Xu hướng công nghệ mới trong xây dựng

Công nghệ mới giúp tất cả các bên tham gia tiếp cận dự án hiệu quả hơn từ khâu thiết kế, thi công tới vận hành. Nắm bắt và ứng dụng công nghệ mới trong ngành xây dựng là nhu cầu cấp thiết đối với tất cả doanh nghiệp. Tùy vào quy mô, đặc thù của từng doanh nghiệp và việc ứng dụng các công nghệ mới sẽ khác nhau.

1. Vật liệu xây dựng và hoàn thiện tiên tiến

Vật liệu là đòn bẩy mạnh mẽ cho sự đổi mới. Ủy ban Châu Âu ước tính rằng 70% đổi mới sản phẩm của toàn ngành Xây dựng thuộc về vật liệu mới hoặc vật liệu cải tiến. Vật liệu chiếm khoảng 1/3 giá trị xây dựng, do đó, phạm vi áp dụng vật liệu xây dựng tiên tiến là rất đáng kể.

Các giải pháp từ ngành Vật liệu xây dựng rất nhiều và đa dạng - từ đổi mới các vật liệu truyền thống và cải thiện các tính năng sẵn có, đến việc tạo ra các tổ hợp vật liệu mới có thêm nhiều tính năng, cho đến các vật liệu mới và tính năng hoàn toàn mới.

Mời bạn theo dõi bảng | Những tiến độ mới về vật liệu xây dựng và hoàn thiện

Cải tiến vật liệu truyền thống và các tính năng của vật liệu truyền thốngSự kết hợp vật liệu mới và các tính năng đa dạngVật liệu mới với tính năng hoàn toàn mới

Có rất nhiều loại vật liệu xây dựng và hoàn thiện tiên tiến đã được đưa ra thị trường hoặc đang tiếp cận thị trường. Mặc dù có nhiều tiềm năng lớn, nhưng các loại vật liệu mới vẫn khó thâm nhập thị trường, chưa nói đến việc đạt được sự chấp nhận rộng rãi. Điều đó đặc biệt đúng ở các nước đang phát triển. Một lý do là các vật liệu xây dựng tiên tiến đòi hỏi khoản đầu tư ban đầu cao hơn, trong khi lợi ích thường được công nhận trong toàn bộ vòng đời công trình.

Các lý do khác bao gồm:

Tất cả những điều đó cho thấy các trở ngại đối với việc phổ biến áp dụng các vật liệu mới: Rủi ro trách nhiệm mà các kỹ sư, nhà thầu và nhà cung cấp sẽ phải đối mặt nếu họ đề xuất một vật liệu mới. Để khắc phục tình trạng này, điều quan trọng là các bên liên quan trong chuỗi giá trị phải hành động.

Mời bạn tìm đọc thêm:

2. Các cấu kiện tiêu chuẩn hóa, mô đun hóa hoặc tiền chế

Năng suất xây dựng có thể được nâng lên đáng kể nhờ tiêu chuẩn hóa, mô đun hóa và tiền chế. Tiêu chuẩn hóa các cấu kiện mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm chi phí xây dựng, ít khuyết tật ngoại quan và dung sai, tin cậy hơn về chất lượng, giảm chi phí bảo trì cho người dùng cuối, mở rộng phạm vi tái chế.

Mô đun hóa bổ sung thêm các ưu điểm cho tiêu chuẩn hóa, bằng cách tăng khả năng tùy biến và linh hoạt và giúp nhận ra tiềm năng của tiền chế trong môi trường công xưởng. Tiền chế có thể nâng cao hiệu quả xây dựng, cho phép thực hiện tốt hơn trình tự xây dựng và giảm thời gian dừng thi công do tác động của thời tiết. Nhờ đó, tiền chế có thể rút ngắn thời gian bàn giao công trình và giảm chi phí xây dựng so với các phương pháp xây dựng truyền thống và cũng tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn.

Phương pháp xây dựng tiền chế có thể được áp dụng cho các loại công trình khác nhau, từ nhà ở cho đến nhà máy công nghiệp quy mô lớn. Các hệ thống xây dựng có thể được phân biệt bằng trình độ tiền chế của chúng: Hệ thống đơn giản nhất là các cấu kiện xây dựng phẳng, như tường, trần hoặc các cấu kiện giàn; tiếp theo là các cấu trúc mô đun, bao gồm các cấu trúc có khối tích lớn như các phòng, các tầng và cuối cùng có những công trình được tiền chế hoàn toàn. Trình độ tiền chế không chỉ dựa trên các kích thước vật chất, mà còn dựa trên một yếu tố nữa: Sự tích hợp và phức tạp của các hệ thống cơ - điện và đường ống nước.

Các trở ngại cơ bản đối với việc phổ biến phương pháp xây dựng tiền chế:

Có nhiều chiến lược để giảm thiểu rủi ro đối với phương pháp xây dựng tiền chế. Chẳng hạn, rủi ro liên quan đến cam kết giảm thiểu bằng cách phát triển các tiêu chuẩn ngành về kích thước cấu kiện hoặc mối nối…

Các bước bổ sung mà mỗi công ty trong chuỗi giá trị cần triển khai:

3. Thiết bị xây dựng tự động (bán tự động)

Khi ngày càng có nhiều quy trình xây dựng được cơ giới hóa, máy móc là động lực chính để tăng năng suất. Máy đào và máy ủi giúp di chuyển nhanh chóng và dễ dàng một khối lượng đất lớn; máy khoan và máy đóng cọc tạo điều kiện cho thi công ngầm; các băng tải và máy bơm giúp tối ưu hóa công việc đổ bê tông và các cần cẩu di chuyển giúp nâng cao và lắp đặt các cấu kiện có tải trọng nặng.

Trong khi các ngành công nghiệp khác, như ngành ô tô, đã đạt đến đỉnh cao của công nghiệp 4.0, thì ngành xây dựng vẫn có mức độ tự động hóa thấp. Tuy nhiên, điều đó sẽ thay đổi khi các tiến bộ công nghệ - công nghệ rô bốt - mở ra những khả năng mới to lớn.

Các công nghệ mới trong thời đại kỹ thuật số (thiết bị bay không người lái, cảm biến giá rẻ, các hệ thống điều khiển từ xa và điều khiển tự động) có thể trở thành yếu tố thúc đẩy đáng kể cho sự đổi mới về thiết bị xây dựng. Thiết bị bán tự động có khả năng thực hiện các nhiệm vụ phức tạp, mặc dù nó vẫn đòi hỏi sự kiểm soát đáng kể của con người. Thiết bị tự động sử dụng các công cụ kỹ thuật số hiện đại và các công nghệ mới như máy bay không người lái tầm xa, chỉ để lại vai trò giám sát cho người lao động.

Thiết bị tự động, bán tự động có nhiều tiềm năng lớn - giảm chi phí xây dựng nhờ rút ngắn thời gian hoàn thành bàn giao công trình và tăng năng suất lao động; nâng cao chất lượng nhờ độ chính xác cao hơn và ít sai sót do con người; cải thiện mức độ an toàn, bằng cách giữ cho công nhân tránh xa khu vực nguy hiểm…

Các công ty trong chuỗi giá trị có thể thực hiện một số bước để tăng cường mức độ tự động hóa:

Mời bạn theo dõi bảng Các mô hình mới về khai thác thiết bị xây dựng

Cải thiện tính khả dụng của dụng cụ cá nhânTăng cường sử dụng đội xe của công tyCác công ty liên kết nhanh để phát huy hiệu quả sử dụng thiết bị

4. Các công nghệ xây dựng mới

Sự phát triển của công nghệ in 3D dự kiến tác động đột phá đến ngành xây dựng. Công nghệ này cho phép sản xuất các sản phẩm xây dựng có hình dạng theo yêu cầu mà các phương pháp xây dựng khác không thể thực hiện được; công nghệ này hứa hẹn tiềm năng tăng năng suất lên tới 80% cho một số ứng dụng, cùng với việc giảm đáng kể phế thải xây dựng. Thời gian xây dựng một số loại công trình có thể rút ngắn từ vài tuần đến vài giờ và các cấu kiện tùy chỉnh có thể được tạo ra với chi phí thấp hơn nhiều.

Tuy nhiên, in 3D trong ngành xây dựng mới đang ở giai đoạn phát triển ban đầu. Còn nhiều vấn đề tồn tại, bao gồm độ phân giải (in khối tích lớn thường tạo ra sản phẩm thô ráp, cục mịch), sự đánh đổi giữa khối tích và tốc độ (in khối tích lớn thì tốc độ chậm - các máy in 3D tiêu chuẩn có hạn chế về kích thước) vẫn chủ yếu áp dụng cho các sản phẩm có khối tích nhỏ. Vẫn còn phải xem các công ty sẽ vượt qua những thách thức công nghệ nhanh như thế nào và liệu họ có thể giảm chi phí và đạt được hiệu quả kinh tế theo quy mô hay không.

Một số công nghệ xây dựng mới khác cho thấy khả năng tạo ra những ảnh hưởng tương đương, nhưng cần chú ý về mặt kết cấu. Những công nghệ này có lợi thế nhất định so với phương pháp hàn truyền thống, như thiết kế linh hoạt hơn, phân phối ứng suất đều hơn và sử dụng nhiệt đầu vào thấp hơn. Tuy nhiên, cho đến nay, các ứng dụng công nghệ nói trên trong xây dựng còn hạn chế do những lo ngại về tính toàn vẹn của kết cấu và an toàn cháy. Một công nghệ xây dựng khác cũng có tiềm năng đáng kể: Thay vì xây dựng các tòa nhà bê tông cố định ở một chỗ, các công ty có thể tạo ra các công trình giống như các khối xây nhẹ và có thể di dời.

Tham khảo: [Infographic] 5 xu hướng thúc đẩy chuyển đổi số kỹ thuật ngành xây dựng

5. Thiết bị thông minh và tối ưu hóa vòng đời

Khái niệm nhà thông minh đang trở nên phổ biến. Điều này một phần là do những tiến bộ công nghệ, giúp giảm giá thành các cảm biến, dịch vụ điện toán và lưu trữ dữ liệu. Mặt khác, các khách hàng tiềm năng đang thể hiện sự quan tâm ngày càng tăng, bị thu hút bởi việc áp dụng rộng rãi các thiết bị được kết nối và yêu cầu về hiệu quả năng lượng cao hơn trong các tòa nhà và cải thiện sự an toàn và tiện lợi.

Đối với các chủ sở hữu hoặc người sử dụng của các tòa nhà, họ sẽ đạt được một số lợi ích: Giảm chi phí vận hành thông qua việc giảm 20-40% lượng tiêu thụ điện; tiện nghi hơn nhờ việc điều khiển ánh sáng và nhiệt độ, tăng hiệu quả vận hành, một phần nhờ các thiết bị có thể điều khiển từ xa.

Những thành tựu công nghệ nói trên có tác động đến các công trình xây dựng và các ngành. Trong ngành Năng lượng, đồng hồ đo điện thông minh đã xuất hiện. Trong ngành Giao thông vận tải, công nghệ thông minh cho phép phương tiện lưu thông thông minh và đỗ xe thông minh; trong lĩnh vực nhà ở, các thiết bị được kết nối và thông minh đang trở nên phổ biến. Và bằng cách kết nối con người, máy móc và dữ liệu, thiết bị xây dựng thông minh đang góp phần lớn vào việc tối ưu hóa công tác vận hành và bảo trì các tòa nhà, các công trình xây dựng khác.

Việc áp dụng các thiết bị xây dựng thông minh cũng là điều kiện tiên quyết giúp cho các thành phố trở nên thông minh hơn và ảnh hưởng ngày càng mạnh mẽ đến chất lượng cuộc sống của mọi người.

Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề hạn chế sự phát triển của các công nghệ thông minh: Thiếu quan điểm TCO (tổng chi phí sở hữu), thiếu tiêu chuẩn công nghệ thông tin cho đô thị, xuất phát điểm không đồng nhất và cơ sở hạ tầng chất lượng thấp, lo ngại về quyền riêng tư và bảo vệ dữ liệu…

Khi vẫn tồn tại những hạn chế này, ngành Xây dựng chưa thể hi vọng gặt hái được nhiều lợi ích. Có nhiều sáng kiến giúp tăng cường áp dụng các công nghệ: Ví dụ như xây dựng các năng lực nội bộ liên quan, cải thiện sự hợp tác theo chuỗi giá trị, thuyết phục khách hàng về những lợi ích lâu dài của việc sử dụng các thiết bị thông minh…

6. Công nghệ kỹ thuật số và dữ liệu lớn trong chuỗi giá trị

Số hóa là một trong những xu hướng công nghệ mới trong xây dựng nổi bật hiện nay. Số hóa là sự phát triển và khai thác các công nghệ và quy trình kỹ thuật số - là trọng tâm của sự chuyển đổi cần thiết của ngành Xây dựng. Những đổi mới số hóa tạo ra các chức năng mới trong chuỗi giá trị, từ giai đoạn thiết kế cho đến cuối vòng đời công trình ở giai đoạn phá dỡ.

Theo một nghiên cứu gần đây, việc số hóa toàn diện trong lĩnh vực xây dựng phi nhà ở, trong vòng 10 năm, có khả năng tiết kiệm chi phí hàng năm trên toàn cầu từ 0,7-1,2 nghìn tỷ USD (13-21%) trong thiết kế và xây dựng và 0,3-0,5 nghìn tỷ USD (10-17%) trong vận hành. Các công nghệ lõi cho phép sự chuyển đổi này được nêu trong Bảng 3 và được mô tả dưới đây:

Sử dụng và phân tích dữ liệu lớn: Thuật toán tạo ra những tri thức mới từ nhóm dữ liệu khổng lồ được tạo lập từ các dự án xây dựng và trong giai đoạn vận hành của các công trình hiện hữu. Các phương pháp mô phỏng và thực tế ảo mới giúp xác định sự phụ thuộc lẫn nhau và xung đột (phát hiện xung đột) trong giai đoạn thiết kế và thi công và cho phép trải nghiệm ảo tòa nhà ngay từ trong giai đoạn thiết kế ban đầu. Bằng việc khai thác các kết nối di động và thực tế ảo, các công ty có thể trao đổi thông tin với nhau theo thời gian thực và cung cấp thông tin bổ sung cho các công nhân trên hiện trường thi công.

Mời bạn tham khảo bảng Công nghệ kỹ thuật số áp dụng trong chuỗi giá trị xây dựng

Các công ty xây dựng có thể điều chỉnh việc giám sát các dự án xây dựng bằng cách sử dụng thiết bị bay không người lái và cảm biến chôn sẵn cho phép cung cấp thông tin theo thời gian thực và để giám sát con người, máy móc, thiết bị và quá trình xây dựng. Máy quét 3D xây dựng các mô hình số của các tòa nhà hiện hữu; Các thiết bị này có thể nhanh chóng phát hiện ra các sai sót trong quá trình thi công cũng như theo dõi được mức độ biến dạng của công trình.

Những công nghệ kỹ thuật số cũng tạo điều kiện cho việc áp dụng hoặc nâng cao ứng dụng của nhiều cải tiến khác, chẳng hạn như tiền chế, tự động hóa và in 3D, giúp cải thiện các quy trình xây dựng.

Mô hình thông tin công trình (BIM) là một công cụ hữu ích, là nền tảng cho thiết kế tích hợp, mô hình hóa, lập kế hoạch và hợp tác. BIM cung cấp cho tất cả các bên liên quan một bản thuyết trình số hóa về các đặc điểm của tòa nhà - không chỉ trong giai đoạn thiết kế mà trong suốt vòng đời của tòa nhà. BIM tạo ra nhiều cơ hội lớn cho ngành xây dựng.

Trước hết, BIM tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa tất cả các bên liên quan - từ thiết kế ban đầu cho đến vận hành và bảo trì, và thậm chí đến khi tòa nhà hết hạn sử dụng và thực hiện phá dỡ - hứa hẹn đạt được hiệu quả lớn nhất. Thông qua BIM, các bên liên quan của dự án đều có thể đóng góp thông tin cũng như trích xuất thông tin từ mô hình trung tâm. BIM giúp các bên tham gia có cái nhìn toàn diện về dự án bao gồm cả tổng chi phí sở hữu (TCO), mang lại cho chủ sở hữu những lợi ích to lớn trong giai đoạn vận hành, và cho phép thực hiện các mô hình kinh doanh mới, đặc biệt là trong quản lý bất động sản. Mô hình BIM đưa ra một cái nhìn trung lập và không thiên vị, do dó tạo một sân chơi bình đẳng và giải quyết các tranh chấp một cách hiệu quả hơn.

Gợi ý bạn tìm đọc: Bộ 4 cuốn Tài liệu phục vụ đào tạo bồi dưỡng kiến thức áp dụng BIM (mới nhất từ Bộ Xây dựng)

Trước khi triển khai trên quy mô lớn với tất cả các lợi ích tiềm năng của BIM, phải vượt qua những trở ngại khác nhau:

Mức độ áp dụng cũng như trình độ áp dụng BIM rất khác nhau giữa các quốc gia và giữa các doanh nghiệp - tùy theo quy mô và vị trí của doanh nghiệp trong chuỗi giá trị. Đối với một số công ty lớn, BIM là một phần của hoạt động sản xuất kinh doanh, nhưng hầu hết các công ty nhỏ có ít kinh nghiệm về BIM.

Trên thực tế, cũng có một số nhà thầu lớn chưa bao giờ sử dụng BIM cho dự án nào. Sự khác biệt về tỷ lệ áp dụng BIM ở Châu Âu là đáng kể, ví dụ, 16% các công ty thiết kế và xây dựng ở Anh chưa bao giờ sử dụng BIM, trong khi đó ở Áo, con số này là 49%.

Những gì ngành xây dựng cần là một mô hình BIM đủ lớn và đủ mở, tích hợp toàn bộ chuỗi giá trị và được đặc trưng bởi khả năng tương tác đầy đủ của phần mềm và khả năng truy cập mở. Những thách thức kỹ thuật có thể sẽ được khắc phục trong tương lai gần, nhưng vấn đề khó khăn hơn là phải thay đổi các quy trình hiện có và tăng cường hợp tác, bao gồm chia sẻ dữ liệu.

Dưới đây là một số bước có thể hữu ích trong vấn đề này:

Thiết lập nền tảng công nghệ và bổ sung khả năng kỹ thuật số thông qua bên thứ ba khi cần thiết. Xác định và ưu tiên các công nghệ kỹ thuật số phù hợp nhất với doanh nghiệp cũng như nhu cầu kinh doanh và thị trường. Đầu tư mua phần mềm, phần cứng cần thiết và cơ sở hạ tầng CNTT. Đảm bảo có quyền truy cập và/hoặc quyền sở hữu dữ liệu liên quan được tạo trong vòng đời của công trình.

Các công nghệ kỹ thuật số sẽ phát huy đầy đủ tiềm năng chỉ khi chúng được áp dụng rộng rãi như một chuẩn mực của ngành. Điều cốt yếu là tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc số hóa ngành Xây dựng. Ở bất kỳ quốc gia nào, đó là nhiệm vụ của Chính phủ, với tư cách là cơ quan quản lý và ươm tạo, và thường là chủ các dự án quan trọng. Sự chuyển đổi liên tục của ngành Xây dựng sẽ ngày càng phụ thuộc vào BIM và các công cụ kỹ thuật số khác. Tiềm năng của cả hai - để điều phối tất cả các bên có liên quan trong các dự án xây dựng và tạo điều kiện cho các quy trình xây dựng.

Nguồn bài viết: Moc.gov.vn

phần mềm quản lý dự án thi công xây dựng

Là giải pháp được thiết kế chuyên sâu giúp quản lý thi công, tiến độ & vật tư công trình duy nhất tại Việt NamCập nhật thông tin realtime từ công trường, ứng dụng Quản lý thi công FastCons:

Đăng ký tư vấn

Link nội dung: https://myphamsakura.edu.vn/cong-nghe-xay-dung-moi-a70429.html