Xu thế của thị trường xây dựng trong thời đại công nghiệp 4.0

Có thể thấy thị trường xây dựng là điển hình của sự lãng phí và chậm đổi mới. Các dự án lớn nói chung dù thuộc chuyên ngành nào cũng vượt trung bình 20% thời gian để hoàn thành kế hoạch và lên tới 80% ngân sách (Ảnh 1). Năng suất xây dựng thực sự đã giảm ở một số thị trường từ những năm 1990 (Ảnh 2); lợi nhuận tài chính cho các nhà thầu thường tương đối thấp và dễ bay hơi. 

Đó là còn chưa kể đến việc nợ đọng của chủ đầu tư đến các Tư vấn, các Nhà thầu, sự chiếm dụng vốn của Nhà thầu lớn với các thầu phụ nhỏ, là nguyên nhân dẫn tới sự phá sản hay đóng cửa của biết bao doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Ảnh 1 – Vượt dự toán và chậm tiến độ gần như là căn bệnh trầm kha của ngành xây dựng


Ảnh 2 - Năng suất lao động của ngành xây dựng liên tục trồi sụt trong khi các ngành khác tăng trưởng bền vững


Trong khi ngành xây dựng đã chậm chấp nhận những đổi mới trong tiến trình và công nghệ, thì vẫn còn có một thách thức tiếp tục trong việc khắc phục những điều cơ bản. Ví dụ, kế hoạch dự án vẫn không phối hợp giữa văn phòng và trường và thường được thực hiện trên giấy. Hợp đồng không bao gồm các ưu đãi cho việc chia sẻ rủi ro và đổi mới; quản lý hiệu quả là không đầy đủ, và thực hành chuỗi cung ứng vẫn chưa được tinh vi. Ngành công nghiệp chưa chấp nhận những công nghệ kỹ thuật số mới cần đầu tư trước, ngay cả khi lợi ích lâu dài là rất lớn (Ảnh 3). Chi tiêu cho R & D trong xây dựng thấp hơn rất nhiều so với các ngành khác: dưới 1% doanh thu, so với 3,5 đến 4,5% đối với ngành ô tô và hàng không. Điều này cũng đúng đối với việc chi tiêu cho công nghệ thông tin chiếm dưới 1% doanh thu xây dựng mặc dù một số giải pháp phần mềm mới đã được phát triển cho ngành công nghiệp này.


Hình 3 – tương quan ứng dụng công nghệ giữa ngành xây dựng so với các ngành khác


Dựa trên thực trạng trên, cùng với sự len lỏi của công nghệ vào từng tế bào của xã hội, của nền kinh tế. Chúng tôi không thể không nghĩ tới những giải pháp áp dụng các công nghệ này, về Dữ liệu lớn, về Trí tuệ nhân tạo… để cải tiến ngành xây dựng, vốn còn nhiều dư địa để cải tiến và nâng cao năng suất. Có thể thấy, công nghệ ngày càng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu đối với bất kỳ ngành kinh tế nào, không chỉ ngành xây dựng, và việc chậm đổi mới, chậm áp dụng công nghệ sẽ chỉ là sự dung túng cho việc thiếu hiệu quả, thiếu năng lực cạnh tranh và chậm phát triển.

Chúng tôi cho rằng công nghệ có thể ảnh hưởng và tạo hiệu quả cho ngành xây dựng ở 5 yếu tố chính sau

Xu thế 1 - Khảo sát và định vị địa lý có độ nét cao
Những bất ngờ về địa chất là một lý do chính khiến các dự án bị trì hoãn và vượt ngân sách. Sự khác biệt giữa các điều kiện mặt đất và các ước lượng khảo sát sớm có thể đòi hỏi phải thay đổi phạm vi và thiết kế vào phút chót tốn kém. Các kỹ thuật mới tích hợp công nghệ chụp ảnh độ nét cao, quét laser 3 chiều, và các hệ thống thông tin địa lý, cho phép cải thiện đáng kể tính năng chính xác và tốc độ của máy bay không người lái và công nghệ UAV.
Công nghệ khảo sát hiện đại dễ tiếp cận hơn bao giờ hết vì chi phí đã giảm đáng kể. Hệ thống GPS động học lidar hiện đã có với giá khoảng 10.000 USD. Các camera có độ phân giải cao nhỏ và đủ ánh sáng để gắn trên các máy bay không người lao động tiêu chuẩn; điều này nhanh hơn và rẻ hơn so với sử dụng máy ảnh gắn trực thăng để điều tra trên không. Các nhà cung cấp công nghệ chuyên biệt cung cấp các gói khảo sát hiệu quả về chi phí bao gồm thiết bị UAV, tải dữ liệu và dịch vụ xử lý, cũng như phần mềm quản lý các chuyến bay không người lái, thu thập dữ liệu và bảng điều khiển để hình dung thông tin. Một số cơ quan chính phủ và các tổ chức phi chính phủ đã bắt đầu cung cấp bản đồ vệ tinh miễn phí.

Xu thế 2 - Mô hình thông tin xây dựng BIM 5-D thế hệ tiếp theo

BIM 5-D thế hệ tiếp theo là một biểu diễn 5 chiều của các đặc tính vật lý và chức năng của bất kỳ dự án nào. Nó xem xét chi phí và tiến độ của dự án bên cạnh các thông số thiết kế không gian chuẩn trong 3-D. Nó cũng bao gồm các chi tiết như hình học, chi tiết kỹ thuật, tính thẩm mỹ, nhiệt và âm thanh. Nền tảng BIM 5-D cho phép các chủ đầu tư và nhà thầu xác định, phân tích và ghi nhận tác động của những thay đổi đối với chi phí dự án và lập kế hoạch (Hình 4). Bản chất trực quan và trực quan của BIM 5-D cho phép nhà thầu có cơ hội xác định rủi ro tốt hơn và do đó đưa ra các quyết định tốt hơn. Ví dụ, các nhà quy hoạch dự án có thể hình dung và ước tính tác động của một sự thay đổi trong thiết kế đối với chi phí dự án và tiến độ.


Hình 4 – Mô tả nguyên lý BIM 5D


Xu thế 3 - Phối hợp kỹ thuật số và ứng dụng di động

Quá trình số hóa có nghĩa là di chuyển khỏi giấy và hướng tới việc chia sẻ thông tin trực tuyến, thời gian thực để đảm bảo tính minh bạch và hợp tác, tiến bộ kịp thời và đánh giá rủi ro, kiểm soát chất lượng và kết quả cuối cùng tốt hơn và đáng tin cậy hơn.

Một lý do cho thành tích nghèo nàn của ngành này là nó vẫn dựa chủ yếu vào giấy để quản lý các quy trình và sản phẩm của mình như bản thiết kế, bản vẽ thiết kế, mua sắm và chuỗi cung cấp, nhật ký thiết bị, báo cáo tiến độ hàng ngày và danh sách đấm. Do thiếu số hóa, chia sẻ thông tin bị trì hoãn và có thể không phổ biến. Chủ đầu tư  và nhà thầu do đó thường làm việc từ các phiên bản tài liệu khác nhau . Việc sử dụng giấy làm cho việc thu thập và phân tích dữ liệu trở nên khó khăn; điều đó trở nên quan trọng bởi vì trong quá trình mua sắm và hợp đồng, phân tích hiệu suất lịch sử có thể dẫn đến kết quả tốt hơn và quản lý rủi ro. 

Số hóa các luồng công việc có những lợi ích đáng kể. Trong một dự án đường hầm của Hoa Kỳ liên quan đến gần 600 nhà cung cấp, nhà thầu đã phát triển một giải pháp nền tảng duy nhất cho đấu thầu, đấu thầu và quản lý hợp đồng. Điều này giúp nhóm có thể thu thập được hơn 20 giờ nhân viên mỗi tuần, giảm thời gian để tạo báo cáo tới 75%, và tăng tốc độ truyền đạt tới 90%. Trong một trường hợp khác, một dự án đường sắt trị giá 5 tỷ đô la tiết kiệm được hơn 110 triệu đô la và tăng năng suất bằng cách sử dụng các luồng công việc tự động để xem xét và phê duyệt.

Các giải pháp di động cho tổ đội công nhân sẽ có tác động xúc tác tương tự đối với năng suất. Từ lâu các đội lập kế hoạch tập trung và đội xây dựng tại chỗ đã gặp khó khăn trong việc kết nối và chia sẻ thông tin thời gian thực. 

Giờ đây sự sẵn có của kết nối di động giá rẻ, bao gồm thông qua máy tính bảng và thiết bị cầm tay, đã mở ra một thế hệ các ứng dụng di động với các cập nhật thời gian thực, cho phép các công nhân, các tổ đội kết nối với nhau, báo cáo công việc và kết nối với bộ phận văn phòng dễ dàng, thuận tiện và mọi lúc mọi nơi . Đây là những tiện ích và mang lại giá trị to lớn cho các nhà thầu và chủ dự án ở mọi quy mô.

Xu thế 4 - The Internet of Things và các phân tích dữ liệu chuyên sâu

Internet of Things là một thực tế ở nhiều lĩnh vực khác; cảm biến và công nghệ không dây cho phép thiết bị và tài sản trở nên "thông minh" bằng cách kết nối chúng với nhau. Trên một địa điểm xây dựng, Internet of Things sẽ cho phép các máy móc, thiết bị, vật liệu, cấu trúc, và thậm chí là ván khuôn để "nói chuyện" với một nền tảng dữ liệu trung tâm để nắm bắt các thông số hoạt động quan trọng. Các thiết bị cảm biến, thiết bị truyền thông gần trường (NFC) và các công nghệ khác có thể giúp giám sát năng suất và độ tin cậy của cả nhân viên và tài sản. Có nhiều cách sử dụng tiềm năng như:

  • Giám sát và sửa chữa thiết bị. Bộ cảm biến nâng cao có thể cho phép máy móc phát hiện và thông báo yêu cầu bảo trì, gửi thông báo tự động để bảo trì dự phòng, và biên dịch dữ liệu sử dụng và bảo trì.
  • Quản lý kho và đặt hàng. Các hệ thống kết nối có thể dự báo và cảnh báo các nhà quản lý khi nào cần thực hiện các đơn đặt hàng. 
  • Đánh giá chất lượng. "Các cấu trúc thông minh" sử dụng các cảm biến rung để kiểm tra độ bền và độ tin cậy của cấu trúc trong giai đoạn xây dựng có thể phát hiện sự thiếu sót và sửa chữa chúng sớm.

Xu thế 5 - Thiết kế và xây dựng được kiểm chứng 

Vật liệu xây dựng mới, như bêtông tự phục hồi, aerogels, và vật liệu nano, cũng như các phương pháp tiếp cận xây dựng sáng tạo, như in ba chiều và các mô-đun lắp ráp trước, có thể giảm chi phí và đẩy nhanh tiến độ thi công trong khi vẫn nâng cao chất lượng và an toàn.

Vật liệu xây dựng đại diện cho một ngành công nghiệp toàn cầu trị giá 1 nghìn tỷ đô la; vật liệu thường chiếm hơn một nửa tổng chi phí của các dự án. Các vật liệu truyền thống như bê tông, xi măng, và nhựa đường chiếm phần lớn nhu cầu này. Nhưng các vật liệu xây dựng mới và tốt hơn cũng được yêu cầu do một số xu hướng:

  • Xây dựng xanh. Có một sự thúc đẩy to lớn để chấp nhận vật liệu và công nghệ với hàm lượng cácbon thấp.
  • Chi phí hiệu quả. Với áp lực về chi phí đáng kể, cần phải có sự thay đổi về cấu trúc trong việc lựa chọn vật liệu, thêm với việc gia tăng các nỗ lực sản xuất tinh gọn.
  • Chuỗi cung cấp nhanh nhẹn. Vận chuyển vật liệu và thiết bị nặng có những ý nghĩa to lớn đối với chi phí và thời gian của chuỗi cung ứng, đặc biệt bởi vì nhiều dự án mới nằm ở những khu vực xa xôi hoặc dày đặc.
  • Cải thiện độ bền và sức mạnh. Với chi phí vốn gia tăng và đất đai đang phát triển khan hiếm ở nhiều thị trường, các chủ nhà khăng khăng rằng các dự án có cuộc sống thương mại dài hơn.
  • Xây dựng ngoài hiện trường. Lắp ráp các vật liệu nhẹ, dễ dàng hơn để xử lý ngoài hiện trường có thể cải thiện hiệu quả dự án, giải quyết các hạn chế về không gian tại chỗ và tạo điều kiện cho đội ngũ nhân viên nâng cao kỹ năng của họ.

Kết luận

Với những phân tích trên, có thể thấy việc áp dụng công nghệ với ngành xây dựng đang và sẽ là xu thế không thể tránh khỏi, mà gốc dễ đơn giản là nó giảm thất thoát, nâng cao hiệu quả, nâng cao cạnh tranh vốn là DNA của doanh nghiệp muốn tồn tại trong nền kinh tế thị trường đang toàn cầu hóa. Đặc biệt, với công nghệ di động đang bùng nổ hiện nay, việc tận dụng các ứng dụng di động cho ngành xây dựng, đặc biệt là bộ phận công trường sẽ đem lại các tác động ngay và tức thì.

Với cá nhân tôi rất lạc quan và đang chờ đợi sự tươi mới và hiệu quả đang và sẽ len lỏi vào ngành xây dựng ngàng này, một cách bình lặng nhưng chắc chắn.

Đông 2017, lược dịch và phát triển từ Bài viết của McKinsey (nguồn: https://www.mckinsey.com/industries/capital-projects-and-infrastructure/our-insights/imagining-constructions-digital-future)