Pe măsură ce tot mai multe procese din industria construcțiilor au devenit automatizate, mașinile, dispozitivele și, mai nou, tehnologiile digitale, au dobândit un rol central și s-au dovedit a fi un motor puternic al creșterilor de productivitate. Excavatoarele și buldozerele mișcă rapid și ușoar cantități mari de pământ. Platformele de foraj și instalațiile de pilotaj sunt culmi ale ingineriei subterane. Transportoare și pompe optimizează lucrările de betonare, iar macarale mobile ridică și poziționează sarcini grele. În timp ce alte sectoare industriale, cum ar fi industria auto, au atins deja punctul de vârf către Industria 4.0,41, industria construcțiilor are încă niveluri de automatizare în general scăzute. Viitorul, însă, va fi altul, după cum se afirmă în studiul ”Shaping the Future of Construction-A Breakthrough in Mindset and Technology”, întocmit de The Boston Consulting Group.

Șantierul digital

Starea de fapt pare să se schimbe, pe măsură ce progresele tehnologice, din robotică, de exemplu, deschid posibilități enorme enorme. Noile tehnologii din spațiul digital (cum ar fi vehicule aeriene fără pilot, senzori low-cost, operații la distanță și sisteme de control autonome), ar putea deveni actori importanți ai inovației în echipamentele de construcție. Echipamentele semi-autonome sunt capabile să îndeplinească sarcini complexe, deși necesită încă un control uman considerabil.

Dar, echipamentele autonome utilizează instrumente digitale sofisticate și noile tehnologii, cum ar fi drone cu camere de vedere, lăsând doar roluri de monitorizare, pentru lucrătorii umani. Echipamentele automate oferă un potențial mare pe mai multe dimensiuni: costuri de construcție reduse, datorită timpului de livrare mai scurt și a productivității sporite, calitate superioară, datorită preciziei mai mari și erorilor de manoperă mai puține, siguranță îmbunătățită, prin păstrarea lucrătorilor în afara zonelor de pericol ș.a. Companiile de-a lungul lanțului valoric pot face mai mulți pași pentru creșterea utilizării automatizării, în cazul în care sunt benefice.

Un prim exemplu vine de la Komatsu. Producătorul japonez de echipamente pentru construcții dezvoltă buldozere automate care încorporează diverse sisteme digitale. Dronele, scanerele 3D și camerele stereo adună date despre teren, care sunt apoi transmise buldozerelor. La rândul lor, acestea sunt echipate cu sisteme inteligente de control al mașinilor, care le permit să își desfășoare activitatea în mod independent și, prin urmare, să accelereze lucrările de pre-fundare pe șantiere, în timp ce operatorii umani monitorizează procesul. Pe site-urile miniere, camioanele de transport autonom sunt deja utilizate. Aceștia, de fapt, sunt primii pași spre trecerea la robotizarea 100 % și la șantierul digital al viitorului.

Precondiții

Pentru adoptarea acestor tehnologii high-tech, însă, trebuie să fie create precondiții pentru automatizare digitală încă din faza de proiectare și planificare a proiectului. Acest lucru se poate face prin creșterea proporției de sisteme de prefabricare și modulare, deoarece automatizarea funcționează cel mai bine cu componente și procese standardizate.

De asemenea, este necesară o mai bună planificare avansată și o pregătire tehnică superioară, pentru amenajarea șantierelor. La rândul ei, stabilirea standardelor industriei pentru protocoalele de comunicare, de exemplu, trebuie făcută astfel încât echipamentele automatizate și interoperabile să poată fi aplicate pe scară largă, pentru a depăși natura fragmentată, cu mai multe părți interesate a proceselor de construcție. Totodată, este necesară utilizarea mai bună a echipamentelor existente, prin adoptarea de noi modele de afaceri.

Imprimante 3D pentru industria de construcții

Se presupune că dezvoltarea tipăririi 3D va avea un impact perturbator asupra industriei construcțiilor. Tehnologia permite deja producerea de forme construite în scopuri care nu pot fi produse prin nicio altă metodă. Însă, imprimarea 3D promite câștiguri de productivitate de până la 80%, pentru unele aplicații, împreună cu o reducere importantă a deșeurilor. Timpul de construcție pentru unele clădiri ar putea scădea de la săptămâni, la ore, iar componentele personalizate ar putea fi furnizate la costuri mult mai mici.

Cu toate acestea, imprimarea 3D în industria construcțiilor se află încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. Mai multe probleme persistă, inclusiv probleme de imprimare la scară largă, care, deocamdată produce deseori rezultate brute, fragile, o compensare între scară și viteză (imprimarea mare rămâne lentă, iar imprimantele 3D standard sunt limitate de dimensiunea lor), și costuri ridicate. Ca urmare, în prezent, imprimarea 3D este încă în mare parte aplicabilă pentru piese cu volum redus, dar, totuși, cu valoare ridicată. Rămâne de văzut cât de repede vor depăși companiile principalele provocări tehnologice și dacă acestea vor putea reduce costurile și vor realiza economii de scară.

Câteva exemple

Multe companii sunt însă optimiste în această privință și indică drept exemple alte industrii, cum ar fi aviația, unde producția în masă a componentelor tipărite 3D este deja o practică obișnuită. Următoarele sunt, la rându-le, câteva exemple de scheme pilot, în cadrul industriei construcțiilor în sine, componentele din oțel și beton fiind acum tipărite în scopuri diverse, de la poduri până la case complete:

Oțel: Într-un proiect pe componente din oțel imprimat 3D, Arup a obținut un procent de 75% la reducerea greutății și reducerea cu 40% a materialelor, în comparație cu metodele tradiționale de producție.

Beton: Proiectul Skanska 3D Concrete Printing își propune să demonstreze că tipărirea 3D poate fi utilizată pentru fabricarea obiectelor din beton în forme care nu erau fezabile prin metode tradiționale de turnare.

Robot: MX3D, un start-up olandez care lucrează cu parteneri precum ArcelorMittal, ABB și Autodesk, a dezvoltat un robot extern de imprimare 3D sixaxis, capabil să imprime linii în aer mediu și l-a folosit pentru a imprima o pasarela pe un canal din Amsterdam. .

Elemente: WinSun (China) a construit 10 case pe zi, folosind componente de construcție tipărite 3D și a încheiat o tranzacție cu guvernul egiptean pentru 20.000 de locuințe cu un singur etaj, care folosesc această tehnologie.

”Craboți” pentru Google

Puține alte tehnologii noi de construcție arată că sunt capabile să aibă un impact comparabil, dar este de remarcat legarea structurală a tehnologiilor care oferă anumite avantaje, față de sudarea convențională, cum ar fi o mai mare libertate de proiectare, o distribuție mai uniformă a stresului și un aport de căldură mai mic. Până acum, însă, aplicațiile în construcții sunt limitate, ca urmare a preocupărilor continue privind integritatea structurală și siguranța la incendiu.

O altă nouă tehnologie de construcții are un potențial considerabil: în loc să construiască clădiri imobiliare din beton, companiile ar putea crea structuri ușoare, asemănătoare blocurilor care pot fi relocate. De exemplu, o armată de hibrizi robot-macara (numiți ”crabotes”), va fi asamblată pentru a construi noul sediu Google din California. Acestea vor ridica componente prefabricate, cum ar fi pereții și mobilierul greu.

Optimizarea ciclului de viață al clădirilor inteligente

Conceptul de clădire inteligentă câștigă în popularitate. Acest lucru se datorează în parte progreselor tehnologice, care reduc costul senzorilor, al stocării datelor și al serviciilor de calcul. În același timp, potențialii clienți manifestă un interes crescut, atrași de adoptarea din ce în ce mai mare a dispozitivelor conectate, și cer eficiență energetică mai mare în clădiri și siguranță și comoditate îmbunătățite.

În ceea ce privește proprietarii sau utilizatorii finali ai clădirilor, aceștia obțin mai multe beneficii: costuri de exploatare reduse, printr-o reducere probabilă a consumului de energie cu 20-40%, confort sporit, datorită iluminării îmbunătățite și a controalelor de temperatură, precum și creșterea eficienței operaționale, parțial,  prin intermediul serviciilor de service la distanță. Această dezvoltare afectează favorabil toate activele și sectoarele construite.

În sectorul energetic, de exemplu, apar contoare inteligente și răspuns la cerere. În transporturi, tehnologia inteligentă permite transportul inteligent și parcarea. În locuință, dispozitivele conectate și inteligente câștigă popularitate. Și, prin interconectarea oamenilor, mașinilor și datelor, echipamentele de construcții inteligente contribuie puternic la optimizarea clădirilor și a altor obiecte construite.

Drept concluzie, adoptarea echipamentelor de construcție inteligentă este, de asemenea, o condiție prealabilă pentru orașele inteligente ale viitorului și o influență din ce în ce mai puternică asupra calității vieții oamenilor.