Khi nghe đến từ "công trường", nhiều người vẫn nghĩ ngay đến "3K" (cứng rắn, nguy hiểm, bẩn thỉu) Hình ảnh đó sắp bị xóa tan nhờ việc sử dụng DX Hình ảnh một công trường mới kết hợp xây dựng thông minh là một nơi làm việc có cảm giác như một trò chơi Ngành xây dựng hiện đang trải qua những cải cách gì thông qua DX? Chúng tôi đã hỏi Akinori Onodera của EARTHBRAIN, nơi thực sự cung cấp các giải pháp xây dựng thông minh, về hỗ trợ DX trong ngành xây dựng và tương lai của ngành xây dựng sẽ như thế nào

Từ DX của máy móc xây dựng đến thông minh hóa toàn bộ quy trình xây dựng

EARTHBRAIN được thành lập bởi bốn công ty: Komatsu, công ty tự hào có thị phần số 1 về máy xây dựng tại Nhật Bản, NTT Docomo, Sony Semiconductor Solutions và Viện nghiên cứu Nomura và bắt đầu hoạt động vào tháng 7 năm 2021 Mục đích là đưa DX đến với ngành xây dựng và đạt được những cải tiến đáng kể về an toàn, năng suất và thân thiện với môi trường Komatsu sẽ cố gắng cải thiện hơn nữa các giải pháp DX mà hãng đã cung cấp theo truyền thống cho các công trường xây dựng và sẽ triển khai rộng rãi chúng ở nước ngoài Hơn nữa, bốn công ty đang kết hợp kiến ​​thức, bí quyết và công nghệ của mình để phát triển thành thế hệ xây dựng thông minh tiếp theo

Ông Onodera, người giữ chức vụ Giám đốc điều hành của công ty, đã gia nhập Komatsu vào năm 1987 và đã tham gia phát triển sản phẩm máy móc xây dựng và bán hàng trong nước và quốc tế trong một thời gian Từ năm 2013, ông giữ chức chủ tịch và giám đốc đại diện của Komatsu Rental, công ty cho thuê máy móc xây dựng Nhìn lại những ngày đó, ông Onodera nói: ``Sáu mươi phần trăm máy móc xây dựng được sử dụng tại các công trường xây dựng ở Nhật Bản là thuê Vì cơ sở kinh doanh cho thuê rất gần địa điểm của khách hàng nên chúng tôi quyết định cung cấp cho khách hàng nhiều giải pháp xây dựng thông minh sử dụng CNTT&TT của Komatsu''

Mặt khác, vào khoảng thời gian ông Onodera chuyển đến Komatsu Rental, tình trạng thiếu lao động trong ngành xây dựng ở Nhật Bản bắt đầu lộ rõ ``Nếu chúng ta tiếp tục với tốc độ này, dân số đang làm việc sẽ giảm xuống còn 2/3 trong 10 năm Đó là lý do tại sao chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi cần sử dụng CNTT để tăng năng suất của mỗi công nhân tại chỗ lên 1,5 lần trong vòng 10 năm'' (Ông Onodera)

(Ảnh 1) Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành EARTHBRAIN Akinori Onodera

Komatsu đã nghiên cứu tự động hóa trong khoảng 40 năm và vào năm 2013 đã công bố máy ủi CNTT đầu tiên trên thế giới được trang bị điều khiển hoàn toàn tự động Tuy nhiên, giải pháp đơn giản là cung cấp máy móc xây dựng CNTT-TT cho công trường của Komatsu có những hạn chế trong việc đẩy nhanh quá trình xây dựng thông minh ``Nếu bạn nhìn vào toàn bộ quá trình sản xuất xây dựng, đó là một quá trình rất dài bao gồm các quá trình như khảo sát và thiết kế, đồng thời cũng yêu cầu bảo trì và quản lý ngay cả sau khi xây dựng xong Komatsu chỉ có thể cung cấp một phần quy trình liên quan đến xây dựng Vì vậy, để tham gia vào tất cả các khía cạnh của quy trình sản xuất xây dựng và tăng hiệu quả, chúng tôi đã triển khai một dự án xây dựng thông minh kết nối kỹ thuật số từng quy trình riêng lẻ'' (Mr Onodera)

(Hình 1) Rõ ràng là việc chỉ cung cấp máy móc xây dựng ICT không làm tăng năng suất
(Tài liệu được cung cấp bởi: EARTHBRAIN)

Là một phần của nỗ lực này, vào năm 2015, chúng tôi đã bắt đầu thế hệ công trình xây dựng thông minh tiếp theo, kết nối kỹ thuật số tất cả các bước của quy trình sản xuất công trình xây dựng và cho phép thực hiện quy trình từ địa hình trước khi xây dựng đến địa hình hoàn thiện một cách an toàn và chính xác trong thời gian ngắn nhất có thể và với ít nhân lực nhất Trong năm 2020, công ty đã tích cực thúc đẩy xây dựng CNTT và tăng tốc DX tại các công trường xây dựng, chẳng hạn như bằng cách phát hành "Bộ trang bị thêm xây dựng thông minh" có thể lắp đặt trên máy đào thủy lực của các nhà sản xuất khác Để đẩy nhanh hơn nữa hiệu quả của việc giới thiệu công trình xây dựng thông minh trong toàn bộ quá trình xây dựng, Komatsu đã tiếp cận NTT Docomo và những công ty khác và EARTHBRAIN đã ra đời

(Hình 2) Smart Construction được Komatsu công bố vào tháng 2 năm 2015
(Tài liệu được cung cấp bởi: EARTHBRAIN)

Trực quan hóa quá trình xây dựng bằng bản song sinh kỹ thuật số

Thế hệ công trình xây dựng thông minh tiếp theo do EARTHBRAIN cung cấp sẽ sử dụng công nghệ bản sao kỹ thuật số để đẩy nhanh quá trình phát triển và cung cấp các thiết bị và ứng dụng trực quan hóa công trường có thể giám sát, phân tích và cải thiện từ xa địa hình, máy móc, nhân công và vật liệu cũng như các khía cạnh an toàn và môi trường trong thời gian thực Bằng cách kết nối kỹ thuật số tất cả các quy trình sản xuất tại công trường và kiểm soát chúng một cách tối ưu thông qua các nền tảng mở, chúng ta sẽ có thể cải thiện năng suất một cách an toàn và tạo ra nơi làm việc thông minh và sạch sẽ trong tương lai Onodera nói: “Nói một cách đơn giản, công trình xây dựng đang thay đổi địa hình từ A sang B Vào thời điểm đó, việc giảm thiểu đầu tư máy móc, lao động và vật liệu sẽ tối đa hóa lợi nhuận trên công trường”

Để làm điều này, trước tiên, chúng tôi sử dụng máy bay không người lái để chụp ảnh hai giây một lần và khảo sát địa hình A hiện tại Bằng cách sử dụng dữ liệu đám mây điểm thu được theo cách này, mô hình 3D của Địa hình A sẽ được tạo và tái tạo trên bản song sinh kỹ thuật số Trong khi xem mô hình 3D, họ nghĩ về vị trí và mức độ họ cần cắt hoặc xây dựng để thay đổi địa hình từ A sang B, sau đó sử dụng bản sao kỹ thuật số để mô phỏng cách máy móc xây dựng sẽ di chuyển Thông qua công việc như vậy, một mô hình 3D về hình dạng hoàn chỉnh của Địa hình B sẽ được tạo ra, lượng đất được tính toán tự động và bản đồ nhiệt (bản đồ dựa trên màu sắc cho thấy chiều cao của phần đất đào và đắp khác nhau như thế nào so với giá trị thiết kế) được tạo ra

Bằng cách này, các nhiệm vụ kỹ thuật số của máy xây dựng được tính toán trên bản sao kỹ thuật số sẽ được gửi đến máy xây dựng ICT trên công trường để thực hiện công việc xây dựng Tại thời điểm này, thiết bị xây dựng ICT sử dụng GNSS (Hệ thống vệ tinh ứng cử viên toàn cầu) để xác định vị trí của máy ủi ở mức vài cm, vì vậy nếu chuyển động của máy ủi có thể được chia sẻ bằng mạng truyền thông di động thì có thể hỗ trợ hoạt động của người vận hành

(Hình 3) Chuyển nhiệm vụ kỹ thuật số đến thiết bị thi công tại công trường để thi công
(Tài liệu được cung cấp bởi: EARTHBRAIN)

Trong quá trình xây dựng, nếu địa hình thực tế thay đổi do mưa hoặc các lý do khác và xảy ra sai sót so với kế hoạch, thì dữ liệu đó sẽ được phản hồi trở lại bản sao kỹ thuật số và mô phỏng sẽ được sửa ``Điều này không chỉ làm tăng năng suất xây dựng mà còn giảm thiểu lượng khí thải CO2 bằng cách giảm thiểu khoảng cách đất phải di chuyển, đồng thời cải thiện an toàn xây dựng bằng cách tạo ra các dòng chảy giúp giảm thiểu sự giao nhau giữa con người, máy móc xây dựng, xe tải, vv'' (Ông Onodera)

(Hình 4) Giảm thiểu rủi ro về an toàn bằng bản sao kỹ thuật số
(Tài liệu được cung cấp bởi: EARTHBRAIN)

Địa điểm xây dựng trong tương lai sẽ là trung tâm trò chơi phải không?

Việc xây dựng thông minh ban đầu được thực hiện nhờ ứng dụng thực tế của thiết bị xây dựng CNTT, nhưng điều đã phát triển hơn nữa là việc sử dụng máy bay không người lái Onodera nói: “Sự ra đời của máy bay không người lái đã thay đổi hoàn toàn công việc xây dựng Nếu không có máy bay không người lái, tôi không nghĩ chúng tôi sẽ nảy ra ý tưởng tạo mô hình 3D của địa điểm và mô phỏng nó”

Mặt khác, bằng cách sử dụng thiết bị xây dựng CNTT được điều khiển ở cấp độ centimet bằng GNSS, công việc xây dựng có thể được tiến hành mà không cần người vận hành kỳ cựu, điều này cũng sẽ dẫn đến việc sử dụng lao động trẻ hơn Trước hết, nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu lao động trong ngành xây dựng của Nhật Bản không chỉ là do thiếu hụt trầm trọng công nhân xây dựng có tay nghề cao so với khối lượng công việc được thực hiện, mà còn do các công trường xây dựng có hình ảnh nơi làm việc 3K, khiến lao động trẻ khó gia nhập lực lượng lao động Ông Onodera tin rằng việc lan tỏa xây dựng thông minh sẽ là phương tiện giải quyết vấn đề này

“Từ giờ trở đi, tôi nghĩ việc sử dụng các công nghệ tiên tiến thông minh như máy bay không người lái và cặp song sinh kỹ thuật số sẽ thu hút giới trẻ Ví dụ: khi tạo một kế hoạch xây dựng, mục tiêu là thay đổi địa hình từ A thành B trong không gian ảo 3D như Metaverse, và trong quá trình đó, phần này sẽ là "Giống như chơi một trò chơi nhập vai, cố gắng giải quyết từng điều kiện một, suy nghĩ về quy trình hiệu quả và sinh lợi nhất và đạt được mục tiêu," Onodera nói

Thông thường, công nhân xây dựng phải đến công trường nhưng người giám sát công trường sẽ giám sát và quản lý nhiều địa điểm tại trung tâm DX, còn người vận hành thiết bị xây dựng CNTT sẽ vận hành trong khi nhìn vào màn hình trong một khu vực giống như mái vòm có buồng lái Hơn nữa, nó sử dụng điều khiển từ xa tương tự như máy chơi game nên bạn có thể vận hành nó ở nhà Ông Onodera cho rằng việc hiện thực hóa những công trường xây dựng như vậy trong tương lai không còn xa nữa Onodera nói: “Nếu điều đó xảy ra, ngành xây dựng có thể trở thành nơi làm việc mơ ước của những người trẻ tuổi”

EARTHBRAIN đang xem xét việc quản lý không chỉ các công trường xây dựng ở Nhật Bản mà còn ở nước ngoài, bao gồm cả Châu Á, từ trụ sở ở Nhật Bản Nhờ đó, nguồn nhân lực xuất sắc từ nước ngoài có thể sẽ đến Nhật Bản Tôi mong chờ tương lai của ngành xây dựng sẽ được tái sinh nhờ DX