Các công nghệ cơ bản ứng dụng trong chuyển đổi số ngành xây dựng

=> Nguồn: Chuyển đổi số – Nền tảng xây dựng đô thị thông minh

Hội Tin học Xây dựng Việt Nam (VITACE) 

Hiện nay, sự tiến bộ của công nghệ không chỉ là một xu hướng mà còn là sức mạnh thúc đẩy sự phát triển và chuyển đổi số trong nhiều lĩnh vực, trong đó có ngành xây dựng. Cùng với sự chuyển đổi số, các công nghệ cơ bản đang ngày càng trở thành trụ cột quan trọng, mang lại sự hiệu quả, độ chính xác và tiết kiệm tài nguyên cho các dự án xây dựng. Bài viết này sẽ đề cập đến những công nghệ cơ bản quan trọng và ứng dụng chúng trong quá trình chuyển đổi số của ngành xây dựng.

1. Công nghệ AI/Machine Learning

Công nghệ Trí Tuệ Nhân Tạo (AI) đang ngày càng trở nên phổ biến và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cuộc sống, bao gồm cả ngành xây dựng. Trong lĩnh vực này, AI được sử dụng chủ yếu trong quản lý vòng đời dự án, quy trình đấu thầu, giai đoạn thiết kế, xử lý dữ liệu, quản lý tài chính và an toàn công trường. Các ứng dụng của AI trong xây dựng bao gồm:

• Tối ưu hóa thiết kế: AI hỗ trợ chủ công trình và nhà thầu trong việc nghiên cứu và thu thập dữ liệu về môi trường và vật liệu để đưa ra phương án thiết kế tối ưu cho công trình. Qua đó, nó cung cấp thông tin chi tiết về vật liệu và chi phí ngay lập tức, giúp tiết kiệm thời gian và tối ưu hóa quá trình xây dựng.
• Tăng cường quy trình quản lý dự án: Các công ty xây dựng có thể áp dụng AI để loại bỏ cách quản lý truyền thống, giảm rủi ro và tăng hiệu suất. Phần mềm quản lý dự án AI trở nên thông minh hơn, giúp xử lý nhanh chóng các công việc hàng ngày, giảm lãng phí thời gian và chi phí.
• Cải thiện an toàn lao động: AI được sử dụng để triển khai cảm biến tại nơi làm việc, thu thập thông tin về sức khỏe, điều kiện môi trường và vị trí để giảm thiểu rủi ro an toàn lao động. Hệ thống giám sát AI có khả năng theo dõi liên tục, phát hiện rủi ro và cung cấp cảnh báo kịp thời.
• Vận hành và bảo trì: Trí Tuệ Nhân Tạo giúp phân tích dữ liệu để dự đoán và đưa ra bảo trì chính xác cho cấu trúc xây dựng. Hệ thống giám sát AI cung cấp thông tin về tình trạng của thiết bị, dự báo thời điểm có khả năng hỏng hóc và cảnh báo cho nhóm bảo trì.

2. Internet vạn vật IoT

Internet vạn vật (IoT) hay còn được gọi là mạng lưới thông minh, là một hệ thống kết nối các thiết bị thông minh và công nghệ để tạo điều kiện thuận lợi cho giao tiếp giữa chúng và với đám mây. Nhờ sự tiến bộ của chip máy tính giá rẻ và công nghệ viễn thông băng thông cao, hàng tỷ thiết bị trên khắp thế giới đã được kết nối với internet. Điều này cho phép các thiết bị hàng ngày, từ bàn chải đánh răng đến ô tô, sử dụng cảm biến để thu thập dữ liệu và đưa ra phản hồi thông minh.

Kỹ sư máy tính đã tích hợp cảm biến và bộ xử lý vào vật dụng hàng ngày từ những năm 90, mặc dù tiến trình ban đầu diễn ra chậm chạp. Với sự nhỏ gọn và thông minh hóa theo thời gian, những con chip máy tính công suất thấp như thẻ tag RFID đã mở ra ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như Y tế, nông nghiệp thông minh, năng lượng, bán lẻ thông minh và công nghiệp.

Các thành phố trên thế giới đang sử dụng IoT để trở nên thông minh hơn, tăng cường an toàn giao thông, sử dụng năng lượng hiệu quả và giảm ô nhiễm. Các ứng dụng cụ thể bao gồm chiếu sáng thông minh, quản lý rác thông minh, giải pháp giao thông thông minh, bãi đỗ xe thông minh và giám sát môi trường. Các thành phố thông minh không chỉ tăng cường chất lượng cuộc sống mà còn góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường.

3. Công nghệ chuỗi khối Blockchain

Công nghệ chuỗi khối (Blockchain) đang có ứng dụng quan trọng trong chuyển đổi số ngành xây dựng. Blockchain là một cơ chế cơ sở dữ liệu tiên tiến cho phép chia sẻ thông tin minh bạch trong một mạng lưới kinh doanh. Dữ liệu được lưu trữ trong các khối liên kết với nhau, không thể thay đổi mà không có sự đồng thuận từ mạng lưới. Điều này tạo ra một sổ cái không thể chỉnh sửa, thích hợp để theo dõi đơn đặt hàng, thanh toán và các giao dịch khác trong lĩnh vực xây dựng.

Chuỗi khối giúp giảm thiểu rủi ro và xung đột bằng cách tạo ra một hệ thống chống làm giả và phi tập trung cho ghi lại các giao dịch. Trong ngành xây dựng, công nghệ này có thể được ứng dụng trong các công đoạn như lập quy hoạch, công bố quy hoạch và lưu trữ hồ sơ quy hoạch.

Công tác lập quy hoạch có thể được tối ưu hóa thông qua sử dụng blockchain, nơi dữ liệu được ghi nhận trên một hệ thống phi tập trung và đảm bảo tính toàn vẹn và chính xác. Công bố quy hoạch trở nên minh bạch và công bằng hơn khi thông tin được lưu trữ trên blockchain, giúp mọi người tiếp cận dễ dàng và bình đẳng. Đối với công tác lưu trữ hồ sơ quy hoạch, blockchain không chỉ đảm bảo nguyên vẹn của dữ liệu mà còn ghi lại lịch sử thay đổi, hỗ trợ quản lý và tìm kiếm thông tin hiệu quả.

4. Mô hình thông tin công trình BIM

BIM (Building Information Modeling) là một công nghệ mới đang được triển khai rộng rãi trong ngành xây dựng, được coi là một giải pháp quan trọng trong cách mạng công nghệ 4.0 của ngành xây dựng Việt Nam. BIM là quá trình tạo và sử dụng mô hình kỹ thuật số cho toàn bộ vòng đời của công trình, từ thiết kế, xây dựng, đến vận hành, bảo trì và tháo dỡ.

Mô hình thông tin công trình BIM tập trung dữ liệu vào một môi trường thống nhất và liên kết chúng với nhau. Bất kỳ thay đổi nào trong mô hình cũng sẽ tự động cập nhật cho toàn bộ hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi và hợp tác giữa các bên tham gia, tối ưu hóa thiết kế, thi công và quản lý công trình.

Trung tâm của mô hình BIM là môi trường dữ liệu tập trung CDE (Common Data Environment), nơi lưu trữ và quản lý dữ liệu cho toàn bộ dự án. CDE được phân cấp quản lý cho các đối tượng như Chủ đầu tư, Tổng thầu, Đơn vị tư vấn thiết kế và Đơn vị quản lý và vận hành công trình.

Có hai tiêu chuẩn phổ biến cho quản lý BIM là UK Standard (BS 1192) và ISO-19650. BIM mang lại nhiều lợi ích như quản lý dữ liệu tập trung, thiết kế mô hình trực quan, tiết kiệm chi phí và thời gian, tăng khả năng cộng tác và giảm rủi ro.

BIM phát triển qua các chiều không gian (3D), thời gian (4D), chi phí (5D), năng lượng (6D) và thông tin vận hành (7D). Mỗi chiều mới đều mang lại những thông tin cụ thể và chi tiết hơn, từ quản lý tiến độ, chi phí đến năng lượng và thông tin vận hành, tạo ra sự toàn diện và chính xác trong quản lý dự án xây dựng.

5. Hệ thống thông tin địa lý GIS/GIS 3D

GIS là một hệ thống thu thập, quản lý và phân tích dữ liệu từ khoa học địa lý, tích hợp nhiều loại dữ liệu để tạo hình ảnh trực quan về vị trí không gian và tổ chức thông tin thành các lớp hình ảnh. Sự gắn kết thông tin không gian của GIS là điểm mạnh, giúp người dùng đưa ra quyết định thông minh hơn.

Trong lĩnh vực quy hoạch xây dựng, công nghệ GIS đã được áp dụng tại nhiều đơn vị và cơ quan quản lý địa phương. Tuy nhiên, thực tế cho thấy công tác lập quy hoạch xây dựng vẫn chủ yếu sử dụng công nghệ truyền thống, chưa fully tir aprovechando las capacidades de GIS.

Một số địa phương ở Việt Nam như Bình Dương và Bắc Ninh đã thành công trong việc triển khai Hệ thống GIS trong ngành xây dựng, giúp cải thiện quản lý và chia sẻ thông tin địa lý. Tính tương tác của các cơ sở dữ liệu và nền tảng công nghệ dùng chung cũng đã được xây dựng, giảm thiểu tình trạng phân mảnh và tăng cường kết nối thông tin.

Bộ Xây dựng cũng đã đưa ra hướng dẫn về việc thiết lập Hệ thống cơ sở dữ liệu đô thị liên thông trên nền GIS, nhấn mạnh sự quan trọng của GIS như một công cụ cung cấp cơ sở dữ liệu cho quy hoạch và quản lý đô thị thông minh.

6. Công nghệ quét 3D

Công nghệ quét 3D là một trong những công nghệ cơ bản được ứng dụng độc đáo trong quá trình chuyển đổi số của ngành xây dựng. Quét 3D sử dụng ánh sáng laser hoặc vùng ánh sáng cấu trúc để tạo ra đám mây điểm mô tả chính xác biên dạng bề mặt của vật thể vật lý. Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích như tăng độ chính xác, rút ngắn thời gian, cải tiến thiết kế, giảm chi phí và kiểm tra chính xác.

Trong ngành xây dựng, quét 3D laser được ứng dụng rộng rãi trong việc đo vẽ hiện trạng nhà xưởng, máy móc, cũng như trong công tác cải tạo công trình dân dụng và công nghiệp. Nó hỗ trợ quy trình bảo trì, bảo dưỡng, nâng cấp và cả trong khảo sát, xây dựng và tu sửa các công trình giao thông như đường xá, cầu cống. Điều quan trọng là công nghệ quét 3D còn đóng vai trò quan trọng trong ngành kiến trúc, giúp đo vẽ và xây dựng mô hình 3D chính xác, tiết kiệm chi phí và hỗ trợ xây dựng mô hình thông tin xây dựng (BIM).

Với những ứng dụng đa dạng và lợi ích đa chiều mà công nghệ quét 3D laser mang lại, không chỉ giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất của ngành xây dựng mà còn đóng góp tích cực vào sự phát triển toàn diện của xã hội và công nghiệp.

7. Điện toán đám mây Cloud Computing

Điện toán đám mây (Cloud Computing) đang là một trong những công nghệ cơ bản quan trọng được ứng dụng trong quá trình chuyển đổi số ngành xây dựng. Theo định nghĩa của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Mỹ (NIST), đây là mô hình dịch vụ cho phép người truy cập sử dụng chung tài nguyên điện toán qua kết nối mạng một cách dễ dàng, mọi lúc, mọi nơi. Thay vì phải mua và duy trì máy chủ, điện toán đám mây giúp giản lược quá trình này bằng cách tự động gom nhặt tài nguyên theo yêu cầu người dùng.

Các lợi ích cơ bản của điện toán đám mây bao gồm sử dụng tài nguyên tính toán động, giảm chi phí đầu tư, giảm độ phức tạp cơ cấu doanh nghiệp và tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán. Các ứng dụng của Cloud Computing trong ngành xây dựng rất đa dạng, bao gồm cơ sở dữ liệu đám mây, kiểm tra và phát triển website, phân tích và vận hành Big Data, lưu trữ dữ liệu website qua Cloud Server, chia sẻ dữ liệu thông qua các nền tảng như Google Drive và Dropbox, cũng như ứng dụng quản lý doanh nghiệp.

Để thúc đẩy việc áp dụng điện toán đám mây trong hệ thống Chính phủ điện tử và chính quyền điện tử, Bộ Thông tin và Truyền thông đã ký ban hành tài liệu hướng dẫn bộ tiêu chí và chỉ tiêu kỹ thuật. Tài liệu này cung cấp các tiêu chí cụ thể để đánh giá và lựa chọn giải pháp nền tảng điện toán đám mây. Đối tượng áp dụng bao gồm các cơ quan, tổ chức nhà nước và doanh nghiệp cung cấp giải pháp, dịch vụ nền tảng điện toán đám mây. Bộ Thông tin và Truyền thông đặt ra mục tiêu khuyến khích doanh nghiệp công nghệ Việt Nam phát triển và làm chủ công nghệ, không phụ thuộc vào công nghệ lõi của nước ngoài, nhằm hướng tới Chính phủ số, nền kinh tế số và xã hội số.

8. Thực tế ảo AR/VR

Công nghệ Thực tế ảo (VR) và Thực tế ảo tăng cường (AR) đang có ảnh hưởng lớn trong ngành xây dựng, chuyển đổi số hóa ngành này. VR mô phỏng thế giới 3D để người dùng tương tác trong môi trường số hóa, trong khi AR hiển thị hình ảnh kỹ thuật số trong thế giới thực. Cả hai công nghệ này đang được sử dụng rộng rãi trong quảng cáo, sản xuất, quy hoạch đô thị, nghệ thuật, giáo dục và nhiều lĩnh vực khác.

Trong ngành xây dựng, VR và AR chuyển đổi các bản vẽ 3D thành không gian ảo, giúp khách hàng trải nghiệm, tương tác và điều chỉnh dự án trước khi xây dựng. Thực tế ảo đặc biệt hữu ích để thể hiện chi tiết sản phẩm cuối cùng, cung cấp trải nghiệm thực tế và giúp lãnh đạo quyết định chiến lược hơn. Công nghệ này cũng giúp giảm thiểu sai sót và điều chỉnh kịp thời trong quá trình thiết kế và thi công.

Thực tế ảo không chỉ giúp quảng bá các dự án xây dựng hiệu quả mà còn tăng cường trải nghiệm cho khách hàng. Bằng cách này, VR và AR đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút sự chú ý, giảm thiểu rủi ro và tạo ra cầu nối gắn kết giữa khách hàng và doanh nghiệp. Ngoài ra, trong quy hoạch đô thị, thực tế ảo giúp quy hoạch viên kiểm tra mô hình dự kiến và cung cấp cư dân cái nhìn đầy đủ về quy hoạch thành phố, khuyến khích sự tham gia và đóng góp ý kiến từ cộng đồng.

9. Dữ liệu lớn Big Data

Big Data đề cập đến tập hợp lượng dữ liệu rất lớn và phức tạp, mang lại thông tin quý giá có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Đối với xây dựng, Big Data cung cấp khả năng phân tích thông tin khổng lồ đã được lưu trữ và thu thập, giúp tối ưu hóa các khâu quản lý dự án và cải thiện hiệu quả năng suất. Dữ liệu lớn được đặc trưng bởi ba thuộc tính chính: kích thước lớn, tốc độ xử lý nhanh và sự đa dạng. Với khối lượng dữ liệu lớn, việc triển khai Big Data đặt ra nhiều thách thức từ thu thập, lưu trữ, tìm kiếm, chia sẻ đến cập nhật thông tin.

Trong ngành xây dựng, Big Data có nhiều ứng dụng quan trọng. Việc phân tích dữ liệu từ thời tiết, giao thông, cộng đồng và hoạt động kinh doanh giúp xác định phân kỳ tối ưu của các hoạt động xây dựng. Nó cũng hỗ trợ trong việc quản lý rủi ro và tối ưu hóa chi phí và tác động môi trường. Dữ liệu từ máy móc trên công trình xây dựng có thể được sử dụng để theo dõi thời gian hoạt động, tối ưu hóa việc mua và thuê thiết bị, cũng như giảm chi phí và tác động đến môi trường. Việc theo dõi vị trí địa lý của thiết bị giúp cải thiện công tác hậu cần và đảm bảo sẵn có phụ tùng thay thế.

Bằng cách tích hợp dữ liệu này vào hệ thống mô hình thông tin tòa nhà (BIM), ngành xây dựng có thể lên lịch bảo trì theo yêu cầu và tối ưu hóa quá trình quản lý dự án. Công nghệ Big Data mở ra nhiều cơ hội để tối ưu hóa ngành xây dựng và thúc đẩy sự chuyển đổi số trong lĩnh vực này.

10. Công nghệ in 3D

Công nghệ in 3D, một trong những công nghệ cơ bản quan trọng trong chuyển đổi số ngành xây dựng, sử dụng phương pháp sản xuất bồi đắp dựa trên thiết kế 3D của sản phẩm. Thiết kế 3D sau đó được chuyển đổi thành dữ liệu điều khiển (Gcode) bằng phần mềm cắt lớp (Slicer) và dữ liệu này được nạp vào máy in 3D để tạo hình sản phẩm với độ chính xác và chi tiết cao. Công nghệ in 3D đang ngày càng trở nên quan trọng trong nhiều lĩnh vực đời sống như công nghiệp sản xuất, y khoa, kiến trúc và xây dựng.

Lợi ích của công nghệ in 3D trong xây dựng bao gồm tốc độ sản xuất nhanh, dễ tiếp cận và ứng dụng linh hoạt, chất lượng mẫu thử cao, tiết kiệm chi phí, khả năng thiết kế sáng tạo và tự do tùy biến, cùng việc hạn chế rác thải. Tại Việt Nam, công nghệ in 3D trong xây dựng hiện đang tập trung vào việc tạo mô hình thử nghiệm kiến trúc để đánh giá thiết kế và cấu trúc xây dựng.

Tuy nhiên, trên thế giới, đã xuất hiện nhiều dự án xây dựng sử dụng công nghệ in 3D, với Dubai dự kiến xây 25% tòa nhà bằng công nghệ này vào năm 2030. Một số ứng dụng tiêu biểu gồm việc xây nhà cách ly trong thời gian ngắn tại Thượng Hải với chi phí hợp lý. Các phương pháp xây dựng bằng máy in 3D bao gồm tạo ra bức tường rỗng, sử dụng đầu đùn được hỗ trợ bởi cần trục hoặc robot và lắp đặt các thành phần nội thất như bếp nấu và bồn tắm. Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn mở ra nhiều tiềm năng cho sự phát triển của ngành xây dựng trong tương lai.

Lời kết

Qua bài viết trên của IBOM có thể thấy việc ứng dụng các công nghệ cơ bản trong chuyển đổi số ngành xây dựng là một bước tiến quan trọng để nâng cao chất lượng, hiệu suất và bền vững trong môi trường công nghiệp ngày càng cạnh tranh. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn đóng góp vào sự phát triển toàn diện của cộng đồng, với hy vọng mở ra những tiềm năng mới và hứa hẹn cho tương lai của ngành xây dựng.