Công nghệ mới trong ngành xây dựng thay thế con người như thế nào?

Bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0 đang thay đổi với tốc độ chóng mặt như hiện nay có ảnh hưởng rất lớn tới ngành xây dựng. Công nghệ mới giúp các bên tham gia tiếp cận dự án hiệu quả hơn từ thiết kế, thi công đến vận hành. Vậy công nghệ mới trong ngành xây dựng đang hỗ trợ và dần thay thế con người như thế nào?

Ứng dụng Big Data trong phân tích dự đoán xây dựng công trình

Big Data là các tập dữ liệu phức tạp có khối lượng lớn, các phần mềm xử lý dữ liệu truyền thống không có khả năng lưu trữ, thu thập, giám sát, quản lý, xử lý, tìm kiếm và phân tích các dữ liệu trong một khoảng thời gian hợp lý.

Big Data có thể phân tích, xác định phân kỳ tối ưu của các hoạt động xây dựng

Big Data hiện đang được các doanh nghiệp ưu tiên sử dụng trong suốt quá trình vận hành các dự án xây dựng để gia tăng hiệu quả và năng suất công việc. Trong xây dựng công trình, Big Data được dùng để hỗ trợ con người ở các công tác từ bước lập kế hoạch đến thiết kế, xây dựng và vận hành.

• Giai đoạn lập kế hoạch: Big Data hỗ trợ phân tích thông tin giúp nhà quản lý kiểm soát rủi ro, ước tính chi phí, nhân công, máy móc, vật liệu chính xác hơn.
• Thiết kế: trong giai đoạn này, các kiến trúc sư có thể ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và mô hình thông tin xây dựng (BIM) để tạo ra mô hình 3D trong không không gian thể hiện các thông số, cấu tạo vật liệu, kích thước,… của các hạng mục công trình. Đồng thời giúp họ dự đoán và kên các phương án xử lý các vấn đề tiềm ẩn trước khi thi công.
• Thi công: ứng dụng này có thể đưa ra cảnh báo ngay lập tức về những thay đổi trong giai đoạn thi công. Cho phép nhà quản lý có thể dễ dàng theo dõi và phân phối dữ liệu trong suốt quá trình thi công.
• Vận hành: ngay cả khi quá trình xây dựng đã kết thúc, Big Data vẫn giúp thu thập thông tin để người bảo trì và vận hành hiểu rõ về cấu trúc của các hạng mục, theo dõi mức sử dụng năng lượng giúp việc cải tạo trong tương lai thuận tiện hơn.

Ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng

BIM (Building Information Modeling) là công cụ mô hình 3D thông minh giúp các kiến trúc sư, chuyên gia kỹ thuật có thể lập kế hoạch, thiết kế, sửa đổi, quản lý các công trình xây dựng một các hiệu quả. Nó cho phép xem xét quá trình phát triển và kết quả làm việc của mỗi dự án thông qua các mô hình mô phỏng.

Công nghệ BIM giúp tối ưu hóa việc thiết kế, thi công và quản lý công trình

Các lợi ích của công nghệ BIM mang lại có thể kể đến như:

• Tạo lập chính xác các bản vẽ mô hình 3D.
• Tối ưu chi phí xây dựng và sử dụng nhân lực hiệu quả hơn.
• Tăng cường giao tiếp hình ảnh 3D giúp các bên tiết kiệm thời gian thiết kế và giai đoạn tiền xây dựng.
• Hạn chế tình trạng phải tạm ngừng xây dựng để kiểm tra tính chính chính xác của bản vẽ.

Robotics và Drones

Xây dựng là ngành công nghiệp ít tự động hóa nhất bởi lao động thủ công vẫn được coi là nguồn lực chính. Tuy nhiên, hiện nay trên các công trình xây dựng, người ta đã lập trình robot và drone (máy bay không người lái – flycam) để sử dụng trong quá trình thi công nhiều hơn như:

• Drone giúp đảm bảo an toàn trên công trường cho con người. Họ có thể sử dụng camera để giám sát địa điểm, xác định các khu vực nguy hiểm và cảnh cáo cho người quản lý mà không cần có mặt trực tiếp.
• Drone hỗ trợ vận chuyển vật liệu và giảm phương tiện cần thiết trên công trường.
• Xe tự hành hoặc xe điều khiển từ xa.
• Sử dụng Robot phá dỡ các thành phần kết cấu khi dự án kết thúc đảm bảo độ an toàn cho công nhân.
• Robot giúp cải thiện tốc độ, chất lượng của gạch và nề.

Robot và Drone là thành phần không thể thiếu của công nghệ trong ngành xây dựng

Ứng dụng IOT

IOT (Internet of Things) được tạo từ các thiết bị và cảm biến thông minh, được điều khiển từ nền tảng trung tâm, có khả năng kết nối với nhau, với thế giới bên ngoài, với Internet để thực hiện công việc.
Ứng dụng của công nghệ IOT trong xây dựng bao gồm:

• Máy móc thông minh giúp con người thực hiện và duy trì các công việc lặp đi lại. Chẳng hạn như sử dụng cảm biến cho máy trộn xi măng giúp tăng hiệu quả và năng suất làm việc.
• Giảm lượng khí thải carbon thông qua các cảm biến trong xe khi động cơ không hoạt động.
• Theo dõi bước chân tại chỗ để kiểm tra công nhân ra vào giúp giảm bớt công việc giấy tờ và tiết kiệm thời gian hơn.
• Xác định các khu vực nguy hiểm trong phạm vi xây dựng để cảnh báo cho bất kỳ công nhân nào đi vào khu vực đó.

Trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML)

AI là trí thông minh do máy móc thể hiện thông qua bắt chước hành vi của con người trong khi ML là một lĩnh vực của AI – sử dụng các kỹ thuật thống kê cung cấp khả năng học hỏi từ dữ liệu cho máy tính mà không cần lập trình.

Trí tuệ nhân tạo giúp tối ưu hóa trong quá trình thiết kế và các yếu tố ảnh hưởng đến nó

Dưới đây là một số lợi ích mà AI và ML hỗ trợ con người trong xây dựng:
Thiết kế dự đoán dựa vào các yếu tố thời tiết, vị trí để tạo ra các tòa nhà kỹ thuật số, gia tăng tuổi thọ của công trình.

• AI giúp tăng năng suất, độ an toàn và giải quyết tình trạng thiếu công nhân trên công trường xây dựng.
• AI giải phóng công nhân, giúp tăng năng suất máy móc đối với các công việc cần lặp đi lặp lại như hàn, lát gạch hoặc đổ bê tông.
• Thiết kế tòa nhà tốt hơn, khám phá các biến thể khác nhau của giải pháp và tạo ra giải pháp thiết kế thay thế. Đảm bảo hệ thống điện, cơ khí, ống nước không đụng độ với kiến trúc tòa nhà.
• Tăng cường an toàn lao động cho công nhân.

Ứng dụng 3D trong xây dựng

3D là công nghệ giúp tạo đối tượng ba chiều thông qua bản vẽ mô hình của nhà thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính và xây dựng đối tượng theo các lớp.
Hiện nay công nghệ 3D đang được ứng dụng rất phổ biến trên các công trình xây dựng:

• Đo đạc địa hình, khảo sát, tính toán , thiết kế, lập hồ sơ hoàn thiện và đánh giá hiện trạng của các công trình.
• Quét 3D giúp phục chế, trùng tu các công trình hầm phức tạp, cảng, đường tàu hỏa, sân bay, nhà ga,…
• Phát triển và xây dựng mô hình 3D ngoại/nội thất, hỗ trợ xây dựng kế hoạch, phương án thi công và cải tạo của công trình.

Công nghệ ảo hóa ứng dụng trong xây dựng (AR/VR)

Công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) hiện không chỉ dành riêng cho ngành công nghiệp game nữa. Trong xây dựng, chúng giúp phục vụ trải nghiệm tương tác, đánh giá các mẫu thiết kế khác nhau trong không gian thực để có lựa chọn tốt nhất.

AR/VR là công cụ hữu ích để thể hiện chi tiết sản phẩm cuối cùng trong ngành xây dựng

Công nghệ AR/VR đang được ứng dụng trong công nghiệp xây dựng như:

• Cho phép người dùng tham quan ảo các mô hình xây dựng, giúp họ trải nghiệm và thấy được dự án khi hoàn thành trông thế nào và quan sát được bố cục thiết kế.
• Công nghệ AR/VR giúp phản hồi thiết kế theo thời gian thực, mô phỏng chính xác những thay đổi về kiến trúc, cấu trúc, phép đo tự động và cải tiến thiết kế.
• Đánh giá được các rủi ro thông qua các mô phỏng công trình.
• Giúp các nhóm kiến trúc sư, nhà quản lý có thể làm việc cùng nhau cho dù họ ở bất kỳ vị trí nào.

Có thể thấy khoa học công nghệ mới đối với ngành xây dựng đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả làm việc và năng suất lao động. Đặc biệt góp phần rút ngắn tiến độ, tối ưu chi phí hiệu quả cho các công trình, hỗ trợ và thay thế con người trong việc xây dựng. Chính vì vậy ngành xây dựng cần liên tục cập nhật để theo kịp và thích ứng với cá công nghệ ngày càng phát triển.