فناوری و نوآوری در صنعت مهندسی و ساخت

صنعت مهندسی و ساخت تحت‌تأثیر پیشرفت‌های فناوری در حال تجربه تحولی شگرف و بی‌سابقه است. بسیاری از این فناوری‌ها به‌خوبی توسعه‌یافته و با موفقیت در سایر صنایع مورداستفاده قرار گرفته‌اند. پذیرش اولیه این فناوری‌ها در صنعت مهندسی و ساخت اغلب زمانی رخ می‌دهد که کارفرمایان استفاده از فناوری خاصی را در پروژه الزامی می‌کنند. بسیاری از این فناوری‌ها با نیازهای خاص صنعت مهندسی و ساخت مطابقت داده شده و با دنبال‌کردن سازمان‌هایی که سابقه استفاده از این تکنولوژی را دارند، می‌توان منحنی‌های یادگیری و ریسک‌های احتمالی را کاهش داد (پیش از این در مقاله مدیریت فناوری در صنعت ساخت به تعریف فناوری و نقش مدیر ساخت در مدیریت فناوری پرداخته‌ایم).

باوجود پیشرفت سریع فناوری‌ها، صنعت مهندسی و ساخت همچنان در بهره‌گیری از نوآوری و فناوری‌های پیشرفته نسبت به سایر صنایع عقب‌مانده است.

بینش اجرایی برای به‌کارگیری فناوری‌ها و نوآوری‌ها در صنعت ساخت را می‌توان به‌طورکلی به سه حوزه کلیدی دسته‌بندی کرد:
- فناوری‌هایی که به‌تازگی پا به این صنعت گذاشته یا به‌زودی به این صنعت ورود خواهند کرد.
- فناوری‌هایی که در آینده به این صنعت ورود خواهند کرد اما هنوز به‌صورت کامل با این صنعت تطبیق‌سازی نشده است.
- مسائل زیرساختی، فرهنگی و سایر موضوعات مرتبط با به‌کارگیری فناوری و نوآوری در این صنعت.

بینش‌های ارائه‌شده در اینجا باهدف راهنمایی رهبران صنعت برای استفاده از فناوری به‌منظور افزایش بهره‌وری، کارایی و رقابت‌پذیری طراحی شده‌اند. هر دسته از بینش‌های اجرایی در ادامه توصیف شده است.

1. فناوری‌هایی که به‌تازگی پا به صنعت ساخت گذاشته‌اند

 نمونه‌هایی از فناوری‌های موجود در این دسته در ادامه توصیف شده‌اند.

1.1. مدل‌سازی اطلاعات ساخت (Building Information Modeling - BIM)

BIM یک نمایش دیجیتال از ویژگی‌های فیزیکی و عملکردی یک پروژه است. این فناوری به‌عنوان یک منبع دانش مشترک برای اطلاعات مربوط به پروژه عمل می‌کند و مرجعی قابل‌اعتماد برای تصمیم‌گیری در طول چرخه حیات پروژه را فراهم می‌آورد (در مقاله چرا مدیران پروژه باید مدل‌سازی اطلاعات ساخت (BIM) را فرا بگیرند؟ به‌صورت مفصل‌تر به این موضوع اشاره شده است).
جایگاه در صنعت ساخت: این فناوری به طور گسترده در صنعت ساخت پذیرفته شده است؛ BIM باعث بهبود همکاری‌ها، کاهش خطاها و بهبود نتایج پروژه می‌شود.
اثرگذاری در صنعت ساخت: BIM امکان تجسم بهتر، شناسایی تداخلات و هماهنگی بین ذی‌نفعان را فراهم می‌کند و منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و کاهش دوباره‌کاری‌ها می‌شود.

2.1. پهپادها و ربات‌ها

پهپادها برای نقشه‌برداری محل پروژه، نظارت بر پیشرفت کار و بازرسی‌های ایمنی استفاده می‌شوند و ربات‌ها برای کارهایی مانند آجرچینی، بتن‌ریزی و تخریب به کار می‌روند.
جایگاه در صنعت ساخت: به طور فزاینده برای رفع کمبود نیروی کار و بهبود ایمنی و بهره‌وری در کارگاه‌های صنعت ساخت استفاده می‌شوند.
اثرگذاری در صنعت ساخت: پهپادها داده‌های لحظه‌ای و تصاویر با وضوح‌بالا ارائه می‌دهند و مدیریت کارگاه را بهبود می‌بخشند. ربات‌ها وظایف تکراری را به‌صورت خودکار انجام می‌دهند، بهره‌وری را افزایش داده و خطاهای انسانی را کاهش می‌دهند.

3.1. پرینت سه‌بعدی (3D Printing)

پرینت سه‌بعدی امکان ساخت سازه‌ها و قطعات پیچیده را به طور مستقیم از مدل‌های دیجیتال فراهم می‌کند.
جایگاه در صنعت ساخت: این فناوری در حال گسترش برای تولید قطعات سفارشی، نمونه‌های اولیه و حتی سازه‌های کامل می‌باشد.
اثرگذاری در صنعت ساخت: این فناوری موجب کاهش ضایعات مصالح، کوتاه‌تر شدن زمان ساخت و انعطاف‌پذیری بیشتر در طراحی‌ها می‌شود.

4.1. اینترنت اشیا (Internet of Things - IoT)

IoT شامل اتصال دستگاه‌ها و حسگرها به یکدیگر برای جمع‌آوری و تبادل داده‌ها است که امکان نظارت و کنترل لحظه‌ای را فراهم می‌کند (جهت مطالعه بیشتر به مقاله تعامل BIM، اینترنت اشیا و بلاک‌چین در نظریه «جام آب» در چرخه عمر پروژه‌های ساخت مراجعه کنید).
جایگاه در صنعت ساخت: این فناوری برای ردیابی دارایی‌ها، پیش‌بینی زمان و هزینه‌ی تعمیر و نگهداری تجهیزات و افزایش ایمنی کارگاه استفاده می‌شود.
اثرگذاری در صنعت ساخت: این فناوری باعث بهبود بهره‌وری عملیاتی، کاهش زمان ازکارافتادگی تجهیزات و ارتقای تصمیم‌گیری از طریق تحلیل داده‌ها می‌شود.

2. فناوری‌هایی که در آینده به صنعت ساخت ورود خواهند کرد

این دسته شامل فناوری و نوآوری‌هایی است که می‌توان گفت هنوز در افق آینده قرار دارند، اما می‌توانند تأثیرات چشمگیری بر صنعت مهندسی و ساخت بگذارند، چه از منظر نحوه انجام فعالیت‌های این صنعت و چه از منظر نوع فعالیت‌های تجاری آن. برخی از فناوری‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:

1.2. واقعیت افزوده (Augmented Reality - AR) و واقعیت مجازی (Virtual Reality - VR)

AR اطلاعات دیجیتال را روی دنیای فیزیکی نمایش می‌دهد، درحالی‌که VR محیط‌های دیجیتال غوطه‌ورکننده‌ای ایجاد می‌کند.
ظرفیت: AR و VR در زمینه‌هایی مانند آموزش، تجسم طراحی و راهنما در کارگاه‌ها در حال بررسی هستند.
اثرگذاری در صنعت ساخت: این فناوری‌ها می‌توانند اثربخشی آموزش را افزایش دهند، دقت طراحی را بهبود بخشند و همکاری از راه دور را تسهیل کنند.

2.2. دوقلوهای دیجیتال (Digital Twins)

دوقلوی دیجیتال یک نسخه مجازی از یک دارایی، سیستم، یا فرایند فیزیکی است که برای شبیه‌سازی و تحلیل استفاده می‌شود.
ظرفیت: این فناوری به‌عنوان ابزاری در حال ظهور برای بهینه‌سازی فرایندهای ساخت و نگهداری مورداستفاده قرار می‌گیرد.
اثرگذاری در صنعت ساخت: این فناوری امکان پیش‌بینی زمان و هزینه‌ی تعمیر و نگهداری را فراهم می‌کند، عملکرد دارایی‌ها را بهبود می‌بخشد و هزینه‌های اجرا را کاهش می‌دهد.

3.2. هوش مصنوعی (Artificial Intelligence - AI) و یادگیری ماشین (Machine Learning - ML) 

الگوریتم‌های AI و ML داده‌های حجیم را تحلیل می‌کنند تا الگوها را شناسایی کنند، پیش‌بینی انجام دهند و تصمیم‌گیری را خودکار کنند (جهت مطالعه بیشتر به مقاله ۶ راهکار هوش مصنوعی برای چالش‌های صنعت ساخت مراجعه کنید).
ظرفیت: در حال بررسی برای مدیریت پروژه، ارزیابی ریسک و کنترل کیفیت می‌باشند.
اثرگذاری در صنعت ساخت: برنامه‌ریزی پروژه را بهبود می‌بخشد، ریسک‌ها را کاهش می‌دهد و از طریق بینش‌های مبتنی بر داده کیفیت را ارتقا می‌دهد. 

4.2. مصالح پیشرفته

نوآوری‌ها در علم مصالح، مانند بتن خودترمیم‌شونده و گرافن، امکانات جدیدی برای ساخت ارائه می‌دهند.
ظرفیت: امیدوارکننده برای بهبود دوام، پایداری و عملکرد سازه‌ها.
اثرگذاری در صنعت ساخت: عمر مفید سازه‌ها را افزایش می‌دهد، هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد و پایداری زیست‌محیطی را تقویت می‌کند.

3. مسائل زیرساختی، فرهنگی و سایر موضوعات مرتبط با به‌کارگیری فناوری و نوآوری در صنعت ساخت

مسائل زیرساختی، فرهنگی و سایر موضوعات مرتبط با به‌کارگیری فناوری و نوآوری در این صنعت احتمالاً از چالشی‌ترین حوزه‌ها در دسته‌بندی فناوری و نوآوری در بینش‌های اجرایی هستند.
 برخی از حوزه‌های قابل‌توسعه برای بینش‌های اجرایی از این دیدگاه در زیر ارائه شده‌اند:

1.3. یکپارچه‌سازی

چالش: یکپارچه‌سازی فناوری‌های جدید با سیستم‌ها و فرایندهای موجود می‌تواند پیچیده و نیازمند منابع زیاد باشد.
راه‌حل: توسعه پروتکل‌های استاندارد و سرمایه‌گذاری در پلتفرم‌های قابل همکاری برای تسهیل یکپارچگی بدون مشکل.

2.3. مقاومت فرهنگی

چالش: مقاومت در برابر تغییر در میان کارکنان و ذی‌نفعان می‌تواند پذیرش فناوری را دشوار کند.
راه‌حل: ارائه آموزش‌ها و تأکید بر مزایای فناوری‌های جدید برای پرورش فرهنگ نوآوری.

3.3. متخصصان در زمینه فناوری

چالش: صنعت با کمبود متخصصان ماهر در زمینه فناوری‌های دیجیتال مواجه است.
راه‌حل: سرمایه‌گذاری در برنامه‌های آموزشی و تربیتی، همکاری با موسسات علمی و ایجاد مسیرهای توسعه شغلی برای ساخت نیروی کار متخصص در فناوری‌های دیجیتال.

4.3. تضمین پذیرش دیجیتال

چالش: اطمینان از مثمرثمر بودن ابزارها و فناوری‌های دیجیتال در سراسر سازمان.
راه‌حل: ایجاد استراتژی‌های واضح، تعیین اهداف قابل‌اندازه‌گیری.

5.3. عدم قطعیت در بازگشت سرمایه (Return on Investment - ROI) 

چالش: عدم قطعیت در مورد بازگشت سرمایه فناوری‌های جدید می‌تواند مانع از سرمایه‌گذاری شود.
راه‌حل: انجام پروژه‌های آزمایشی، جمع‌آوری داده‌ها در مورد بهبودهای عملکرد و توسعه کسب‌وکار برای نشان‌دادن ارزش سرمایه‌گذاری‌های فناوری.

جمع‌بندی فناوری در صنعت ساخت

صنعت مهندسی و ساخت در لحظه‌ای حساس قرار دارد که فناوری فرصت‌های بی‌سابقه‌ای برای تحول ارائه می‌دهد. با درک و پرداختن به چالش‌های مرتبط با پذیرش فناوری، رهبران صنعت می‌توانند از این نوآوری‌ها برای رشد، بهره‌وری و رقابت‌پذیری بهره‌برداری کنند. مجموعه بینش‌های اجرایی ارائه شده توسط آکادمی ملی ساخت، نقشه راهی برای پیمایش در چشم‌انداز فناورانه در حال تحول و دستیابی به موفقیت بلندمدت فراهم می‌کند.

جایگاه این مبانی در موسسه ACEMI

در موسسه ACEMI، به‌منظور استانداردسازی مدیریت فناوری‌های دیجیتال در صنعت ساخت، دوره‌ای تخصصی برای اولین‌بار در کشور برگزار می‌کند. این دوره بر اساس جدیدترین فناوری‌های دیجیتال در این صنعت و با تکیه بر استانداردهای بین‌المللی، از جمله استاندارد انجمن مدیریت ساخت آمریکا (CMAA) که در سال 2023 منتشر شده است، طراحی شده است.
این دوره شامل دو بخش کلیدی است: در بخش اول، مدیریت داده، فناوری‌های نوین، حوزه‌های مختلف هوش مصنوعی (AI) و نحوه مواجهه سازمان‌های صنعت ساخت با تحولات فناوری آموزش داده می‌شود. بخش دوم که اهمیت ویژه‌ای دارد، به ارائه شیوه‌نامه مدیریتی این فناوری‌ها می‌پردازد. این شیوه‌نامه استاندارد، ابزاری ضروری برای مدیران ساخت کارگزار (CMA) است که به‌عنوان نمایندگان قانونی کارفرما در پروژه‌های ساخت، باید از مرحله پیش از طراحی تا پس از ساخت، مدیریت ساختارمند و استاندارد فناوری‌های دیجیتال را اجرا کنند.

---