Ngành xây dựng đang chứng kiến sự chuyển dịch hướng tới việc đưa hoạt động sản xuất trực tiếp đến các công trường, với nhiều công ty đã chứng minh được tính khả thi của phương pháp này. Mặc dù khái niệm về các nhà máy siêu nhỏ có thể vận chuyển nghe có vẻ như thuộc về tương lai, thực tế là nhiều hình thức sản xuất tại chỗ đã được áp dụng trên khắp các lĩnh vực xây dựng khác nhau.
Các ứng dụng sản xuất tại chỗ hiện tại:
- Tấm lợp kim loại: Được tạo hình và cắt từ cuộn thép tại công trường
- Máng xối liền mạch: Được cuốn và hàn tại chỗ theo độ dài tùy chỉnh
- Khung kết cấu: Lắp ráp bằng robot sử dụng hệ thống định vị từ tính
- Tủ bếp tùy chỉnh: Thiết lập chế biến gỗ di động tại các thị trường đang phát triển
- Bê tông: Các nhà máy truyền thống tại chỗ cho các dự án xây dựng lớn
Ứng Dụng Thực Tế Đã Được Vận Hành
Ví dụ được thiết lập rõ ràng nhất đến từ các nhà thầu lợp mái, những người đã sử dụng sản xuất di động trong nhiều năm. Các nhà thầu này mang theo những máy móc chuyên dụng đến công trình xây dựng để tạo hình các tấm lợp kim loại từ những cuộn thép dài, cắt chúng theo đúng chiều dài cần thiết cho từng công việc cụ thể. Phương pháp này loại bỏ lãng phí và những thách thức về logistics của các tấm được cắt sẵn đồng thời đảm bảo độ khớp hoàn hảo.
Tương tự, việc lắp đặt máng xối đã phát triển để bao gồm cả việc cuốn và hàn tại chỗ, cho phép các nhà thầu tạo ra những máng xối liền mạch phù hợp với kích thước chính xác của tòa nhà. Những ví dụ này cho thấy khái niệm cốt lõi của sản xuất di động không phải là mới - nó chỉ đơn giản là đang mở rộng sang nhiều lĩnh vực xây dựng khác.
Robot Tiên Tiến Tham Gia Vào Lĩnh Vực
Một số công ty hiện đang phát triển các hệ thống sản xuất tại chỗ tinh vi hơn. Re:frame Systems tại Boston đã tạo ra một hệ thống robot sử dụng các điểm dừng từ tính trên bề mặt làm việc nghiêng, được vận hành bởi một cánh tay robot lớn. Hệ thống xử lý gỗ được cắt theo chiều dài, bù đắp cho các vật liệu không hoàn hảo trong khi lắp ráp các khung kết cấu. Mặc dù cánh tay robot hoạt động chậm hơn dự kiến, nó duy trì năng suất ổn định mà không bị ảnh hưởng bởi thời tiết hay thời gian nghỉ giải lao như công nhân.
Các công ty khác như Facit và Black Diamond đang phát triển các máy CNC có thể vận chuyển để chế tạo các bộ phận kết cấu trực tiếp tại công trình xây dựng. Những hệ thống này có thể sản xuất các thiết kế chi tiết, tùy chỉnh mà không phát sinh chi phí vận chuyển và chậm trễ liên quan đến việc lắp ráp sẵn truyền thống.
Các công ty và công nghệ:
- Re:frame Systems ( Boston ): Lắp ráp gỗ xây dựng bằng robot với định vị từ tính
- Facit : Tự động hóa quy trình xây dựng và lập tài liệu
- Black Diamond ( CA ): Máy CNC di động cho các cấu kiện kết cấu
- ABB : Hệ thống robot gia công gỗ cho các cấu kiện xây dựng
Logic Kinh Tế và Thách Thức Thực Tế
Tính kinh tế đằng sau sản xuất tại chỗ tương tự như các nhà máy bê tông, thường được thiết lập tại các công trình xây dựng lớn để tránh chi phí vận chuyển và đảm bảo cung cấp vật liệu tươi. Tuy nhiên, việc mở rộng quy mô phương pháp này đặt ra những thách thức độc đáo.
Nguồn cung cấp điện nổi lên như một rào cản đáng kể, đặc biệt đối với các công trình ở vị trí xa xôi hoặc khu vực có hạ tầng điện hạn chế. Các khu vực xây dựng thường thiếu nguồn điện ổn định, công suất cao cần thiết cho thiết bị sản xuất tinh vi. Ngoài ra, việc tuân thủ quy định trở nên phức tạp hơn khi các nhà máy phải đáp ứng yêu cầu thiết lập tạm thời và xin giấy phép cho nhiều địa điểm khác nhau.
Hầu hết các nhà máy đều có nhiều kết nối tiện ích với thiết bị của họ -- nguồn điện chính hàng kilovolt, chất làm lạnh nén, chất thải độc hại phải được trung hòa hóa học trước khi xử lý.
Những hạn chế về kích thước của container vận chuyển cũng ràng buộc những gì có thể được sản xuất tại chỗ. Trong khi container hoạt động tốt cho các bộ phận nhỏ hơn, các tấm xây dựng lớn hơn vượt quá kích thước container có thể vẫn cần sản xuất tại nhà máy truyền thống.
Yêu cầu Kỹ thuật và Thách thức:
- Nguồn cung cấp điện: Cần có kết nối điện dung lượng cao
- Tuân thủ quy định: Giấy phép và cấp phép cho việc lắp đặt tạm thời
- Hạn chế về kích thước: Kích thước container hạn chế kích cỡ của các thành phần
- Kết nối tiện ích: Cần có kỹ năng chuyên môn cho việc lắp đặt/tháo dỡ
- Tính di động của thiết bị: Cân bằng giữa khả năng hoạt động và tính di chuyển
Tiềm Năng Tương Lai và Mở Rộng Thị Trường
Khái niệm này cho thấy triển vọng mở rộng sang các lĩnh vực xây dựng khác. Tủ bếp tùy chỉnh đại diện cho một ứng dụng đặc biệt khả thi, vì máy móc chế biến gỗ tương đối nhẹ và hoạt động bằng nguồn điện tiêu chuẩn. Ở một số quốc gia như Pakistan , các đội thợ mộc đã mang máy cắt đến công trình xây dựng, làm việc từ xe bán tải để tạo ra tủ bếp tùy chỉnh trong quá trình xây nhà.
Lắp kính cửa sổ và sản xuất ống gió cũng mang lại cơ hội cho sản xuất tại chỗ. Ống gió tùy chỉnh có thể được tạo ra tương tự như hệ thống máng xối tại chỗ, trong khi sản xuất cửa sổ có thể giảm cả chi phí vận chuyển và thời gian lắp đặt.
Các yếu tố kết cấu dài như dầm glulam có thể được hưởng lợi đáng kể từ sản xuất tại chỗ, vì những dầm này trở nên ngày càng đắt đỏ khi vận chuyển khi chiều dài của chúng tăng lên. Sản xuất chúng tại chỗ có thể mang lại cả tiết kiệm chi phí và tính linh hoạt trong thiết kế.
Việc ngành xây dựng dần áp dụng sản xuất tại chỗ phản ánh xu hướng rộng lớn hơn hướng tới giảm chi phí vận chuyển, giảm thiểu lãng phí và cải thiện khả năng tùy chỉnh. Mặc dù những thách thức về nguồn cung cấp điện, tuân thủ quy định và hạn chế thiết bị vẫn còn, số lượng ngày càng tăng của các triển khai thành công cho thấy phương pháp này sẽ tiếp tục mở rộng trên các lĩnh vực xây dựng khác nhau.
Tham khảo: The Rise of Shippable Microfactories