Bền vững hơn và kỹ thuật số hơn: Ngành xây dựng và bất động sản đang trên đà thay đổi đáng kể. Nhưng tương lai của hoạt động xây dựng và kỹ thuật xây dựng sẽ như thế nào? Cơ sở hạ tầng thông minh của Siemens đã xác định bảy xu hướng cho thấy quá trình xây dựng đang hướng tới.
1. Thiết kế toà nhà theo số hóa
Nhiều tòa nhà hiện đại đã được xây dựng hai lần - lần đầu tiên trên máy tính, sau đó là trong thế giới thực. Từ kỳ diệu đã mở ra cánh cửa cho tương lai của thiết kế tòa nhà là Mô hình thông tin tòa nhà (BIM), một loại thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD)dành cho các tòa nhà. Thiết kế kỹ thuật số sử dụng BIM mang lại cho chủ sở hữu tòa nhà nhiều quyền kiểm soát hơn đối với dự án của họ. Nhờ có BIM, họ có thể thực hiện một cuộc dạo chơi ảo về tòa nhà của mình trong giai đoạn thiết kế. Điều này có thể thực hiện được nhờ mô hình ảo chi tiết của tòa nhà, bản sao kỹ thuật số, dựa trên dữ liệu BIM.
Mô hình ảo cho phép chủ sở hữu tòa nhà đánh giá các biến thể triển khai ở chế độ 3D và cung cấp phản hồi. Họ cũng có thể tính đến các yếu tố tài chính vì chi phí của từng biện pháp thiết kế được lưu trữ trong bộ đôi kỹ thuật số. Kết quả là, thật dễ dàng để thấy một thay đổi cụ thể sẽ ảnh hưởng đến giá như thế nào.
Dựa trên phản hồi từ chủ sở hữu và các bên liên quan khác, các nhà thiết kế thực hiện các điều chỉnh cho dự án, sau đó có thể được xem xét lại. Các chu kỳ lặp lại này ngắn và tiết kiệm chi phí vì các thuật toán đảm nhận rất nhiều công việc mà các nhà thiết kế không thể làm được. Ví dụ: nếu kích thước phòng bị giảm khi thiết kế bệnh viện, một thuật toán sẽ tự động điều chỉnh các bức tường trong mô hình ảo dựa trên các tiêu chí được xác định trước. Điều tương tự cũng áp dụng cho các chi tiết khác, chẳng hạn như số lượng và vị trí của đầu báo cháy. Điều này làm cho việc lập kế hoạch trở nên đáng tin cậy và hiệu quả hơn. Kỹ thuật số kép cho phép thiết kế minh bạch giữa các lĩnh vực. Điều này giúp tránh sai sót, điều phối tối ưu các nguyên tắc và cung cấp thông tin chi phí cập nhật mọi lúc. Xu hướng này sẽ trở nên rõ rệt hơn, khiến thiết kế tòa nhà không chỉ minh bạch hơn.
2. Kết hợp trong kỹ thuật số kép
Thiết lập tính minh bạch
Trong một tòa nhà kỹ thuật số kép, dữ liệu từ tất cả các bên liên quan tham gia vào quá trình xây dựng đều được chia sẻ.
Để thiết kế kỹ thuật số mang lại lợi ích, các bên liên quan tham gia xây dựng phải chia sẻ dữ liệu của họ. Chỉ khi đó, tính minh bạch mới có thể được thiết lập trong toàn bộ quá trình thiết kế và xây dựng.
Trong quá trình phát triển phần mềm hiện đại, các quy trình này được mô hình hóa trên các nền tảng như Github hoặc Gitlab cho phép nhiều lập trình viên cộng tác trong một dự án. Phần mềm quản lý tất cả các đầu vào và tất cả các thay đổi đều hiển thị cho mọi người.
Tuy nhiên, ngành xây dựng vẫn chưa có nhiều ứng dụng. Nhiều bên liên quan vẫn làm việc với các kế hoạch hai chiều bị ngắt kết nối hoặc di chuyển dữ liệu BIM sang các hệ thống khác, dẫn đến tổn thất điều chỉnh lớn. Độ trong suốt mong muốn trong toàn bộ quá trình thiết kế hiện vẫn là một giấc mơ viển vông.
Ngoài ra, vẫn còn phải xem phương pháp mới này có thể được sử dụng như thế nào để bù đắp chi phí nếu các bên liên quan thiết kế các quy tắc của họ với sự cộng tác của những người khác. Cần có những cách tiếp cận mới. Ví dụ: chủ sở hữu tòa nhà được hưởng lợi từ bản sao kỹ thuật số trong quá trình tối ưu hóa hoạt động có thể đền bù cho các nhà thiết kế đã tạo ra giá trị gia tăng này.
3. Quản lý dự án kỹ thuật số
Khi bản sao tòa nhà kỹ thuật số được đưa ra, câu hỏi tiếp theo là tòa nhà vật lý sẽ được xây dựng theo các bước nào. Ngày nay, các nhà hoạch định dự án xác định trình tự. Nó dựa trên kinh nghiệm, thường không chính xác và khó điều chỉnh nếu chậm trễ xảy ra trong một bước phụ.
Số hóa hứa hẹn những cải tiến đáng kể cho việc quản lý dự án. Ví dụ, công ty Alice Technologies của Mỹ đang nghiên cứu tự động hóa hoàn toàn quy trình này. Máy tính học trình tự lý tưởng của các bước dự án và sử dụng dữ liệu BIM để tự tạo các kế hoạch dự án. Chúng có thể được cập nhật ngay lập tức nếu sự chậm trễ xảy ra ở đâu đó. Điều này đảm bảo rằng trình tự tốt nhất có thể được chọn. Theo Siemens giải pháp này đã có thể tiết kiệm trung bình 11% chi phí và 17% thời gian trong quá trình xây dựng.
Trong tương lai, quản lý dự án có sự trợ giúp của máy tính có thể sẽ trở nên tinh tế hơn. Đổi lại, điều này có thể thay đổi cách thức trao hợp đồng cho các dự án xây dựng: Bằng cách này, ngay cả các bước dự án nhỏ, chẳng hạn như lắp đặt các thiết bị trong phòng như máy điều nhiệt, cũng có thể được đưa ra đấu thầu thông qua một ứng dụng dưới dạng các gói công việc với mức giá được xác định trước – tương tự như cách Uber cung cấp các chuyến đi cho tài xế của mình. Điều này cũng sẽ tạo cơ hội cho những người lắp đặt nhỏ tại địa phương tham gia vào các dự án xây dựng. Ngoài ra, việc đảm bảo chất lượng có thể được thực hiện thông qua đánh giá và phản hồi trong một ứng dụng như vậy.
4. Bảo tồn tài nguyên trong khi xây dựng
Việc xây dựng các tòa nhà sử dụng nhiều tài nguyên và không thân thiện với khí hậu: Mỗi năm, khoảng 4,4 tỷ tấn xi măng được sản xuất, thải ra lượng khí CO2 tương đương với 700 nhà máy nhiệt điện than.
Để giảm dấu chân môi trường của các tòa nhà và cơ sở hạ tầng, điều quan trọng là phải sử dụng vật liệu xây dựng một cách bền vững. Đầu tiên, cần phải tái chế nhiều vật liệu xây dựng hơn. Ở một mức độ nào đó, điều này đã được thực hiện ngày hôm nay. Ví dụ, lớp vỏ bê tông hiện tại không còn bị phá bỏ và xây dựng lại mà được tích hợp vào thiết kế của tòa nhà mới hoặc được tái sử dụng làm vật liệu lấp đầy. Thứ hai, các vật liệu xây dựng thay thế thân thiện với khí hậu hơn như gỗ nên được sử dụng rộng rãi hơn.
Các công nghệ mới cũng có thể giúp việc xây dựng tiết kiệm tài nguyên hơn. Ví dụ, in 3D không chỉ hứa hẹn các quy trình hiệu quả hơn mà còn giảm đáng kể dấu chân môi trường, bởi vì sản xuất phụ gia có thể được sử dụng để in các hình dạng mới sử dụng ít vật liệu xây dựng hơn mà không ảnh hưởng đến độ ổn định.
5. Robot trên công trường
Một xu hướng khác có thể thấy ngày nay là sử dụng rô-bốt: Chẳng hạn như rô-bốt khoan của Schindler hoặc Hilti đã được sử dụng, khoan lỗ độc lập trên bê tông theo thông số kỹ thuật của dữ liệu. Ngoài ra, robot đã được sử dụng để sản xuất các cấu trúc phức tạp từ các vật liệu xây dựng thay thế.
Áp lực chi phí gia tăng sẽ dẫn đến việc xây dựng công nghiệp nhiều hơn. Sử dụng các phương pháp sản xuất kỹ thuật số mới, các bộ phận sẽ được sản xuất riêng lẻ và theo yêu cầu. Vì nhiều phần tử sẽ được tích hợp vào các sản phẩm đúc sẵn – ví dụ như các bộ phận điện – công trường xây dựng trong tương lai sẽ ngày càng tập trung vào việc lắp ráp các phần tử đúc sẵn.
6. Vận hành tòa nhà dựa trên dữ liệu
Hệ thống sưởi, làm mát và nước nóng sinh hoạt cần nhiều năng lượng nhất trong giai đoạn vận hành của tòa nhà. Một tòa nhà thông minh trong tương lai sẽ có các cảm biến và điều khiển thông minh để giúp hoạt động của thiết bị tòa nhà hiệu quả nhất có thể. Nó cũng sẽ tính đến hành vi và nhu cầu của những người cư ngụ trong tòa nhà: Chẳng hạn, không cần sưởi ấm trong những không gian không có người ở. Tòa nhà thông minh kết hợp dự báo thời tiết và sự sẵn có của năng lượng tái tạo – ví dụ như từ hệ thống PV trên mái nhà – vào hoạt động của nó.
Dữ liệu được thu thập trong tòa nhà thông minh có thể được phân tích bằng các thuật toán để tối ưu hóa việc quản lý tòa nhà: Khi xảy ra sai lệch, ban quản lý cơ sở sẽ được thông báo để họ có thể quyết định phải làm gì. Dữ liệu sẽ có sẵn ở dạng chuẩn hóa và sẽ có các ứng dụng xử lý dữ liệu và cung cấp giá trị gia tăng, chẳng hạn như tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng này có thể có sẵn trên thị trường ảo và khách hàng sẽ có thể chọn những ứng dụng phục vụ tốt nhất cho mục đích của họ.
7. Xe điện làm bộ lưu trữ năng lượng
Sạc và xả
Trong tương lai, ô tô điện có thể đóng vai trò là bộ lưu trữ năng lượng, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo.
Trong các tòa nhà thông minh, việc lưu trữ năng lượng sẽ có vai trò lớn hơn hiện nay. Xe điện sẽ đóng một vai trò quan trọng: Vào ban ngày, khi đậu tại nơi làm việc, chẳng hạn như chúng sẽ nhận được năng lượng mặt trời và được sạc. Năng lượng được lưu trữ sau đó có thể được sử dụng ở nhà vào buổi tối. Các hệ thống thông minh đảm bảo rằng pin vẫn còn đủ điện để lái xe trở lại làm việc vào ngày hôm sau. Nếu lịch hiển thị một cuộc họp ở xa hơn, việc xả điện từ ắc quy của xe sẽ dừng sớm hơn để có thể dễ dàng đến điểm đến.
Việc kết nối dữ liệu người tiêu dùng và sản xuất điện giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng tái tạo và sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp năng lượng bền vững. Loại tối ưu hóa năng lượng này sẽ dẫn đến các mô hình kinh doanh mới. Ví dụ, lượng điện dư thừa có thể được bán cho hàng xóm. Tuy nhiên, các giải pháp như vậy hiện đang phải đối mặt với những rào cản chính trị và quan liêu cao.
Mặc dù các công nghệ và vật liệu cho ngành xây dựng và bất động sản bền vững và thông minh hơn đã tồn tại, nhưng con đường dẫn tới tương lai của ngành xây dựng vẫn còn nhiều trở ngại. Ngày nay, nhiều công ty không thấy động lực để chủ động thúc đẩy sự thay đổi. Các yêu cầu quy định và các cấu trúc phát triển trong lịch sử cản trở một phần tiến độ. Và chừng nào áp lực chi phí chưa đủ cao, ngành xây dựng tự động hóa sẽ không tiến lên được. Tuy nhiên, về lâu dài, đây sẽ không phải là một cách tiếp cận khả thi. Tiến bộ và số hóa sẽ chiếm ưu thế, như các ví dụ từ ngành công nghiệp in ấn, nhiếp ảnh và âm nhạc đã cho thấy rõ ràng.
Và tin tốt là có nhiều cách để hiện đại hóa ngành xây dựng. Các nhà phát triển phần mềm, công ty khởi nghiệp và công nghệ tiên tiến có thể và sẽ cách mạng hóa nhiều thứ – đây mới chỉ là bước khởi đầu.
Phần mềm Solid Edge Wiring Design cung cấp thiết kế mạch điện nhanh chóng và trực quan với tính năng xác minh và kiểm tra quy tắc thiết kế tích hợp ...
Ngày quốc khánh là ngày lễ quan trọng của một quốc gia. Nó đánh dấu một sự kiện lịch sử, chính trị hoặc văn hóa gắn liền với lịch sử Nhà nước hiện tại của ...
Hợp tác chặt chẽ với Siemens Digital Industries, sử dụng NX để tính toán và phân tích nhanh giúp Nissan cắt giảm thời gian phát triển sản phẩm từ sáu năm xuống còn ba ...
_cr_480x310.gif)
