Industria construcțiilor din prezent utilizează deja zeci de tehnologii care sunt la cerere maximă în construcții. Analiza noastră se concentrează pe cele mai moderne și solicitate tehnologii IT și materiale inovatoare din domeniul construcțiilor, care, cu fiecare an, devin din ce în ce mai implicate în sfera construcțiilor, contribuind la materializarea celor mai îndrăznețe idei ale viitorului.
Caracteristicile industriei
Industria construcțiilor este adesea criticată pentru conservatorism excesiv, standardizare și flux birocratic de documente. Cu toate acestea, implementarea celor mai noi tehnologii în această industrie nu este o misiune ușor de dus la bun sfârșit, deoarece principalele cerințe pentru obiecte sunt conformitatea cu siguranța, adică fiecare tehnologie trebuie să aibă o bază normativă, standardizare și să își acopere propriile costuri: costul final al dezvoltării sale ar trebui să fie adecvat, iar eficiența în reducerea costurilor în viitor ar trebui să fie semnificativă și, în plus, prelungită în timp. Orice tehnologie necesită un design corespunzător și o întreagă gamă de activități de lucru ale echipei de proiect, controlul calității, precum și instruirea personalului.
Principalele avantaje ale tehnologiilor
Cu toate acestea, dezvoltarea orașelor și creșterea populației, precum și noul format al nivelului de comunicare umană în era BIG DATA, creșterea economiilor și al nivelului de trai al oamenilor au activat industria construcțiilor la o integrare mai dinamică a inovației și a soluțiilor tehnologice. Prin urmare, noile tehnologii în construcții sunt promovate și utilizate în mod activ în lume.
În plus, însăși viteza dezvoltării tehnologiei determină o digitalizare pe scară largă a industriei construcțiilor. Iar aplicarea tehnologiilor IT este deja un aspect al competitivității. Inovațiile în construcții îmbunătățesc șantierul șantierul și cresc profiturile, dar contribuie și la câștigarea licitațiilor pentru proiecte.
Pentru că inovațiile sunt cele care aduc beneficii economice și cresc competitivitatea unei firme de construcții și, de asemenea, în cele din urmă, implementează cererea clientului cu eficiență maximă.
Tehnologii de construcție moderne populare
- BIM
- Servicii Cloud și tehnologii mobile
- Inteligența artificială
- Internet of Things
- Realitatea virtuală și augumentată
- Robotizare și exoschelete
- Modelarea 3D
- Big Data
- Dubluri digital
- Tehnologia blockchain
BIM
BIM (building information modeling) este probabil principala „balenă” în proiectarea modernă și principala tehnologie utilizată. Aceasta implică nu doar modelarea virtuală a unei clădiri, ci și o reprezentare digitală cuprinzătoare a caracteristicilor fizice și funcționale ale unui obiect. BIM ține cont nu doar de construcție, ci și de echipamente, management, exploatarea unui obiect, perspectiva reparației sau demolării; cu alte cuvinte, acoperă întregul ciclu de viață al obiectului în complex. Toate componentele și nuanțele din proiectare, care sunt relevante pentru obiect, sunt, în mod necesar, luate în calcul și analizate într-un singur proiect. Dacă orice element sau adaos este îndepărtat sau înlocuit, întregul model este recalculat cu această corecție.
Datorită BIM, modelul virtual creat al obiectului permite specialiștilor să:
- vadă toate problemele și inconsecvențele;
- aprobe beneficiile percepute ale unității;
- aibă posibilitatea de a utiliza modelul pentru toți participanții la proiect;
- facă ajustări;
- calculeze o estimare;
- controleze procesul de lucru;
- anticipeze riscurile viitoarelor construcții;
- calculeze resursele.
Tehnologia BIM contribuie la reducerea:
- costurilor materialelor;
- erorilor în proiect;
- termenelor limite.
Având tehnologia în arsenalul de date digitale despre obiect, lucrările au loc cu ajutorul unui dispozitiv mobil, datorită căruia se efectuează un control adecvat în toate etapele, de exemplu, folosind funcționalitatea PlanRadar. O astfel de soluție simplifică foarte mult managementul și controlul proceselor de construcție și optimizează rezultatul.
În Rusia, de exemplu, doar 5-7% dintre companii folosesc BIM (în principal în mega-orașe și companii mari), iar alte tehnologii noi în construcții sunt și mai puțin frecvente în țară. În SUA, aproximativ 72% dintre firmele de construcții utilizează BIM, pentru a economisi foarte mulți bani cu proiectele lor. În Marea Britanie, din 2016, toate proiectele de construcție bugetare trebuie să utilizeze BIM Level 2. În Franța, începând cu 2017, guvernul național a implicat BIM în sectorul locuințelor, pentru o jumătate de milion de locuințe. În Spania, BIM este obligatoriu în proiectele de infrastructură, începând cu 2019. Germania a implementat utilizarea BIM în toate proiectele de infrastructură din 2020. Țările Benelux au, de asemenea, rate ridicate de utilizare a acestei tehnologii.
Servicii Cloud și tehnologii mobile
Funcționarea modelului BIM presupune includerea serviciilor Cloud pentru schimbul de date și furnizarea de informații în timp real. Cloud-ul poate conține o mare varietate de informații și instrumente segmentate – de la instrumente pentru arhitecți la sisteme de management al proiectelor, care sunt disponibile pentru orice participant la proiect, în orice moment, pe un dispozitiv mobil – astfel, efectul colaborării crește.
Serviciile Cloud furnizează:
- mobilitate ridicată – toate informațiile sunt accesibile de pe orice dispozitiv cu conexiune la Internet;
- cantitatea de informații stocate în Cloud și puterea de calcul a serverelor unde sunt stocate datele nu sunt limitate;
- scalare în conformitate cu nevoile proiectului de construcție – se adaptează nevoilor, resursele nu sunt implicate inutil, productivitatea nu scade;
- servicii accesibile – construirea propriei infrastructuri IT este mult mai costisitoare decât utilizarea unui furnizor de servicii Cloud;
- acces instantaneu la informațiile tuturor participanților la proiect, a întregii echipe;
- simplificarea comunicării și colaborării în timp real;
- capacitatea de a gestiona mai multe șantiere, fără pierderea controlului calității – Cloud-ul ajută la sincronizare;
- capacitatea de a reduce costul birourilor mari – găzduire pe servere terțe, fără necesitatea de a vă întreține propriile servere;
- protecție maximă a datelor.
Inteligența artificială
Inteligența artificială (AI) este „comportamentul” unei mașini, un tip de tehnologie care imită funcțiile cognitive umane: rezolvarea sarcinilor și problemelor, recunoașterea imaginilor și a obiectelor și învățarea. Există un anumit domeniu al AI – machine learning (învățarea automată), care se bazează pe colectarea de date statistice, pe baza cărora se trag concluzii.
Noile tehnologii de construcție nu pot exista fără învățarea automată și AI. De fapt, acestea sunt un asistent invizibil, care analizează terabiți de date și identifică probleme. Acest proces poate fi unul de rutină, cum este filtrarea informațiilor inutile sau, dimpotrivă, căutarea unor date specifice. Programele care folosesc motorul AI sunt folosite pentru:
- Analiză predictivă
- prezic amenințări de securitate pe baza datelor existente;
- identifică atribute și elemente importante în șantierul de construcții;
- controlează teritoriul, numărul persoanelor în șantier și respectarea EIP.
- Planificare și proiectare proiecte
- datele colectate și modelate contribuie la evitarea depășirii bugetului;
- monitorizează și reduc riscurile, stabilesc priorități.
- Mecanisme robotizate, automatizarea procesel
- efectuează operațiuni de rutină, simple, dar care necesită mult timp, în șantier, înlocuind forța de muncă umană.
- optimizează activității unde este necesară o productivitate ridicată.
Internet of Things (Internetul lucrurilor)
Această tehnologie este strâns legată de sistemele Cloud și AI, deoarece IoT (Internet of Things) fără analize și un algoritm de colectare a datelor nu este foarte eficient. În construcții, IoT este un ajutor de nădejde în rezolvarea mai multor probleme. Cu ajutorul unei varietăți de senzori în șantier, managementul proiectului devine mai eficient, iar procesul de construcție devine mai sigur și mai optimizat.
Experții prevăd că, până în 2024, cota de piață a IoT în construcții va ajunge la 16,8 miliarde de dolari. Care sunt beneficiile acestei tehnologii?
- Productivitate crescută.
Adesea, companiile derulează mai multe proiecte, în locații diferite, astfel că este foarte important pentru acestea să monitorizeze ciclurile de viață ale fiecăruia și să respecte termenele limită. Senzorii colectează date în șantier, care apoi sunt procesate de software și oferă antreprenorului o imagine completă a situației de lucru. Tehnologia contribuie la controlul proiectelor complexe, reducând timpul și costul rezolvării sarcinilor.
- Siguranță/securitate
Accidentele și decesele pe șantierele moderne continuă să fie o problemă. IoT poate reduce semnificativ riscurile și poate preveni accidentele.
Senzorii de pe hainele muncitorilor din construcții, senzorii de pe șantier și senzorii din materialele de construcții urmăresc mișcarea oamenilor în zone, substanțele periculoase în aer, încălcările regulilor de depozitare, condițiile de urgență și multe altele. Senzorii de pe materialele de construcție pot preveni, de asemenea, furtul.
- Managementul resurselor
IoT optimizează, de asemenea, costul de întreținere a unităților și aprovizionarea cu resurse. Senzorii inteligenți permit monitorizarea consumului de energie electrică, apă sau combustibil și contribuie la optimizarea acestor elemente de cost. Datele sunt colectate automat și furnizează un rezumat imparțial: atunci când este necesară completarea sau desfășurarea lucrărilor de întreținere preventivă, înlocuire sau reparații.
Un studiu recent al McKinsey Global Institute, care evaluează impactul Internetului lucrurilor asupra industriilor de construcții și minerit, a constatat că proprietarii de afaceri ar putea economisi peste 160 de miliarde de dolari prin aplicarea IoT. Potențialul acestei tehnologii va fi deblocat în construcții abia în următorii ani, pe măsură ce are loc digitalizarea globală a industriei construcțiilor.
Realitatea virtuală și augumentată
Dintre noile tehnologii din arhitectură și construcții, realitatea virtuală (VR) merită, în special, evidențiată. Acesta creează o lume „reală” într-un mediu digital, folosind fotografii, randări și videoclipuri la 360°. Capacitățile tehnologiei asigură navigarea într-un mediu digital realist, ce permite și interacțiunea cu obiectele, în timp real. Realitatea augmentată presupune deja elemente digitale separate suprapuse mediului real, completând astfel modelul final conceput.
VR oferă și mai multă integritate și globalitate unui obiect virtual, unde, în fapt, informațiile digitale „prind viață” cu informații fizice. Realitatea virtuală are o scară mult mai mare, aspect care îmbunătățește modelele multidimensionale create. Este o experiență specială, la persoana întâi, care adaugă mai multe soluții profesionale și o analiză expertă. Aceasta transformă modul în care este construită infrastructura în general.
Cu această tehnologie:
- testați proiecte noi viabile;
- monitorizați progresul;
- identificați probleme în etapele timpurii ale construcției;
- accesați un instrument practic pe teren pentru explorarea structurilor complexe.
Robotizare și exoschelete
În ciuda utilizării evidente a înlocuirii maxime a forței de muncă umane într-un domeniu precum construcțiile, munca manuală continuă să predomine și, uneori, este singura opțiune pentru productivitate. Din păcate, șantierul este un mediu prea mobil și în schimbare rapidă, unde roboții fără AI fantastică nu își găsesc locul, funcționând conform unui anumit algoritm. Dar construcțiile adoptă treptat soluții inteligente, în special utilizarea dronelor. Și această tehnologie are mult mai multe aplicații în domeniul imobiliar și comercial decât simpla fotografiere aeriană a obiectelor.
Dronele pot:
- asigura control de siguranță: monitorizarea șantierelor cu camere și identificarea zonelor periculoase. Nu este nevoie să verificați personal șantierul, ci să trimiteți imediat oameni să rezolve problema;
- livra materiale în șantier, pentru a reduce numărul vehiculelor utilizate;
- fi utilizate pentru piatră. Viteza și calitatea activității uzuale de lucru crește;
- efectua demolarea elementelor clădirii la finalul proiectului. Deși soluția va necesita mai mult timp, este cu siguranță mai ieftină și mai sigură;
- asigura securitatea. Din păcate, furtul în construcții este omniprezent, așa că roboții pot fi folosiți pentru a reduce costul acestui articol.
Exoscheletele robotizate vor accelera munca și productivitatea pe șantier, deoarece puterea unei persoane într-un astfel de „costum” crește de multe ori, în timp ce asigură un nivel mai ridicat de siguranță.
Modelarea 3D
Această tehnologie a fost utilizată de mult timp în industria construcțiilor, dar, abia recent, a început să se bucure de popularitate la scară largă.
Piața de imprimare 3D de beton din industria construcțiilor este estimată să crească cu 58 de milioane de dolari până în 2024.
Această tendință este stimulată de cererea crescută pentru o astfel de imprimare în construcții: productivitate ridicată și ușurință în crearea structurilor cu diferite niveluri de complexitate. Obținerea blocurilor de construcție finite (pereți, plăci) sau a altor componente direct în șantier reduce nu numai costul de producție, ci și costul logisticii și al personalului. Datorită tehnologiei de extrudare în modelarea 3D, se pot crea elemente din diferite materiale – beton, geopolimer, ciment, ghips și argilă.
Avantajele tehnologiei:
- viteză;
- precizie (numărul greșelilor este redus la minimum);
- varietate în proiectare;
- performanță ridicată;
- reducerea cheltuielilor pentru transport și personal suplimentare;
- protejarea mediului.
Viitorul imprimării 3D de beton sună foarte promițător. Există deja soluții sustenabile și scalabile pentru modelarea 3D de beton pentru diferite obiecte (BAM centrul pentru imprimarea 3D a elementelor structurale din beton din Olanda). În Rusia, în 2017, compania Irkutsk Apis Cor. a dezvoltat o imprimantă 3D specială, cu ajutorul căreia a fost creată o casă întreagă. Avantajul imprimantei 3D rusești este că poate imprima casa polar, fără șine, ca alte imprimante 3D, nu are nevoie de suprafețe plane pentru lucru precis, și, în plus, pregătește singură proporțiile amestecului de materiale.
Big Data
Împreună cu alte tehnologii avansate, Big Data poate fi un optimizator important al proceselor de construcție. Pot fi structurate și analizate matrice uriașe de date și diverse informații împrăștiate, ceea ce poate rezulta în anumite modele și aspecte, care pot fi utile pentru anumite sarcini, vor reduce costurile, vor anticipa riscurile și vor prezice eficacitatea anumitor lucrări. Big Data înseamnă diverse fapte, date, informații provenite nu numai de la oameni, ci și de la o varietate de senzori, sisteme și programe – și împreună cu AI (inteligență artificială), MO (învățare automată) și IoT (Internet of Things), aceste date devin un instrument important de management. Big Data pot contribui la identificarea modelelor de condiții meteorologice sau climatice (și alte condiții) pentru un șantier de construcție, pentru a calcula cel mai bun moment pentru începerea construcției și pentru a prezice buna funcționare a proiectului. De asemenea, analiza setului de date oferă concluzii predictive importante despre fezabilitatea anumitor lucrări și reduce costurile prin optimizarea sau înlocuirea scenariului inițial.
Dubluri digital
Copii virtuale exacte ale obiectelor fizice – clădiri, orașe. Această tehnologie merge braț la braț cu BIM, având elemente. Cu toate acestea, principala diferență dintre ele este că geamănul digital are scopul de a simula interacțiunea unei persoane cu mediul și un obiect. Un geamăn virtual al unui obiect fizic oferă informații despre starea actuală a ecosistemelor create și a infrastructurilor și modul în care acestea afectează utilizatorii.
Modelul computerizat integrează informațiile într-un singur mediu, care este accesibil tuturor. Modelul BIM este în general static, în timp ce geamănul digital dinamic se modifică în timp. Gemenii oferă o oportunitate de a testa diferite scenarii și amenințări – impactul dezastrelor naturale, diferite situații de urgență – incendii sau prăbușirea unui element, folosind simulare. Pe baza modelului BIM, geamănul digital poate „trăi” acele informații prin integrarea diferitelor blocuri de informații. Prin urmare, una dintre funcțiile principale ale geamănului digital este funcția predictivă. Posibilele probleme sau, dimpotrivă, o înțelegere exactă a faptului că obiectul va fi capabil să reziste la sarcinile așteptate, permite constructorilor să evite costuri excesive, să optimizeze procesele și să facă ajustări în stadiile incipiente.
Tehnologia blockchain
În construcții, blockchain-ul este implementat sub formă de contracte inteligente, acționând ca un „administrator” pentru toate părțile din contract: protocolul digital al contractului inteligent este implementat în rețeaua blockchain.
Tehnologia Blockchain a fost utilizată inițial pentru tranzacțiile cu criptomonede, dar modul în care garantează securitatea și transparența poate asigura efectiv un proces cu mai multe părți implicate, cum ar fi construcțiile. Unul dintre avantajele acestei tehnologii este că nu implică intermediari, precum bazele de date standard: schimbul de informații are între utilizatorii finali (sistemele peer-to-peer acționează ele însele ca servere și sunt conectate prin Internet) – fără un computer central.
Tehnologia blockchain se referă la informații digitale stocate într-o bază de date tranzacțională publică (bloc), care este controlată de sisteme informatice peer-to-peer sau verificată de o rețea de calculatoare chain-chain (lanț-lanț).
Fiecare dispozitiv din lanț conține diferite tipuri de informații, cum ar fi dovada unei tranzacții financiare bancare, contract, titlu de proprietate sau autentificare. Securitatea datelor blockchain este controlată de fiecare participant din lanț, care este responsabil pentru partea sa de protejare a informațiilor, cu o semnătură digitală, și asigură schimbul rapid și sigur de informații, ocolind participarea terților, de exemplu, o bancă. Descentralizarea operațiunilor, în care responsabilitatea și garanția sunt atribuite părților interesate din lanț, este principalul avantaj al blockchain-ului.
Un contract inteligent este un tip de protocol digital implementat într-o rețea blockchain, pentru a îndeplini termenii contractuali. După cum se știe, în construcții, sunt implicate mai multe companii, subcontractanți și furnizori, iar toate datele proiectului sunt stocate într-un singur loc centralizat, cu ajutorul căruia șantierul este monitorizat și gestionat. Însă, cu ajutorul tehnologiei blockchain, datele proiectului pot fi urmărite și procesate mai eficient, în timp real – fără implicarea unei terțe părți. Tehnologia Blockchain oferă transparență în timpul procesului de construcție, făcându-l deschis și simplificând fluxul de lucru al proiectului. Mai mult decât atât, aceasta facilitează colaborarea și luarea în timp util a deciziilor, minimizând riscurile și evitând disputele.
Platforma blockchain va simplifica procese precum:
În general, blockchain reduce fragmentarea procesului, contribuie la monitorizarea fiecărei etape a unui proiect și alocă resursele într-un mod mai bun.
De fapt, este o tehnologie care poate concura direct cu soluțiile SaaS bazate pe cloud, disponibile în prezent.
Este evident că digitalizarea pe scară largă și implementarea tehnologiilor BIM în industria construcțiilor vor progresa – este o cerere a pieței, unde eficiența și reducerea timpului și a costurilor devin o prioritate. Prin urmare, construcțiile devin inteligente nu numai prin proiectarea pe computere, ci și în procesul direct de creare a obiectului, folosind roboți, imprimare 3D, senzori, materiale și tehnologii inteligente. Într-un final, noile tehnologii vor afecta cu siguranță profiturile firmelor de construcții, deoarece acestea vizează optimizarea și toate etapele proiectului, de la studii de inginerie până la exploatare.
