AI trong xây dựng: Cứu người, giảm chi phí và nâng cao chất lượng

AI đang chuyển đổi ngành xây dựng thông qua việc tăng cường an toàn, lập lịch thông minh hơn và cải thiện kiểm soát chất lượng. Hãy cùng tìm hiểu cách những tiến bộ này hỗ trợ một tương lai an toàn hơn và hiệu quả hơn cho ngành.

AI đang thay đổi ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa lịch trình dự án, phân bổ tài nguyên và quản lý nhiệm vụ, qua đó giúp tăng đáng kể hiệu quả và năng suất. Vai trò then chốt của AI trong việc tăng cường an toàn, hỗ trợ ra quyết định và kiểm soát chất lượng đang trở nên không thể thiếu trong các hoạt động xây dựng hiện đại.

Bất chấp những thách thức trong quá trình áp dụng, thị trường AI trong xây dựng, được định giá hơn 2,5 tỷ USD vào năm 2022, dự kiến sẽ tăng lên 15,1 tỷ USD vào năm 2032. Đà tăng trưởng này được thúc đẩy bởi khả năng rút ngắn tiến độ và giảm chi phí của AI, 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.

Hình 1. AI trong thị trường xây dựng, số liệu thống kê toàn cầu.

Giảm tai nạn tại 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, chỉ sau nông nghiệp.

Năm 2022, ngành xây dựng Hoa Kỳ ghi nhận 1.069 chuyên gia tử vong khi làm việc, tăng 83 ca tử vong so với năm trước. Trong hơn một thập kỷ, tỷ lệ tử vong của ngành này tại Hoa Kỳ luôn ở mức khoảng 10 ca trên 100.000 lao động, cho thấy nhu cầu cấp thiết về các biện pháp an toàn tốt hơn trong ngành có rủi ro cao này.

Việc tích hợp AI vào ngành xây dựng giúp nâng cao đáng kể các biện pháp an toàn tại công trường. Một số lợi ích chính gồm:

• Giám sát thời gian thực là hoạt động theo dõi liên tục các công việc xây dựng, cho phép phát hiện ngay những rủi ro tiềm ẩn như dây điện hở, giàn giáo không được cố định hoặc rào chắn an toàn không đầy đủ. Việc giám sát liên tục bằng cảm biến hoặc camera này bảo đảm các tình huống nguy hiểm được nhận diện và xử lý kịp thời trước khi leo thang thành sự cố nghiêm trọng.
• Phát hiện nguy cơ có thể nhanh chóng nhận diện các mối nguy như điểm yếu kết cấu, 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 vấn đề được xử lý ngay để duy trì an toàn cho người lao động và phòng tránh tai nạn.
• Tuân thủ quy định đảm bảo việc chấp hành nghiêm ngặt các quy định an toàn bằng cách liên tục đánh giá xem các quy trình an toàn có được thực hiện hay không. Điều này không chỉ giảm nguy cơ tai nạn mà còn đảm bảo môi trường làm việc an toàn hơn cho tất cả nhân sự.

Hình 2. Năm 2022, số công nhân xây dựng Hoa Kỳ tử vong khi làm việc nhiều hơn bất kỳ lĩnh vực ngành nghề nào khác.

Ra quyết định bằng AI trong ngành xây dựng#

Trong ngành xây dựng, thời hạn dự án gấp rút, môi trường làm việc biến động và nhu cầu thường xuyên phối hợp hiệu quả nhiều nhóm cùng tài nguyên là những điều bình thường. Với nhịp độ nhanh của ngành, khả năng đưa ra quyết định sáng suốt một cách nhanh chóng và chính xác là yếu tố tối quan trọng.

Đây là lúc việc ra quyết định dựa trên dữ liệu phát huy tác dụng, thay đổi cách các dự án xây dựng được lập kế hoạch và triển khai. Bằng cách tận dụng các công nghệ AI tiên tiến, ngành có thể phân tích khối lượng lớn dữ liệu xây dựng nhanh hơn và chính xác hơn. Các model AI như Ultralytics YOLOv8 hỗ trợ phát hiện đối tượng, phân đoạn và theo dõi đối tượng, giúp cải thiện quy trình xây dựng thông qua thị giác máy tính.

Hình 3. Ví dụ về Ultralytics YOLOv8 được dùng để phát hiện đối tượng.

Các lợi ích chính gồm:

• Lập kế hoạch chủ động dựa trên thông tin. AI giúp quản lý dự án dự đoán các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng phát sinh, dù đó là lỗi thiết kế, vấn đề về hiệu suất của nhà thầu phụ, thiết bị hỏng hóc hay thiếu vật liệu. Các công nghệ thị giác máy tính như YOLOv8 có thể hỗ trợ theo dõi hàng tồn kho bằng cách đếm và giám sát vật liệu chính xác. Machine learning cho phép điều chỉnh tiến độ dựa trên thông tin chi tiết theo thời gian thực, giúp giảm thiểu rủi ro, bảo đảm dự án được triển khai suôn sẻ hơn, đồng thời giảm chậm trễ và chi phí vượt mức.
• Mô hình hóa thông tin công trình (BIM): Công nghệ BIM trong xây dựng hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu bằng cách cung cấp các bản thể hiện kỹ thuật số chi tiết về đặc điểm vật lý và chức năng. BIM kết hợp với AI cung cấp thông tin chuyên sâu giúp tinh giản các quy trình lập kế hoạch, thiết kế và quản lý, từ đó triển khai dự án hiệu quả hơn.
• Tối ưu hóa nguồn lực. AI cũng hỗ trợ đánh giá mức độ sẵn có và việc sử dụng thiết bị, nhân lực và vật liệu, đảm bảo khai thác tối đa mà không lãng phí. Điều này không chỉ tăng năng suất và giảm chi phí mà còn thúc đẩy hiệu quả và trách nhiệm với môi trường, góp phần phổ biến các phương thức xây dựng bền vững.
• Phân tích dữ liệu. Bằng cách phân tích dữ liệu lịch sử và các chỉ số hiện tại của dự án, AI có thể dự đoán những chậm trễ tiềm ẩn do thời tiết, vướng mắc về quy định, điều kiện tại công trường, thiếu nhân lực, v.v. Phân tích chiến lược cho phép tái phân bổ nhân lực và vật liệu một cách có hệ thống để bảo đảm tiến độ dự án được duy trì.

Vai trò của AI trong kiểm soát chất lượng và phát hiện lỗi xây dựng#

Kiểm soát chất lượng là khía cạnh then chốt của mọi dự án xây dựng, và AI đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tiêu chuẩn xây dựng cao. Bằng cách khai thác các công nghệ tiên tiến, AI đảm bảo mỗi giai đoạn của quy trình xây dựng đều đáp ứng các chuẩn chất lượng nghiêm ngặt.

Hình 4. Ngành xây dựng ngày càng được số hóa.

Điều này giúp bảo đảm tính toàn vẹn của công trình hoàn thiện, đồng thời nâng cao mức độ an toàn và độ bền tổng thể của dự án.

Sau đây là một số cách cụ thể AI đóng góp vào hoạt động kiểm soát chất lượng trong xây dựng:

• Đảm bảo tiêu chuẩn xây dựng cao: Các hệ thống AI được thiết kế để liên tục giám sát và đánh giá hoạt động xây dựng, đảm bảo mọi công việc tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định đã thiết lập. Hoạt động 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 phát hiện lỗi sớm, AI giúp giảm đáng kể nhu cầu làm lại. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian và nguồn lực mà còn đảm bảo dự án đúng tiến độ.
• Tinh giản công tác kiểm tra: Drone và cảm biến tích hợp AI tự động hóa quy trình kiểm tra, giúp nhận diện các vấn đề tiềm ẩn nhanh chóng và chính xác hơn.
• Hỗ trợ 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#

Dù có quy mô lớn, lĩnh vực kiến trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC) trị giá $12 nghìn tỷ từ lâu vẫn chậm áp dụng công nghệ số và các phương thức đổi mới. Ngành này là một trong những ngành lớn nhất toàn cầu nhưng chỉ mới bắt đầu bắt kịp các lĩnh vực khác về hiện đại hóa và tiến bộ công nghệ.

McKinsey cho biết dù lĩnh vực công nghệ tập trung vào AEC đang phát triển, lĩnh vực này vẫn chưa đạt đến quy mô và mức độ tinh vi như các ngành phần mềm đã phát triển khác, chẳng hạn như logistics, sản xuất và nông nghiệp. Trên thực tế, khách hàng AEC chi ít hơn cho CNTT so với các lĩnh vực khác như sản xuất, kiến trúc và logistics. Mức đầu tư thấp hơn này góp phần gây ra những thách thức cho các công ty công nghệ AEC khi mở rộng hiệu quả. Ngoài ra, so với quy mô ngành, số lượng công ty mở rộng quy mô và kỳ lân cũng ít hơn.

Việc phân bổ ngân sách CNTT thấp hơn, cùng với tình trạng phân mảnh thị trường và các phương thức làm việc tương tự đã ăn sâu, cản trở tiến độ. Trung bình, các công ty AEC chỉ dành 1 đến 2 phần trăm doanh thu cho CNTT, thấp hơn đáng kể so với mức 3 đến 5 phần trăm thường thấy ở các ngành khác.

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

Ngoài ra, chi phí vận hành và bảo trì như tuyển dụng nhân sự có chuyên môn, thực hiện cập nhật thường xuyên và đáp ứng nhu cầu cơ sở hạ tầng có thể rất lớn. Theo Global Market Insights, những chi phí cao này khiến các công ty xây dựng vừa và nhỏ khó áp dụng giải pháp AI. Tuy vậy, hiểu cách sử dụng AI trong xây dựng là yếu tố then chốt để ngành này thu hẹp khoảng cách và đạt hiệu quả cũng như đổi mới cao hơn.

Robot tích hợp AI trong ngành xây dựng: Một hướng đi mới#

Hãy hình dung một kịch bản robot thay thế công nhân tại công trường, qua đó giảm thiểu nguy cơ con người bị thương hoặc tử vong.

Khi ngành xây dựng tiến vào kỷ nguyên số được thúc đẩy bởi AI, robot đang hiện thực hóa tầm nhìn tương lai này tại các công trường. Trong khi AI cải thiện việc ra quyết định và kiểm soát chất lượng, robot mang đến hình hài hữu hình cho những tiến bộ này.

Robot học, một nhánh kỹ thuật kết hợp khoa học máy tính với kỹ thuật cơ khí và điện, đã mở rộng sang lĩnh vực xây dựng trong những năm gần đây. Robot đã xuất hiện từ nhiều thập kỷ trước, nhưng chỉ mới phổ biến đáng kể trong thời gian gần đây, chủ yếu nhờ sự quan tâm và mức độ ứng dụng tăng cao sau đại dịch COVID-19. Điều này đã mở ra nhiều khả năng mới.

Robot có khả năng tự động hóa máy móc hạng nặng và đội phương tiện để thực hiện các nhiệm vụ như đào đất, vận chuyển, nâng tải, thi công 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 công nghiệp hóa hoạt động xây dựng.

Quy mô thị trường robot xây dựng toàn cầu được định giá $442,5 triệu vào năm 2023 và dự kiến đạt 1,2 tỷ USD vào năm 2030.

Hình 5. Thị trường robot xây dựng toàn cầu đang tăng trưởng nhanh chóng.

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

• Robot cố định. Các robot này hoạt động mà không di chuyển phần đế, gồm những loại như robot giàn, cánh tay robot và robot cáp.
• Robot di động. Các robot này nâng cao hiệu quả xây dựng và có thể di chuyển trên địa hình gồ ghề, gồm robot bánh xe, robot đi bộ, robot bay và robot bơi.
• Robot bầy đàn. Nhiều robot cỡ nhỏ phối hợp với nhau để tự động xây dựng theo thiết kế, di chuyển theo các lộ trình đã lập nhằm tránh va chạm.

Lời kết#

AI đang làm thay đổi diện mạo ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa lịch trình dự án, phân bổ nguồn lực và quản lý tác vụ, từ đó cải thiện đáng kể hiệu quả và năng suất. Vai trò của AI trong việc nâng cao an toàn, hỗ trợ ra quyết định và kiểm soát chất lượng ngày càng trở nên thiết yếu.

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

Muốn tìm hiểu thêm về AI? Hãy trở thành thành viên của cộng đồng Ultralytics! Khám phá kho GitHub của chúng tôi để tìm hiểu những tiến bộ mới nhất trong trí tuệ nhân tạo. Tìm hiểu cách các giải pháp AI của chúng tôi được ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe và xe tự lái. Hãy kết nối với chúng tôi để cùng học hỏi và đổi mới!