เทคโนโลยี งานก่อสร้าง สมัยใหม่

การออกแบบก่อสร้างนั้นจำเป็นต้องอาศัยเทคโนโลยีเข้ามช่วยในการออกแบบก่อสร้างมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นวัสดุก่อสร้างใหม่ที่ต้องมีการวิจัยขึ้นมาใหม่เรื่อยๆ เพื่อตอบสนองความต้องการ และแก้ปัญหาของงานก่อสร้างได้จริง

ทุกวันนี้ต้องมีเรื่องของการอนุรักษ์พลังงานเข้ามาเป็นวัตถุประสงค์ของโครงการด้วย จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องหาเครื่องมือใหม่ๆ ที่จะเข้ามาช่วยในเรื่องของการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งทุกวันนี้ทุกอย่างเป็นเทคโนโลยีที่เป็นดิจิตอล ทั้งเรื่องของข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและต้องการความรวดเร็วมากขึ้นด้วย การนำเทคโนโลยีเข้ามาใช้กับงานก่อสร้างจึงจำเป็นอย่างยิ่ง และจะทำให้การออกแบบก่อสร้างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จึงมีการจัดลำดับนวัตกรรมการก่อสร้างใหม่ที่น่าสนใจมา 10 อันดับ ดังนี้

1. สารผสมคอนกรีตเพื่อรักษาตัวเอง (SELF-HEALING CONCRETE)

ปูนซีเมนต์เป็นหนึ่งในวัสดุก่อสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่มีส่วนที่ปล่อยก็าซคาร์บอนได้ออกไซด์ใหญ่ที่สุดเหมือนกัน ซึ่งก็าซคาร์บอนไดออกไซด์นั้นเป็นอัตรายอย่างยิ่งต่อโลก โดยต่อปีมีการปล่อยก็าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึงร้อยละ 7 ต่อปี ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญและเป็นปัญหาระดับโลก ในวงการการก่อสร้างมักจะเกิดการปนเปื้อนสารเคมี น้ำที่มีการปนเปื้อนต่างๆ จะสัมผัสกับเราโดยตรง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Bath (University of Bath) ในประเทศอังกฤษ กำลังพัฒนาคนกรีตที่สามารถรักษาตัวเองได้ โดยใช้คอนกรีตผสมกับ แบคทีเรียบางตัวเข้ากับไมโครแคปซูล (bacteria within microcapsules) ซึ่งเมื่อไมโครแคปซูลผสมกันเข้ากับน้ำหรืออากาศในคอนกรีตที่มีรอยแตก ไมโครแคปซูลจะแตกตัวผสมกับน้ำ อากาศและคอนกรีต เพื่อมาปกปิดเหล็กทำให้น้ำหรืออากาศไม่สามารถไปกัดกร่อนโครงสร้างเหล็กภายในคอนกรีตได้

1. ฉนวนกันความร้อน (THERMAL BRIDGING)

การเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุกันไฟหรือฉนวนกันความร้อนเองก็ได้มีการพัฒนาเพื่อให้มีประสิทธภาพสูงขึ้นและสำคัญกับวงการอุตสาหกรรมก่อสร้างเป็นอย่างมาก ซึ่งการส่งผ่านความร้อนจากภายนอกผ่านผนังจำเป็นจะต้องมีการป้องกัน และมีแนวโน้มว่าต่อไปอาจจะมีข้อกำหนดเรื่องการใช้พลังงานเข้ามาโดยตรง ซึ่งผนังก่ออิฐฉาบปูน บล็อกอิฐ บัวหรือเชิงชาย หรือแม้กระทั่ง ผนังยิปซั่มบอร์ดก็จำเป็นต้องมีการกันความร้อน  เพื่อไม่ให้ความร้อนเข้าสู่ภายในอาคารเช่นกัน ซึ่งกระบวนการความร้อนถ่ายเทจากผนัง นี้เรียกว่ากระบวนการเชื่อมโยงความร้อน (thermal bridging) โดยนักวิจัยบริษัท Thermablok® Aerogel ซึ่งผลิตให้นาซ่า ได้พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับฉนวนกันอุณหภูมิ ซึ่งถือเป็นหนึ่งในวัสดุฉนวนกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงสุด และบริษัท Thermablok ได้แยกตัวออกจากสหรัฐและเปลี่ยนแปลงใช้ชื่อเป็น Aerogel ทำการจดลิขสิทธิ์เมทริกซ์ไฟเบอร์กลาส (fiberglass matrix) ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนกันอุณหภูมิดังกล่าว สำหรับงานก่อสร้างเองสามารถนำไปใช้ภายในผนังเพื่อป้องกันอุณหภูมิมากกว่าร้อยละ 40 และยังสามารถนำไปใช้ในวงการอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้อีกด้วย

1. กระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PHOTOVOLTAIC GLAZING)

อาคารที่ใช้กระจกโซล่าเซลล์ที่รวมผนังอาคารกับกระจกกับโซล่าเซลล์เข้าด้วยกัน  สามารถช่วยสร้างพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์และนำไปใช้ในอาคารได้  โดยบริษัท โพลีโซล่า จำกัด (Polysolar Ltd.) ได้ใช้กระจกใสรวมเข้ากับโซล่าเซลล์ เพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้เป็นผนังกระจกใส ทำให้เกิดประโยชน์สองทางทั้งเรื่องของหน้าต่างผนังกระจก และรวมไปถึงหลังคาที่นำวัสดุดังกล่าวมาใช้ เพื่อใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์  โดยบริษัท โพลีโซล่า Polysolar ที่สร้างกระจกโซล่าเซลล์แบบใสเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงนี้  ยังสามารถเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์แล้วผลิตพลังงานได้มากกว่าแบบเดิม ซึ่งแต่ก่อนอาจจะใช้แค่เพียงหลังคา แต่กระจกโซล่าเซลล์ ของบริษัท Polysolar สามารถที่จะติดตั้งเป็นผนังรอบตัวอาคารแนวตั้งและยังเป็นตัวป้องกันเรื่องของอุณหภูมิที่จะเข้ามาสู่ตัวอาคาร หรือเปรียบเป็นฉนวนหุ้มชั้นดีของอาคารและมีประสิทธิภาพสูง ทำให้ประหยัดพลังงาน ลดรายจ่ายในเรื่องของพลังงานไฟฟ้าในอนาคตได้ แต่ต้นทุนการก่อสร้างอาจจะสูง หากมองเรื่องระยะยาวจะทำให้อาคารประหยัดค่าใช้จ่ายได้เป็นอย่างมาก

1. ทางเท้าสะสมพลังงาน (KINETIC FOOT FALL)

แผ่นสะสมพลังงานจลน์ที่ใช้ในย่านคานารีวาร์ฟ เป็นเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาเรื่องของพลังงานจลน์ที่นำพลังงานจากการสัญจรของผู้คนมาใช้งาน โดยบริษัท PaveGen  ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่แผ่นปูพื้นที่สามารถสะสมพลังงานได้เพื่อใช้ประโยชน์จากทางเท้า ซึ่งแผ่นปูพื้นดังกล่าวสามารถที่จะใช้ได้ทั้งภายในอาคารและภายนอกอาคารที่มีพื้นที่การสัญจรหนาแน่น และการสร้างพลังงานดังกล่าวสามารถนำไปผลิตเป็นกระแสไฟฟ้าเพื่อนำไปใช้ตามถนนหรือทางเท้า โดยใช้การเหนี่ยวนำพลังงงานแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาช่วยในกระบวนการจัดการกับพลังงาน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ดีและเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้พลังงานจากการสัญจรเพื่อสร้างเป็นกระแสพลังไฟฟ้า ทำให้สามารถสร้างมาใช้ได้อย่างเกิดประโยชน์  ทางบริษัทดังกล่าวออกแบบและพัฒนามาเพื่อหวังว่าในอนาคตอันใกล้นี้จะสามารถนำไปใช้กับสนามฟุตบอลที่ริโอนิจาเนโร ของประเทศบราซิล เพื่อจะได้ช่วยสร้างพลังงานไฟฟ้าที่อยู่บริเวณรอบสนาม ปัจจุบันมีการติดตั้งบางส่วนและเป็นการติดตั้งชั่วคราวที่กรุงลอนดอนในย่านคานารีวาร์ฟ เพื่อใช้ในการสร้างพลังงานไฟฟ้าให้กับไฟตามทางเท้า

1. ถนนสะสมพลังงาน (KINETIC ROADS)

โครงการดังกล่าวเริ่มต้นที่ประเทศอิตาลี โดยได้มีการสำรวจและศึกษาศักยภาพของพลังงานจลน์ และได้พัฒนาร่วมกับพื้นยางของถนน เรียกเทคโนโลยีนี้ว่า ยาง Lybra ซึ่งยางดังกล่าวเป็นยางพื้นใช้ปูพื้นถนนหรือปูพื้นทั่วไปได้ และจะแปลงพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า คล้ายกับทางเท้าสะสมพลังงาน (KINETIC FOOT FALL) ข้างต้น ซึ่งต่างแค่พาหนะที่ใช้สร้างพลังงาน ซึ่ง Lybra นี้ใช้พลังงานจากยานพาหนะเคลื่อนที่จากนั้นจะเกิดพลังงานไฟฟ้า มหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคของมิลาน ประเทศอิตาลี ได้อธิบายหลังการของพลังงานจลน์ว่า เป็นเทคโนโลยีที่ล้ำยุคสามารถรวบรวมพลังงานต่างๆ ที่อยู่รอบตัวมาใช้งานให้เกิดประโยชน์ได้ ซึ่งมันนอกเหนือจากการปรับปรุงถนนทั่วไปที่ต้องคำนึงถึงแค่ความปลอดภัย แต่อนาคตต้องคำนึงถึงการสร้างพลังงานเข้ามาด้วยเพื่อส่งเสริมความยั่งยืนของจราจรทางบก

1. ซอฟต์แวร์ช่วยในการวิเคราะห์ SIMULATION & ANALYSIS SOFTWARE

สนามกีฬาเวมบลีย์ถือเป็นความสมบูรณ์และความท้าทายของงานวิศวกรรมโครงสร้างอีกหนึ่งแห่ง อาคารใดๆ ก็แล้วแต่ก่อนก่อสร้างต้องอาศัยการวิเคราะห์เพื่อให้เกิดความผิดพลาดให้น้อยที่สุด หากทว่าการวิเคราะห์และพิจารณาโดยใช้มนุษย์ก็อาจจะมีความผิดพลาด แต่หากมนุษย์สร้างเทคโนโลยีมาช่วยแล้วนั้น ก็จะลดข้อผิดพลาดนั้นได้มากขึ้น ซึ่งมีซอฟต์แวร์ต่างๆ พร้อมวิเคราะห์และเลือกวัสดุก่อสร้างและขนาดที่เฉพาะเจาะจงได้ เพื่อนำไปก่อนสร้างอาคารจริงและวิเคราะห์ว่าสามารถทำได้จริงหรือไม่ เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้ และซอฟต์แวร์จะทำให้การออกแบบข้ามขีดความสามารถของวิศกรรมทั่วไปได้ จากตัวอย่าง เวมบลีย์สเตเดียมจะเห็นได้ว่าโครงสร้างเหล็กโค้งดังกล่าวสามารถทำออกมาได้ ซึ่งรัฐบาลและสภาท้องถิ่นของลอนดอนเป็นห่วงเรื่องของความปลอดภัยเป็นอย่างมาก และตัวอย่างภาพดังกล่าวทำให้เห็นว่าโครงสร้างถูกออกแบบได้อย่างสมบูรณ์ เวมบลีย์เป็นสเตเดียมที่ใช้ซอต์ฟแวร์ในการออกแบบหลายโปรแกรม เพื่อลดข้อผิดพลาดให้น้อยที่สุด ไม่ว่าจะเป็น จากค่าย Bennett Associates หรือซอฟต์แวร์จาก ANSYS และ Autodesk ซึ่งใช้ในการจำลองและวิเคราะห์หาความเค้นความเครียดต่างๆของโครงสร้าง วิเคราะห์หาแรงที่จะกระทำต่อเหล็กหรือโครงสร้างดังกล่าวว่าสามารถที่จะแขวนโครงสร้างเหล็กได้จริงหรือไม่ ซึ่งโครงสร้างเหล็กดังกล่าวถูกนำไปวิเคราะห์ก่อนจะนำมาติดตั้งว่าสามารถทำได้จริง ก่อนที่จะก่อสร้างจริงที่ทุกคนได้เห็นโครงสร้างเหล็กที่โค้งโดดเด่นเหมือนทุกวันนี้ จะเห็นได้ว่ามนุษย์เรามีนวัตกรรมที่เป็นเทคโนโลยีมาเรื่อยๆ จึงทำให้ปัญหาต่างๆ ลดลงทำให้ได้ทำในสิ่งที่ท้าท้ายมากยิ่งขึ้นได้

1. โมเดลสามมิติ (3D MODELLING)

หากต้องออกแบบเมืองจำลองสามมิติแห่งอนาคต การสร้างโมเดลจำลองแตกต่างจากเมื่อหลายสิบปีทีแล้ว ทุกวันนี้สามารถสร้างโมเดลสามมิติได้ง่ายๆ และแสดงรูปแบบสามมิตให้เห็นได้อย่างชัดเจน การวางแปลน ผังเมืองต่างๆ กลายเป็นรูปแบบสามมิติเกือบทั้งหมด เน้นการวางแผนเพื่อความเจริญเติบโตของเมืองที่จะกลายเป็นสมาร์ทซีตี้ในอนาคต CyberCity3D (CC3D) สมาร์ทดิจิทัล 3D หรือการออกแบบรูปแบบสามมิติของอาคารจะช่วยให้งานทางด้านสถาปัตยกรรม วิศวกรรม และวงการการก่อสร้างสมจริงมากขึ้น เพราะสามารถมองเห็นภาพตัวอย่างและเรื่องของข้อมูลต่างที่เป็นข้อมูลของอาคาร โดยซอฟต์แวร์มีการสื่อสารที่รวดเร็วขึ้นและเจ้าของโครงการยังมีโมเดลที่เป็นสามมิติไว้เองสำหรับการออกแบบปรับปรุงต่อไป รวมถึงการทำงานร่วมกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ในอนาคตที่จะต้องมีโมเดลสามมิติทุกโครงการ การวางแผนออกแบบเมืองรูปแบบดังกล่าวจึงจำเป็นอย่างมากเพราะจะทำให้เห็นภาพที่ชัดเจน หากทำเป็นมาตรฐานเหมือนกันทั้งหมดก็จะมีรูปแบบข้อมูลที่สมบูรณ์และเพื่อนำไปพัฒนาเมืองต่อได้  เพื่อความยั่งยืนของเมืองที่จะเป็นสมาร์ทซีตี้ในอนาคต

1. โครงสร้างแบบประกอบ (MODULAR CONSTRUCTION)

ในปัจจุบันเราเห็นการออกแบบอาคารที่เป็นการประกอบเข้าด้วยกันของโครงสร้างต่างๆ มากขึ้น เพราะด้วยระยะเวลาที่จำกัดหรือต้องการให้เสร็จอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นที่นิยมกันอย่างกว้างขวางมากขึ้น โดยการก่อสร้างควรเป็นวัสดุแบบเดียวกัน เพื่อได้มาตรฐานเดียวกันของโครงสร้างทั้งหมด ซึ่งบางพื้นที่มีข้อจำกัดเรื่องการก่อสร้าง ทำให้ก่อสร้างที่เป็นรูปโครงสร้างประกอบนิยมกันมากขึ้น เนื่องจากขนส่งง่ายมีความแข็งแรงและยั่งยืน ลดข้อเสียของการก่อสร้างไปได้อย่างมากเพราะการออกแบบโครงสร้างแต่ละส่วนถูกคิดมาเป็นอย่างดี  มีการก่อสร้างรูปแบบนี้ถึง 70 เปอร์เซนต์ในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร ซึ่งช่วยประหยัดเวลาเป็นอย่างมาก โดยในประเทศจีนกำลังพัฒนากันอย่างกว้างขวางเพื่อความยั่งยืนของการออกแบบ สามารถที่จะนำชิ้นส่วนออกจากโรงงานนำส่งไปติดตั้งได้ทันที จึงเป็นนวัตกรรมการก่อสร้างที่จะเข้ามาแทนการก่อสร้างรูปแบบเดิมแน่นอน

9. ระบบการทำงานร่วมกันบนอินเตอร์เน็ต  (CLOUD COLLABORATION)

BIM 360 Team เป็นหนึ่งสิ่งที่ช่วยให้การทำงานแบบระบบทางไกลได้ โดยอาศัยอินเตอร์เนตแชร์ข้อมูลจากต่างสถานที่ในเวลาที่รวดเร็วแบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นเครื่องมือการทำงานอย่างหนึ่งของเหล่าวิศวกรและสถาปนิก ซึ่งระบบทุกวันนี้เป็นระบบดิจิตอลทั้งหมด กระบวนการทำงานก่อสร้างเองต้องมีการตรวจสอบแบบข้อมูลต่างๆ ที่ได้ทำการออกแบบไม่ว่าจะเป็นเรื่องของโครงสร้าง ต้องมีการประสานงานกันหลายฝ่าย เครื่องมือระบบออนไลน์นี้ที่เข้ามาช่วยให้หลายฝ่ายทำงานร่วมกันได้รวดเร็วขึ้น หากมีการแก้ไขสามารถแจ้งและทราบแบบนาทีต่อนาที และระยะลดเวลาการประสานงานระหว่างองค์กรได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจัดเป็นการจัดการไฟล์ที่สามารถเขียนหรือแสดงความคิดเห็นต่างๆ บน PDF ได้ หรือสามารถหมุนโมเดลดูบนระบบ Internet ได้ และบันทึกส่งกลับไปให้ฝ่ายที่ดูแลแก้ไขข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว เห็นได้ว่าระบบการทำงานแบบเดิมที่ต้องใช้เวลาการประสานงานค่อนข้างมาก ระบบการทำงานแบบออนไลน์นี้จะเข้ามาอยู่ในระบบการทำงานออกแบบก่อสร้างอย่างเต็มรูปแบบในอนาคตอย่างแน่นอน

1. ระบบควบคุมอัจฉริยะ (Asset mapping)

หากพูดถึงเรื่องความปลอดภัยในทรัพย์สินเรื่องของที่อยู่อาศัยแล้ว เชื่อคนทุกวันนี้ใช้เทคโนโลยีและโทรศัพท์มือถือกันตลอดเวลา การนำเทคโนโลยีมาปรับใช้ในช่วงออกแบบก่อสร้างของอาคารหรือบ้านพักอาศัยนั้น มีความสำคัญมาก ซึ่งในอนาคตอันใกล้นี้เกือบที่โครงการมีระบบเทคโนโลยีอัจฉริยะเข้ามาใช้มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์เครื่องใช้ภายในบ้าน หรืออาคารต่างๆ เช่น ระบบปรับอากาศ ระบบไฟฟ้า ระบบรักษาความปลอดภัย ด้านงานก่อสร้างเองระหว่างก่อสร้างหากนำระบบควบคุมอัฉริยะเข้ามาใช้ก็จำเป็นต้องมีคนดูแลระบบและการติดตั้ง ซึ่งเป็นนวัตกรรมหนึ่งที่ใช้กันแพร่หลายมากขึ้น เจ้าของโครงการเองหากต้องการควบคุมระบบต่างๆ สามารถควบคุมได้ผ่านแอพพลิเคชั่นบนมือถือ สามารถสั่งการได้ทุกเมื่อที่ต้องการ หรือแม้กระทั่งระยะและเวลาการบำรุงรักษา จึงเป็นนวัตกรรมที่เข้ามามีผลในงานก่อสร้างมากขึ้น 

จาก 10 อันดับที่ข้างต้นจะเห็นว่าเทคโนโลยีเข้ามาเกี่ยวข้องกับงานก่อสร้างโดยตรง ผู้ออกแบบเองต้องพัฒนาและนำนวัตกรรมต่างๆ เข้ามาร่วมใช้ในการก่อสร้างเพื่อพัฒนาการออกแบบมากขึ้น ทุกวันนี้ทุกอย่างเป็นดิจิตอล ข้อมูลข่าวสารรวดเร็วด้านงานก่อสร้างก็เช่นกัน จึงไม่แปลกที่เห็นรูปแบบการทำงาน การประสานงาน การก่อสร้างที่มีการปรับเปลี่ยนไปมาก ซึ่งเทคโนโลยีต่างๆ เหล่านี้จะเข้ามาช่วยให้การทำงานง่ายขึ้นและมีการพัฒนาต่อไปอย่างไม่หยุดหยั้ง และพัฒนาสิ่งใหม่ขึ้นมาตลอดเวลา