Ứng dụng AI trong xây dựng: Cứu sống, cắt giảm chi phí và nâng cao chất lượng

AI đang chuyển đổi ngành xây dựng với việc tăng cường an toàn, lập kế hoạch thông minh hơn và kiểm soát chất lượng được cải thiện. Hãy cùng khám phá cách những tiến bộ này đảm bảo một tương lai an toàn hơn, hiệu quả hơn cho ngành.

AI đang thay đổi ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa việc lập kế hoạch dự án, phân bổ nguồn lực và quản lý công việc, mang lại hiệu quả và năng suất vượt trội. Vai trò quan trọng của nó trong việc tăng cường an toàn, ra quyết định và kiểm soát chất lượng ngày càng trở nên không thể thiếu trong các hoạt động xây dựng hiện đại.

Mặc dù có những thách thức trong việc áp dụng, thị trường xây dựng AI, được định giá trên 2,5 tỷ đô la vào năm 2022, dự kiến sẽ tăng vọt lên 15,1 tỷ đô la vào năm 2032. Sự tăng trưởng này được thúc đẩy bởi khả năng của AI trong việc cắt giảm thời gian và chi phí, hứa hẹn một tương lai thông minh hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn cho các doanh nghiệp trong ngành trên toàn thế giới.

‍

Giảm tai nạn tại các công trường xây dựng bằng AI

Theo Tổ chức Lao động Quốc tế của Liên Hợp Quốc, xây dựng là ngành nguy hiểm thứ hai sau nông nghiệp.

Năm 2022, ngành xây dựng Hoa Kỳ phải đối mặt với sự mất mát của 1.069 chuyên gia thiệt mạng trong khi làm việc, đánh dấu sự gia tăng 83 trường hợp tử vong so với năm trước. Tỷ lệ tử vong của ngành ở Hoa Kỳ đã dao động ở mức khoảng 10 ca tử vong trên 100.000 công nhân trong hơn một thập kỷ, làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về các biện pháp an toàn được cải thiện trong ngành có rủi ro cao này.

Việc tích hợp AI vào ngành xây dựng giúp tăng cường đáng kể các biện pháp an toàn tại các công trường xây dựng. Một số ưu điểm chính bao gồm:

· Giám sát theo thời gian thực bao gồm việc giám sát liên tục các hoạt động xây dựng, cho phép phát hiện ngay lập tức các rủi ro tiềm ẩn, chẳng hạn như dây điện hở, giàn giáo không an toàn hoặc hàng rào an toàn không đầy đủ. Việc giám sát liên tục này bằng cách sử dụng cảm biến hoặc camera đảm bảo rằng các tình huống nguy hiểm được xác định và giải quyết kịp thời trước khi chúng leo thang thành các sự cố nghiêm trọng.

· Phát hiện rủi ro có thể nhanh chóng phát hiện các mối nguy hiểm, chẳng hạn như điểm yếu cấu trúc, bề mặt không ổn định hoặc sử dụng thiết bị không đúng cách bằng các thuật toán tiên tiến và kỹ thuật phân tích dữ liệu. Điều này đảm bảo giải pháp ngay lập tức để duy trì sự an toàn của công nhân và ngăn ngừa tai nạn.

· Tuân thủ quy định thực thi nghiêm ngặt việc tuân thủ các quy định an toàn bằng cách liên tục đánh giá xem các quy trình an toàn có được tuân thủ hay không. Điều này không chỉ làm giảm nguy cơ tai nạn mà còn đảm bảo một môi trường làm việc an toàn hơn cho tất cả nhân viên.

‍

Ra quyết định bằng AI trong xây dựng

Trong ngành xây dựng, thời hạn dự án chặt chẽ, môi trường làm việc năng động và nhu cầu phối hợp liên tục nhiều nhóm và nguồn lực một cách hiệu quả là điều bình thường. Với tốc độ nhanh của ngành, khả năng đưa ra các quyết định sáng suốt một cách nhanh chóng và chính xác là tối quan trọng.

Đây là nơi việc ra quyết định dựa trên dữ liệu phát huy tác dụng, thay đổi cách các dự án xây dựng được lên kế hoạch và thực hiện. Bằng cách tận dụng các công nghệ AI tiên tiến, ngành có thể phân tích khối lượng lớn dữ liệu xây dựng với tốc độ và độ chính xác chưa từng có. Các mô hình AI như Ultralytics YOLOv8 đã và đang cách mạng hóa ngành công nghiệp bằng cách hỗ trợ phát hiện đối tượng, phân đoạn và theo dõi đối tượng, thúc đẩy sự thay đổi và cải tiến trong quy trình làm việc trong ngành xây dựng thông qua thị giác máy tính.

‍

Các lợi ích chính bao gồm:

• Lập kế hoạch chủ động và có hiểu biết. AI cho phép các nhà quản lý dự án dự đoán các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng phát sinh, cho dù đó là lỗi thiết kế, vấn đề về hiệu suất của nhà thầu phụ, hỏng hóc thiết bị hay thiếu vật liệu. Các công nghệ như YOLOv8 trong thị giác máy tính có thể hỗ trợ theo dõi hàng tồn kho bằng cách đếm và giám sát vật liệu một cách chính xác. Học máy cho phép điều chỉnh tiến độ dựa trên thông tin chi tiết theo thời gian thực, giúp giảm thiểu rủi ro, đảm bảo thực hiện dự án suôn sẻ hơn và giảm sự chậm trễ và vượt quá chi phí.
  ‍
• Mô hình hóa thông tin công trình (BIM): Công nghệ BIM trong xây dựng tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định dựa trên dữ liệu bằng cách cung cấp các biểu diễn kỹ thuật số chi tiết về các đặc điểm vật lý và chức năng. BIM và AI kết hợp cung cấp những hiểu biết sâu sắc giúp hợp lý hóa các quy trình lập kế hoạch, thiết kế và quản lý, dẫn đến việc thực hiện dự án hiệu quả hơn.
  ‍
• Tối ưu hóa nguồn lực. AI cũng hỗ trợ đánh giá tính khả dụng và việc sử dụng thiết bị, lực lượng lao động và vật liệu, đảm bảo sử dụng tối đa mà không lãng phí. Điều này không chỉ thúc đẩy năng suất và cắt giảm chi phí mà còn thúc đẩy hiệu quả và trách nhiệm với môi trường, thúc đẩy các hoạt động xây dựng bền vững.
  ‍
• Phân tích dữ liệu. Bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử và các số liệu dự án hiện tại, AI có thể dự đoán sự chậm trễ tiềm ẩn do thời tiết, các nút thắt quy định, điều kiện công trường, thiếu lao động, v.v. Phân tích chiến lược cho phép phân bổ lại lao động và vật liệu một cách có phương pháp để đảm bảo duy trì tiến độ dự án.

Vai trò của AI trong kiểm soát chất lượng xây dựng và phát hiện khuyết tật

Kiểm soát chất lượng là một khía cạnh quan trọng của bất kỳ dự án xây dựng nào và AI đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì các tiêu chuẩn xây dựng cao. Bằng cách tận dụng các công nghệ tiên tiến, AI đảm bảo rằng mỗi giai đoạn của quy trình xây dựng đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt. 

Điều này không chỉ đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc cuối cùng mà còn nâng cao sự an toàn và độ bền tổng thể của dự án.

Dưới đây là một số cách cụ thể mà AI đóng góp vào việc kiểm soát chất lượng trong xây dựng:

• Đảm bảo các tiêu chuẩn xây dựng cao: Các hệ thống AI được thiết kế để liên tục giám sát và đánh giá các hoạt động xây dựng, đảm bảo rằng tất cả công việc tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định đã được thiết lập. Sự giám sát liên tục này giúp duy trì chất lượng cao nhất trong suốt vòng đời dự án.
  ‍
• Giảm nhu cầu làm lại: Bằng cách xác định các lỗi sớm, AI giảm đáng kể nhu cầu làm lại. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian và nguồn lực mà còn đảm bảo rằng dự án đúng tiến độ. 
  ‍
• Hợp lý hóa quy trình kiểm tra: Máy bay không người lái và cảm biến hỗ trợ bởi AI tự động hóa quy trình kiểm tra, xác định các vấn đề tiềm ẩn với tốc độ và độ chính xác cao hơn. 
  ‍
• Tạo điều kiện bảo trì dự đoán: Các thuật toán AI phân tích dữ liệu thiết bị để dự đoán nhu cầu bảo trì, giảm thời gian ngừng hoạt động và đảm bảo hiệu suất tối ưu.

AI trong xây dựng: Những thách thức

Mặc dù có quy mô lớn, lĩnh vực 12 nghìn tỷ đô la về kiến trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC) theo truyền thống vẫn còn tụt hậu trong việc áp dụng các công nghệ kỹ thuật số và các phương pháp đổi mới. Ngành công nghiệp này, một trong những ngành lớn nhất trên toàn cầu, chỉ mới bắt đầu bắt kịp các lĩnh vực khác về hiện đại hóa và tiến bộ công nghệ.

McKinsey báo cáo rằng mặc dù lĩnh vực công nghệ tập trung vào AEC đang tiến triển, nhưng nó vẫn chưa đạt đến quy mô và độ phức tạp như trong các lĩnh vực phần mềm đã được thiết lập khác như logistics, sản xuất và nông nghiệp. Trên thực tế, khách hàng AEC chi tiêu ít hơn cho CNTT so với các lĩnh vực khác như sản xuất, kiến trúc và logistics. Khoản đầu tư thấp hơn này góp phần vào những thách thức mà các công ty công nghệ AEC phải đối mặt trong việc phát triển hiệu quả. Ngoài ra, ngành này có ít công ty mở rộng quy mô và kỳ lân hơn so với quy mô của nó.

Việc giảm phân bổ ngân sách cho CNTT, cùng với sự phân mảnh của thị trường và các hoạt động analog ăn sâu, cản trở sự tiến bộ. Trung bình, các công ty AEC chỉ phân bổ từ 1 đến 2% doanh thu của họ cho CNTT, ít hơn đáng kể so với mức 3 đến 5% điển hình trong các ngành khác.

Các chi phí đáng kể liên quan đến cả đầu tư và vận hành là một rào cản lớn đối với sự tăng trưởng của AI trong thị trường xây dựng. Việc triển khai các công nghệ AI trong các dự án xây dựng đòi hỏi các khoản chi tài chính đáng kể, bao gồm việc mua các hệ thống AI, phần cứng và phần mềm cần thiết cũng như chuyên môn hóa.

Ngoài ra, chi phí vận hành và bảo trì, chẳng hạn như thuê nhân viên lành nghề, thực hiện cập nhật thường xuyên và đáp ứng nhu cầu cơ sở hạ tầng, có thể là đáng kể. Những chi phí cao này gây khó khăn cho các công ty xây dựng vừa và nhỏ trong việc áp dụng các giải pháp AI, như được nhấn mạnh bởi Global Market Insights. Tuy nhiên, việc hiểu cách sử dụng AI trong xây dựng là rất quan trọng để ngành này thu hẹp khoảng cách này và đạt được hiệu quả và đổi mới lớn hơn.

Robot hỗ trợ AI trong ngành xây dựng: Một lĩnh vực mới

Hãy hình dung một kịch bản trong đó robot thay thế công nhân là con người tại các công trường xây dựng, do đó giảm thiểu rủi ro thương tích hoặc tử vong cho con người.

Khi ngành xây dựng tiến vào kỷ nguyên kỹ thuật số được thúc đẩy bởi AI, robot đang mang tầm nhìn tương lai vào cuộc sống tại các công trường xây dựng. Trong khi AI tăng cường khả năng ra quyết định và kiểm soát chất lượng, thì robot cung cấp một hiện thân hữu hình của những tiến bộ này.

Robot học, một nhánh của kỹ thuật tích hợp khoa học máy tính với kỹ thuật cơ khí và điện, đã và đang mở rộng sang lĩnh vực xây dựng trong những năm gần đây.  Robot đã xuất hiện hàng thập kỷ nhưng chỉ mới gần đây mới chứng kiến sự gia tăng đáng kể về mức độ phổ biến, chủ yếu là do sự quan tâm và áp dụng ngày càng tăng sau đại dịch COVID-19. Do đó, điều này đã mở ra vô số khả năng mới.

Robot có khả năng tự động hóa máy móc và đội xe hạng nặng cho các công việc như đào, vận chuyển, nâng tải, công việc bê tông và phá dỡ. Ngoài ra, các phương pháp xây dựng tiên tiến đang sử dụng robot để quản lý chất thải, tự động hóa nhiệm vụ và xây dựng công nghiệp.

Quy mô thị trường cho robot xây dựng toàn cầu được định giá 442,5 triệu đô la vào năm 2023 và dự kiến sẽ tăng lên 1,2 tỷ đô la vào năm 2030.

Ba loại robot xây dựng chính đang thúc đẩy sự chuyển đổi này:

· Robot cố định. Những robot này hoạt động mà không di chuyển đế của chúng, bao gồm các loại như robot giàn, cánh tay robot và robot cáp.

· Robot di động. Chúng nâng cao hiệu quả xây dựng và có thể di chuyển trên địa hình không bằng phẳng, với các loại bao gồm robot bánh xe, robot đi bộ, robot bay và robot bơi.

· Robot bầy đàn. Nhiều robot nhỏ cộng tác để xây dựng các thiết kế một cách tự động, tuân theo các đường dẫn đã được lên kế hoạch để tránh va chạm.

Kết luận

AI đang thay đổi diện mạo của ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa lịch trình dự án, phân bổ nguồn lực và quản lý công việc, dẫn đến những cải thiện đáng kể về hiệu quả và năng suất. Vai trò của AI trong việc nâng cao an toàn, ra quyết định và kiểm soát chất lượng ngày càng trở nên quan trọng.

Bất chấp những thách thức, việc tích hợp AI, cùng với những tiến bộ trong công nghệ robot và BIM, hứa hẹn một tương lai thông minh hơn, an toàn hơn và hiệu quả hơn cho ngành xây dựng.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về AI? Hãy trở thành thành viên của cộng đồng Ultralytics! Khám phá kho lưu trữ GitHub của chúng tôi để biết những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Xem các giải pháp AI của chúng tôi đang cách mạng hóa lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và xe tự lái như thế nào. Hãy kết nối với chúng tôi để cùng nhau học hỏi và đổi mới!