Tekoälyn käyttö SOFiSTiK-ohjelmistossa

Abstract

The aim of this thesis was to explore the potential of AI (artificial intelligence) in structural analysis, a field that has seen a significant increase is AI applications in the 2020s. The study specifically focused on the use of AI with the SOFiSTiK software, which is essential for designing and analyzing complex structures to ensure safety and efficiency. Through thorough investigation, this research aimed to reveal AI’s ability to generate usable code for SOFiSTiK’s Teddy-editor. Ramboll Finland Oy commissioned this thesis, demonstrating the company’s interest in and investment in leveraging AI to enhance structural analysis software like SOFiSTiK.

The research included a literature review of the SOFiSTiK software and AI, followed by a case study that examined the integration between the two, addressing their roles in tool creation and application in structural design. The process and challenges of analyzing structural models for example project were discussed in detail, highlighting errors encountered during the analysis.

The thesis successfully developed structural models and their corresponding loads for two example projects using AI comprehensively, demonstrating the tangible benefits of AI in structural analysis. The AI used was a customized version of Chat GPT 4.0 named SOFIgpt, tailored to operate effectively with SOFiSTiK’s requirements. Testing AI in creating structural analyses on simple structures revealed its potential, although real-case applicability was not fully assessed. The findings suggest that further development of SOFigpt could make structural design more automated.

Tämän opinnäytetyön päätavoitteena oli tutkia tekoälyn hyödyntämismahdollisuuksia SOFiSTiK nimisessä rakenneanalyysiohjelmistossa, sillä tekoälyn käyttö on kasvanut räjähdysmaisesti 2020-luvulla. Työssä perehdyttiin tekoälyn kykyyn tuottaa käyttökelpoista koodia SOFiSTiKin ohjelmointityökaluun, Teddyyn. Opinnäytetyössä otettiin myös kantaa tekoälyn tarjoamaan potentiaaliin rakennesuunnitteluprosessin nopeuttamisessa. Rakenneanalyysiohjelmistona SOFiSTiK mahdollistaa monimutkaisten rakenteiden suunnittelun ja analysoinnin varmistaen turvallisuuden ja tehokkuuden. Sen avulla voidaan myös optimoida rakenteiden mittoja sekä vahvuuksia rasitus-, taipuma- ja dynaamisten analyysien kautta, mikä puolestaan edistää kustannus- ja CO2-päästösäästöjä. Toimeksiantajana tässä työssä toimi Ramboll Finland Oy.

Kirjallisuustutkimuksessa esitellään SOFiSTiK sekä tekoäly. Tapaustutkimuksessa käsitellään näiden kahden välistä integraatiota, ottaen kantaa niiden tehtäviin työkalun luonnissa, sekä työkalun soveltamista rakennesuunnittelussa. Lisäksi omassa kappaleessaan käsitellään vaihevaiheelta esimerkkikohteiden rakenneanalyysiprosessit sekä otetaan kantaa niissä esiintyviin virheisiin.

Opinnäytetyössä luotiin onnistuneesti kahden esimerkkikohteen rakennemallit sekä niille tulevat kuormitukset kokonaisvaltaisesti tekoälyä hyödyntäen. Näin saatiin konkreettisesti esitettyä tekoälyn tarjoamat hyödyt rakenneanalyysien toteutuksessa. Tekoälynä toimi Chat GPT 4.0:sta räätälöity versio SOFIgpt, joka on erikoistunut toimimaan SOFiSTiKin edellyttämillä tavoilla.

Tekoälyn käyttöä rakenneanalyysien luomisessa testattiin yksinkertaisilla rakenteilla, jolloin ei päästy ottamaan kantaa todellisiin tapauksiin, mutta tutkimuksen tulokset osoittivat tekoälyn tarjoaman potentiaalin. Työssä käytetyn SOFIgpt:n jatkokehitys tulisi tekemään rakennesuunnittelusta vielä enemmän automatisoidun, sekä tarjoaisi käyttäjäystävällisen työkalun rakennesuunnittelijoille.