Trong vòng 5 năm gần đây, Viện Nghiên cứu toàn cầu McKinsey thực hiện nhiều nghiên cứu chi tiết về quá trình đổi mới ngành xây dựng. Trong bối cảnh chuyển đổi số trong lĩnh vực xây dựng đang diễn ra khá chậm chạp so với nhiều lĩnh vực khác, kinh nghiệm áp dụng các công nghệ đổi mới luôn đặt ra nhiều vấn đề, bởi rất nhiều doanh nghiệp xây dựng vẫn chưa có ý tưởng rõ ràng về kết quả mà chuyển đổi số sẽ mang lại. Nghiên cứu gần đây nhất của McKinsey đã đánh giá các xu hướng chủ đạo trong sự phát triển của ngành xây dựng, và xác định những trở ngại căn bản cản trong quá trình đổi mới ngành.

BIM 5D, 6D và 7D

5D BIM là mô hình thông tin tiêu chuẩn tính đến chi phí và tiến độ của dự án, ngoài các tính chất vật lý và chức năng. Mô hình năm chiều cho phép phân tích và ghi lại ảnh hưởng của mọi thay đổi đối với thành phần tài chính và tiến độ thi công của công trình xây dựng. Việc trực quan các dữ liệu giúp xác định rủi ro ở giai đoạn đầu và do đó đưa ra quyết định sáng suốt hơn. Ví dụ: trong quá trình thiết kế, các chuyên gia có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của những thay đổi trong thiết kế tới chi phí và tiến độ xây dựng. Theo McKinsey, ​​phương án mở rộng như vậy của mô hình BIM sẽ thịnh hành nhất trong tương lai gần.

Ngành xây dựng đang trên đà chuyển đổi mạnh mẽ sang các công nghệ sử dụng mô hình BIM

Các chuyên gia của McKinsey cho biết 5D BIM được áp dụng nhờ các thiết bị hỗ trợ thực tế ảo tăng cường (AR), chẳng hạn kính hiển thị ba chiều và cảm biến có thể lập bản đồ không gian vật lý. Đối với các thiết bị này, các giải pháp dựa trên BIM đang được tiếp tục nghiên cứu phát triển trong lĩnh vực thiết kế và xây dựng. Nhờ đó, người dùng sẽ có thể kèm các hình chiếu ba chiều vào các đối tượng vật lý và tương tác với dữ liệu bằng cử chỉ, ánh mắt và lệnh bằng giọng nói.

BIM 6D là nâng cấp của mô hình 5D BIM, kiểm soát thêm yếu tố năng lượng trong và ngoài công trình; được ứng dụng để kiểm soát các chỉ số năng lượng, nhiệt độ, ánh sáng của công trình. Còn BIM 7D là mô hình BIM tích hợp thêm thông tin về các thiết bị được sử dụng trong công trình với độ chi tiết cao, áp dụng khi bảo trì trong quá trình vận hành công trình.

Quản lý văn bản điện tử

Số hóa các quy trình kinh doanh cung cấp sự chuyển đổi từ chu trình hồ sơ giấy sang điện tử. Cách tiếp cận này đảm bảo tính minh bạch, kiểm soát chất lượng và đơn giản, thuận tiện.

Một trong những nguyên nhân dẫn đến năng suất lao động thấp của ngành xây dựng là do sử dụng hồ sơ tài liệu giấy, từ các bản vẽ đến báo cáo, hợp đồng. Điều này cản trở việc trao đổi thông tin giữa tất cả các bên tham gia quá trình dự án, ảnh hưởng đáng kể đến thời hạn bàn giao dự án. Giấy tờ cũng gây khó khăn cho việc thu thập và phân tích dữ liệu cần thiết để điều chỉnh công việc nhằm đạt kết quả tốt nhất.

Những sai sót khi lập hồ sơ giấy luôn gây ra bất đồng giữa khách hàng và nhà thầu trong tiến trình thi công xây dựng; trong khi đó, số hóa các quy trình làm việc có những lợi điểm hiển nhiên. Nghiên cứu của McKinsey lấy ví dụ từ dự án xây dựng đường hầm ở Mỹ, có sự tham gia của gần 600 nhà cung cấp. Nhà thầu đã sử dụng nền tảng thống nhất để thực hiện các đấu thầu và quản lý các hợp đồng, nhờ đó tiết kiệm hơn 20 giờ lao động mỗi tuần và rút gọn tới 75% thời gian lập báo cáo.

Một ví dụ khác, khi thực hiện dự án xây dựng đường sắt trị giá 5 tỷ USD, khách hàng  đã tiết kiệm được hơn 110 triệu USD và tăng năng suất nhờ tự động hóa các quy trình chấp thuận hồ sơ dự án.

IoT và Phân tích nâng cao

Trên các công trường xây dựng hiện nay luôn có số lượng lớn vật tư, thiết bị được sử dụng, khối lượng công việc cũng ngày càng nhiều hơn. Tất cả điều này có triển vọng tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ mà phần lớn hiện thời chưa được ghi lại, chưa nói tới việc phân tích các dữ liệu đó. Để giải quyết vấn đề này cần IoT; sử dụng cảm biến không dây khiến các thiết bị trở nên “thông minh” và hợp nhất các hệ thống khác nhau trên một nền tảng để ghi và xử lý những dữ liệu quan trọng về tiến độ xây dựng, tình trạng của thiết bị cũng như hiện trạng các công trình xây dựng.

Các cảm biến, NFC (Near-Field Communications - công nghệ kết nối không dây tầm ngắn, trong phạm vi 4cm, sử dụng cảm ứng từ trường để thực hiện kết nối giữa các thiết bị) và các công nghệ IoT khác giúp giám sát năng suất lao động, đảm bảo an toàn tài sản và tiết kiệm tài nguyên. IoT được sử dụng trong xây dựng nhằm giải quyết các nhiệm vụ sau:

- Giám sát thiết bị: nhờ thu thập dữ liệu bằng cảm biến, các nền tảng IoT tạo cảnh báo tự động về sự cần thiết bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa hoặc thay thế các yếu tố của hệ thống kỹ thuật và thiết bị khác.

- Quản lý kho vận (logistic): Hệ thống kỹ thuật số có thể dự báo và cảnh báo người quản lý về tình trạng khan hiếm nguồn dự trữ và sự cần thiết thực hiện các đơn đặt hàng. Để định vị và theo dõi sự di chuyển  của vật liệu xây dựng có thể áp dụng thẻ NFC.

- Đánh giá an toàn và chất lượng công trình: Sử dụng cảm ứng biến dạng giúp kiểm soát cường độ, độ tin cậy của các kết cấu chịu lực của công trình trong quá trình thi công xây dựng. Với giải pháp này, các sai sót sẽ được xác định và sửa chữa ngay từ sớm. Có thể lấy ví dụ từ dự án xây dựng tổ hợp nhà ở Amur Park, quận Golyanovo, Moskva. Trong quá trình xây dựng các tòa nhà, mạng lưới cảm biến đã được lắp đặt trong các panel tường bê tông cốt thép để đảm bảo an toàn và xác nhận tính đúng đắn của các tính toán thiết kế.

- Hiệu quả năng lượng: Các cảm biến giám sát điều kiện của môi trường xung quanh và mức tiêu thụ nhiên liệu của các phương tiện vận chuyển, qua đó giúp nâng cao hiệu quả năng lượng tại địa điểm thi công.

Những trở ngại cho việc đổi mới

Cho dù triển vọng rất sáng cùng nhiều dự báo lạc quan, lĩnh vực xây dựng toàn cầu vẫn chuyển động “từ từ” theo hướng số hóa. Theo MGI PropTech company, xây dựng đứng thứ hai từ dưới lên trong bảng xếp hạng các lĩnh vực được số hóa nhiều nhất ở Mỹ, và đứng cuối cùng ở châu Âu.

Nghiên cứu của McKinsey cho thấy, trong một dự án xây dựng điển hình luôn có sự tham gia của nhiều nhà thầu phụ và nhà cung cấp độc lập, là những người ít có động lực ứng dụng công nghệ mới. Các dự án khác nhau, vì vậy các công ty thiết kế và xây dựng gặp khó khăn trong việc nghiên cứu các công cụ và phương pháp mà họ có thể tái sử dụng. Công việc xây dựng thường diễn ra trong môi trường khắc nghiệt, ít phù hợp để sử dụng các thiết bị văn phòng và các phần mềm. Do đó, thực tế còn nhiều doanh nghiệp ít đầu tư cho công nghệ. Một trở ngại nữa là các sản phẩm kỹ thuật số dành cho các công ty xây dựng và thiết kế hầu như chỉ tập trung giải quyết các nhiệm vụ điểm. Giải pháp cho vấn đề này là tạo các nền tảng tổng hợp, kết hợp nhiều quy trình xây dựng và có thể tích hợp với nhau.

Để chuyển đổi số thành công, lãnh đạo và quản lý của các doanh nghiệp cần xác định cách thức mà các công nghệ số sẽ tạo giá trị kinh doanh cho doanh nghiệp của mình. Vấn đề thường thấy là doanh nghiệp không có ý tưởng rõ ràng về mục tiêu cuối cùng của việc ứng dụng các công nghệ số. Nhờ số hóa, nhiều doanh nghiệp thành công trong việc tăng năng suất, nhưng lợi nhuận ròng tăng không đáng kể. Điều này là do nhà quản lý chưa tối ưu hóa tiến độ thực hiện dự án, tính cả việc rút ngắn thời gian hoàn thành các công đoạn khác nhau. Ví dụ, sẽ chẳng lợi ích nhiều khi rút ngắn thời gian khảo sát khu vực thi công nhưng không có máy đào để công nhân có thể triển khai ngay các công tác đất sau khi khảo sát xong. Tương tự như vậy, các công cụ kỹ thuật số giúp giảm nhiều hư hỏng, tức là giảm các yêu cầu chỉnh sửa lại. Nhưng nếu nhân công không sử dụng thời gian rảnh rỗi một cách hợp lý thì thời gian thi công và khối lượng chi phí sẽ không thay đổi.

Các nhà quản lý có thể tận dụng lợi thế tăng năng suất theo nhiều cách: rút ngắn lịch trình làm việc của công nhân xây dựng, phân bổ lại lao động và hạn chế làm thêm giờ. Cách tiếp cận này đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các bên cùng làm việc trong một dự án, và việc tổ chức giao tiếp hiệu quả giữa tất cả các bên tham gia, đặc biệt với những cộng tác viên mới vốn vẫn quen với tốc độ thực hiện công việc chậm hơn.

Nghiên cứu mới đây của McKinsey cũng cho thấy, quá trình chuyển đổi số của một công ty xây dựng/thiết kế nếu được thực hiện đúng bài bản giúp tăng năng suất 14-15% và giảm chi phí từ 4-6%.

Tài liệu của Viện Nghiên cứu toàn cầu McKinsey

ND: Lệ Minh