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

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

AI đang thay đổi ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa việc lập lịch dự án, phân bổ nguồn lực và quản lý nhiệm vụ, mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu quả và năng suất. Vai trò then chốt của AI trong việc nâng cao độ an toàn, quá trình 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 việc áp dụng, thị trường AI trong xây dựng, được định giá hơn 2,5 tỷ USD vào năm 2022, dự kiến sẽ tăng vọt 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 bên trong ngành trên toàn thế giới.

Hình 1. Thống kê toàn cầu về thị trường AI trong xây dựng.

Giảm tai nạn tại công trường xây dựng bằng AI#

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

Năm 2022, ngành xây dựng Hoa Kỳ ghi nhận 1.069 chuyên gia tử vong trong khi làm việc, tăng 83 ca tử vong so với năm trước. Tỷ lệ tử vong trong ngành tại Hoa Kỳ đã dao động quanh mức 10 ca tử vong trên 100.000 lao động trong hơn một thập kỷ, cho thấy nhu cầu cấp thiết phải cải thiện các biện pháp an toàn trong lĩnh vực 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 theo thời gian thực bao gồm việc theo dõi liên tục các hoạt động xây dựng, cho phép phát hiện ngay các 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 bảo đảm các tình huống nguy hiểm được xác định và xử lý kịp thời trước khi leo thang thành sự cố nghiêm trọng.

• Phát hiện rủi ro và mối nguy có thể nhanh chóng nhận diện các mối nguy như điểm yếu kết cấu, bề mặt không ổn định hoặc việc sử dụng thiết bị không đúng cách bằng các thuật toán và kỹ thuật phân tích dữ liệu tiên tiến. Điều này bảo đảm các vấn đề được xử lý ngay để duy trì an toàn cho người lao động và ngăn ngừa tai nạn.

• Tuân thủ quy định thực thi nghiêm ngặt các quy định an toàn bằng cách liên tục đánh giá việc tuân thủ các quy trình an toàn. Điều này không chỉ giảm nguy cơ tai nạn mà còn bảo đảm môi trường làm việc an toàn hơn cho toàn bộ 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 nào khác.

Ra quyết định bằng AI trong xây dựng#

Trong ngành xây dựng, thời hạn dự án gấp, môi trường làm việc luôn biến động và nhu cầu thường xuyên phải phối hợp hiệu quả nhiều đội ngũ cùng nguồn lực là điều phổ biến. Với nhịp độ nhanh của lĩnh vực này, khả năng đưa ra quyết định sáng suốt một cách nhanh chóng và chính xác là tối quan trọng.

Đây là lúc ra quyết định dựa trên dữ liệu phát huy vai trò, chuyển 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 xây dựng có thể phân tích khối lượng lớn dữ liệu xây dựng với tốc độ và độ chính xác chưa từng có. Các model AI như Ultralytics YOLOv8 đã cách mạng hóa ngành bằng cách hỗ trợ phát hiện đối tượng, phân đoạn và theo dõi đối tượng, thúc đẩy những thay đổi và cải tiến trong workflow của ngành xây dựng thông qua computer vision.

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

Các lợi ích chính gồm:

• Lập kế hoạch chủ động và dựa trên thông tin. AI giúp các 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, hỏng hóc thiết bị hay thiếu vật liệu. Các công nghệ như YOLOv8 trong computer vision có thể hỗ trợ theo dõi hàng tồn kho bằng cách đếm và giám sát vật liệu một cách 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 triển khai dự án suôn sẻ hơn và giảm chậm trễ cũng như chi phí vượt dự toán.
• Mô hình 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 biểu diễn kỹ thuật số chi tiết về những đặc điểm vật lý và chức năng. BIM và AI kết hợp với nhau mang lại các thông tin chuyên sâu giúp tinh gọn 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, bảo đảm 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 cùng trách nhiệm với môi trường, góp phần phát triển các hoạt động 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, nút thắt trong quy định, điều kiện công trường, thiếu hụt lao động, v.v. Phân tích mang tính chiến lược cho phép tái phân bổ nhân lực và vật liệu một cách có hệ thống để bảo đảm duy trì tiến độ dự án.

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 đáng kể trong việc duy trì các tiêu chuẩn xây dựng cao. Bằng cách tận dụng các công nghệ tiên tiến, AI bảo đảm mọi giai đoạn của quy trình xây dựng đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt.

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

Điều này không chỉ bảo đảm tính toàn vẹn của công trình hoàn thiện mà còn nâng cao độ an toàn tổng thể và độ bền của dự án.

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

• Bảo đảm tiêu chuẩn xây dựng cao: Các hệ thống AI được thiết kế để liên tục giám sát và đánh giá hoạt động xây dựng, bảo đảm mọi công việc tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định đã được 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 xác định lỗi sớm, AI giảm đáng kể nhu cầu làm lại. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian và nguồn lực mà còn bảo đảm dự án đúng tiến độ.
• Tinh gọn hoạt động kiểm tra: Drone và cảm biến được 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.
• 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 bảo đảm hiệu suất tối ưu.

AI trong xây dựng: Những thách thức#

Mặc dù có quy mô lớn, lĩnh vực $12 nghìn tỷ về kiến trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC) lâu nay vẫn chậm áp dụng các công nghệ kỹ thuật số và phương thức đổi mới. Ngành này, một trong những ngành lớn nhất toàn cầu, mới chỉ 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 phát triển, lĩnh vực này vẫn chưa đạt được quy mô và mức độ tinh vi như các ngành phần mềm lâu đời khác, chẳng hạn như logistics, sản xuất và nông nghiệp. Trên thực tế, khách hàng AEC chi ít hơn cho IT so với các lĩnh vực khác như sản xuất, kiến trúc và logistics. Mức đầu tư thấp hơn này góp phần tạo ra những thách thức đối với các công ty công nghệ AEC trong việc tăng trưởng hiệu quả. Ngoài ra, so với quy mô, ngành này có ít công ty scale-up và kỳ lân hơn.

Việc phân bổ ngân sách hạn chế cho IT, kết hợp với sự phân mảnh của thị trường và các phương thức analog ăn sâu, cản trở tiến bộ. Trung bình, các công ty AEC chỉ phân bổ 1 đến 2 phần trăm doanh thu cho IT, thấp hơn đáng kể so với mức 3 đến 5 phần trăm phổ biến 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 các công nghệ AI trong 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 cùng chuyên môn chuyên biệt.

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

Robot ứng dụng AI trong ngành xây dựng: Một hướng đi mới#

Hãy hình dung một kịch bản trong đó robot thay thế người lao động tại các công trường xây dựng, qua đó giảm thiểu nguy cơ con người bị thương hoặc tử vong.

Khi ngành xây dựng tiến vào kỷ nguyên kỹ thuật số do AI thúc đẩy, robotics đang biến tầm nhìn tương lai thành hiện thực tại các công trường. Trong khi AI nâng cao quá trình ra quyết định và kiểm soát chất lượng, robotics mang đến hình hài hữu hình cho những tiến bộ này.

Robotics, một nhánh kỹ thuật tích hợp computer science với kỹ thuật cơ khí và điện, đã mở rộng sang lĩnh vực xây dựng trong những năm gần đây. Robot đã tồn tại trong nhiều thập kỷ, nhưng chỉ mới gần đây trở nên phổ biến đáng kể, chủ yếu nhờ sự quan tâm và áp dụng gia tăng sau đại dịch COVID-19. Do đó, nhiều khả năng mới đã được mở ra.

Robot có khả năng tự động hóa máy móc hạng nặng và các đội phương tiện cho những 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 robotics cho quản lý chất thải, tự động hóa nhiệm vụ và xây dựng công nghiệp hóa.

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

Hình 5. Thị trường robotics 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. Những robot này hoạt động mà không di chuyển phần đế, bao gồm các loại như robot cổng trục, 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, bao gồm robot bánh xe, robot đi bộ, robot bay và robot bơi.

• Robot bầy đàn. Nhiều robot nhỏ phối hợp với nhau để tự động xây dựng các thiết kế, đi theo những lộ trình được lập kế hoạch nhằm tránh va chạm.

Suy nghĩ cuối cùng#

AI đang thay đổi diện mạo ngành xây dựng bằng cách tối ưu hóa việc lập lịch dự án, phân bổ nguồn lực và quản lý nhiệm vụ, mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu quả và năng suất. Vai trò của AI trong việc nâng cao độ an toàn, quá trình 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 các tiến bộ trong robotics và công nghệ 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 repository GitHub của chúng tôi để cập nhật những tiến bộ mới nhất trong trí tuệ nhân tạo. Tìm hiểu cách các giải pháp AI của chúng tôi đang cách mạng hóa chăm sóc sức khỏe và xe tự lái. Hãy kết nối với chúng tôi để cùng học hỏi và đổi mới!