando datos e imágenes que después se pueden procesar.

Como ya se mencionó la seguridad es un tema importante dentro de la construcción, cada que pasa el tiempo van apareciendo nuevas tecnologías, como también nuevos desafíos dentro de la construcción, por ello se debe diseñar un sistema junto con la inteligencia artificial en materia de prevención de riesgos y así se pueda mitigar los accidentes laborales.

3.5 Herramientas Inteligentes en la Construcción

En la investigación de Yao et al.^79,80 experimentaron un tipo de inteligencia artificial que consiste en sensores compuestos por fibra óptica que permite medir la fuerza de cables, esto se podría emplear en la construcción de puentes, obras de concreto pretensado u otras obras que requieran trabajar con cables, debido a la importancia y complejidad de estos trabajos el responsable debe ser muy cuidadoso, por tal motivo la idea de usar sensores es una alternativa viable, de la misma forma y sin dejar de lado la salud estructural ⁸¹ menciona unos sensores que se incorporan a la estructura para posterior a ello evaluar que estudio o tipo de mantenimiento requiere el elemento, este proceso permitiría optimizar las labores, obtener resultados más precisos, además de un trabajo eficaz y seguro.

Cheng et al.^82,83 indican que la inteligencia artificial en la construcción demuestra que tiene distintas áreas en las que puede desempeñarse, como por ejemplo determinar la duración de una edificación a través del método pared de diafragma que se hace a los cimientos a base de máquina de vectores en que se estudia los soportes de mínimos cuadrados, por otro lado ⁸⁴ expone que en la construcción se usa una serie de herramientas, algunas mecánicas y otras automáticas, siendo importante para perfeccionar la mano de obra y de esta manera darle el valor máximo a la productividad en la construcción, ¹⁰ indica que la construcción manual a menudo requiere un esfuerzo, tiempo y un costo considerables, el uso de robots para construir muros de edificios se puede observar fácilmente en la práctica en muchos países diferentes.

Las soluciones dentro de la inteligencia artificial van marcando gran diferencia, por ende, la fibra óptica no está ajena a esta evolución, ya que aporta en las infraestructuras donde podemos obtener información de los elementos estructurales, con el uso de esta tecnología se puede prevenir daños inesperados o predecir el futuro deterioro y evaluar los trabajos de mantenimiento adecuado, además se está buscando una dinámica junto con la inteligencia artificial para cambiar la industria de la construcción, en el que encontramos un universo de oportunidades y de innovaciones que mejoren la mano de obra y permitan la rapidez de los trabajos, para optimizar el tiempo y gastos.

En cuanto al tema de acabados Van ⁷⁶ menciona una impresión 3D que podría usarse para fabricar encofrados de formas singulares y así tener un mejor acabado, pero también ⁷⁷ considera que la impresión 3D se puede emplear para hacer estructuras de concreto, es cierto que en la década de 1980 se implementó esta tecnología pero se limitó por los altos costos y la falta de investigación, pero hoy en día este método puede tener un impacto social y económico, de igual forma ⁷⁸ propone que se use la impresión 3D con concreto en edificios a gran escala, lo cual es un desafío tecnológico, además de ahorrar costos y tiempo .

De igual forma Mecklin⁸⁵ menciona que la implementación del 3D va aumentando dentro de la construcción lo que genera muchos beneficios a través de enfoques en diversas máquinas que hoy en día la tecnología nos presenta. En el rubro de la robótica han demostrado que la tecnología artificial viene desempeñándose de la mejor manera ya que los investigadores muestran sus argumentos a través de equipos y maquinas en las que tenemos los brazos robóticos que generan movimientos similares a los de los humanos lo que genera un desarrollo en la población prometedor ⁸⁶.