Ứng dụng công nghệ 4.0 trong xây dựng, quản lý khai thác và bảo trì kết cấu hạ tầng bảo đảm an toàn giao thông

Bài viết Ứng dụng công nghệ 4.0 trong xây dựng, quản lý khai thác và bảo trì kết cấu hạ tầng bảo đảm an toàn giao thông trình bày một số vấn đề hiện trạng liên quan và định hướng các giải pháp xây dựng, quản lý khai thác và bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông đáp ứng yêu cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 4.0 TRONG XÂY DỰNG, QUẢN LÝ KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ KẾT CẤU HẠ TẦNG BẢO ĐẢM AN TỒN GIAO THƠNG ThS Lê Văn Đạt Viện Chiến lược Phát triển GTVT TÓM TẮT: Xu phát triển mạnh mẽ khoa học ứng dụng công nghệ 4.0 (dữ liệu lớn, Internet kết nối vạn vật, điện tốn đám mây, trí tuệ nhân tạo, tương tác thực ảo, công nghệ tự lái, robot, in 3D, vật liệu tiên tiến ) ngày sâu rộng lĩnh vực Ứng dụng thành tựu Cách mạng công nghiệp lần thứ tư lĩnh vực GTVT giới mang lại hiệu to lớn ngày trở thành xu hướng tất yếu, đòi hỏi ngành GTVT nước ta phải nắm bắt kịp thời, tận dụng hiệu để xây dựng, quản lý khai thác bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng bảo đảm an tồn giao thơng, hỗ trợ thúc đẩy phát triển giảm chi phí logistics Bài báo trình bày số vấn đề trạng liên quan định hướng giải pháp xây dựng, quản lý khai thác bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông đáp ứng yêu cầu Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư Từ khóa: Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, công nghệ 4.0, kết cấu hạ tầng giao thơng, xây dựng, bảo trì ĐẶT VẤN ĐỀ Trong 10 năm qua, hệ thống kết cấu hạ tầng (KCHT) giao thơng có phát triển mạnh mẽ theo hướng đại, an tồn, nhiều cơng trình đạt chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế, mạng lưới giao thông kết nối đến vùng, miền nước, với quốc gia khu vực giới, đóng góp vào thành tích xếp hạng lực chất lượng cở sở hạ tầng quốc gia Năng lực chất lượng hạ tầng Việt Nam liên tục tăng bậc từ xếp hạng thứ 95/144 năm 2011 lên thứ 79/137 năm 2016 [1], số chất lượng hạ tầng đường đứng thứ 92 (tăng 28 bậc từ 120), cảng biển đứng thứ 82 (tăng 31 bậc từ 113) Đã có nhiều ứng dụng khoa học, cơng nghệ mới, vật liệu sử dụng công tác xây dựng quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thơng, bước nâng cao suất, hiệu quả, chất lượng tiến độ dựa tảng khoa học, công nghệ đổi sáng tạo Tuy nhiên, nhiều tồn tại, hạn chế, như: Cơ sở liệu (CSDL) hệ thống giao thông thông minh (ITS) chưa đồng bộ, thiếu tính kết nối, khó vận hành; ứng dụng cơng nghệ thơng tin (CNTT) cịn đơn lẻ, cơng tác quản lý chủ yếu cịn thủ cơng; dây chuyền giới, tự động hóa, ứng dụng vật liệu xây dựng bảo trì KCHT nhỏ lẻ, manh mún Mặt khác, đến khối lượng lớn tài sản KCHT giao thơng hình thành qua nhiều năm với mạng lưới KCHT tăng thêm 05 lĩnh vực GTVT quy hoạch thời kỳ 2021 - 2030 tầm nhìn đến năm 2050, khối lượng cơng trình giao thơng 153 xây dựng quản lý khai thác, bảo trì lớn, đòi hỏi cần phải ứng dụng khoa học, công nghệ cách mạnh mẽ để đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ hiệu nhằm đạt mục tiêu đề Bên cạnh đó, xu phát triển mạnh mẽ khoa học ứng dụng cơng nghệ 4.0 ngày sâu rộng nhanh chóng lĩnh vực Ứng dụng thành tựu Cách mạng công nghiệp (CMCN) lần thứ tư lĩnh vực GTVT giới mang lại hiệu to lớn ngày trở thành xu hướng tất yếu, đòi hỏi ngành GTVT phải nắm bắt kịp thời, tận dụng hiệu thành tựu CMCN lần thứ tư để xây dựng, quản lý khai thác bảo trì hệ thống KCHT giao thơng cách chủ động, hỗ trợ thúc đẩy ngành dịch vụ liên quan đến vận tải, đặc biệt phát triển giảm chi phí logistics HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG KHCN TRONG XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ KHAI THÁC, BẢO TRÌ KCHT GIAO THƠNG Trong 10 năm qua, KCHT giao thơng có tăng trưởng mạnh mẽ, đến đầu tư xây dựng đưa vào khai thác 1.163 km đường cao tốc, 24.321 km quốc lộ; 07 tuyến đường sắt quốc gia chính, 12 tuyến nhánh dài 3.315 km, 277 ga; khai thác 17.026 km đường thủy nội địa, có 7.180 km ĐTNĐ quốc gia; 05 nhóm cảng biển, khoảng 588 cầu cảng/96.275 md bến 22 cảng hàng không, quy mô CHK quốc tế cấp 4E, quốc nội cấp 3C ÷ 4D [2] Trong đó, có nhiều cơng trình cầu, hầm lớn, cảng hàng khơng đại, cảng biển lớn với vai trị đầu mối phục vụ xuất nhập khẩu, tạo động lực phát triển KTXH Ứng dụng khoa học công nghệ xây dựng quản lý khai thác, bảo trì đẩy mạnh đạt số kết quả, đóng góp vào phát triển chung ngành, kết sau: - Về chuyển đổi số, xây dựng phủ điện tử: Đến nay, Bộ GTVT hồn thành xây dựng tảng chia sẻ, tích hợp liệu Bộ GTVT, kết nối với Hệ thống kết nối, liên thông hệ thống thông tin trung ương địa phương Tuy nhiên, cấu trúc công nghệ hệ thống CSDL KCHT giao thông không đồng thiếu tính kết nối Chưa xây dựng hệ thống thông tin quản lý KCHT giao thông Chưa hoàn thành CSDL tảng dùng chung chuẩn hóa CSDL nghiệp vụ phục vụ chia sẻ liệu hỗ trợ công tác điều hành, quản lý cách đồng bộ, liên tục; ứng dụng CNTT đáp ứng yêu cầu nghiệp vụ đơn lẻ rời rạc; chưa tiến hành cải cách quy trình thực nghiệp vụ theo hướng ứng dụng cơng nghệ số cách tồn diện - Về xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông: Kết cấu hạ tầng giao thơng có bước tăng trưởng nhanh, ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến xây dựng góp phần tạo nên diện mạo cho hạ tầng giao thơng với nhiều cơng trình quy mô lớn, đại Một số dây chuyền, công nghệ mới, tự động hóa đại cơng nghệ đúc hẫng, đúc hẫng cân độ lớn, thi cơng cọc khoan nhồi đường kính lớn, dầm Super-T bê-tơng cốt thép dự ứng lực; xây hầm theo công nghệ Áo (NATM) ứng dụng xây dựng cơng trình cầu, hầm (Cầu Cần Thơ, Rạch Miễu, Vàm Cống, Cao Lãnh, Mỹ Lợi, Tân Vũ - Lạch Huyện, Cửa Hội, hầm Hải Vân, Đèo Cả, Phú Gia, Phước Tượng, Đèo Ngang), cơng nghệ hầm dìm (hầm Thủ Thiêm); 154 công nghệ MSS (Movable scaffolding sytem) - công nghệ thi công hệ đà giáo di động (Vành đai cao Vĩnh Tuy - Ngã Tư Sở), robot đào hầm xây dựng tuyến metro Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh rút ngắn tiến độ nâng cao chất lượng cơng trình Một số vật liệu có nhiều ưu điểm sử dụng xây dựng cơng trình giao thơng bước đầu ứng dụng thu kết tốt vật liệu FEBA, công nghệ lớp phủ Microsurfacing, Bê tơng siêu tính năng, vật liệu liên quan đến công nghệ nano vật liệu nano Phụ gia nano để gia cố đất gia cường vật liệu xây dựng, loại cốt phi kim loại dựa công nghệ nano polyme; Hệ thống báo hiệu phao nhựa PE sơn nano, đèn báo hiệu sử dụng lượng mặt trời có tính giám sát tình trạng hoạt động, thiết bị đo mực nước tự động, hệ thống nhận dạng tự động (AIS), hệ thống cảnh báo tĩnh không laser kết hợp công nghệ thông tin; đèn báo hiệu hàng hải có chớp đồng cho số báo hiệu dẫn luồng, đèn báo hiệu tích hợp nhận dạng tự động (AIS), hệ thống trạm bờ tự động nhận dạng báo hiệu hàng hải “thực” “ảo”, công nghệ LED cho hầu hết phao báo hiệu hàng hải; nghiên cứu số ứng dụng công nghệ mới, vật liệu xây dựng sân bay; việc ứng dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) thiết kế, xây dựng cơng trình giao thơng ứng dụng số cơng trình (Cầu Sài Gịn 2, cầu Vàm Cống, hầm Thủ Thiêm, cầu Thủ Thiêm 2, cầu Rào II, dự án Metro 1, Thành phố Hồ Chí Minh ; số đơn vị tư vấn thiết kế cảng biển, cảng hàng không, sân bay) góp phần đáng kể tiết kiệm chi phí, nâng cao chất lượng rút ngắn thời gian thi công Hiện triển khai Dự án Công nghệ BIM, Dự án xây dựng Hệ thống quản lý thông tin đầu tư xây dựng ngành giao thông vận tải (TPMIS) thuộc Chương trình Aus4Transport Chính phủ Australia tài trợ Tuy nhiên, kết cấu hạ tầng giao thông số lĩnh vực nhiều hạn chế, đặc biệt hệ thống đường sắt quốc gia lạc hậu; dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng, chế tạo lắp dựng cấu kiện xây dựng, thi cơng cơng trình chủ yếu dừng bước ứng dụng mô đun giới hóa đồng hóa nhỏ lẻ, manh mún, chưa có dây chuyền có tính giới, tự động hóa đồng hóa cao - Về quản lý khai thác bảo trì: Ứng dụng KHCN quản lý khai thác bảo trì KCHT giao thơng đẩy mạnh, CSDL quản lý dần số hóa phần, phần mềm ứng dụng áp dụng ngày nhiều, đáp ứng số đòi hỏi trước mắt Ứng dụng KHCN sử dụng nhiều lĩnh vực hàng hải, hàng không đường bộ, hạn chế lĩnh vực đường sắt Đã xây dựng, hoàn thiện CSDL phần mềm ứng dụng quản lý khai thác bảo trì KCHT giao thơng (CSDL quản lý tình trạng mặt đường, cầu quốc lộ cao tốc, cầu đường địa phương, tài sản đường bộ, theo dõi quan trắc cầu dây văng, quản lý giám sát hành trình phương tiện kinh doanh vận tải, kiểm sốt tải trọng xe quản lý giám sát, khai thác liệu thu phí dịch vụ sử dụng đường bộ, hệ thống RAMS hỗ trợ lập kế hoạch; xây dựng CSDL phần mềm quản lý KCHT giao thông đường sắt, Hệ thống thông tin quản lý vận tải đường sắt Hệ thống quản lý an tồn giao thơng đường sắt, phần mềm phát tự động nhà ga đoàn tàu; lắp đặt hệ thống cảnh báo tự động có cần chắn tự động, radar phát chướng ngại vật, hệ thống camera 155 giám sát đường ngang; xây dựng CSDL phần mềm quản lý hạ tầng, triển khai xây dựng Hệ thống thơng tin tích hợp hỗ trợ cải thiện giao thông thủy nội địa; triển khai nâng cấp CSDL phần mềm ứng dụng đăng ký tàu biển, CSDL phần mềm ứng dụng quản lý thuyền viên, CSDL báo hiệu hàng hải luồng hàng hải, hệ thống thông tin quản lý KCHT giao thông hàng hải; xây dựng CSDL quản lý chuyến bay Ứng dụng CNTT quản lý khai thác như: Hệ thống quản lý chuyến bay chuyên cơ; Hệ thống thiết kế phương thức bay PANADES; Hệ thống đọc, giải mã, phân tích thiết bị ghi tham số bay thiết bị ghi âm buồng lái; Hệ thống quản lý thông tin máy bay) Đã triển khai hệ thống giao thông thông minh 6/21 tuyến đường cao tốc, hệ thống ITS hầm Đèo Cả Triển khai hệ thống thu phí tự động khơng dừng 12 trạm thu phí hệ thống quốc lộ đường cao tốc Tại thành phố lớn Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng xây dựng tích hợp trung tâm quản lý điều hành giao thông; áp dụng số công nghệ tự động hoạt động bảo đảm kết cấu hạ tầng sân bay an tồn Trong cơng tác bảo trì, ứng dụng thiết bị khảo sát, đánh giá mặt đường phục vụ lập kế hoạch bảo trì hàng năm; doanh nghiệp thực cơng tác bảo trì sử dụng số thiết bị mới, đại Một số công nghệ, vật liệu sử dụng góp phần nâng cao hiệu quả, chất lượng cơng trình như: Cơng nghệ cào bóc tái chế kết cấu áo đường, bê tơng siêu tính năng, vật liệu sử dụng phụ gia nano, gia cố đất yếu sử dụng hệ thống CMS theo phương pháp MITS, công nghệ mặt đường bán mềm, cơng nghệ bê tơng nhựa rỗng nước cho đường cao tốc, cơng nghệ tái chế nóng bê tông nhựa, vật liệu FEBA sửa chữa khe co giãn cầu đường bộ, công nghệ lớp phủ Microsurfacing, cốt chịu lực phi kim loại, tà vẹt bê tông dự ứng lực cho đường sắt, hệ thống báo hiệu đường thủy nội địa (Phao nhựa PE thay phao thép có sơn nano, đèn lượng mặt trời có tính giám sát tình trạng hoạt động, thiết bị đo mực nước tự động, nhận dạng tự động, hệ thống cảnh báo tĩnh không laser kết hợp CNTT cầu Đuống cầu Đò Quan.v.v.) hàng hải (Hệ thống thơng tin cấp cứu an tồn hàng hải toàn cầu (GMDSS); Hệ thống nhận dạng truy theo tầm xa tàu biển (LRIT); Hệ thống nhận dạng tự động tàu biển (AIS); Hệ thống giám sát điều phối giao thông hàng hải (VTS); Hệ thống hải đồ điện tử - E Navigation áp dụng công tác hoa tiêu hàng hải Hiện tiếp tục triển khai đầu tư thiết lập Hệ thống VTS khu vực cảng biển thiết lập Đài vệ tinh Cospas-Sarsat hệ MEOLUT Tuy nhiên, hạn chế chưa có quy hoạch tổng thể hệ thống giao thông thông minh quốc gia; kiến trúc, công nghệ tính giao thơng thơng minh chưa đồng bộ, thiếu tính kết nối, đơn giản cịn mang tính thủ cơng, chưa phát huy hiệu quả, phạm vi áp dụng cịn hạn hẹp; cơng nghệ thu phí chủ yếu thủ cơng, số tuyến cao tốc có thu phí tự động cơng nghệ thiếu tính đồng bộ; dây chuyền giới hóa, tự động hóa đồng hóa bảo trì cịn mang tính nhỏ lẻ, manh mún; ứng dụng cơng nghệ mới, vật liệu hạn chế, nhiều loại sử dụng phổ biến giới Việt Nam giai đoạn thí điểm; phương pháp quy trình lập kế hoạch bảo trì cịn mang tính thủ cơng; số thiết bị, cơng nghệ ứng dụng phục vụ lập kế hoạch bảo trì bị gián đoạn, dừng lại bước thí điểm chưa ứng dụng đại trà 156 CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP LẦN THỨ TƯ VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM NƯỚC NGOÀI a) Cách mạng 4.0 Bản chất CMCN lần thứ dựa tảng công nghệ số tích hợp tất cơng nghệ thơng minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất Các xu công nghệ cho sản xuất dựa số hoá kết nối nằm số lĩnh vực sau: CNTT, vật lý, sinh học lượng, cụ thể: (1) Lĩnh vực Công nghệ thông tin - Lưu trữ xử lý liệu lớn (Big Data): Dữ liệu lớn giúp dự đoán khả tăng suất, chất lượng tính linh hoạt ngành cơng nghiệp sản xuất, từ tạo lợi cạnh tranh - Internet vạn vật (Internet of Things - IoT): Là mạng lưới ngày lớn đối tượng vật lý, cho phép đối tượng kết nối với Internet giao tiếp với thiết bị hệ thống khác có khả kết nối Internet - Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI): Là lĩnh vực mơ q trình trí tuệ người máy móc, đặc biệt hệ thống máy tính (2) Lĩnh vực Vật lý Có bốn đại diện lĩnh vực vật lý là: Công nghệ tự lái, robot cao cấp, công nghệ in 3D vật liệu - Công nghệ tự lái ngày đầu tư phát triển Ngày có xe tơ tự lái, thiết bị bay không người lái, máy bay không người lái, tàu thủy không người lái, tàu không người lái - Robot cao cấp: Là thiết bị khí lập trình thực nhiệm vụ tương tác với môi trường xung quanh mà không cần đến tương tác người Một số loại robot công nghiệp thay sức lao động người CMCN trước Trong tương lai, chúng trở nên thơng minh, có nghĩa chúng thích ứng, giao tiếp tương tác - Cơng nghệ In 3D: Cịn gọi chế tạo cộng, công nghệ tạo đối tượng vật lý cách bồi đắp dần lớp vật liệu từ vẽ hay mơ hình 3D có trước với đặc điểm giảm thời gian, chi phí dễ dàng tùy biến, cơng nghệ in 3D coi cách mạng mơ hình sản xuất - Vật liệu tiên tiến: Vật liệu tiên tiến có thuộc tính mà cách vài năm coi viễn tưởng Về tổng thể, chúng nhẹ hơn, bền hơn, tái chế dễ thích ứng, trọng tâm vật liệu công nghệ nano (3) Lĩnh vực sinh học Cơng nghệ sinh học nói chung di truyền nói riêng có bước phát triển quan trọng thời gian qua Công nghệ gen hệ kết hợp tiến 157 khoa học giải trình tự thay đổi vật liệu di truyền với khả phân tích liệu lớn tạo bước tiến (4) Năng lượng tái tạo sử dụng lượng hiệu Năng lượng tái tạo nguồn lượng tự tái tạo cách tự nhiên thời gian ngắn dẫn xuất trực tiếp từ mặt trời (nhiệt độ, quang hóa quang điện), gián tiếp từ mặt trời (gió, lượng hydro lượng quang hợp lưu giữ sinh khối) từ chế, chuyển động tự nhiên khác môi trường (địa nhiệt lượng thủy triều) Năng lượng tái tạo không bao gồm nguồn lượng dẫn xuất từ nhiên liệu hóa thạch, chất thải từ nguồn hóa thạch, sản phẩm chất thải từ nguồn vô b) Kinh nghiệm nước ngồi - Ứng dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM): Trên giới, BIM ngày trở nên phổ biến Nhiều nước Anh, Mỹ, Đức, Nhật, Úc, Braxin, Canada, Pháp, New Zealand, Hàn Quốc, Singapore, Hồng Kông, Nga, Trung Quốc áp dụng BIM nhiều mức độ khác (bắt buộc Mỹ, Anh, Singapore ), qua nâng cao suất, sức cạnh tranh - Xây dựng CSDL lớn (Big Data): Các thành phố lớn giới Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Nga, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc xây dựng CSDL lớn phục vụ công tác quản lý điều hành giao thông Đây sở để hình thành hệ thống giao thơng thơng minh hệ có tich hợp trí tuện nhân tạo, kết nối thực - ảo - Ứng dụng xây dựng: Một số quốc gia phát triển nghiên cứu, quy hoạch, xây dựng vận hành đường thông minh - smart road (các tuyến đường thông minh nghiên cứu, xây dựng Nhật Bản, Australia, Mỹ với tính tương tác cao KCHT với phương tiện), cảng biển thông minh - smart port (tại Hà Lan, cảng biển ứng dụng tích hợp cơng nghệ 4IR, gồm: Trí tuệ nhân tạo AI, blockchain, internet vạn vật IOT, liệu lớn 5G; nước Đức, Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, Singapore), sân bay thông minh - smart airport (Heathrow, London; Hamad, Doha, Qatar; Changi, Singapore; New Delhi, Ấn Độ; Dubai, UAE), nhà ga thông minh - smart stations (Hà Lan, Anh, Đức, Italia, Bồ Đào Nha, Nga, Mỹ, Canada, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc ) Nhiều nước ứng dụng máy móc thi cơng tự động hóa cao có kết nối, Trung Quốc, ứng dụng xe lu không người lái xe rải nhựa đường thông minh định vị thông qua hệ thống vệ tinh Bắc Đẩu đem lại hiệu cao, tiết kiệm thời gian chi phí Các dây truyền sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất cấu kiện xây dựng, dây truyền thi công cơng trình, dây truyền tái chế kết cấu cơng trình tái chế mặt đường đồng hóa tự động hóa mức cao có tích hợp điều khiển thơng qua CNTT, trí tuệ nhân tạo nước Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc trở nên phổ biến góp phần nâng cao chất lượng, tiến độ xây dựng bảo trì cơng trình GTVT 158 Ứng dụng robot đào hầm sử dụng phổ biến giới, siêu robot đào hầm ứng dụng thi công hầm, metro Mức độ tự động hóa ngày nâng cao Các tính ngày hồn thiện, khơng đào mà lắp ghép, xây dựng đường hầm Đường lượng mặt trời (Solar Roadways): Nhiều nước Mỹ, Pháp, Hà Lan, Ba Lan, Trung Quốc có xu hướng ứng dụng xây dựng mặt đường lượng mặt trời, vừa cung cấp điện sạc cho phương tiện chạy điện, chiếu sáng, hệ thống báo hiệu, vừa cung cấp lượng điện cho dân dụng Ứng dụng vật liệu xây dựng đường cao tốc bê tơng từ tính để sạc không dây cho xe điện: Được phát triển công ty Magment Đức, sản phẩm bê tông bao gồm xi măng hạt từ tính tái chế Hiện nay, ứng dụng thí điểm số bang Mỹ số nước châu Âu Vật liệu tiêu thụ lượng thấp, vật liệu nano, vật liệu thông minh bước ứng dụng phổ biến quốc gia phát triển - Ứng dụng khai thác bảo trì: Dùng trí tuệ nhân tạo để giảm ùn tắc giao thơng Trung Quốc: Rất nhiều thành phố Trung Quốc Bắc Kinh, Hàng Châu áp dụng công nghệ giao thông thông minh kết hợp với AliCloud công ty Alibaba để giám sát điều kiện đường bộ, phát vụ tai nạn tối ưu hố tín hiệu giao thơng, giảm ùn tắc giao thơng Kinh nghiệm thu phí khơng dừng Đài Loan hệ thống hiệu giới Hệ thống giao thông thông minh nhiều nước, đặc biệt nước Mỹ, Anh, Pháp, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc phát triển với nhiều tính thơng minh, tự động Hệ thống ITS có sử dụng trí tuệ nhân tạo xu hướng nước tập trung phát triển Ứng dụng công nghệ cào bóc tái sinh nguội chỗ sử dụng nhiều nước đem lại hiệu cao Các hàng lớn Wirtgen (Đức), Hall-Brother (Mỹ), Sakai (Nhật Bản) đầu tư phát triển cơng nghệ thiết bị máy móc ngày hồn thiện Bê tơng siêu tính (UHPC) giúp sửa chữa cầu nhanh chi phí rẻ hơn: Tại Mỹ số nước phát triển, sử dụng Bê tơng siêu tính phổ biến Dầm sửa chữa với UHPC tăng cường độ 25%, tiết kiệm thời gian chuẩn bị bề mặt, giảm chi phí nâng cấp tồn kết cấu cầu, mà thường chiếm tới 70% chi phí dự án Các loại vật liệu polyme tích hợp nano, graphene sản xuất để thay phần toàn vật liệu thép truyền thống xây dựng ứng dụng nhiều quốc gia giới Ứng dụng máy móc thi cơng tự động hóa cao có kết nối tự động điều khiển, xe lu không người lái máy rải hỗn hợp vật liệu xây dựng thông minh áp dụng cơng tác bảo trì đường số nước, đem lại hiệu cao, giảm chi phí, thời gian sửa chữa CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ KHAI THÁC, BẢO TRÌ KCHT GIAO THƠNG ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CỦA CUỘC CMCN LẦN THỨ TƯ a) Các giải pháp thể chế - Sửa đổi, bổ sung quy định quản lý đầu tư ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước, quy định chi phí trực tiếp xây dựng, phát triển, nâng cấp, 159 mở rộng phần mềm nội hướng dẫn xác định chi phí th dịch vụ cơng nghệ thông tin sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước theo hướng phù hợp thực tế, rõ ràng dễ áp dụng; bổ sung quy định bảo trì công nghệ thông tin, đặc biệt hệ thống ITS ETC; xây dựng hành lang pháp lý để áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) - Rà sốt, cải cách, sửa đổi, bổ sung quy trình thực nghiệp vụ theo hướng ứng dụng công nghệ số cách toàn diện xây dựng quản lý khai thác, bảo trì - Hồn thiện chế chia sẻ liệu liên quan bộ, ngành địa phương - Thường xuyên rà soát, sửa đổi, bổ sung kịp thời hệ thống văn quy phạm pháp luật, hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, quy trình cơng nghệ, định mức liên quan đến Cách mạng công nghiệp lần thứ tư lĩnh vực xây dựng quản lý khai thác, bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông, trọng nội dung liên quan đến ITS, ETC, BIM, trí tuệ nhân tạo, Internet kết nối vạn vật, liệu lớn, tự động hóa robot, in 3D, công nghệ vật liệu Nano - Đổi chế, sách thúc đẩy nghiên cứu phát triển khoa học công nghệ, tạo môi trường pháp lý thuận lợi cho chuyển giao, làm chủ phát triển cơng nghệ từ nước ngồi vào Việt Nam; có sách khuyến khích tập đồn, doanh nghiệp công nghệ thông tin nước tham gia bảo đảm phù hợp với điều kiện Việt Nam - Rà sốt, xếp, kiện tồn cấu tổ chức quản lý đầu tư xây dựng quản lý khai thác, bảo trì phù hợp với trình đổi mới, phát triển khoa học công nghệ Cách mạng công nghiệp lần thứ tư; cấu lại tổ chức, thành lập Trung tâm ITS quốc gia; nghiên cứu thành lập Hiệp hội ITS quốc gia b) Các giải pháp sở liệu, hệ thống thông tin - Tập trung xây dựng hoàn thiện sở liệu, hệ thống thông tin quản lý kết cấu hạ tầng giao thông lĩnh vực đường bộ, đường sắt, đường thủy nội địa, hàng hải hàng không tích hợp sở liệu chung ngành GTVT, bước hình thành sở liệu lớn ngành GTVT từ trung ương đến địa phương - Đầu tư xây dựng phần mềm ứng dụng chuyên ngành GTVT đồng bộ, đại; ưu tiên sử dụng sản phẩm dịch vụ nước c) Các giải pháp xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông - Nghiên cứu đẩy mạnh ứng dụng thiết bị, máy móc tự động hóa, robot hóa dây chuyền thi cơng khép kín (robot đào hầm, in 3D cấu kiện cơng trình, máy rải thảm mặt đường tự động, lu tự động ) - Ưu tiên sử dụng công nghệ mới, công nghệ nano, kết cấu vật liệu tiên tiến có tiêu kinh tế - kỹ thuật tốt, thân thiện môi trường, như: Vật liệu nano, vật liệu FEBA, bê tơng tính siêu cao UHPC, mặt đường bê tơng từ tính, mặt đường lượng mặt trời, công nghệ vật liệu cho hệ thống báo hiệu, bảo đảm ATGT hàng hải, đường thủy nội địa, đường bộ, đường sắt hàng không 160 - Xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ quản lý dự án đầu tư ngành GTVT tảng trực tuyến; triển khai ứng dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) cho quan, đơn vị thực quản lý nhà nước đầu tư xây dựng cơng trình - Hỗ trợ, khuyến khích tổ chức tư vấn thiết kế, đầu tư nhà thầu xây dựng đẩy mạnh chuyển đổi số, ứng dụng BIM ứng dụng cơng nghệ thơng tin, tự động hóa quản lý, điều hành hoạt động đơn vị; ứng dụng công nghệ mới, vật liệu công tác khảo sát, thiết kế thi cơng cơng trình như: Sử dụng Mơ hình BIM; chụp ảnh hàng khơng sử dụng UAV; cơng nghệ, phần mềm đại phân tích kết cấu cơng trình cầu, hầm, cảng biển, sân bay phức tạp chịu tải trọng gió, động đất; phần mềm xây dựng mơ hình 3D cơng tác khảo sát, thiết kế, tổ chức thi công - Xây dựng hệ thống ITS, ETC đồng đường cao tốc, tuyến quốc lộ yếu hành lang vận tải lớn - Nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho hệ thống ITS, hệ thống quản lý điều hành bay, hệ thống điều phối giám sát giao thông hàng hải, đường thủy nội địa thí nghiệm, kiểm tra, đánh giá chất lượng cơng trình xây dựng - Nghiên cứu xây dựng mơ hình cảng hàng khơng, sân bay thơng minh (tích hợp cơng nghệ Vạn vật kết nối (IoT), liệu lớn (Big Data), trí tuệ nhân tạo (AI), mạng 5G) cho cảng hàng không quốc tế Long Thành, Nội Bài, Tân Sơn Nhất; cảng biển xanh, thơng minh cho cảng biển Hải Phịng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Bà Rịa - Vũng Tàu, Thành phố Hồ Chí Minh; nhà ga thơng minh cho đường sắt thị Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam d) Các giải pháp quản lý khai thác, bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông - Nghiên cứu, xây dựng trung tâm giao thông thông minh quốc gia thống tồn quốc, tích hợp kết nối hệ thống ITS đường cao tốc, quốc lộ yếu ITS giao thông đô thị thành phố lớn tiến tới kết nối liên ngành với địa phương - Hoàn thiện, đồng mở rộng phạm vi áp dụng thu phí cơng nghệ điện tử tự động không dừng tất trạm thu phí phạm vi nước - Nghiên cứu đổi mơ hình quản lý khai thác bảo trì theo hướng ứng dụng mạnh mẽ KHCN; ứng dụng Mô hình thơng tin cơng trình (BIM) cho quan, đơn vị thực quản lý khai thác, bảo trì, nhà đầu tư khai thác dự án thực theo phương thức đối tác công - tư (PPP) - Đẩy mạnh ứng dụng dây chuyền thi công đồng bộ, khép kín, tự động hóa, robot hóa cơng tác bảo trì KCHT giao thơng - Ưu tiên sử dụng công nghệ vật liệu tiên tiến, thân thiện mơi trường, cơng nghệ Nano, bảo trì cơng trình giao thơng - Sử dụng trang thiết bị đại (xe UAV đo đạc, khảo sát, đánh giá hư hỏng tự động; hệ thống quan trắc cảnh báo tự động theo thời gian thực cho cơng trình giao thơng có qui mơ lớn cầu lớn, hầm, sân bay, bến cảng; quan trắc cảnh bảo sụt trượt, 161 lở đất, BĐKH, môi trường) đánh giá tình trạng hư hỏng lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa cơng trình - Hiện đại hóa hệ thống thơng tin tín hiệu đường sắt, sử dụng cơng nghệ cảnh báo tự động có ứng dụng trí tuệ nhân tạo đường ngang đường sắt; ứng dụng công nghệ thông minh quản lý điều hành đường sắt đô thị - Ứng dụng công nghệ tiên tiến phục vụ vận hành khai thác cảng biển, cảng thủy nội địa, đặc biệt cảng biển cửa ngõ quốc tế theo mơ hình cảng xanh, thơng minh - Hiện đại hóa trang thiết bị phục vụ công tác quản lý, giám sát hoạt động luồng hàng hải, đường thủy nội địa; đầu tư, thiết lập hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, giám sát từ xa, tự động hóa hệ thống báo hiệu hàng hải, đường thủy nội địa, kết nối hệ thống báo hiệu hàng hải với công cụ hỗ trợ hàng hải (Hệ thống đài thông tin duyên hải, hệ thống nhận dạng tự VTS khu vực cảng biển kết nối với hệ thống thông tin khác LRIT, VTS phục vụ khai thác, điều hành, kiểm soát quản lý phương tiện hoạt động biển; đầu tư thiết lập Đài vệ tinh Cospas-Sarsat hệ MEOLUT; thiết lập hoàn chỉnh hệ thống hải đồ điện tử ENC toàn vùng hàng hải nước; thiết lập phao thu thập thông tin thời tiết để kịp thời cảnh báo tượng sóng thần nước biển dâng khu vực cảng biển) - Hoàn thiện hệ thống dẫn đường, kiểm sốt khơng lưu theo quy định ICAO phù hợp với trạng, điều kiện Việt Nam đ) Các giải pháp nghiên cứu, chuyển giao công nghệ hợp tác quốc tế - Xây dựng thực chương trình nghiên cứu KHCN, chương trình ứng dụng, tiếp nhận chuyển giao công nghệ 4.0 xây dựng quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thơng - Xây dựng chế, sách đặc thù khuyến khích, đặt hàng nhà khoa học, trung tâm, viện nghiên cứu tập đoàn lớn tham gia nghiên cứu, phát triển công nghệ 4.0 xây dựng quản lý khai thác, bảo trì - Đẩy mạnh hợp tác quốc tế với đối tác có thương hiệu, kinh nghiệm, trình độ cao đào tạo, nghiên cứu, chuyển giao cơng nghệ; khuyến khích hình thức hợp tác công - tư chuyển giao công nghệ e) Các giải pháp nhân lực - Xây dựng thực kế hoạch đào tạo, đào tạo lại nguồn nhân lực lĩnh vực ngành GTVT - Đặt hàng trường đại học, sở đào tạo viện nghiên cứu đào tạo, đào tạo lại nhân lực vừa có lực chun mơn GTVT vừa đáp ứng yêu cầu CMCN 4.0 - Có chế thu hút nguồn nhân lực chất lượng cao g) Các giải pháp nguồn vốn - Rà sốt, hồn thiện chế giải pháp khuyến khích, huy động nguồn lực xã hội hóa theo phương thức hợp tác công - tư (PPP) cho hoạt động nghiên cứu, phát triển công 162 nghệ, đầu tư, ứng dụng công nghệ 4.0, trọng đến doanh nghiệp, tập đồn cơng nghệ nước (Viettel, FPT, VNPT, ) - Hoàn thiện, đổi chế, sách tài trợ, hỗ trợ cho vay, bảo lãnh vốn vay từ tổ chức tín dụng, quỹ đổi công nghệ quốc gia, quỹ phát triển khoa học công nghệ doanh nghiệp, bộ, quan ngang bộ, quan thuộc Chính phủ, tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương đáp ứng nhu cầu chuyển giao, làm chủ phát triển cơng nghệ từ nước ngồi vào Việt Nam doanh nghiệp xây dựng quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thơng h) Các giải pháp tuyên truyền Thường xuyên tổ chức phổ biến, quán triệt, tuyên truyền nâng cao nhận thức cho cán bộ, công chức, viên chức, người lao động ngành GTVT từ trung ương đến địa phương, doanh nghiệp, đơn vị tư vấn, nhà đầu tư, nhà thầu xây lắp quan điểm, mục tiêu, ý nghĩa, yêu cầu, nội dung phương thức tiếp cận CMCN lần thứ tư KẾT LUẬN Trong 10 năm qua, KCHT giao thơng có tăng trưởng mạnh mẽ, ứng dụng khoa học công nghệ xây dựng quản lý khai thác, bảo trì đẩy mạnh đạt số kết quả, đóng góp vào phát triển chung ngành, chuyển đổi số, xây dựng phủ điện tử thực có kết tốt Tuy nhiên, cịn nhiều tồn hạn chế hệ thống văn quy phạm pháp luật chế, sách; sở liệu chuyển đổi số; ứng dụng công nghệ mới, vật liệu xây dựng quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thơng; cơng tác nghiên cứu ứng dụng KHCN, phát triển công nghệ; nguồn nhân lực đặc biệt thiếu nguồn vốn cho phát triển ứng dụng KHCN Từ phân tích tồn tại, hạn chế đến học kinh nghiệm ngồi nước phân tích xu hướng CMCN lần thứ tư, báo đề cập đến định hướng giải pháp xây dựng quản lý khai thác, bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đáp ứng yêu cầu cách mạng công nghiệp lần thứ tư Nếu triển khai thực hiện, việc áp dụng công nghệ, vật liệu tiên tiến xây dựng giúp nâng cao suất an toàn lao động, giảm giá thành, rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng tuổi thọ cơng trình Trong quản lý khai thác, bảo trì, ứng dụng thành tựu CMCN lần thứ tư giúp giảm chi phí vận tải, chi phí bảo trì, nâng cao chất lượng tuổi thọ cơng trình, an tồn giao thơng, giảm cấu tổ chức quản lý nguồn nhân lực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo lực cạnh tranh toàn cầu, Diễn đàn kinh tế Thế giới (WEF), Kỳ đánh giá 2017 - 2018 [2] Quy hoạch mạng lưới đường bộ, đường sắt, đường thủy nội địa, cảng biển, cảng hàng không, sân bay thời kỳ 2021 - 2030 tầm nhìn đến năm 2050 [3] Đề án Xây dựng quản lý khai thác, bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng giao thơng đáp ứng địi hỏi Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Viện Chiến lược Phát triển GTVT, 10/2021 163 ... giao công nghệ hợp tác quốc tế - Xây dựng thực chương trình nghiên cứu KHCN, chương trình ứng dụng, tiếp nhận chuyển giao công nghệ 4.0 xây dựng quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thơng - Xây. .. Minh, Đà Nẵng xây dựng tích hợp trung tâm quản lý điều hành giao thông; áp dụng số công nghệ tự động hoạt động bảo đảm kết cấu hạ tầng sân bay an tồn Trong cơng tác bảo trì, ứng dụng thiết bị... xây dựng quản lý khai thác, bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đáp ứng yêu cầu cách mạng công nghiệp lần thứ tư Nếu triển khai thực hiện, việc áp dụng công nghệ, vật liệu tiên tiến xây