DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.101822
تاريخ النشر: 2024-01-26
المؤلف: Ali Hauashdh وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة المرافق وأماكن العمل
نظرة عامة
تقدم هذه الورقة البحثية إطارًا شاملاً يهدف إلى تحسين تشغيل وصيانة المباني لتقليل انبعاثات الكربون واستهلاك الطاقة بشكل كبير مع تعزيز الاستدامة. يدمج الإطار مبادئ الاستدامة، واعتبارات تغير المناخ، والتقنيات الناشئة، معالجًا فجوة في الأدبيات الحالية التي تركز بشكل أساسي على إجراءات الصيانة التقليدية. تم تطويره من خلال عملية من أربع مراحل – ما قبل التطوير، والتطوير، والتحقق – يتماشى الإطار مع أهداف التنمية المستدامة (SDGs) ويؤكد على أهمية السلامة والمرونة والفعالية في عمليات صيانة المباني.
يتكون الإطار من ثلاث طبقات: (1) تحديد القضايا والتحديات، والتي تشمل العوامل التكنولوجية والبيئية والسلامة والمالية؛ (2) تقييم تأثيرات هذه القضايا على معايير نجاح الصيانة مثل الاستدامة البيئية والتكلفة؛ و(3) تطوير استراتيجيات للتخفيف من هذه التأثيرات من خلال اعتماد التقنيات الناشئة وممارسات الصيانة المحسنة. تسلط الدراسة الضوء على دور الصيانة الفعالة في الاستجابة لتغير المناخ، وتحقيق توفير الطاقة، ودعم أهداف التنمية المستدامة المختلفة، بما في ذلك العمل المناخي (SDG 13)، والمدن المستدامة (SDG 11)، والاستهلاك المسؤول (SDG 12). بالإضافة إلى ذلك، تعرض الإمكانيات التي توفرها تقنيات مثل نمذجة معلومات البناء (BIM)، والذكاء الاصطناعي، وإنترنت الأشياء (IoT) في تحويل عمليات الصيانة. ومع ذلك، فإن النتائج تنطبق بشكل أساسي على المباني التي تديرها منظمات صيانة راسخة، مما قد يحد من أهميتها لأولئك الذين لديهم ممارسات صيانة غير منتظمة أو عشوائية.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على الدور الحاسم لقطاع البناء في تحقيق أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة (SDGs)، لا سيما فيما يتعلق بالعمل المناخي، والاستهلاك المسؤول، والتنمية الحضرية المستدامة. يتحمل قطاع البناء مسؤولية نحو 40% من استهلاك الطاقة العالمي و30% من انبعاثات CO2، حيث تساهم مراحل التشغيل والصيانة بأكبر التأثيرات البيئية. تُبرز استراتيجيات الصيانة الفعالة كأمر أساسي لتقليل استهلاك الطاقة والانبعاثات، مع الإشارة إلى أن الصيانة المنتظمة للأنظمة مثل HVAC يمكن أن تؤدي إلى توفير كبير في الطاقة، يتراوح بين 26% إلى 80% في سياقات مختلفة.
على الرغم من الأهمية المعترف بها للصيانة، تحدد الورقة فجوات كبيرة في الممارسات الحالية، بما في ذلك الاعتماد على الصيانة التصحيحية بدلاً من الصيانة الوقائية، وعدم كفاية التواصل بين المستخدمين والإدارة، ونقص في المهنيين المؤهلين في مجال الصيانة. يمكن أن تؤدي هذه القضايا إلى تفاقم التأثيرات البيئية وزيادة التكاليف على مدار دورة حياة المبنى. يقترح المؤلفون تطوير إطار متكامل لصيانة المباني يدمج اعتبارات تغير المناخ، وأهداف التنمية المستدامة، والتقنيات الناشئة، بهدف تعزيز الاستدامة والكفاءة التشغيلية. يسعى هذا الإطار إلى معالجة أوجه القصور في الأساليب التقليدية للصيانة من خلال تعزيز استراتيجيات منهجية وفعالة تتماشى مع التحديات البيئية المعاصرة والتقدم التكنولوجي.
طرق
في قسم الطرق، تؤكد الدراسة على أهمية إدارة عمليات الصيانة للتخفيف من التأثيرات البيئية المرتبطة باستهلاك المواد وتوليد النفايات، خاصة عند التعامل مع المواد الخطرة. تقترح استراتيجيات صيانة فعالة لتعزيز استخدام الموارد عبر الأبعاد الاقتصادية والبيئية والاجتماعية للاستدامة. تشمل الأساليب الرئيسية تقليل استهلاك المواد من خلال استخدام مواد بناء متينة وضمان إعادة استخدام أو إعادة تدوير المواد ذات الخصائص الجيدة في إعادة التدوير بشكل فعال في نهاية دورة حياتها لتقليل انبعاثات غازات الدفيئة (GHG).
بالإضافة إلى ذلك، تدعو الدراسة إلى تنفيذ خطط إدارة النفايات لزيادة إعادة تدوير وإعادة استخدام المواد المهدرة، مما يعزز ممارسات البناء المستدامة. من خلال دمج هذه الاستراتيجيات – مثل اختيار المواد المستدامة، وإعادة استخدام مكونات المباني، واستخدام منتجات تنظيف صديقة للبيئة – تهدف الدراسة إلى المساهمة في اقتصاد أكثر استدامة ودائرية في سياق صيانة المباني.
نتائج
يقدم قسم النتائج في الورقة البحثية تحققًا شاملاً من إطار مصمم لصيانة المباني المستدامة. يوضح الجدول 1 الخلفيات المتنوعة لـ 16 مقيمًا شاركوا في التقييم، مع تسليط الضوء على أدوارهم المختلفة، مثل رؤساء الأقسام، ومستشاري الاستدامة، والمهندسين المحترفين، حيث يحمل معظمهم درجات الماجستير في مجالات ذات صلة. تضمن هذه التنوع في الخبرة تقييمًا شاملاً لفعالية الإطار في التوافق مع أهداف تغير المناخ وأهداف التنمية المستدامة (SDGs). تتراوح خبرة المقيمين من أقل من 5 سنوات إلى أكثر من 15 عامًا، مما يساهم في عملية تقييم متكاملة.
يلخص الجدول 2 تصورات المقيمين حول أداء الإطار، الذي تم تقييمه على مقياس ليكرت من 1 إلى 5. حصل الإطار على متوسط درجة مرتفعة قدرها 4.25 لقدرته على معالجة التحديات الحالية والمستقبلية، ودرجة 4.13 لإمكاناته في المساهمة في أهداف التنمية المستدامة وتحسين استدامة المباني. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم دمج التقنيات الناشئة، مثل نمذجة معلومات البناء (BIM) وإنترنت الأشياء (IoT)، بشكل مرتفع أيضًا، مما يدل على فعالية الإطار في تعزيز عمليات الصيانة. أكد المقيمون التزام الإطار بالسلامة والصحة والاستدامة، مع متوسط درجات تتراوح من 4.13 إلى 4.38 عبر أبعاد مختلفة. بينما تم استقبال الإطار بشكل إيجابي، أكدت تعليقات المقيمين على الحاجة إلى دعم حكومي ودعم أصحاب المصلحة لعمليات الصيانة المستدامة، بما في ذلك التمويل، والحوافز الضريبية، والتدابير التشريعية.
مناقشة
تؤكد قسم المناقشة في الورقة البحثية على تطوير إطار شامل لعمليات صيانة المباني يدمج اعتبارات المناخ، وأهداف التنمية المستدامة (SDGs)، والتقنيات الناشئة. يهدف هذا الإطار إلى تعزيز الاستدامة عبر الأبعاد البيئية والاجتماعية والاقتصادية، معالجًا الفجوات الحرجة في الأدبيات الحالية. تحدد الدراسة عملية تطوير من أربع مراحل: تحديد العوامل الرئيسية التي تؤثر على نجاح الصيانة، تقديم الممارسات المستدامة، دمج النتائج، والتحقق من فعالية الإطار من خلال تعليقات الخبراء. شمل التحقق استبيانًا منظمًا تم توزيعه على 16 خبيرًا في الصناعة، مما يضمن قابلية تطبيق الإطار في البيئات الواقعية.
يتكون الإطار من ثلاث طبقات متسلسلة: تحديد القضايا، تقييم التأثيرات، وتطوير الاستراتيجيات. تركز الطبقة الأولى على تحديد القضايا التكنولوجية والبيئية والسلامة المتعلقة بالمستخدمين التي تؤثر على عمليات الصيانة. تقيم الطبقة الثانية عواقب هذه القضايا على الاستدامة، بينما تقترح الطبقة الأخيرة استراتيجيات للتخفيف من التحديات المحددة. تشمل المكونات الرئيسية تنفيذ تقنيات نمذجة معلومات البناء (BIM) والتوأم الرقمي، التي تعزز الكفاءة التشغيلية ولكن تواجه تحديات مثل نقص المعايير والتدريب. تسلط المناقشة الضوء على أهمية معالجة هذه الحواجز لتعزيز صناعة صيانة المباني بشكل أكثر استدامة وكفاءة، مما يساهم في الجهود العالمية للاستدامة.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.101822
Publication Date: 2024-01-26
Author(s): Ali Hauashdh et al.
Primary Topic: Facilities and Workplace Management
Overview
This research paper presents a comprehensive framework aimed at enhancing the operation and maintenance of buildings to significantly reduce carbon emissions and energy consumption while promoting sustainability. The framework integrates sustainability principles, climate change considerations, and emerging technologies, addressing a gap in existing literature that primarily focuses on traditional maintenance procedures. Developed through a four-phase process—pre-development, development, and validation—the framework aligns with the Sustainable Development Goals (SDGs) and emphasizes the importance of safety, resilience, and effectiveness in building maintenance operations.
The framework is structured into three layers: (1) identification of issues and challenges, which include technological, environmental, safety, and financial factors; (2) assessment of the impacts of these issues on maintenance success criteria such as environmental sustainability and cost; and (3) development of strategies to mitigate these impacts through the adoption of emerging technologies and improved maintenance practices. The study highlights the role of efficient maintenance in responding to climate change, achieving energy savings, and supporting various SDGs, including climate action (SDG 13), sustainable cities (SDG 11), and responsible consumption (SDG 12). Additionally, it showcases the potential of technologies like Building Information Modeling (BIM), artificial intelligence, and Internet of Things (IoT) in transforming maintenance operations. However, the findings are primarily applicable to buildings managed by established maintenance organizations, potentially limiting their relevance for those with irregular or ad-hoc maintenance practices.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the critical role of the building sector in achieving the United Nations’ Sustainable Development Goals (SDGs), particularly in relation to climate action, responsible consumption, and sustainable urban development. The building industry is responsible for nearly 40% of global energy consumption and 30% of CO2 emissions, with the operation and maintenance phases contributing the most significant environmental impacts. Effective maintenance strategies are highlighted as essential for reducing energy consumption and emissions, with studies indicating that regular maintenance of systems like HVAC can lead to substantial energy savings, ranging from 26% to 80% in various contexts.
Despite the recognized importance of maintenance, the paper identifies significant gaps in current practices, including a reliance on corrective rather than preventive maintenance, inadequate communication between users and management, and a shortage of qualified maintenance professionals. These issues can exacerbate environmental impacts and increase costs over a building’s lifecycle. The authors propose the development of an integrated framework for building maintenance that incorporates climate change considerations, SDGs, and emerging technologies, aiming to enhance sustainability and operational efficiency. This framework seeks to address the shortcomings of traditional maintenance approaches by promoting systematic and effective strategies that align with contemporary environmental challenges and technological advancements.
Methods
In the methods section, the research emphasizes the importance of managing maintenance operations to mitigate environmental impacts associated with material consumption and waste generation, particularly when hazardous materials are involved. Effective maintenance strategies are proposed to enhance resource utilization across economic, environmental, and social dimensions of sustainability. Key approaches include reducing material consumption through the use of durable building materials and ensuring that materials with good recycling properties are effectively reused or recycled at the end of their life cycle to minimize greenhouse gas (GHG) emissions.
Additionally, the study advocates for the implementation of waste management plans to increase the recycling and reuse of waste materials, thereby promoting sustainable building practices. By combining these strategies—such as selecting sustainable materials, repurposing building components, and employing environmentally-friendly cleaning products—the research aims to contribute to a more sustainable and circular economy in the context of building maintenance.
Results
The results section of the research paper presents a comprehensive validation of a framework designed for sustainable building maintenance. Table 1 outlines the diverse backgrounds of the 16 assessors involved in the evaluation, highlighting their various roles, such as division heads, sustainability consultants, and professional engineers, with most holding master’s degrees in relevant fields. This diversity in expertise ensures a thorough assessment of the framework’s effectiveness in aligning with climate change goals and sustainable development objectives (SDGs). The assessors’ experience ranges from less than 5 years to over 15 years, contributing to a well-rounded evaluation process.
Table 2 summarizes the assessors’ perceptions of the framework’s performance, rated on a Likert scale from 1 to 5. The framework received a high mean score of 4.25 for its ability to address current and future challenges, and a score of 4.13 for its potential to contribute to SDGs and improve building sustainability. Additionally, the integration of emerging technologies, such as Building Information Modeling (BIM) and the Internet of Things (IoT), was also rated highly, indicating the framework’s effectiveness in enhancing maintenance operations. The assessors affirmed the framework’s commitment to safety, health, and sustainability, with mean scores ranging from 4.13 to 4.38 across various dimensions. While the framework was positively received, feedback from assessors emphasized the need for government and stakeholder support for sustainable maintenance operations, including funding, tax incentives, and legislative measures.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the development of a comprehensive framework for building maintenance operations that integrates climate considerations, the Sustainable Development Goals (SDGs), and emerging technologies. This framework aims to enhance sustainability across environmental, social, and economic dimensions, addressing critical gaps in existing literature. The study outlines a four-phase development process: identifying key factors affecting maintenance success, introducing sustainable practices, integrating findings, and validating the framework’s effectiveness through expert feedback. The validation involved a structured questionnaire administered to 16 industry experts, ensuring the framework’s applicability in real-world settings.
The framework comprises three sequential layers: Issues Identification, Impacts Assessment, and Strategies Development. The first layer focuses on identifying technological, environmental, safety, and user-related issues that impact maintenance operations. The second layer evaluates the consequences of these issues on sustainability, while the final layer proposes strategies to mitigate identified challenges. Key components include the implementation of Building Information Modeling (BIM) and Digital Twin technologies, which enhance operational efficiency but face challenges such as lack of standardization and training. The discussion highlights the importance of addressing these barriers to foster a more sustainable and efficient building maintenance industry, ultimately contributing to global sustainability efforts.