W ciągu ostatnich kilku lat koncepcja inteligentnego miasta stała się głównym tematem wśród urbanistów, ekspertów ds. technologii, architektów, projektantów, socjologów i administracji publicznej. Jednak duża część dyskusji wydaje się koncentrować wyłącznie na wdrażaniu cyfrowych narzędzi do gromadzenia danych i zarządzania nimi.

To wąskie podejście może być frustrujące. Zwłaszcza gdy jasne jest, że przyszłe miasta wymagają innowacyjnych, kompleksowych rozwiązań, aby sprostać głębokim zmianom. Również jeśli chodzi o budownictwo.

Inteligentne miasta będą niewątpliwie wykorzystywać analitykę danych, sztuczną inteligencję, wzajemnie połączone urządzenia i procesy automatyzacji. Muszą one być również zrównoważone, bezpieczne i naprawdę nadające się do zamieszkania. Jednym z głównych wyzwań będzie opracowanie metod budowy, które będą bardziej wydajne, szybsze i opłacalne. Przede wszystkim bez uszczerbku dla podstawowych cech zrównoważonego rozwoju i dobrostanu ludzi.

Tworzenie dynamicznych budynków będzie wymagało całkowitego przemyślenia miejskiego procesu budowlanego. Od zastosowanych materiałów i podejścia projektowego po współpracę z dostawcami, transport i operacje na miejscu. W tym kontekście budownictwo modułowe okaże się nieocenionym atutem.

Materiały są równie ważne jak technologia

Przyszłe modułowe rozwiązania będą napędzane przez przyjęcie bardziej wytrzymałych, lekkich i zrównoważonych materiałów. A to wszystko w połączeniu z technologiami takimi jak cyfrowe bliźniaki i sztuczna inteligencja. Na przykład drewno może stopniowo zastępować stal i beton. Natomiast tradycyjne panele słoneczne na dachach mogą zostać rozszerzone na fasady, maksymalizując przechwytywanie energii.

Dodatkowo, sztuczna inteligencja i narzędzia analityczne staną się coraz ważniejsze dla dostawców, umożliwiając im optymalizację sposobu integracji różnych komponentów. Doprowadzi to do procesu budowy, który będzie nie tylko bardziej wydajny i opłacalny, ale także bardziej elastyczny.

W przeciwieństwie do tradycyjnych konstrukcji modułowych, w których komponenty są montowane na jednej hali produkcyjnej, te nowe podejścia przypominają linię montażową samochodów lub samolotów. Instrukcje produkcyjne są tak precyzyjne, że moduły i inne elementy budynku pasują do siebie jak klocki Lego. Umożliwia to ich łatwy montaż w dowolnym miejscu na świecie. Metodologia ta minimalizuje błędy ludzkie, skraca czas realizacji projektu i zapewnia większą pewność kosztów od samego początku.

Wykorzystanie cyfrowych bliźniaków

Mamy już przykłady, które wykorzystują modele cyfrowych bliźniaków. Na przykład postmodułowa metoda budowy Assembly. Ma to na celu zwiększenia przejrzystości w zakresie materiałów, robocizny, jakości, terminów i kosztów.

Cyfrowy bliźniak to oprogramowanie, które tworzy dokładną cyfrową replikę całego krajobrazu miasta, w tym budynków, dróg i infrastruktury podziemnej. Replika ta jest skrupulatnie szczegółowa i aktualizowana w czasie rzeczywistym w celu odzwierciedlenia wszelkich zmian. Głównym celem jest umożliwienie miastom symulacji infrastruktury, budowy i innych modyfikacji środowiska zbudowanego. Tym samym oceny ich rzeczywistego wpływu przed rozpoczęciem jakichkolwiek fizycznych prac.

Sztuczna inteligencja do optymalizacji procesów

Pojawienie się sztucznej inteligencji rewolucjonizuje branżę budowlaną. Automatyzuje złożone zadania i umożliwia systemom projektowanie prefabrykowanych komponentów dostosowanych do konkretnych wymagań projektu. Sztuczna inteligencja może planować zadania produkcyjne i montażowe. Maksymalizuje wydajność i dostosowuje projekty w czasie rzeczywistym w odpowiedzi na zmieniające się warunki projektu.

Co więcej, zdolność AI do przeprowadzania zaawansowanych symulacji pomaga zidentyfikować i rozwiązać potencjalne problemy jeszcze przed rozpoczęciem budowy. Ściśle mówiąc dokonuje analizy wytrzymałości strukturalnej, oceny wpływu pogody i oceny wydajności cieplnej. Takie proaktywne podejście nie tylko oszczędza czas i zasoby, ale także zwiększa ogólną niezawodność i wydajność projektów budowlanych.

Wyzwania dla rozwoju inteligentnych miast

Budownictwo modułowe jest oczywistym wyborem dla nowoczesnego rozwoju miast, jednak przyjęcie inteligentnych technologii wciąż napotyka na znaczące bariery. Obejmują one wysokie koszty wdrożenia, znaczne inwestycje w badania i rozwój oraz ograniczenia w zakresie niezbędnej wiedzy i umiejętności.

Dodatkowe wyzwania obejmują wymagania sprzętowe oraz kwestie związane z interoperacyjnością i łącznością sieci. Ponadto kluczowe znaczenie ma zapewnienie bezpieczeństwa i prywatności podczas pozyskiwania i przetwarzania danych. Jednak przy jednoczesnym zachowaniu zgodności z różnymi ramami regulacyjnymi.

Ponadto transport krytycznych elementów konstrukcji modułowej, często dużych bloków, na plac budowy musi uwzględniać ograniczenia ruchu drogowego w różnych krajach. Uzyskiwanie niezbędnych zezwoleń, korzystanie z autoryzowanych tras oraz wysokie koszty związane z ciężarówkami o dużym tonażu.

Inteligentne technologie, takie jak modelowanie informacji o budynku (BIM) i systemy informacji geograficznej (GIS) mogą w tym pomóc. Oferują one mianowicie rozwiązania optymalizujące i wizualizujące programy instalacji modułów oraz logistykę transportu. GIS, który przechwytuje, przechowuje, weryfikuje i wyświetla dane związane z lokalizacjami na Ziemi, odgrywa kluczową rolę w tym procesie.

Platforma GIS może wyświetlać szeroką gamę danych na mapie – w tym ulice, budynki, drogi, mosty i obszary roślinne. Zapewniając jednocześnie informacje w czasie rzeczywistym na temat natężenia ruchu, stref budowy i zatorów w sieci.

Ponadto oprogramowanie do mapowania logistycznego zintegrowane z GIS może proponować zoptymalizowane trasy dostępu do placów budowy, najlepiej wykorzystując dostępne zasoby i minimalizując koszty. Jednocześnie ułatwia ono skuteczną komunikację i koordynację z miejscami składowania w miejscu montażu.

Automatyzacja i zrównoważony rozwój

Budownictwo modułowe w połączeniu z inteligentnymi technologiami stało się siłą napędową rozwoju inteligentnych miast. Ma to na celu optymalizację procesów, promowanie zrównoważonego rozwoju i zapewnienie wysokiej jakości życia mieszkańcom.

W Japonii Fujisawa Smart Sustainable Town – dedykowana strefa inteligentnego miasta – eksperymentowała już z autonomicznymi robotami dostawczymi. Na większą skalę przewoźnicy towarowi wciąż badają technologię autonomicznych pojazdów dla ciężarówek bez kierowcy. Dzięki czemu możliwy jest wydajny transport dużych ilości ładunków na duże odległości.

Praktyki inteligentnego budownictwa mają również kluczowe znaczenie dla osiągnięcia kilku Celów Zrównoważonego Rozwoju (SDG). W szczególności tych związanych z rozwojem miast, innowacjami w procesach produkcyjnych, redukcją emisji dwutlenku węgla oraz poprawą zdrowia i dobrostanu społeczności.