Số hóa trong ngành xây dựng

Bên cạnh phần cứng & phần mềm khảo sát và sự phức tạp của BIM và trao đổi dữ liệu, bài viết này khám phá các khía cạnh rộng hơn của số hóa trong ngành xây dựng. Chúng ảnh hưởng đến lĩnh vực không gian địa lý như thế nào? Cơ hội và mối đe dọa là gì? Còn yếu tố con người thì sao? Và dữ liệu không gian địa lý thực sự được sử dụng như thế nào trong thực tế?

Cho dù trên các địa điểm ở cánh đồng nâu hay đồng ruộng, hầu hết các dự án xây dựng đều bắt đầu bằng một cuộc khảo sát địa điểm. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị khảo sát thông thường hoặc bằng các công cụ hiện đại như máy bay không người lái (UAV hoặc ‘máy bay không người lái’) để đo quang và máy quét laser để lập bản đồ. Sau đó, các nhà khảo sát có thể hỗ trợ dự án bằng cách theo dõi tiến độ, đo các đống hư hỏng và các cuộc khai quật, và cuối cùng thực hiện một cuộc khảo sát hoàn chỉnh bằng cách sử dụng thiết bị lập bản đồ di động và mặt đất để tạo ra cả đám mây điểm và ảnh toàn cảnh. Tất cả những nỗ lực này góp phần vào việc cung cấp các sản phẩm như Môi trường Dữ liệu Chung (CDE), xây dựng bộ dữ liệu mô hình thông tin (BIM) và các cặp song sinh kỹ thuật số.

Các đám mây điểm, mô hình và hình ảnh chính xác do người khảo sát tạo ra có thể giảm nhu cầu người khác truy cập vào trang web. Điều này có thể tiết kiệm thời gian và giảm lượng khí thải carbon do vận chuyển. Dữ liệu nắm bắt thực tế dễ dàng có sẵn cũng sẽ khuyến khích các thành viên trong nhóm dự án kiểm tra chi tiết thường xuyên hơn, điều này có thể tiết kiệm thời gian trong quá trình thiết kế và giảm thiểu sai sót. Cuối cùng, giảm thiểu số lượng người trên trang web rõ ràng là một lợi thế trong thời kỳ đại dịch đang diễn ra. Cùng với đó, các chuyên gia khảo sát sẽ quen thuộc hơn với BIM và cách nó được sử dụng trong ngành xây dựng – không chỉ để thực hiện công việc của họ hiệu quả hơn mà còn hiểu và hỗ trợ tốt nhất cho khách hàng của họ.

 

BIM trong lý thuyết và thực hành

Một lưu ý quan trọng là không phải tất cả khách hàng đều có thể hoàn toàn quen thuộc với BIM, đặc biệt nếu nó đã được áp dụng bởi chính khách hàng của họ. Ví dụ, một số người có thể nghĩ rằng BIM và mô hình Revit là một và giống nhau, thay vì nhận ra rằng Revit là một công cụ liên quan đến BIM. Là người khảo sát, bạn nên dành thời gian để giải thích rằng BIM không phải là Revit, cách BIM phù hợp với doanh nghiệp của khách hàng và cách bạn có thể hỗ trợ họ với các hoạt động và lời khuyên để triển khai BIM một cách hiệu quả. Bạn có thể phải nhấn mạnh rằng ‘M’ trong BIM là viết tắt của ‘mô hình hóa’ chứ không phải ‘mô hình’. Nói cách khác, nó không phải là một mô hình 3D đơn lẻ, mà là một quá trình liên tục để đảm bảo trao đổi và quản lý thông tin hiệu quả trong toàn bộ vòng đời của cấu trúc.

Tuy nhiên, BIM không phải là thuốc chữa bách bệnh. Các doanh nghiệp xây dựng nhỏ hơn có thể chỉ đơn giản là bị áp đảo bởi BIM và mọi thứ mà nó đòi hỏi. Họ có thể không có đủ tài chính hoặc nguồn nhân lực để áp dụng nó – nhưng nhiều dự án xây dựng phụ thuộc vào các nhà thầu như vậy. Khách hàng cũng có thể nghi ngờ hoặc cảm thấy rằng BIM không liên quan đến danh mục tài sản của họ. Một nhà khảo sát của một hiệp hội nhà ở lớn của Vương quốc Anh nhận xét: “Tôi chưa thấy BIM trong môi trường sống. Đó là một khái niệm tuyệt vời, nhưng không có sự phát triển nào mà tôi đã tham gia có thể biện minh cho cái giá phải trả. Có thể trong một vài thập kỷ nữa, nó có thể trở nên phổ biến. ” Tuy nhiên, BIM đã được áp dụng rộng rãi trong các bộ phận khác của ngành xây dựng.

Tập trung vào nhu cầu của khách hàng

Là các chuyên gia địa tin học, chúng tôi chỉ sản xuất dữ liệu vì khách hàng của chúng tôi cần nó. Điều đó có nghĩa là chúng ta phải tập trung vào cách dữ liệu GIS của chúng ta giao tiếp với hệ thống BIM của khách hàng (xem thêm một bài viết trước đây trên GIM International , ‘Cầu nối giữa không gian địa lý và xây dựng’). Đây có thể là một thách thức vì dữ liệu không gian địa lý thường đề cập đến các điểm, trong khi dữ liệu BIM đề cập đến các đối tượng. Do đó, điều quan trọng là phải nhận thức được nhu cầu của từng khách hàng và mức độ nâng cao của họ về BIM và các khía cạnh khác của số hóa.

 

Con người và Tổ chức

Thực tế là số hóa và cụ thể là BIM là các quy trình chứ không phải là các sản phẩm kỹ thuật có nghĩa là mọi thứ đều xoay quanh con người và tổ chức mà họ làm việc. Xử lý các khía cạnh đó có thể là một trải nghiệm đầy thách thức đối với một khảo sát viên quen làm việc với phần cứng chẳng hạn như máy toàn đạc so với khía cạnh con người. Một báo cáo của McKinsey có tên ‘Văn hóa cho kỷ nguyên kỹ thuật số’ đã xác định những thách thức về văn hóa và hành vi là những trở ngại chính để đáp ứng các ưu tiên kỹ thuật số. Nó cũng gợi ý rằng những thay đổi về văn hóa diễn ra chậm hơn và phức tạp hơn những thay đổi trong công nghệ thúc đẩy chúng. Điều này có thể áp dụng cho cả các doanh nghiệp địa lý và khách hàng của họ, cũng như số hóa trong ngành xây dựng nói chung.

Trong bối cảnh đánh giá mức độ trưởng thành của BIM, David Shepherd (lãnh đạo BIM tại dự án Hạ viện Vương quốc Anh) đã viết về sự cần thiết phải tập trung vào sự hợp tác giữa con người và doanh nghiệp, chứ không chỉ tập trung vào các quy trình bắt buộc. Ông lo ngại rằng các quy trình quá quy định có thể không khuyến khích sự sáng tạo, do đó BIM sẽ gây hại hơn là nâng cao kết quả dự án. Anh ấy kêu gọi lãnh đạo nhóm và chia sẻ các giá trị để đảm bảo rằng dữ liệu và công nghệ kỹ thuật số mang lại lợi ích cho các sản phẩm được phân phối. Ông cũng cảm thấy rằng các nhà cung cấp phần mềm nên định giá sản phẩm của họ sao cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ có thể tiếp cận được. Những quan sát đó cũng có thể liên quan đến các khía cạnh khác của số hóa trong ngành xây dựng.

Các mối đe dọa tiềm ẩn

Các chuyên gia địa tin học cần phải biết về những phát triển kỹ thuật có thể làm giảm nhu cầu về các chuyên gia khảo sát. Ví dụ, thiết bị động đất hiện đại được trang bị GNSS và một loạt các cảm biến có thể được điều khiển trực tiếp từ các thiết kế xây dựng. Điều này không chỉ có thể tránh tình trạng quá tải hoặc thiếu chất lượng gây tốn kém mà còn có thể giảm nhu cầu khảo sát thường xuyên đối với việc khai quật. Một số máy quét laser cầm tay hiện nay có giá cả phải chăng đến mức ngay cả các công ty xây dựng nhỏ hơn cũng có thể mua chúng. Giờ đây, phép đo ảnh có thể được thực hiện bằng máy bay không người lái hoặc điện thoại thông minh và phần mềm giá cả phải chăng (hoặc thậm chí miễn phí).

Những khía cạnh này của số hóa có nghĩa là người khảo sát cần thuyết phục khách hàng rằng họ vẫn có liên quan vì chất lượng công việc được đảm bảo hoặc quy trình làm việc hiệu quả hơn và tính độc lập. Vậy làm thế nào bạn có thể chứng minh điều đó? Nó có thể hữu ích nếu bạn giải thích rằng một cuộc khảo sát có vẻ rẻ tiền có thể trở nên rất đắt về lâu dài nếu nó dẫn đến các vấn đề trong quá trình xây dựng. Mặc dù vậy, một số thị trường khảo sát có thể bị mai một. Đây càng là lý do để cộng đồng địa tin học theo dõi và dự đoán sự phát triển trên thị trường, đồng thời hướng tới phát triển các ứng dụng và thị trường mới.

Phương pháp xây dựng hiện đại

Trong nhiều thị trường liên quan đến xây dựng, nhu cầu về hiệu quả cao hơn và sự thiếu hụt lao động có tay nghề cao đang dẫn đến các mức độ khác nhau của chế tạo sẵn hoặc xây dựng ngoài công trường. Điều này sẽ khuyến khích số hóa hơn nữa và có khả năng tác động đến nhu cầu về các dịch vụ không gian địa lý.

Các dự án tân trang hoặc mở rộng các tòa nhà hiện có, đặc biệt là các tòa nhà cũ hơn, thường dựa vào xây dựng tại chỗ, truyền thống. Điều này là do hình học thường phức tạp và không đều. Do đó, các thành phần mới được cắt và cung cấp cho cấu trúc hiện có tại chỗ để đảm bảo sự phù hợp tốt. Trong một số trường hợp, hiện nay có thể sử dụng phương pháp quét laze để quét trang web với độ chính xác cao. Điều này có thể cho phép chế tạo tại chỗ các bộ phận như tấm gỗ nhiều lớp và cụm đường ống. Sự phát triển số hóa như vậy có thể tăng hiệu quả và tiết kiệm thời gian cả trên công trường và di chuyển đến công trường của công nhân xây dựng. Tương tự, quét laser chi tiết với các bức ảnh toàn cảnh giúp việc kiểm tra ngay cả những chi tiết nhỏ trong quá trình thiết kế trở nên dễ dàng hơn nhiều. Điều này có thể giúp các kiến ​​trúc sư,

 

Kỹ thuật số hóa và khởi động Muddy   

Ngành công nghiệp khai thác đã thực hiện một số dự án số hóa sử dụng thiết bị tự động hoặc điều khiển từ xa. Điều này đôi khi được kết hợp với điện khí hóa toàn bộ hoặc một phần thiết bị để giảm phát thải khí nhà kính. Những tiến bộ kỹ thuật số đang tiếp tục cho phép giới thiệu một loạt các thiết bị tiên tiến trên các công trường xây dựng và công trình dân dụng.

Số hóa hiện tại của các thiết bị xây dựng và công trình dân dụng bao gồm từ rô bốt tự động hoàn toàn đến nhà máy xây dựng dường như thông thường được trang bị một loạt các hệ thống kỹ thuật số để hỗ trợ con người vận hành. UAV đã được sử dụng rộng rãi cho các cuộc khảo sát địa điểm thường xuyên để theo dõi tiến độ. Các giải pháp công nghệ như thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR) hiện đang được sử dụng trong xây dựng. Các ứng dụng bao gồm thăm và kiểm tra địa điểm từ xa, đào tạo, thuyết trình, v.v. Các ứng dụng không gian địa lý bao gồm hiển thị thông tin đã thu thập trước đó trong khi thực hiện khảo sát địa điểm. Trimble SiteVision , Topcon MAGNET và Leica Captivate là những ví dụ về điều này.

Các cặp song sinh kỹ thuật số dựa trên quét laze hoặc đo quang đã tỏ ra rất hữu ích cho việc duy trì các tài sản hiện có. Ví dụ, các nhà cung cấp nhà ở công cộng ở Thụy Điển và Hà Lan đã sử dụng phương pháp đo quang UAS để kiểm tra hàng nghìn bất động sản, như đã đề cập trong các bài báo trước đây của GIM International . Ở Hà Lan, Rijkswaterstaat đã đưa các cặp song sinh kỹ thuật số (dựa trên quét laze, kết hợp với ảnh) của tám đường hầm được tân trang lại. Điều đầu tiên ngay lập tức chứng minh giá trị của nó khi dịch COVID-19 bắt đầu; đấu thầu cho việc tân trang lại có thể được tiếp tục bằng cách cấp cho các nhà thầu quyền truy cập vào hệ thống đôi kỹ thuật số thay vì tổ chức các chuyến thăm quan địa điểm.

Trong một ví dụ khác, dự án đường sắt HS2 ở Anh đang có kế hoạch sử dụng VR, BIM và một bộ đôi kỹ thuật số để tối ưu hóa việc bảo trì trong tương lai. Điều này sẽ bao gồm dữ liệu trực tiếp từ hàng nghìn cảm biến bên đường và trên tàu được gửi đến Trung tâm điều khiển tích hợp mạng. Trước khi ra ngoài công trường, các kỹ sư sẽ sử dụng tai nghe VR để điều tra các vấn đề từ trung tâm điều khiển. Điều này sẽ giúp họ chuẩn bị các hoạt động bảo trì hiệu quả hơn và giải quyết các vấn đề từ xa nếu có thể.

 

Triển vọng tới tương lai

Bài báo này đã chỉ ra rằng các cơ hội cho lĩnh vực không gian địa lý liên quan đến số hóa trong ngành xây dựng lớn hơn bất kỳ mối đe dọa nào mà nó có thể gây ra. Hơn nữa, bằng cách tập trung vào nhu cầu của khách hàng và giáo dục họ về lợi ích của BIM và các công nghệ được hỗ trợ kỹ thuật số khác, người khảo sát có thể giúp khách hàng của họ cải thiện chất lượng công việc đồng thời tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Kết quả là, những người khảo sát có thể củng cố mức độ liên quan của họ và củng cố các mối quan hệ khách hàng hiện tại của họ, đồng thời cũng mở rộng ra các ứng dụng và thị trường mới cho một tương lai tươi sáng hơn.

3 giải pháp kỹ thuật số sáng tạo cho các trang web xây dựng

Robot Plotter

Công ty Tyker , một công ty con của Đại học Wageningen ở Hà Lan, đã phát triển Robot Plotter. Chiếc xe tự hành nhỏ để đánh dấu bề mặt này ban đầu được phát triển cho các ứng dụng lát đường, nhưng hiện đang được sử dụng rộng rãi hơn, chẳng hạn như thiết lập các dự án kỹ thuật nền móng. Thiết bị điều hướng bằng GNSS-RTK ở ngoài trời và có thể được điều khiển bằng máy toàn đạc ở những khu vực tiếp nhận GNSS kém, chẳng hạn như bên trong các tòa nhà.

Robotic Laser Scanning Dog

Trimble đã gắn một trong những máy quét laser X7 của mình trên chú chó robot Spot do Boston Dynamics sản xuất. Điều này hoạt động với phần mềm quét và bố trí xây dựng FieldLink của công ty và nhằm mục đích theo dõi tiến độ công việc. Spot có thể điều chỉnh chướng ngại vật và thậm chí cả cầu thang, điều này làm cho nó hoàn hảo để triển khai trên các công trường xây dựng. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ quét, thiết bị quay trở lại đế cắm của nó, không chỉ sạc pin của máy quét và rô bốt mà còn chuyển dữ liệu không gian địa lý trở lại văn phòng.

Dự án xây dựng thông minh

Nhà sản xuất thiết bị động đất Komatsu đã phát triển một giải pháp quy trình làm việc kỹ thuật số cho toàn bộ quá trình xây dựng, từ đấu thầu đến bàn giao và báo cáo cuối cùng. Xây dựng thông minhlà một dự án mở với hơn 20 đối tác. Nó bao gồm phần mềm thiết kế, cảm biến máy móc, công cụ khảo sát và quản lý đội xe. Các ứng dụng Xây dựng thông minh có thể tải mô hình 3D lên các thiết bị làm đất như máy xúc và máy ủi. Điều khiển máy tự động sau đó đảm bảo rằng các đường viền phù hợp được tuân theo trong quá trình hoạt động. Cảm biến trên máy tự động cung cấp dữ liệu được đào. Điều này làm giảm nhu cầu về các hoạt động khảo sát nhỏ, mặc dù các công trình lớn vẫn cần được theo dõi bởi một cuộc khảo sát xác minh. Richard Clement của Komatsu Europe nhận xét: “Công nghệ sẽ giúp chúng tôi biến các công trường xây dựng thành nơi làm việc tốt hơn, an toàn hơn và cập nhật hơn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với tương lai của ngành công nghiệp của chúng ta, với nhiều công ty đang phải vật lộn để thu hút cả những người trẻ và có kỹ năng.