Ngành xây dựng thường bị chỉ trích là quá bảo thủ, quá chú trọng đến tiêu chuẩn hóa và thủ tục giấy tờ rườm rà. Tuy nhiên, việc áp dụng các công nghệ mới nhất trong xây dựng không phải lúc nào cũng dễ dàng. Do các yêu cầu như tuân thủ quy định, mỗi công nghệ phải có cơ sở pháp lý và tự thân nó phải hiệu quả về mặt chi phí. Chi phí phát triển cuối cùng phải hợp lý, và hiệu quả trong việc giảm chi phí trong tương lai phải đáng kể và bền vững theo thời gian. Bất kỳ công nghệ nào cũng đòi hỏi thiết kế phù hợp và sự tham gia rộng rãi của nhóm dự án, kiểm soát chất lượng và đào tạo nhân viên. Tuy nhiên, một khi được triển khai, chúng sẽ mang lại những cải tiến đáng kể trong quy trình làm việc.
Sự phát triển của các thành phố và dân số, các hình thức giao tiếp mới trong kỷ nguyên Dữ liệu lớn, tăng trưởng kinh tế và sự cải thiện đời sống đã thúc đẩy ngành xây dựng tích hợp năng động hơn các giải pháp công nghệ mới. Kết quả là, các công nghệ xây dựng mới đang được tích cực quảng bá và sử dụng trên toàn thế giới.
Tốc độ phát triển công nghệ đang thúc đẩy quá trình số hóa quy mô lớn trong ngành xây dựng. Ứng dụng công nghệ thông tin là vấn đề then chốt quyết định khả năng cạnh tranh; những đổi mới trong xây dựng giúp cải thiện dự án, tăng lợi nhuận và giúp thắng thầu, dẫn đến khả năng cạnh tranh cao hơn cho các công ty lựa chọn tích hợp chúng vào hoạt động hàng ngày.
Những công nghệ mới phổ biến nhất trên thị trường
BIM
BIM ) là công nghệ hàng đầu trong thiết kế hiện đại. Nó không chỉ bao gồm việc mô hình hóa ảo một tòa nhà, mà còn là sự thể hiện kỹ thuật số toàn diện các đặc điểm vật lý và chức năng của tài sản. BIM bao trùm toàn bộ vòng đời của tòa nhà, tính đến việc xây dựng, trang bị nội thất, chức năng, quản lý tài sản và công việc sửa chữa hoặc phá dỡ trong tương lai. Tất cả các thành phần và chi tiết thiết kế liên quan đều được xem xét và tích hợp vào một dự án duy nhất. Nếu bất kỳ yếu tố nào bị loại bỏ, thay thế hoặc thêm vào, toàn bộ mô hình sẽ được tính toán lại để phản ánh sự thay đổi này.
Nhờ BIM, mô hình tòa nhà ảo cho phép các chuyên gia:
- Xem tất cả các vấn đề và sự không nhất quán
- Phê duyệt những cải tiến đã được ghi nhận đối với cơ sở vật chất
- Cải thiện khả năng giao tiếp giữa tất cả những người tham gia
- Thực hiện điều chỉnh
- Tính toán số đo
- Kiểm soát quy trình làm việc
- Dự đoán các rủi ro của việc xây dựng trong tương lai
- Tính toán các nguồn lực cần thiết
Công nghệ BIM đang giảm thiểu:
- Chi phí nguyên vật liệu
- Lỗi trong các dự án
- Thời gian giao hàng
Hơn nữa, nhờ PlanRadar, người dùng có thể truy cập trạng thái thi công và tất cả dữ liệu xây dựng liên quan từ bất kỳ thiết bị di động nào, cho phép giám sát chính xác và hiệu quả hơn ở mọi giai đoạn. Giải pháp này giúp đơn giản hóa đáng kể việc quản lý và kiểm soát các quy trình xây dựng, tối ưu hóa kết quả.
Ở cấp độ toàn cầu
Tại Tây Ban Nha, BIM đã trở thành bắt buộc đối với các dự án cơ sở hạ tầng từ năm 2019. Ví dụ, tại Nga , chỉ có 5-7% các công ty sử dụng BIM (chủ yếu ở các thành phố lớn và các tập đoàn lớn), và các công nghệ mới khác trong xây dựng thậm chí còn ít phổ biến hơn ở đó. Tại Mỹ, khoảng 72% các công ty xây dựng sử dụng BIM để tiết kiệm chi phí cho các dự án. Tại Anh, từ năm 2016, tất cả các dự án xây dựng có ngân sách đều được yêu cầu sử dụng BIM cấp độ 2. Tại Pháp, từ năm 2017, chính phủ quốc gia đã sử dụng BIM trong lĩnh vực nhà ở cho nửa triệu ngôi nhà. Đức đã triển khai sử dụng BIM trong tất cả các dự án cơ sở hạ tầng từ năm 2020.
Dịch vụ đám mây và công nghệ di động
Làm việc với mô hình BIM bao gồm việc sử dụng các dịch vụ đám mây để trao đổi dữ liệu và thông tin theo thời gian thực. Các nền tảng đám mây có thể chứa nhiều loại thông tin và công cụ được phân chia, từ những công cụ dành cho kiến trúc sư đến các hệ thống quản lý dự án, mà bất kỳ người tham gia dự án nào cũng có thể truy cập bất cứ lúc nào từ thiết bị di động, từ đó tăng cường sự hợp tác.
Dịch vụ điện toán đám mây mang lại những lợi ích gì cho các công ty xây dựng?
- Thông tin có thể truy cập từ bất kỳ thiết bị nào có kết nối internet.
- Dung lượng lưu trữ dữ liệu không giới hạn.
- Điều chỉnh quy mô theo nhu cầu của dự án xây dựng: hệ thống tự động điều chỉnh theo nhu cầu, loại bỏ các yếu tố không cần thiết, đảm bảo năng suất không giảm.
- Một dịch vụ giá cả phải chăng. Xây dựng cơ sở hạ tầng CNTT riêng sẽ tốn kém hơn nhiều so với sử dụng nhà cung cấp dịch vụ đám mây.
- Tất cả người tham gia dự án đều có thể truy cập thông tin ngay lập tức.
- Đơn giản hóa việc giao tiếp và cộng tác thời gian thực.
- Khả năng quản lý nhiều dự án cùng lúc mà vẫn đảm bảo chất lượng; công nghệ điện toán đám mây giúp đồng bộ hóa dữ liệu.
- Khả năng giảm chi phí trong các văn phòng lớn bằng cách sử dụng máy chủ của bên thứ ba mà không cần phải tự bảo trì.
- Bảo vệ dữ liệu tối đa.
Trí tuệ nhân tạo
Trí tuệ nhân tạo (AI) là "hành vi" của máy móc, một loại công nghệ mô phỏng các chức năng nhận thức của con người: giải quyết nhiệm vụ và vấn đề, nhận dạng hình ảnh và học hỏi. Có một lĩnh vực chuyên biệt của AI: học máy, dựa trên việc thu thập và phân tích dữ liệu thống kê, từ đó có thể đưa ra các quyết định.
Các công nghệ xây dựng mới không thể thiếu học máy và trí tuệ nhân tạo (AI). Trên thực tế, chúng là một trợ lý vô hình phân tích hàng terabyte dữ liệu, xác định các vấn đề. Có thể tạo ra các quy trình để lọc bỏ thông tin không cần thiết hoặc tìm kiếm dữ liệu cụ thể. Các chương trình sử dụng công nghệ AI được dùng cho:
- Phân tích dự đoán:
- Dự đoán các mối đe dọa an ninh dựa trên dữ liệu trong quá khứ.
- Nhận biết các thuộc tính và yếu tố quan trọng trong tác phẩm.
- Kiểm soát hiện trường, số lượng người tại hiện trường, tuân thủ quy định về thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE).
- Thiết kế và lập kế hoạch dự án
- Dữ liệu được thu thập và mô hình hóa giúp tránh tình trạng vượt chi phí.
- Giám sát và giảm thiểu rủi ro, thiết lập các ưu tiên.
- Cơ cấu robot, tự động hóa quy trình.
- Thực hiện các thao tác thường nhật, đơn giản nhưng tốn thời gian tại công trường xây dựng, thay thế sức lao động của con người;
- Tối ưu hóa các công việc đòi hỏi năng suất cao.
Internet vạn vật
Công nghệ này có liên quan mật thiết đến hệ thống điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo (AI), bởi vì IoT (Internet vạn vật) sẽ không hiệu quả nếu thiếu phân tích dữ liệu và thuật toán thu thập dữ liệu. Trong ngành xây dựng, IoT là một trợ thủ đắc lực trong việc giải quyết nhiều vấn đề. Với nhiều loại cảm biến tại công trường, việc quản lý dự án trở nên hiệu quả hơn, và quá trình xây dựng trở nên an toàn và suôn sẻ hơn.
Các chuyên gia dự đoán rằng đến năm 2024, thị phần của IoT trong ngành xây dựng sẽ đạt 16,8 tỷ đô la.
Lợi ích của Internet vạn vật trong ngành xây dựng:
- Tăng năng suất
Các công ty thường quản lý nhiều dự án ở nhiều địa điểm khác nhau, do đó việc theo dõi vòng đời của từng dự án và đáp ứng thời hạn là vô cùng quan trọng. Cảm biến thu thập dữ liệu tại chỗ, sau đó được phần mềm xử lý, cung cấp cho nhà thầu cái nhìn tổng quan toàn diện về tiến độ công việc. Công nghệ này giúp quản lý các dự án quy mô lớn, giảm cả thời gian và chi phí hoàn thành nhiệm vụ.
- An toàn và phòng ngừa rủi ro
IoT có thể giảm thiểu đáng kể rủi ro và ngăn ngừa thương tích tại các công trường xây dựng.
Các cảm biến được gắn trong quần áo của công nhân xây dựng, tại công trường và trong vật liệu giúp theo dõi sự di chuyển của người, các chất độc hại trong không khí, khu vực lưu trữ trái phép, tình trạng khẩn cấp và nhiều hơn nữa. Cảm biến trong vật liệu cũng có thể giúp ngăn ngừa trộm cắp.
- Quản lý tài nguyên
IoT cũng giúp tối ưu hóa chi phí bảo trì và cung cấp vật tư cho cơ sở vật chất. Các cảm biến thông minh giúp theo dõi mức tiêu thụ điện, nước và nhiên liệu, cho phép tối ưu hóa chi tiêu. Dữ liệu được thu thập tự động và có thể được truy cập để xác định, ví dụ, khi nào cần tiếp nhiên liệu, bảo trì định kỳ, thay thế hoặc lịch sử sửa chữa.
Một nghiên cứu gần đây của Viện McKinsey Global Institute , đánh giá tác động của Internet vạn vật (IoT) đối với ngành xây dựng và khai thác mỏ, cho thấy các công ty có thể tiết kiệm hơn 160 tỷ đô la bằng cách triển khai IoT. Tiềm năng đầy đủ của IoT có khả năng sẽ được khai thác trong ngành xây dựng trong những năm tới; quá trình số hóa toàn cầu của ngành này đang đến rất gần.
Thực tế ảo và thực tế tăng cường
Trong số các công nghệ mới dành cho kiến trúc và xây dựng, thực tế ảo (VR) nổi bật hơn cả. Nó tạo ra một thế giới "thực" trong môi trường kỹ thuật số, sử dụng ảnh chụp, hình ảnh dựng và video 360°. Khả năng của công nghệ này cho phép điều hướng trong một môi trường kỹ thuật số chân thực, nơi cũng có thể tương tác với các đối tượng trong thời gian thực. Thực tế tăng cường kết hợp các yếu tố kỹ thuật số riêng biệt và chồng lên nhau với môi trường thực, hoàn thiện mô hình tương lai.
Thực tế ảo mang lại chiều sâu hơn nữa cho một công trình ảo, nơi thông tin kỹ thuật số "trở nên sống động" khi kết hợp với thông tin vật lý. Thực tế ảo hoạt động trên quy mô lớn hơn nhiều, tăng cường các mô hình đa chiều được tạo ra. Đó là một trải nghiệm độc đáo, góc nhìn thứ nhất, kết hợp các giải pháp chuyên nghiệp và đánh giá của chuyên gia, làm thay đổi cách thức xây dựng cơ sở hạ tầng nói chung.
Lợi ích của thực tế ảo trong ngành xây dựng:
- Tùy chọn để thử nghiệm các thiết kế mới khả thi
- Cải tiến trong việc theo dõi công việc
- Xác định các vấn đề ngay từ giai đoạn đầu của quá trình xây dựng
- Nó đơn giản hóa việc khám phá các cấu trúc phức tạp
Robot và khung xương ngoài
Mặc dù ngành xây dựng rõ ràng phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công với tỷ lệ luân chuyển nhân viên cao, nhưng lao động chân tay vẫn chiếm ưu thế và đôi khi là lựa chọn khả thi duy nhất. Thật không may, các công trường xây dựng có tính di động cao và môi trường liên tục thay đổi, nơi robot, nếu không có trí tuệ nhân tạo tiên tiến, không thể cạnh tranh bằng cách hoạt động dựa trên thuật toán được lập trình. Nhưng ngành xây dựng đang dần áp dụng các giải pháp thông minh, đặc biệt là việc sử dụng máy bay không người lái. Và công nghệ này có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực bất động sản và thương mại hơn là chỉ đơn thuần chụp ảnh các tòa nhà từ trên không.
Lợi ích của máy bay không người lái trong ngành xây dựng:
- Kiểm soát an toàn: giám sát công trường bằng camera và xác định các khu vực nguy hiểm. Không cần phải đến tận nơi để kiểm tra công việc; công nhân có thể được điều động ngay lập tức để giải quyết mọi vấn đề.
- Vận chuyển vật liệu bằng máy bay không người lái, giảm số lượng phương tiện vận chuyển.
- Chúng giúp tăng tốc độ và chất lượng công việc thường nhật.
- Sử dụng máy bay không người lái để phá dỡ các cấu kiện xây dựng khi kết thúc dự án. Mặc dù chậm hơn, nhưng đây chắc chắn là giải pháp tiết kiệm và an toàn hơn.
- Máy bay không người lái an ninh. Thật không may, nạn trộm cắp trong ngành xây dựng rất phổ biến, vì vậy robot có thể được sử dụng để giảm thiểu thiệt hại.
Bộ khung xương robot sẽ giúp tăng tốc độ và năng suất làm việc tại các công trường xây dựng, bởi vì sức mạnh của người mặc "bộ đồ" thường được tăng cường, đồng thời công việc cũng an toàn hơn nhiều.
Mô hình 3D
Công nghệ này từ lâu đã phục vụ ngành xây dựng, nhưng chỉ trong những năm gần đây việc sử dụng rộng rãi nó mới trở nên phổ biến hơn.
Thị trường in bê tông 3D trong ngành xây dựng dự kiến sẽ tăng trưởng khoảng 58 triệu đô la vào năm 2024.
Điều này được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng đối với loại hình in này trong ngành xây dựng, nhờ năng suất cao và khả năng dễ dàng tạo ra các cấu trúc đa dạng và phức tạp. Việc có được các cấu kiện xây dựng hoàn thiện (tường, sàn) hoặc các thành phần khác trực tiếp tại công trường không chỉ giảm chi phí sản xuất mà còn giảm chi phí hậu cần và nhân công. Nhờ công nghệ đùn trong mô hình 3D, có thể tạo ra các cấu kiện từ nhiều vật liệu khác nhau: bê tông, geopolymer, xi măng, thạch cao và đất sét.
Ưu điểm của mô hình 3D:
- Tốc độ cao hơn
- Độ chính xác cao hơn (sai số tối thiểu)
- Đa dạng hơn về thiết kế
- Hiệu suất cao
- Phương án này giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển và nhân sự phát sinh.
- Thân thiện hơn với môi trường.
Công nghệ in 3D trong bê tông đang có một tương lai tươi sáng. Các giải pháp bền vững và có khả năng mở rộng cho mô hình 3D trong bê tông đa thành phần đã có sẵn (BAM, trung tâm in 3D các cấu kiện bê tông kết cấu tại Hà Lan). Tại Nga, công ty Apis Cor. có trụ sở tại Irkutsk đã phát triển một máy in 3D đặc biệt vào năm 2017 và sử dụng nó để xây dựng toàn bộ một ngôi nhà. Ưu điểm của máy in 3D Nga là khả năng in ngôi nhà theo một cách độc đáo, không cần đường ray như các máy in 3D khác. Nó không yêu cầu bề mặt phẳng để làm việc chính xác và thậm chí còn tự chuẩn bị hỗn hợp vật liệu.
Dữ liệu lớn
Cùng với các công nghệ tiên tiến khác, dữ liệu lớn có thể đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình xây dựng. Nó có thể cấu trúc và phân tích các tập dữ liệu khổng lồ và thông tin phân tán, dẫn đến việc phát hiện ra các mô hình và sự kiện nhất định có thể được áp dụng cho nhiều nhiệm vụ nhằm giảm chi phí, dự đoán rủi ro và dự báo hiệu quả của các dự án cụ thể. Dữ liệu lớn chứa các sự kiện , dữ liệu và thông tin thu được không chỉ từ con người mà còn từ nhiều loại cảm biến, hệ thống và chương trình khác nhau, và cùng với trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML) và Internet vạn vật (IoT), dữ liệu này trở thành một công cụ quản lý quan trọng. Có thể xác định các mô hình về điều kiện thời tiết hoặc khí hậu (và các điều kiện khác) tại địa điểm xây dựng dự kiến để tính toán thời điểm tốt nhất để bắt đầu xây dựng và dự đoán sự thành công của dự án. Hơn nữa, việc phân tích tập dữ liệu mang lại những kết luận dự báo quan trọng về tính khả thi của các dự án nhất định, có khả năng giảm chi phí bằng cách tối ưu hóa hoặc sửa đổi các giả định ban đầu.
Bản sao kỹ thuật số
Bản sao ảo chính xác của các đối tượng vật lý: tòa nhà, thành phố. Công nghệ này song hành với BIM; cả hai đều chứa các yếu tố. Tuy nhiên, sự khác biệt chính giữa chúng là bản sao kỹ thuật số nhằm mục đích mô phỏng sự tương tác của con người với môi trường và một yếu tố cụ thể. Bản sao ảo của một đối tượng vật lý cung cấp thông tin về trạng thái hiện tại của hệ sinh thái, cơ sở hạ tầng đã tạo ra và cách chúng ảnh hưởng đến người dùng.
Mô hình máy tính tích hợp thông tin vào một môi trường duy nhất mà mọi người đều có thể truy cập. Mô hình BIM thường tĩnh, trong khi mô hình song sinh kỹ thuật số thì năng động, thay đổi theo thời gian. Mô hình song sinh kỹ thuật số mang đến cơ hội thử nghiệm các kịch bản và mối đe dọa khác nhau, chẳng hạn như tác động của thiên tai, các tình huống khẩn cấp khác nhau, hỏa hoạn hoặc sự sụp đổ của một bộ phận, thông qua mô phỏng. Dựa trên mô hình BIM, mô hình song sinh kỹ thuật số có thể "thử nghiệm" với thông tin này bằng cách tích hợp các khối dữ liệu khác nhau, biến chức năng dự đoán trở thành một trong những thế mạnh chính của nó. Việc hiểu được các vấn đề tiềm ẩn, ví dụ như liệu tài sản có thể chịu được tải trọng dự kiến hay không, cho phép các nhà xây dựng tránh được chi phí quá cao, tối ưu hóa quy trình và điều chỉnh ở giai đoạn đầu.
Công nghệ Blockchain
Trong cấu trúc này, blockchain được triển khai dưới dạng hợp đồng thông minh, đóng vai trò là "người quản lý" cho tất cả các bên tham gia hợp đồng. Giao thức kỹ thuật số của hợp đồng thông minh được thực hiện trên mạng blockchain.
Công nghệ blockchain ban đầu được thiết kế cho các giao dịch tiền điện tử, nhưng tính bảo mật và minh bạch của nó có thể được sử dụng hiệu quả trong các quy trình đa bên, chẳng hạn như trong ngành xây dựng. Ưu điểm của nó là không cần đến các trung gian như các cơ sở dữ liệu truyền thống; thông tin được trao đổi trực tiếp giữa người dùng cuối (các hệ thống ngang hàng hoạt động như máy chủ và được kết nối qua internet), mà không cần máy tính trung tâm.
Blockchain là thông tin kỹ thuật số được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu giao dịch công khai (khối) được kiểm soát bởi các hệ thống máy tính ngang hàng hoặc được xác minh bởi một mạng lưới máy tính (chuỗi-đến-chuỗi).
Mỗi thiết bị trong chuỗi chứa các loại thông tin khác nhau, chẳng hạn như bằng chứng giao dịch ngân hàng, hợp đồng, giấy chứng nhận quyền sở hữu hoặc xác thực. Tính bảo mật dữ liệu của blockchain được kiểm soát bởi mỗi người tham gia, người chịu trách nhiệm bảo vệ phần thông tin của mình bằng chữ ký số. Điều này đảm bảo việc trao đổi thông tin nhanh chóng và an toàn, tránh sự can thiệp của bên thứ ba, chẳng hạn như ngân hàng. Sự phân quyền trong hoạt động, nơi trách nhiệm và sự đảm bảo được giao cho những người tham gia chuỗi, là lợi thế chính của blockchain.
Hợp đồng thông minh là một loại giao thức kỹ thuật số được triển khai trên mạng blockchain để thực hiện các điều khoản hợp đồng. Mặc dù có nhiều bên tham gia vào quá trình xây dựng (các công ty, nhà thầu và nhà cung cấp khác nhau), tất cả dữ liệu dự án đều được lưu trữ tại một vị trí tập trung, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giám sát và quản lý dự án. Với sự trợ giúp của công nghệ blockchain, dữ liệu dự án có thể được theo dõi và xử lý hiệu quả hơn trong thời gian thực, mà không cần sự can thiệp của bên thứ ba. Công nghệ blockchain cung cấp tính minh bạch trong suốt quá trình xây dựng, làm cho nó trở nên cởi mở và hợp lý hóa quy trình làm việc. Hơn nữa, nó tạo điều kiện thuận lợi cho sự hợp tác và ra quyết định cần thiết, giảm thiểu rủi ro và ngăn ngừa tranh chấp.
Công nghệ blockchain có thể mang lại lợi ích gì cho ngành xây dựng?
- Thanh toán
- Thực thi giao dịch
- Kiểm tra tòa nhà/cơ sở
- Tính minh bạch và bảo mật trong các quy trình
- giải quyết xung đột
Nhìn chung, công nghệ Blockchain giúp giảm sự phân mảnh quy trình, theo dõi từng giai đoạn của dự án và phân bổ nguồn lực hiệu quả hơn. Trên thực tế, đây là công nghệ có thể cạnh tranh trực tiếp với các giải pháp SaaS dựa trên điện toán đám mây hiện nay.
Rõ ràng là việc số hóa quy mô lớn và ứng dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng sẽ phát triển mạnh mẽ do nhu cầu thị trường, nơi hiệu quả và việc giảm thời gian cũng như chi phí đang trở thành ưu tiên hàng đầu. Ngành xây dựng đang trở nên thông minh hơn không chỉ ở thiết kế hỗ trợ máy tính mà còn ở các quy trình xây dựng, bằng cách sử dụng robot, in 3D, cảm biến và các vật liệu, công nghệ thông minh. Chắc chắn, những công nghệ mới này sẽ ảnh hưởng đến lợi nhuận của ngành xây dựng, vì chúng hướng đến việc tối ưu hóa tất cả các giai đoạn của một dự án, từ nghiên cứu sơ bộ đến vận hành tài sản.
Nguồn: https://www.planradar.com/es/
