Công trình thời 5.0: những công nghệ mới nâng cao hiệu quả xây dựng

Trong thời đại hàng loạt các công trình được khởi động và đẩy nhanh tiến độ hoàn thiện, ngành công nghiệp xây dựng cần có bước chuyển mình để đáp ứng được với các động lực thay đổi của thị trường. Các tổ chức xây dựng cần tăng cường hiện đại hóa các công cụ, đồng thời tối giản các quy trình vận hành hiện có mới có thể đáp ứng được những yêu cầu ngày càng phức tạp của dự án.

Vậy xu hướng công nghệ nào đang tác động và làm thay đổi ngành xây dựng trong những năm gần đây? 

Kết nối điện toán đám mây

Thông tin là chìa khóa của vạn vật. Việc chia sẻ thông tin nhanh chóng, mọi lúc mọi nơi là cách để khiến thế giới trở nên “phẳng” hơn. Đặc biệt đối với ngành xây dựng được xem là một trong số ít ngành số hóa rất chậm và thường xuyên gặp khó khăn về mặt khoảng cách địa lý, di chuyển trình duyệt hồ sơ giữa khối văn phòng và thi công tại công trường.

Theo chia sẻ từ anh Hồng Đăng, giám đốc công ty xây dựng tại TPHCM cho biết ngày xưa để điều chỉnh và duyệt một bộ hồ sơ thiết kế, nhân viên của anh phải dầm mưa dãi nắng chạy xe liên tỉnh để vận chuyển chứng từ. Mỗi lần di chuyển cũng mất 2 – 3 giờ, vừa cực cho nhân viên, công việc lại bị trì hoãn do khâu trình phê duyệt.

“Chẳng bù cho bây giờ, bất cứ thông tin gì của công ty mình đều được tích hợp trên hệ thống. Có vấn đề gì, lính của mình ở bất kỳ tỉnh nào cũng có thể lên hệ thống và đề xuất. Mình cũng chỉ cần mở hệ thống lên, chỉnh sửa thiết kế ngay trên đấy. Nhân viên thấy bản thiết kế có chữ ký thì tự khắc bắt tay vào việc. Áp dụng công nghệ vào thì quy trình tối giản ngay, vừa tiết kiệm thời gian mà năng suất cũng đạt hiệu quả cao”, anh Đăng cho hay.

Nhờ vào các công cụ được kết nối với điện toán đám mây giúp cho việc quản lý xây dựng trở nên hiệu quả và đơn giản hơn. Không chỉ vậy, những dữ liệu được lưu trữ sẽ được bộ máy tự động phân tích, tạo báo cáo theo tiến độ, cho phép các doanh nghiệp lập kế hoạch cũng như theo dõi dự án dễ dàng và tiết kiệm chi phí.
 
Ngoài ra điện toán đám mây còn đem lại một số lợi ích khác cho ngành xây dựng:

- Truy cập thông tin thiết kế bản vẽ, dữ liệu từ mọi thiết bị và tại bất kỳ nơi nào trên thế giới

- Các kiến trúc sư và kỹ sư có thể chỉnh sửa bản vẽ ngay tại văn phòng. Các đội nhóm trong và ngoài tổ chức có thể cập nhật thông tin thiết kế theo thời gian chỉnh sửa thực. 

- Phân quyền chỉnh sửa, đề xuất, duyệt theo từng cấp độ khác nhau.

- Bảo mật dữ liệu, kiểm soát ai có quyền truy cập và chia sẻ thông tin.

Dựa trên kết nối điện toán đám mây, một số doanh nghiệp đã xây dựng một hệ thống hoạch định tài nguyên doanh nghiệp (ERP – Enterprise Resource Planning) có quy trình đầu cuối. Theo đó, hệ thống sẽ cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh, bỏ qua các bước thủ tục trung gian rườm rà để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của công ty. Doanh nghiệp khi sử dụng hệ thống ERP có thể dễ dàng đầu thầu, quản lý dự án, phê duyệt giao dịch, dự toán ngân sách và theo dõi tiến độ thực tế của dự án. Ngoài ra, phần mềm này cũng giúp quản lý phần hành kế toán tài chính, quản lý hàng tồn kho, bán hàng, CRM và bảng lương cho nhân viên hiệu quả. 

Ứng dụng vật liệu tiên tiến và công nghệ quản lý vật liệu xây dựng

Trong công tác xây dựng, vật liệu là một trong các yếu tố trọng yếu quyết định chất lượng và thời gian thi công công trình. Thông thường chi phí vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ tương đối lớn trong tổng giá thành xây dựng, khoảng 75-80% đối với các công trình dân dụng và công nghiệp, 70-75% đối với các công trình giao thông, 50-55% đối với các công trình thủy lợi.

Hiện tại Việt Nam đã có một số sản phẩm vật liệu xây dựng áp dụng tiến bộ của khoa học công nghệ mới tạo dựng được thương hiệu và chất lượng ở trong nước lẫn quốc tế. Ví dụ như kính tiết kiệm năng lượng low-e, gạch bê tông siêu nhẹ AAC, thanh polyme cốt sợi thủy tinh chống ăn mòn, dùng cho các công trình ven biển, vách panel cách nhiệt, tấm lợp sinh thái, sơn thích ứng biến đổi khí hậu… Việc ứng dụng các vật liệu tiên tiến vào công trình có thể giúp giảm thời gian thi công, tăng năng suất lao động và thân thiện với môi trường. 

 Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ quản lý vật liệu cũng là một bước không thể thiếu khi tiến hành bài toán kinh doanh trong xây dựng. Nếu quản lý nguyên vật liệu không tốt sẽ làm tiêu hao phần lớn ngân sách của công ty. Chưa kể nếu phần dự toán bị hao hụt có thể làm chậm tiến độ của dự ảnh, phát sinh thêm các vấn đề chi phí ngoài và ảnh hưởng đến tỷ suất lợi nhuận trong năm. 

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

Ngành xây dựng là ngành tổ hợp rất nhiều loại dữ liệu, việc ghi chép thủ công và sử dụng dữ liệu này có thế sai sót trong ước tính và dẫn đến sự chậm trễ, kém hiệu quả khi thực hiện dự án. Chính vì vậy, các công ty xây dựng cần học cách ứng dụng Big Data, đây là hệ thống tập hợp dữ liệu lớn với độ phức tạp cao. Khi tích hợp đủ thông tin, hệ thống có thể giúp đối chiếu các nhóm dự án, phân tích và chủ động đánh giá rủi ro tiềm ẩn trong dự án. Việc ứng dụng Big Data và phân tích dự đoán sẽ giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa các giải pháp trong quá trình lập kế hoạch, thiết kế và ra quyết định hiệu quả. Do đó cũng góp phần giúp tiến độ dự án được diễn ra suôn sẻ.

Để dễ hình dung về Big Data, khi chúng ta tìm kiếm video trên Youtube, ngay lập tức Youtube sẽ đề xuất đúng sản phẩm hoặc video mà bạn đang cần tham khảo. Hoặc không ít lần bạn trò chuyện với bạn bè về sản phẩm nào đấy, chỉ một chốc các nền tảng như Facebook, Google đã chạy những mẫu quảng cáo đề xuất hàng loạt các mặt hàng tương tự. Tất cả chuỗi sự kiện này đều do Big Data đã thu thập lượng lớn thông tin về thói quen, sở thích, sau đó phân tích và đề xuất cho người dùng những giải pháp phù hợp nhất.

Khi ở trong phần hành thiết kế, xây dựng và vận hành của các dự án thì Big Data có thể ứng dụng như sau:

- Thiết kế: Doanh nghiệp có thể lưu trữ các dữ liệu lớn, bao gồm thiết kế, mô hình tòa nhà, điều kiện môi trường, các cuộc tranh luận xã hội hoặc dữ liệu đầu vào của các bên liên quan để xác định địa điểm xây dựng công trình. Ví dụ tại Hoa Kỳ, Đại học Brown ở Rhode Island đã phân tích dữ liệu lớn để quyết định vị trí xây dựng cơ sở mới, mang lại môi trường học tập tối ưu cho sinh viên. 

- Xây dựng: các thiết bị cảm biến được lắp ráp trên các khu vực để thu thập dữ liệu đầu vào như thời tiết, mật độ giao thông và tối ưu phân kỳ của các hoạt động xây dựng. Từ đó, các dữ liệu sẽ được phân tích và đưa ra kết luận về cách sử dụng các vật liệu xây dựng hiệu quả nhất, giảm chi phí và hạn chế tác động đến môi trường. Thiết bị còn thông báo thời điểm cần tu dưỡng, thay thế các thiết bị trong công trình và tính toán được thời gian đình trệ công trình do thời tiết khắc nghiệt. 

- Vận hành: Big Data được thu thập nhờ vào các thiết bị cảm biến được tích hợp trong các tòa nhà, cầu đường hoặc bất kỳ công trình xây dựng khác. Nhờ đó mà ta có thể theo dõi cảm biến ở nhiều cấp hiệu suất. Điển hình như theo dõi việc tiết kiệm năng lượng điện trong các trung tâm thương mại, khối văn phòng để đảm bảo đúng mục tiêu thiết kế. Ngoài ra, nó còn theo độ biến dạng của các cây cầu và đưa ra cảnh báo nếu có bất kỳ nguy hiểm nào có thể xảy ra. Nếu kết hợp Big Data với IoT (Internet of Things) và trí tuệ nhân tạo có thể cập nhật thông tin về ùn tắc giao thông nhờ vào khả năng ước lượng luồng phương tiện di chuyển trong thành phố vào giờ cao điểm. Từ đó cơ quan chính quyền có thể lên kế hoạch phân luồng hoặc quyết định xây thêm các tuyến đường mới. 

Nhờ tính tiện lợi và giá trị ứng dụng thực tế cao, hữu ích cho nhiều lĩnh vực mà Big Data vẫn thường được dùng để phát triển các Smart City.

Ứng dụng Drone trong đo đạc và khảo sát trắc địa

Drone hay còn gọi là máy bay không người lái đã không còn là món đồ chơi dành riêng những tín đồ đam mê công nghệ. Hiện nay chúng đang được sử dụng phổ biến trong ngành xây dựng dân dụng hoặc công nghiệp nặng để lập bản đồ và khảo sát trắc địa. Drone giúp các kỹ sư dễ dàng khảo sát các lô đất, lấy dữ liệu địa điểm theo thời gian thực, đo đạc chính xác đến từng centimet. 

Ngoài ra Drone giúp các nhà thầu xây dựng kiểm soát mức độ an toàn, giám sát các mối nguy hiểm khác nhau có thể xảy ra tại công trường. Họ có thể nhanh chóng kiểm tra tổng thể tòa nhà và các cấu trúc khác đang được xây dựng, tìm ra các khuyết điểm về rò rỉ hoặc các vết nứt và nhanh chóng thông báo cho người quản lý tại khu vực để có những biện pháp khắc phục sớm nhất. Đặc biệt, việc sử dụng máy bay không người lái sẽ đảm bảo không đặt người lao động vào những tình thế nguy hiểm trong quá trình thực hiện kiểm tra tòa nhà. 

Anh Mạnh Cường, kỹ sư xây dựng tại TPHCM đánh giá các thiết bị Drone sẽ chụp được các góc hình toàn diện của công trường mà người thường không thể tiếp cận được. Nếu để nhân viên thực hiện, họ sẽ phải di chuyển, thậm chí là leo trèo lên những vị trí cao mới có được góc hình tương tự. Như vậy quá rủi ro và nguy hiểm cho người lao động.

“Cho Drone bay một chuyến 20 phút có thể thu thập dữ liệu nhiều hơn 1 tuần đo đạc theo phương pháp truyền thống. Ngoài ra, với lượng thông tin từ Drone có thể giúp các cấp quản lý dự án ra quyết định nhanh chóng và chính xác hơn”, anh Cường chia sẻ thêm.

Ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng

BIM (Building Information Modeling - Mô hình thông tin công trình) là công cụ để lập kế hoạch và thiết kế mô hình ảo, được sử dụng nhiều trong giai đoạn tiền thi công công trình. Trong thực tế, BIM được sử dụng nhiều trong các công ty lớn về xây dựng, kiến trúc, tổng thầu, còn các lĩnh vực dân dụng chưa được ứng dụng phổ biến. 

Công nghệ BIM sẽ tạo ra một mô hình ba chiều, với các thông số kỹ thuật, vật liệu xây dựng và cấu trúc tương tự như công trình bàn giao thực tế. Toàn bộ dữ liệu giữa công trình thực tế và mô hình đều được thống nhất và có mối liên kết chặt chẽ. Bất kỳ sự thay đổi nào được đưa vào mô hình thì các bản vẽ cũng như thông tin liên quan đều được cập nhật ngay lập tức. Ngay cả khi dự án được hoàn thiện, các thông tin về tuổi đời của công trình cũng sẽ khớp với các thông số của “bản sao kỹ thuật số”.

Công nghệ GIS

Công nghệ GIS (Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý) trước đây chủ yếu được sử dụng để lập kế hoạch tài nguyên đất, nhưng hiện nay việc sử dụng nó được ứng dụng đa dạng trong ngành xây dựng. 

Các công cụ của GIS cho phép người dùng thu thập các dự liệu địa lý theo thời gian thực và đưa ra các quyết định hiệu quả. Công nghệ này giúp xác định vị trí đường phố, tòa nhà, thảm thực vật, trung tâm thương mại và các tiện ích lân cận khác. Một số phần mềm GIS cũng giúp dựng lên các bản đồ 2D và 3D của khu vực. Công nghệ xây dựng này dần dà cũng được sử dụng để tinh chỉnh các kế hoạch và thiết kế của dự án dựa trên đánh giá của người dùng.