טכנולוגיה משבשת
קידום בנייה בת קיימא באמצעות טכנולוגיה
Securities.io מקפיד על סטנדרטים מחמירים של עריכה ועשוי לקבל פיצוי מקישורים שנבדקו. איננו יועצי השקעות רשומים וזה אינו ייעוץ השקעות. אנא עיינו באתר שלנו גילוי נאות.
מבנייה מסורתית לבנייה אקולוגית דיגיטלית
בנייה היא בדרך כלל פעילות עתירת אנרגיה ועבודה, המייצרת זיהום משמעותי. זוהי עדיין פעילות "לא מקוונת", עם מעט דיגיטציה בהשוואה לפעילויות כלכליות אחרות.
מאמר מדעי שפורסם בכתב העת Sustainable Futures1 בוחן כיצד הופעתן של בינה מלאכותית, טכנולוגיית בלוקצ'יין, ייצור דיגיטלי והמגמה לקיימות עשויות להשפיע על תעשייה זו.
יחד, טכנולוגיות דיגיטליות וחומרים אקולוגיים יכולים להביא להאצה משמעותית לטכנולוגיות בנייה אקולוגית ולהפחית את ההשפעה הסביבתית של ענף הבנייה.
המחקר נערך על ידי חוקרים מלזים באוניברסיטת אסיה פסיפיק לטכנולוגיה וחדשנות (APU) ובאוניברסיטה הלאומית של מלזיה (UKM), ופורסם תחת הכותרת "שילוב דיגיטלי בבנייה אקולוגית 2.0: קידום קיימות באמצעות טכנולוגיה".
שיטות ייצור חדשות
חומרים בבנייה יוצרו באופן היסטורי באופן המוני בצורות סטנדרטיות, וכל הרכבה דרשה כוח אדם מיומן. טכנולוגיות חדשות צפויות לשנות את הסטטוס קוו הזה בעתיד הקרוב.
הראשונים הם שיטות ייצור מעבר לייצור המוני במפעל עם cמחשבה nאומרי cעיבוד שבבי (CNC), חיתוך בלייזר והדפסה תלת מימדיתלכל אחד יתרונות וחולשות משלו, ויש לבחור אותו בהתאם לדרישות המשימה הנתונה.
מקור: עתיד בר קיימא
שיטות אלו מפחיתות משמעותית את כמות החומר האובדת במהלך עיבוד חומרי גלם למוצרים מוגמרים לבנייה.
הם גם מאפשרים רמה גבוהה בהרבה של גמישות בעיצוב הסופי, מה שהופך עיצוב בהתאמה אישית לנגיש יותר.
לבסוף, ניתן לייצר אותם בקנה מידה קטן בהרבה ובמקומיות רבה יותר, מה שעשוי להוביל להפחתה דרסטית של טביעת הרגל של הובלת חומרים מחומרי גלם למפעל ולאתרי בנייה.
"מתודולוגיה זו לא רק תורמת לשימוש בחומרים אקולוגיים, אלא גם תואמת קשר הדוק עם עקרונות בנייה רזה ומטרות אפס נטו בשל פרופיל הפסולת הנמוך שלה."
כל שיטות הייצור החדשות הללו נהנות רבות משיפור ודמוקרטיזציה של תכנון בעזרת מחשב (CAD) ומהאימוץ הנרחב של מידול מידע בניין (BIM). CAD ו-BIM מהווים כיום את עמוד השדרה הדיגיטלי של רוב פרויקטי הבנייה.
חומרים אקולוגיים
שינוי נוסף המשפיע על ענף הבנייה הוא המעבר לחומרים ידידותיים יותר לסביבה.
גורם מרכזי לשינוי הוא מדפסות תלת-ממד המסוגלות להשתמש בחומרים כמו פלסטיק ממוחזר, פולימרים מתכלים וחומרים מרוכבים המשלבים סיבים טבעיים.
באופן מיוחד, גיאופולימרים ניתן להשתמש בו בהדפסה תלת-ממדיתגיאופולימרים הם חומרים אנאורגניים, בדרך כלל דמויי קרמיקה, שניתן לייצר מתוצרי לוואי תעשייתיים כמו אפר מרחף או סיגים, שהם בדרך כלל פסולת של תחנות כוח ומפעלי פלדה. ניתן לנסח אותם מחומרים מקומיים.
בכך, הדבר מציב את תעשיית הבנייה בעמדה שבה היא יכולה למחזר פסולת תעשייתית במקום לצרוך משאבים.
פיתוח מדפסות תלת-ממד בקנה מידה גדול אפשר בניית מבני בניין שלמים ישירות באתר, ובכך הפחיתה את עלויות ההובלה ואת פליטות הפחמן הנלוות.
עם זאת, יש לציין את עלותן של מדפסות תלת-ממד ואת המהירות הנמוכה יחסית שלהן כמגבלות משמעותיות של טכנולוגיה זו ומאטות את פריסתה בקנה מידה גדול.
חומרים אקולוגיים מתחדשים, כמו עץ מסיבי המשמש לבניית גורדי שחקים מעץ, יכול גם לסייע בהפחתת פליטות הפחמן וצריכת המשאבים של תעשיית הבנייה.
עיצובים חדשים
מבנים מודפסים בתלת-ממד יכולים גם לאמץ צורות מותאמות אישית מורכבות יותר מאשר מבנים העשויים מאלמנטים המיוצרים בייצור המוני.
כתוצאה מכך, זה יכול להקל על שילוב של צורות טבעיות וארגונומיות בבניינים, מה שיכול לשפר את יעילות האנרגיה באמצעות דינמיקה תרמית טובה יותר וחלוקת אור.
שילוב של צורות בידוד טבעיות, כגון מבני חלת דבש, משפר את הבידוד תוך הפחתת עלויות החומרים ויכול גם להגדיל את הערך של הדפסה תלת-ממדית בבנייה.
הדפסה תלת-ממדית מאפשרת גם יצירת "חומרים גרדיאנטיים", שבהם תכונות החומר משתנות על פני אובייקט בודד כדי לעמוד בדרישות פונקציונליות ספציפיות ללא שימוש עודף בחומרים.
בלוקצ'יין לשרשראות אספקה בבנייה בת קיימא
אתגר חוזר נוסף של ענף הבנייה הוא כנראה מעקב אחר מקור החומרים שבהם נעשה שימוש ופרופיל ה-ESG שלהם.
זהו תחום שבו הרישומים היעילים שמאפשרת טכנולוגיית הבלוקצ'יין יכולים לעזור.
על ידי אוטומציה ואבטחת עסקאות לאורך שרשרת האספקה, בלוקצ'יין לא רק משפר את היעילות התפעולית אלא גם בונה אמון בקרב בעלי עניין על ידי מתן תיעוד ברור ובלתי משתנה של מקורות החומרים, עיבודם והובלתם.
ניתן להשתמש בבלוקצ'יין גם כדי לאפשר חוזים חכמים, מה שהופך את ביצוע החוזים לחלק יותר, תוך הצבת הטכנולוגיה בכל שלב בתהליך הבנייה, החל מאספקת חומרים ועד לאימות והסמכה של הבניין המוגמר.
מקור: עתיד בר קיימא
על ידי סיוע במעקב והוכחת מקורות החומרים המשמשים בבנייה, בלוקצ'יין יכולה לסייע בהתאמה לדרישות של מדדי קיימות מתקדמים כמו LEED, BREEAM או ISO 21930, ולהוכיח שהם עומדים בתקנות סביבתיות, הגנות עבודה וחובות להפחתת פליטות פחמן.
המגבלה הגדולה ביותר לפריסת טכנולוגיה זו אינה טכנית כמו תרבותית, כאשר תעשיית הבנייה בדרך כלל מהססת לחדש את שיטות העבודה שלה.
"מגזר הבנייה מפגין התנגדות מבנית לשקיפות דיגיטלית, במיוחד בשיטות רכש וקבלנות משנה המסתמכות על זרימות עבודה מדור קודם, קשרים בלתי פורמליים ומערכות תיעוד מקוטעות."
באופן בולט ביותר, הדבר יכול להשפיע על מבני כוח קיימים ועל נוהלי שוק שחור או אפור הנפוצים בתעשייה, במיוחד במדינות או אזורים מסוימים.
"עבור בעלי עניין רבים, האופי המבוזר והבלתי משתנה של בלוקצ'יין נתפס לא כגורם מקדם אלא ככוח משבש המאיים על נורמות תפעוליות קיימות."
סביר להניח שפריסת בלוקצ'יין וכלי מעקב דיגיטליים אחרים תתרחש במהירות בפרויקטים של תשתית קריטית, שבהם עקיבות אינה רק דרישה רגולטורית אלא תנאי לניהול אחריות ואבטחת איכות.
בינה מלאכותית בבנייה בת קיימא: יישומים ומגבלות
יישומים
ככל שבינה מלאכותית הופכת למגוונת יותר, ניתן כעת לפרוס אותה לשיפור פרויקטים של בנייה.
יישום אחד הוא ה- שילוב של בינה מלאכותית ב תהליכי עבודה של הערכת השפעה סביבתית (EIA)זה מאפשר חיזוי מדויק ממערכי נתונים גדולים והטרוגניים, כולל אינדיקטורים סביבתיים ספציפיים לאתר, נתוני פרויקט היסטוריים ופרמטרים רגולטוריים.
סיוע במסמכים משפטיים ותקנות יכולה להיות גם השפעה גדולה.
"טכניקות NLP לעיבוד שפה טבעית מחלצות ידע מובנה מטקסטים רגולטוריים ומתיעוד היסטורי של EIA, מה שמאיץ הערכות תאימות ומייעל מחזורי סקירה."
מקור: עתיד בר קיימא
יישום נוסף של בינה מלאכותית הוא ניבוי ביצועי חומרים, עבור קריטריונים מגוונים כמו שלמות מבנית, בידוד, עמידות למים או עמידות ללחצים שונים (לחות, חדירת כלוריד, מחזורי הקפאה-הפשרה, גרדיאנטים תרמיים וכו').
מגבלות
עם זאת, מגבלה אחת לפריסת בינה מלאכותית תהיה האיכות הנמוכה בדרך כלל של הנתונים הנדרשים לקלט בתעשייה, שתפחית את קיבולת המודלים ואת דיוקם.
ככל שיותר ויותר פרויקטים הופכים לדיגיטליים, צפוי כי מגבלה זו תדעך עם הזמן. הדבר נכון גם לגבי כמות הנתונים ההולכת וגדלה אודות ביצועי חומרים מגוונים בתנאים אמיתיים במשך מספר עשורים.
בעיה פוטנציאלית נוספת היא אם מודלים מאומנים על מערכי נתונים המשקפים אי-שוויון היסטורי או אינם מייצגים אזורים אקולוגיים רגישים. זה יכול להיות בעייתי במיוחד עם מודלים של בינה מלאכותית שקשה להבין את פעולתם הפנימית, מה שהופך אותם למעין "קופסה שחורה".
"לכן, יש לאזן את היעילות והעומק האנליטי שמציעה בינה מלאכותית מול סיכונים אלה באמצעות יישום של מסגרות מידול שקופות, ניתנות לביקורת ותלויות הקשר."
סינרגיה בין חומרים אקולוגיים, בלוקצ'יין ובינה מלאכותית
החלק כדי לגלול →
| טכנולוגיה | היתרונות העיקריים | מגבלות עיקריות |
|---|---|---|
| הדפסת 3D | עיצוב בהתאמה אישית, בנייה באתר, הפחתת פסולת | עלויות גבוהות, מהירויות הדפסה איטיות |
| חומרים אקולוגיים | פליטות נמוכות יותר, מיחזור פסולת ומקורות מתחדשים | עלות, מדרגיות וקבלה רגולטורית |
| Blockchain | עקיבות, חוזים חכמים, תאימות ESG | רתיעה מהתעשייה, התנגדות תרבותית |
| AI | חיזוי השפעה, תאימות לתקנות, אופטימיזציה של חומרים | בעיות איכות נתונים, הטיה ושקיפות |
כל אחד מהחידושים הללו בבנייה משתלב עם האחרים, מה שהופך אותם לשימושיים יותר מאשר אם ייפרסו אותם בנפרד.
ככל שיותר פרויקטים משלבים טכנולוגיית בלוקצ'יין לצורך עקיבות, כמות הנתונים האיכותיים הניתנים לשימוש על ידי בינה מלאכותית עולה.
ככל שהדיגיטציה של פרויקטים של בנייה גוברת, היא מקלה על שילוב טכנולוגיות CAD והדפסה תלת-ממדית בבנייה בפועל.
שימוש בחומרים ידידותיים יותר לסביבה ויישום טכניקות מיחזור טובות יותר מפחיתים את ההשפעה האקולוגית של בנייה והריסה, ובכך מגדילים את הערך של נתונים איכותיים שניתן להשתמש בהם כדי להשיג אישורים סביבתיים יקרי ערך ולקבוע סטנדרטים חדשים לתעשייה.
מקור: עתיד בר קיימא
דוגמאות לסינרגיות כאלה כבר נראות בפרויקטים אמיתיים. לדוגמה, סינגפור השתמשה בטכנולוגיות חדשות רבות לבניית דיור ציבורי ידידותי לסביבה:
- מערכות בינה מלאכותית מתקדמות לניתוח נתונים סביבתיים, כגון חשיפה לאור שמש, דפוסי רוח ואפקטים של אי חום עירוני, כדי לייעל את כיוון המבנים ובחירת החומרים.
- חומרים בני קיימא כגון בטון ממוחזר ועץ שנכרת באופן בר-קיימא. חומרים אלה ממוקמים אסטרטגית בתוך מבנה הבניין כדי למקסם את האוורור הטבעי והתאורה.
- בידוד וחלונות בעלי ביצועים גבוהים, כמו גם פאנלים סולאריים וגגות ירוקים, משולבים עם מערכות בינה מלאכותית המנטרות ומתאימות באופן רציף את צריכת האנרגיה בהתבסס על תנאי סביבה בזמן אמת.
דוגמאות מהעולם האמיתי
המחקר מציג גם מאמצים מוקדמים של טכנולוגיות אלו בעולם האמיתי, כדי להדגים שאנו נמצאים כעת בשלב היישום של מחזור הטכנולוגיה.
דוגמה אחת היא השימוש בבלוקצ'יין לפתרון סכסוכי תשלומים עם קבלנים וספקים.
"פרויקט תשתית דגל בדובאי יישם בלוקצ'יין כדי לייעל את ניהול החוזים ולאכוף תשלומים מבוססי אבני דרך, וכתוצאה מכך לשיפורים מדידים ביעילות המנהלית ולהפחתת הוצאות כספיות."
בלוקצ'יין גם סייע במעקב אחר טביעת הרגל הסביבתית של חומרים.
"בהולנד, נוסתה טכנולוגיית בלוקצ'יין כדי לעקוב בזמן אמת אחר האיכות, האספקה והפגיעה הסביבתית של חומרי ליבה כמו פלדה ובטון, תוך הבטחה כי הן מפרטי החומר והן ספי הקיימות יעמדו ללא צווארי בקבוק של בדיקה ידנית."
מקרה שימוש של IA הודגם בשוודיה, שם אדריכלים ומהנדסים בחרו חומרי בידוד מתקדמים אשר מיטבו את שמירת האנרגיה במהלך החורף וצמצמו את צריכת החום במהלך הקיץ.
"היישום של חומרים אופטימליים אלה הוביל להפחתה של עד 25% בצריכת האנרגיה בבנייני מגורים שנבנו לאחרונה, מה שהפחית משמעותית את טביעת הרגל הפחמנית הקשורה לבתים אלה."
בינה מלאכותית נפרסה גם ביפן כדי אוטומטי מה היא מיחזור פסולת בניין.
מערכות מיון המופעלות על ידי בינה מלאכותית, המצוידות בטכנולוגיות הדמיה וחיישנים מתקדמות, זיהו וסיווגו במדויק סוגים שונים של פסולת בניין.
"בפרויקט פיילוט שנערך באתר הריסה, מערכת הבינה המלאכותית הגדילה את שיעור המיחזור ב-30% בהשוואה לשיטות מיון ידניות מסורתיות."
יעילות המיון גם הפחיתה את עלויות הזמן והעבודה הכוללות הכרוכות בניהול פסולת, מה שהפך את תהליך המיחזור לחסכוני ובר-קיימא יותר.
אתגרים רגולטוריים בבנייה בת קיימא
באופן פרדוקסלי, בעוד שרוב התקנות בבנייה מכוונות לשיפור הבטיחות והפרופילים הסביבתיים, הן עלולות להוות גם מכשול לפריסת טכנולוגיות אלו.
חלק גדול מהבעיות הפוטנציאליות נובעות מהירידה בסטנדרטיזציה בשיטות הבנייה. תכנון מותאם אישית עשוי לשפר את הפרופיל האנרגטי והסביבתי, אך קשה גם להתאים אותו לקטגוריות הנוקשות ולשיטות ההערכה הנדרשות בתקנות.
אלמנט אחד שיכול לעזור הוא מה שמכונה "ארגז חול רגולטורי", המאפשר לפרויקטים פיילוט להוכיח את ערכם עם פחות שליטה שתלטנית.
"מסגרות אלו מאפשרות לחברות בנייה לבצע פיילוט של שיטות דיגיטליות ללא חשיפה רגולטורית מלאה, ובכך מקלות על חדשנות תוך שמירה על פיקוח."
שיפור נוסף יכול להיות הטמעת דרישות בנייה דיגיטליות בפרוטוקולי מכרזים ציבוריים. בדרך זו, ממשלות לא רק מסתגלות, אלא גם מנוות באופן פעיל את המעבר לעבר מגזר בנייה דיגיטלי ואחראי לסביבה.
שינויים רגולטוריים אלה יצטרכו להיות מנוהלים ברמה המקומית, הלאומית והבינלאומית.
מקור: עתיד בר קיימא
עליהם גם לנוע מהר מספיק כדי להסתגל לשיפורים טכנולוגיים. אחרת, הדבר עלול להאט את אימוץ טכנולוגיות חדשניות כמו בינה מלאכותית והדפסה תלת-ממדית בבנייה, מכיוון שחברות עשויות להסס להשקיע רבות בטכנולוגיות שעשויות לא לעמוד בתקנות עתידיות.
טכנולוגיות בנייה עתידיות
חומרים מרשימים אף יותר עשויים להשתלב יום אחד בפרויקטים של בנייה. לדוגמה, ננוטכנולוגיה במדעי החומרים מציעה את הפוטנציאל ליצור חומרי בנייה חזקים במיוחד וקלים במיוחד, שהם גם חסכוניים וגם ידידותיים לסביבה.
אפשרות אחרת היא חומרים חכמים שיכולים להסתגל לשינויים סביבתיים, כגון פולימרים המגיבים לטמפרטורה ומתאימים את תכונות הבידוד שלהם בהתאם לתנאי מזג האוויר.
חומרים אלה יכולים להגביר באופן דרמטי את יעילות האנרגיה והנוחות בבניינים ללא התערבות מכנית נוספת.
Dטכנולוגיות ייצור איגיטלי יכולה גם להפוך למתוחכמת אף יותר, ככל הנראה תוך שילוב מערכות בקרת איכות בזמן אמת, כמו חיישנים מתקדמים ואלגוריתמים של בינה מלאכותית כדי להתאים פרמטרי הדפסה תוך כדי תנועה, ולהבטיח תכונות חומר אופטימליות ושלמות מבנית.
רובוטיקה יכולה להיות גם השפעה משמעותית, למשל, כאשר רובוטים יבצעו הנחת לבנים או התקנות מורכבות של צינורות וכבלים, ישפרו את המהירות והדיוק תוך הפחתת טעויות אנוש ועלויות עבודה.
לבסוף, AI יכולה להיות לכך השפעה משמעותית על מחקר חומרים חדשים, החל מתאום דיגיטלי של בניין הצופה בהתפתחות הפרמטרים לאורך זמן ועד לקידום גילוי חומרים חדשים, שיפור תוחלת החיים של חומרים ושיפור ההבנה של ההשפעה הסביבתית לאורך כל מחזור החיים של בניין.
סיכום
מבחינה היסטורית, הבנייה הייתה תעשייה יחסית "לו-טק", אשר משלבת חומרים חדשים באיטיות ושמרה על שיטות בנייה ללא שינוי משמעותי.
ההתבגרות בו-זמנית של מערכות CNC, הדפסה תלת-ממדית, CAD, טביעת רגל דיגיטלית ובינה מלאכותית עשויה לשנות זאת בקרוב. במיוחד בשילוב עם דחיפה להפחתת ההשפעה הסביבתית, יכולת מעקב טובה יותר, יעילות אנרגטית רבה יותר וצריכת חומרים נמוכה יותר.
עם זאת, בניגוד למגזרים כלכליים רבים אחרים, לא סביר שזה ידחק הרבה כוח אדם אל מחוץ לתעשיית הבנייה.
במקום זאת, זה ישפר את הפרודוקטיביות, הבטיחות והפרופילים הירוקים של מבנים חדשים, תוך כדי שהוא מאפשר עיצובים טובים יותר וצריכת משאבים נמוכה יותר, והכל תחת פיקוחם של בני אדם שעדיין מטפלים ישירות בתנאים המבולגנים והמשתנים של אתר בנייה.
חברת הדפסת תלת מימד
(מלבד החברות הנדונות להלן, אתה יכול לקרוא על אחרות במאמר שלנו "10 מלאי ייצור תוסף ודפוס תלת מימד המובילים לצפייה")
מימד ננו
(NNDM )
רוב חברות הייצור התוספי מתמקדות במתכת ופלסטיק, עם עין לחלקים מכניים מורכבים. ננו דיימנשן התמקדה במקום זאת באלקטרוניקה מודפסת בתלת מימד. זה כולל טכנולוגיות מיוחדות מאוד כמו דיו מוליך או דיאלקטרי וקרמיקה. אלה יכולים, למשל, לשמש בבניית רכיבים אופטיים או רדיו.
זהו אחד מהיישומים האפשריים של הדפסת תלת מימד בקנה מידה ננו, אותו חקרנו עוד ב"הדפסה תלת מימדית בקנה מידה ננו נראית מוכנה למסחור".
Nano Dimension גדלה באמצעות שילוב של רכישות ומו"פ פנימי.
מקור: ננו מימדים
אסטרטגיה זו השתנתה עם רכישת Desktop Metal, הודיע ב2024 והושלם בשנת 2025. יחד, לשתי החברות יהיה מעמד חזק בהרבה בהדפסה תלת-ממדית של מתכת וקרמיקה בכל קנה המידה, החל מאלקטרוניקה ועד ציוד תעשייתי גדול ותעופה וחלל, עם מעבר חזק לייצור תעשייתי.
זה גם יוצר יתרונות לגודל על ידי מיזוג בסיס הלקוחות הכולל את SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics וכו'.
לבסוף, שתי החברות היו פעילות בעיקר באזורים גיאוגרפיים שונים, עם Nano Dimension באירופה ו-Desktop Metal בארה"ב, מה שאפשרו סינרגיה על ידי מיזוג צוותי המכירות שלהן.
מקור: מימד ננו
החברה טוענת כי היא יכולה להפחית את טביעת הרגל האקולוגית של הייצור, עם הפחתה של 94% בפליטות CO2, 100% בפליטות מים, 98% בפליטות חומרים ו-82% בפליטות כימיקלים. בסך הכל, אנו יכולים לצפות ש-Nano Dimension תצא כמובילה בתחום הטכנולוגיה.
מקור: ננו מימדים
החברות הממוזגות ממוצבים היטב למנף תגליות חדשות בהדפסה תלת-ממדית ולפתח סגסוגות אלומיניום חזקות יותר, כאשר חידושים אלה צפויים להרחיב את השוק הפוטנציאלי.
עם זאת, המשקיעים צריכים להיות מודעים לכך שגם Nano Dimension לכל רכישה וגם Desktop Metal לכל רכישה היו תזרים מזומנים שליליים, כך שהחברה שהתקבלה תצטרך לקצץ בעלויות או לגדול במידה מספקת כדי להרוויח בעתיד.
(אתה יכול לקרוא ניתוח מעמיק יותר של Nanodimension בדוח ההשקעות הייעודי)
חדשות והתפתחויות אחרונות במניות ננו דיימנשן (NNDM)
