Ứng dụng công nghệ xây dựng mới không chỉ giúp các doanh nghiệp thích nghi với xu thế phát triển mà còn mở ra những tiềm năng lớn cho tương lai, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho xã hội và môi trường.
Công nghệ in 3D trong xây dựng
In 3D hoạt động dựa trên nguyên tắc đùn các sợi vật liệu thành từng lớp in theo bản vẽ định dạng 3 chiều. Quá trình này được lặp lại dưới sự kiểm soát trên máy tính cho đến khi hoàn thiện sản phẩm mong muốn.
Ưu điểm :
- Máy in 3D giúp loại bỏ nhiều công đoạn phức tạp trong sản xuất và lắp ráp, rút ngắn đáng kể thời gian xây dựng
- Tự động hóa giúp giảm lao động thủ công và hạn chế các lỗi kỹ thuật, giảm rủi ro trong quá trình thi công
- Kiến trúc sư có thể tạo ra những thiết kế độc đáo mà các phương pháp vẽ truyền thống khó thực hiện.
Hạn chế:
- Đầu tư vào máy móc, phần mềm và vật liệu in 3D đòi hỏi nguồn vốn lớn
- Là công nghệ mới nên khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng và an toàn cũng như đào tạo nhân lực đủ trình độ kỹ thuật để giám sát và vận hành.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Tòa nhà 3 tầng của công ty Dar Al Arkan ở Ả Rập là công trình in 3D có quy mô và thiết kế đáng kinh ngạc. Toà nhà có chiều cao 9,9m và tổng diện tích 345m2. Với thời gian xây dựng ấn tượng chỉ trong 26 ngày, công trình này là minh chứng rõ nét cho tiềm năng ứng dụng công nghệ in 3D.
Quản lý công trình bằng IoT
Công nghệ IoT (Internet of Things) đã tạo ra bước tiến nhảy vọt trong việc quản lý công trình xây dựng. Bằng cách kết nối các thiết bị và hệ thống cảm biến, IoT cung cấp cái nhìn toàn diện và chi tiết về quá trình thi công.
Ưu điểm:
- Công nghệ xây dựng IoT tối ưu hóa quá trình thi công, giảm thiểu lãng phí và tăng năng suất lao động
- Giúp giám sát chặt chẽ chất lượng công trình, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và cảnh báo sớm các sự cố có thể xảy ra
- Tiết kiệm chi phí bảo trì và vận hành công trình
- Dựa trên dữ liệu thực tế, công nghệ IoT có thể đưa ra các quyết định quản lý chính xác.
Hạn chế:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao khi cần đầu tư vào thiết bị, phần mềm và hạ tầng mạng
- Nguy cơ bị đánh cắp dữ liệu từ tấn công mạng
- Hệ thống IoT khá phức tạp, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn cao để vận hành và bảo trì
- Nếu hệ thống gặp sự cố, quá trình xây dựng có thể bị gián đoạn.
Tính ứng dụng trong thực tế
Mô hình nhà thông minh là một ví dụ tiêu biểu cho ứng dụng IoT, nơi các thiết bị điện tử như đèn, quạt, điều hòa,… kết nối với nhau qua internet, cho phép người dùng điều khiển từ xa.
Công nghệ xây dựng hiện đại lắp ghép modul
Công nghệ lắp ghép module là một phương pháp xây dựng linh hoạt cho phép tạo ra các công trình từ các khối module được sản xuất sẵn. Mỗi module là một đơn vị độc lập, hoàn thiện về kết cấu và có thể dễ dàng kết nối với các module khác để tạo thành một công trình hoàn chỉnh.
Ưu điểm :
- Module xây được sản xuất sẵn tại nhà máy, giảm thiểu thời gian thi công tại công trường, đảm bảo sự đa dạng và chất lượng
- Giảm thiểu chi phí nhân công và vật liệu nhờ quy trình sản xuất và lắp ghép được chuẩn hóa
Hạn chế:
- Cần đầu tư chi phí cao vào dây chuyền sản xuất module và thiết bị lắp ghép
- Yêu cầu có quy hoạch tổng thể để đảm bảo sự đồng bộ giữa các module
- Chất lượng công trình còn phụ thuộc vào chất lượng của các module được cung cấp bởi từng nhà sản xuất cụ thể.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Năm 2022, Bệnh viện dã chiến Hỏa Thần Sơn (Trung Quốc) được hoàn thiện chỉ trong 10 ngày với công nghệ lắp ghép modul. Công trình này cho thấy khả năng thích ứng cao của kỹ thuật lắp ghép khi xây dựng các công trình mô trong thời gian ngắn.
Ứng dụng AI và máy học
Trí tuệ nhân tạo (AI) là khả năng của máy móc mô phỏng các quá trình nhận thức của con người như suy luận, giải quyết vấn đề và tự động hóa các nhiệm vụ. Trong đó, máy học (Machine Learning) là một nhánh của trí tuệ nhân tạo, cho phép máy tính tự học và cải thiện hiệu suất mà không cần được lập trình rõ ràng.
Ưu điểm
- Ứng dụng AI giúp tự động hóa các công việc và tối ưu hóa quá trình giúp giảm thiểu sai sót
- Trí tuệ nhân tạo có khả năng phát hiện và xử lý các rủi ro tiềm ẩn, giảm thiểu tai nạn lao động
- AI và ML có thể kết hợp các dữ liệu và thông tin hiện có để tạo ra các ý tưởng thiết kế mới, độc đáo và phù hợp với yêu cầu của khách hàng.
Hạn chế
- Yêu cầu nguồn dữ liệu chất lượng cao, AI cần được đào tạo trên một lượng lớn dữ liệu chính xác và đầy đủ
- Cần có đội ngũ chuyên gia có kiến thức về AI và xây dựng để triển khai và vận hành hệ thống
- Dữ liệu xây dựng chứa nhiều thông tin quan trọng, cần có biện pháp bảo mật chặt chẽ.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Autodesk Construction Cloud là một nền tảng đám mây được thiết kế để kết nối mọi giai đoạn của quy trình xây dựng. Một trong những yếu tố cốt lõi làm nên sức mạnh của nền tảng này chính là sự tích hợp sâu rộng của trí tuệ nhân tạo AI.
Xây nhà theo công nghệ mới BIM
Ứng dụng công nghệ BIM (Building Information Modeling) cho phép tạo ra mô hình 3D chi tiết của công trình, tích hợp thông tin về kiến trúc, kết cấu và hệ thống kỹ thuật.
Ưu điểm
- BIM cung cấp công cụ quản lý dự án, giúp theo dõi tiến độ, dự toán chi phí và quản lý tài nguyên, giúp các bên liên quan dễ dàng phối hợp và trao đổi thông tin trong quá trình thực thi dự án
- Công nghệ lưu trữ thông tin toàn diện về công trình giúp tối ưu quá trình bảo trì và vận hành.
Hạn chế
- Cần nhiều thời gian, công sức để đào tạo nhân viên và chuyển đổi từ quy trình làm việc truyền thống sang BIM
- Không phải tất cả các phần mềm và công cụ trong ngành xây dựng đều tương thích hoàn toàn với BIM
- BIM tạo ra mạng lưới dữ liệu đa tầng, đòi hỏi quản lý và lưu trữ cẩn thận để tránh mất hoặc sai sót.
Tính ứng dụng trong thực tế
BIM được ứng dụng trong giai đoạn thiết kế giúp tạo ra mô hình 3D chi tiết của công trình.
Ứng dụng tự động hóa trong công nghệ xây dựng hiện đại
Công nghệ tự động hóa bao gồm sử dụng robot xây dựng và các hệ thống điều khiển tự động để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp và lặp đi lặp lại một cách chính xác. Đây là công nghệ mới trong xây dựng nhà cao tầng được ứng dụng rộng rãi và đạt hiệu suất cao.
Ưu điểm
- Sử dụng công nghệ tự động hóa giúp giảm sai sót thủ công và giảm thiểu rủi ro cho người lao động trong các công việc nguy hiểm
- Rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí nhân công, mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hạn chế
- Tự động hóa yêu cầu kỹ năng và kiến thức chuyên sâu về công nghệ, có thể gặp khó khăn trong việc tuyển dụng và đào tạo nhân viên
- Sự cố kỹ thuật hoặc hỏng hóc thiết bị có thể gây gián đoạn quá trình thi công, đòi hỏi chi phí bảo trì và sửa chữa cao
- Sự thay thế công nhân bằng robot và hệ thống tự động có thể dẫn đến mất việc làm đối với lao động truyền thống.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Cỗ máy Thiết bị Xây dựng Kỹ thuật số của viện Công nghệ Massachusetts có thể xây dựng một ngôi nhà chỉ trong 14 tiếng, nhanh hơn nhiều so với thời gian thi công 7 tháng theo phương pháp truyền thống.
Ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng
Các vật liệu như bê tông tự phục hồi, gạch sinh học, sợi carbon,… không chỉ gia tăng độ bền, khả năng chịu lực mà còn giúp giảm thiểu tác động đến môi trường.
Ưu điểm
- Vật liệu mới có độ bền so với vật liệu truyền thống, giúp công trình kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì
- Các vật liệu như gạch sinh học và vật liệu tái chế giúp giảm thiểu lượng rác thải xây dựng và tác động xấu đến môi trường.
Hạn chế
- Nhiều vật liệu mới có giá thành cao hơn so với vật liệu truyền thống
- Yêu cầu cao về quá trình đào tạo và cập nhật kỹ năng, kinh nghiệm
- Một số vật liệu mới chưa phổ biến rộng rãi và có thể gặp khó khăn trong việc tìm nguồn cung ứng.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Loại bê tông tự phục hồi có khả năng tự sửa chữa các vết nứt nhỏ, kéo dài tuổi thọ của công trình và giảm chi phí bảo trì. Trong các công trình hạ tầng như cầu đường và hệ thống thoát nước, bê tông tự phục hồi giúp cải thiện độ bền và độ an toàn.
Công nghệ AR và VR
Ứng dụng công nghệ AR (Augmented Reality) và VR (Virtual Reality) trong thi công cho phép mô phỏng công trình 3 chiều và xác định các yếu tố thiết kế trong môi trường thực tế.
Ưu điểm
- Hình dung trực quan và chi tiết về bản thiết kế và công trình, giảm thiểu việc tạo mẫu vật lý
- Các thành viên trong nhóm dự án có thể cùng nhau xem và tương tác với mô hình 3D để đưa ra nhận định về công trình.
Hạn chế
- Việc áp dụng công nghệ xây dựng giả lập đòi hỏi kiến thức và kỹ năng chuyên sâu về phần mềm và phần cứng
- Cần đầu tư chi phí tốn kém vào thiết bị, phần mềm và đào tạo nhân lực
- Trải nghiệm người dùng sẽ phụ thuộc vào chất lượng của thiết bị VR/AR.
Tính ứng dụng trong thực tế
Ví dụ: Công ty Komatsu đã ra mắt “Kom Eye AR” vào năm 2018, hệ thống sử dụng công nghệ AR để mô phỏng 3D bản thiết kế. Hệ thống này gắn trên máy xúc và cho phép vận hành viên tương tác với mô hình 3D qua tablet ở ghế lái.
Phân tích dự đoán trong xây dựng công trình bằng công nghệ Big Data
Công nghệ Big Data sử dụng các phương pháp và công cụ tiên tiến để phân tích, xử lý và trích xuất thông tin giá trị từ dữ liệu, hỗ trợ đưa ra quyết định thông minh trong quy trình trong xây dựng.
Ưu điểm
Bằng cách phân tích dữ liệu, các nhà quản lý có thể dự đoán chính xác hơn về thời gian hoàn thành dự án, chi phí, nhu cầu vật liệu,… để đưa ra các quyết định chính xác.
Hạn chế
- Dữ liệu Big Data đòi hỏi các biện pháp bảo mật nghiêm ngặt
- Cần đội ngũ chuyên gia có kiến thức về Big Data, thống kê và máy học vận hành để tích hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau và xây dựng một hệ thống thống nhất.
Tính ứng dụng trong thực tế
Các phần mềm Big data như Hadoop, Apache Spark, Google BigQuery, Tableau, Power BI và các phần mềm quản lý dự án như Microsoft Project, Primavera P6 rất hữu ích trong việc phân tích dữ liệu xây dựng.
Công nghệ điện toán đám mây
Trong xây dựng, điện toán đám mây giúp tối ưu hóa quản lý dự án và tăng cường hợp tác giữa các bên liên quan. Bằng cách lưu trữ và chia sẻ dữ liệu trực tuyến, điện toán đám mây cho phép truy cập thông tin mọi lúc, mọi nơi về kế hoạch thi công.
Ưu điểm
- Tất cả tài liệu dự án (bản vẽ, báo cáo, lịch trình…) được lưu trữ trên đám mây, giúp dễ dàng tìm kiếm, chia sẻ và quản lý
- Các thành viên trong nhóm xây dựng có thể truy cập và cập nhật thông tin dự án một cách dễ dàng từ bất kỳ thiết bị nào có kết nối internet và tạo ra quy trình làm việc liền mạch và nhất quán.
Hạn chế
- Chất lượng kết nối internet ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả làm việc
- Có thể có rủi ro bị tấn công mạng
- Ngoài phí thuê bao, doanh nghiệp có thể phải trả thêm nhiều chi phí khác như lưu trữ dữ liệu, băng thông….
Tính ứng dụng trong thực tế
Sử dụng Microsoft Office 365, Google Documents để chia sẻ và chỉnh sửa tài liệu trực tuyến, cập nhật tức thời các bản vẽ và kế hoạch thi công.
Xử lý hình ảnh trong công trình bằng scan 3D
Bằng cách sử dụng các thiết bị quét laser hoặc máy ảnh, công nghệ scan 3D thu thập dữ liệu và chuyển thành hình ảnh 3 chiều.
Ưu điểm
- Công nghệ quét toàn diện với độ chính xác cao
- Tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian đo đạc
- Tạo ra mô hình 3D chi tiết để làm cơ sở để thực hiện các phân tích kỹ thuật.
Hạn chế
- Quá trình xử lý dữ liệu quét để tạo ra mô hình 3D hoàn chỉnh có thể mất nhiều thời gian, đặc biệt đối với các dự án phức tạp
- Các khu vực có nhiều chi tiết nhỏ, bề mặt cong hoặc các vật thể di động sẽ khó quét hơn và có thể dẫn đến các sai sót
- Dữ liệu quét 3D chứa thông tin chi tiết về công trình, vì vậy việc cần đảm bảo tính bảo mật dữ liệu.
Tính ứng dụng trong thực tế
Scan 3D giúp được ứng dụng để tạo ra mô hình thực tế của căn nhà, giúp kỹ sư nắm rõ hiện trạng công trình và các dữ liệu đo lường chính xác.
Ứng dụng các công nghệ xây dựng mới không chỉ làm tăng hiệu suất mà còn đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình. Mỗi công nghệ đều có những ưu điểm riêng, ban quản lý dự án cần nghiên cứu kỹ lưỡng và lựa chọn công nghệ phù hợp cho từng loại công trình.
Tác giả
