24.01.2022

8 цифровых технологий в строительстве, которые станут актуальными в ближайшие три года

8 цифровых технологий в строительстве, которые станут актуальными в ближайшие три года

Содержание:

  1. BIM-моделирование
  2. Высокотехнологичная топосъемка для строительства и георазведка
  3. 3D-печать
  4. Интернет вещей и умные датчики
  5. Роботы и дроны
  6. Искусственный интеллект
  7. Виртуальная и дополненная реальность
  8. Блокчейн

Строительную отрасль принято считать консервативной: здесь много ручного труда, бумажной волокиты, высокие технологии внедряются медленно, а зачастую и нехотя. Еще в 2016 году аналитики McKinsey в своем отчете написали, что будущее отрасли — это цифровизация, а сейчас мы видим, как IT-технологии экономят строительным компаниям деньги, улучшают безопасность труда и выводят на новый уровень работу с заказчиками.

В 2022 году строители массово начнут применять BIM-модели — это требование государства для тех, кто хочет работать с госзаказом. Еще многие компании покупают 3D-принтеры по бетону, чтобы быть первыми в печати строительных конструкций. Другие уже сейчас используют дронов для осмотра стройплощадок и высотных объектов.

В этой статье мы собрали 8 цифровых технологий в строительстве, которые будут актуальны в ближайшие три года. Начинайте применять эти технологии, чтобы не отстать от конкурентов.

1. BIM-моделирование

Как работает. BIM — это цифровая модель здания, которая содержит характеристики всех элементов, от несущих стен и кровли до шаровых кранов в теплоузле. В BIM-модели можно посмотреть материалы, цены, графики производства работ, при этом модель одновременно доступна всем участникам строительства.

После завершения стройки модель передают эксплуатанту, и он даже спустя много лет может понять, какие технические решения использованы. А еще заранее будет знать, у какого оборудования истекает срок эксплуатации и сможет спланировать ремонт или замену.

Какие проблемы решает. С помощью BIM застройщики могут точно контролировать расходы, видеть в реальном времени отчеты по закупкам и использованию материалов. BIM-модель позволяет быстро построить график производства работ, за секунду узнать планируемый срок готовности любого элемента здания. В связке с электронным документооборотом и электронными цифровыми подписями BIM-модель резко сокращает объем «живого» контроля на стройплощадке, в том числе со стороны государства.

Кто уже применяет. Первым объектом в России, который спроектировали по BIM-технологии, стал детский сад от ГК «Эталон» в Санкт-Петербурге. Проект прошел госэкспертизу также в цифровом формате и получил заключение в сентябре 2020 года. Сейчас BIM используют многие крупные застройщики, в том числе «ПИК», «Брусника». С 1 января 2022 года все государственные строительные заказы в России должны проектироваться в BIM.

Это BIM-модель здания со всеми элементами. В зависимости от задачи можно идти глубже в модель и просматривать подробнее, вплоть до дверных ручек.
Это BIM-модель здания со всеми элементами. В зависимости от задачи можно идти глубже в модель и просматривать подробнее, вплоть до дверных ручек. Источник: Хабр
Это винодельня Côte Rocheuse («Скалистый берег»), которую построили в селе Варваровка рядом с Анапой Краснодарского края в конце 2020 года. Объект полностью спроектирован в BIM. Архитектор — Александр Балабин, основатель компании «Северин Проект».
Это винодельня Côte Rocheuse («Скалистый берег»), которую построили в селе Варваровка рядом с Анапой Краснодарского края в конце 2020 года. Объект полностью спроектирован в BIM. Архитектор — Александр Балабин, основатель компании «Северин Проект». Источник: РБК

2. Высокотехнологичная топосъемка для строительства и георазведка

Как работает. Чтобы выбрать строительную площадку и исследовать почву, сейчас уже не надо бурить, брать пробы и приглашать десяток специалистов-смежников. Аэромониторинг дешевле и быстрее традиционной геодезии: беспилотник, даже с условием регулярных посадок для смены аккумуляторов, сможет облететь 40−50 гектаров за сутки.

Современные георадары позволяют неразрушающими методами выяснить состав почвы, а значит, понять места и глубину забивки свай или сделать верный расчет бетонной плиты.

Технология фотограмметрии позволяет по обычным фотографиям и данным лазерных сканеров (лидаров) создать 3D-модель поверхности в мельчайших деталях — и интегрировать ее в BIM.

Какие проблемы решает. Сюрпризы в области геологии — один из самых раздражающих факторов в строительстве, часто это ведет к перерасходу бюджета и срывам сроков. Хорошо, если проблемы дают о себе знать сразу, но бывает, что они возникают с уже построенным зданием и всерьез угрожают его безопасности. Современные цифровые технологии в строительстве позволяют на самом раннем этапе, еще до появления первого экскаватора, понять, что под землей, и заложить в проект верные технические решения.

Кто уже применяет. В России высокотехнологичная георазведка применяются в основном на Крайнем Севере, где актуальна проблема поиска протаек в вечной мерзлоте перед началом строительства и обследования фундаментов уже существующих зданий. Например, строители заказывают исследования при помощи георадара «Лоза»: это антенна в форме ленты, которую инженер протаскивает за собой по грунту, сигнал может проникать на 300 метров вглубь. В 2019 году Минюст рекомендовал георадар «Лоза» для проведения судебных строительно-технических экспертиз.

Ученые из Национального исследовательского университета «МИЭТ» создали радиолокатор для дистанционного зондирования земли с беспилотников. Пока летающий радар умеет только видеть сквозь листву, но в планах — доработать его модулем диапазона 350−400 МГц, который позволяет заглядывать на небольшую глубину под землю.

Изображение с георадара «Лоза»: прибор выявил обильную зону протайки под землей. Строить в этом месте нельзя.
Изображение с георадара «Лоза»: прибор выявил обильную зону протайки под землей. Строить в этом месте нельзя. Источник: Leader-ID
А это исследование георадаром действующего склада на Крайнем Севере: вечная мерзлота оттаяла и теперь несущие опоры стоят в воде.
А это исследование георадаром действующего склада на Крайнем Севере: вечная мерзлота оттаяла и теперь несущие опоры стоят в воде. Источник: Leader-ID

3. 3D-печать

Как работает. Еще несколько лет назад трехмерная печать пластиковых изделий была новшеством, а сейчас этим уже никого не удивишь. Многие строители не верили, что аналогичным образом можно печатать бетоном и строить целые дома, но это тоже стало реальностью. Технологии 3D-печати активно внедряются в строительство.

Строительный принтер сам готовит смесь из заложенных в него компонентов и слой за слоем строит конструкции, будь то стена или перекрытие. Современные принтеры работают не только в фабричных условиях: их можно установить прямо на стройплощадке.

Какие проблемы решает. Процесс возведения здания идет существенно быстрее, так как бетонный раствор может приготавливаться прямо на месте, а принтер превосходит по скорости самую профессиональную бригаду строителей, к тому же он не знает отдыха и умеет работать 24 часа в сутки. Технологии 3D-печати в строительстве полностью автоматизированы, процесс исключает влияние человеческого фактора. Нет шансов, что стена «завалится» или будет промерзать из-за того, что где-то в кладке остались поры.

Со временем 3D-печать может изменить представления об архитектуре зданий, поскольку принтеры с легкостью выполняют закругления стен и другие сложные геометрические задачи, придавая объектам непривычные, но красивые и функциональные формы.

Кто уже применяет. В 2017 году Иркутская компания Apis Cor впервые в России напечатала на 3D-принтере дом. Строение площадью всего 38 м² печатали на заводе. В 2019 году эта же компания возвела в Дубае двухэтажное здание при помощи 3D-печати. На этот раз принтер работал уже на стройплощадке, и его создатели с гордостью заявили, что устройству не нужны рельсы, так как его можно установить на неровную поверхность. С этим проектом российские строители попали в Книгу рекордов Гинесса.

Технологией 3D-печати в строительстве сегодня интересуются, наверное, все крупные застройщики, а принтеры по бетону уже можно найти даже в небольших российских городах, где такие устройства используют для создания малых архитектурных форм: скамеек, урн, декоративных фигур.

4. Интернет вещей и умные датчики

Как работает. Интернет вещей в случае стройки — это подключение всех машин, механизмов, стационарных объектов и даже рабочих (например, с помощью смарт-часов) к единой сети, что позволяет отслеживать всё в реальном времени. К примеру, миксер с датчиком количества раствора и включенный в единую информационную среду, может сам «заказывать» бетон на заводе и прогнозировать время прибытия для загрузки.

Датчики времени работы двигателей позволяют высчитывать фактически и прогнозировать будущий расход топлива у спецмашин, находить простои и отклонения от графика.

Какие проблемы решает. Интернет вещей нужен, чтобы собрать воедино разрозненные данные: например, сейчас даже контроль за расходом топлива часто ведется на бумаге, а количество солярки в баках проверяют специальные люди. Это не самое эффективное решение, и многочисленные случаи воровства топлива это подтверждают. Кроме того, интернет вещей дает большой объем новых данных, которые раньше никто не собирал: так, если рабочие будут носить смарт-часы, станет понятно, где они находятся каждую минуту времени, как часто перемещаются и куда, сколько стоят на месте.

Согласно исследованию McKinsey, наибольший потенциал интернета вещей заключается именно в оптимизации рутинных операций и повседневного управления активами.

Кто уже применяет. Строители объектов международного медкластера в Сколково работают в смарт-часах для оценки эффективности труда, подсчета трудозатрат и быстрого оказания помощи при травме. «Применение таких инструментов мониторинга наиболее актуально на масштабных объектах, где цена ошибки велика», — рассказал изданию «Медвестник» директор по строительству Фонда международного медицинского кластера Тимур Андрбаев.

Летом 2021 года российская компания Sitronics представила умные часы Sitronics Smart Watch, которые разработаны специально для строительных бригад. Помимо прочего часы измеряют пульс и температуру тела и в случае критических отклонений передают сигнал тревоги.

Это умные часы Sitronics. Прораб может через веб-интерфейс ставить задачи бригадиру, а тот передавать обратно статус выполнения. Бригадир и прораб могут в реальном времени посмотреть, где находятся рабочие.
Это умные часы Sitronics. Прораб может через веб-интерфейс ставить задачи бригадиру, а тот передавать обратно статус выполнения. Бригадир и прораб могут в реальном времени посмотреть, где находятся рабочие. Источник: Cnews

5. Роботы и дроны в строительстве

Как работают. Строительные роботы — это механизмы с удаленным управлением или искусственным интеллектом: в первом случае человек управляет на расстоянии, во втором робот умеет сам, без вмешательства человека, принимать решения.

Дроны в строительстве — это беспилотные летательные аппараты, разновидность роботов. В основном дроны служат для обследования и наблюдения: выполнять с их помощью какие-либо работы пока технологически сложно.

Какие проблемы решают. Роботы решают, пожалуй, самую важную проблему строительного сектора — нехватки рабочей силы. Роботизированный труд отлично подходит для задач, которые не требуют высокой квалификации: например, копки траншей, забивки свай, демонтажных работ.

Также роботы существенно повышают безопасность стройки, причем это не сказывается на скорости производства работ: роботы могут работать почти 24 часа в сутки.

Кто уже применяет. Самое простое применение удаленного управления — осмотр стройплощадок с земли или воздуха. В посёлке Дунай и городе Фокино Приморского края дронов использовали для обследования теплосетей. Дронов также используют для фотограмметрии — создания карт и планов с автоматическим вычислением объемов и размеров объектов: для этого применяют AutoDesk ReCAP, Pix2Dmapper, Datugram и другое программное обеспечение.

Маркетплейс цифровых решений Axora в 2021 году исследовал внедрение инноваций в промышленности: согласно опросу, 73% респондентов считают, что технологии удаленного управления уже стали незаменимыми в металлургии и горном деле. Под эти технологии создаются центры удаленных операций, которые призваны повысить безопасность производства и показать социальную ответственность компаний.

Это РОИН Р-700 — российский робот, который спроектирован для простых работ в опасных для человека условиях. Робот умеет копать, бурить, дробить, перемалывать кусты.
Это РОИН Р-700 — российский робот, который спроектирован для простых работ в опасных для человека условиях. Робот умеет копать, бурить, дробить, перемалывать кусты. Источник: robotrends
А это австралийский робот-каменщик Hadrian X. Машина кладет до 1000 кирпичей в час. В декабре 2021 года робот строил 16 таунхаусов в местечке Уилладжи в Западной Австралии по заказу местной строительной компании Inspired Homes.
А это австралийский робот-каменщик Hadrian X. Машина кладет до 1000 кирпичей в час. В декабре 2021 года робот строил 16 таунхаусов в местечке Уилладжи в Западной Австралии по заказу местной строительной компании Inspired Homes. Источник: building-tech

    Подпишитесь на рассылку
    Раз в неделю будем присылать вам самые интересные материалы

    6. Искусственный интеллект

    Как работает. ИИ — это алгоритмы, которые могут имитировать мышление человека, то есть, например, анализировать данные и принимать решения. В частности ИИ может быть начинкой роботов: такой строительный робот не ждет команды от человека на каждое движение, а сам понимает, где копать, и насколько продвинуться, чтобы не упасть в траншею.

    Более глубокие варианты использования ИИ включают в себя машинное обучение и предиктивную аналитику, то есть возможность алгоритмов учиться и предсказывать ситуации.

    Какие проблемы решает. Применение искусственного интеллекта в строительстве предполагает, что ИИ может на основе прошлых данных и данных от датчиков, которые работают в реальном времени, предсказывать угрозы безопасности. Так, зная, что в помещении неделю работают сварщики и, заметив аномальное увеличение температуры воздуха, алгоритм с ИИ предупредит о пожаре и может сам вызвать пожарных.

    Технологии машинного зрения с элементами ИИ позволяют распознавать транспорт и людей на стройке, контролировать периметр, количество рабочих, порядок на стройплощадке.

    По данным компании UK Connect, ведущего поставщика коммуникационных решений для строительной отрасли в Англии, хороший экономический эффект от применения ИИ можно получить в проектном менеджменте и финансовом планировании. Алгоритмы ИИ могут анализировать сметы любого объема, сопоставлять цены, отслеживать их изменения, прогнозировать стоимость материалов, следить за соблюдением сроков и выявлять странности, за которыми могут скрываться злоупотребления.

    Кто уже применяет. Применение искусственного интеллекта в строительстве в России пока невелико. В мае Минстрой объявил, что ИИ будут использовать при эксплуатации зданий. «Мы сейчас обсуждаем возможность использования технологий искусственного интеллекта при планировании ремонтных работ. Он будет анализировать данные и сообщать об изношенности коммуникаций, рекомендовать уменьшить давление в той или иной трубе», — рассказал заместитель главы Минстроя Максим Егоров.

    Американская компания ConXtech, которая занимается модульным строительством из стальных конструкций, и AutoDesk Research в 2021 году заявили, что вместе разработали ИИ-модуль для анализа торгов. Он анализирует данные о ценах на металлоконструкции, находит выгодные варианты и даже предлагает наиболее экономичную для застройщика конфигурацию здания.

    Компании ConXtech модуль с ИИ позволяет на начальном этапе оценить стоимость материалов и всего здания без привлечения профессиональных сметчиков.
    Компании ConXtech модуль с ИИ позволяет на начальном этапе оценить стоимость материалов и всего здания без привлечения профессиональных сметчиков. Источник: Redshift by Autodesk
    В мае 2020 года, во время локдауна, на череповецкой площадке «Северстали» запустили алгоритм машинного зрения, который вычисляет дистанцию между рабочими на отдыхе. Позднее использование ИИ стало нормой для заводов при контроле за ношением респираторов и других средств индивидуальной защиты.
    В мае 2020 года, во время локдауна, на череповецкой площадке «Северстали» запустили алгоритм машинного зрения, который вычисляет дистанцию между рабочими на отдыхе. Позднее использование ИИ стало нормой для заводов при контроле за ношением респираторов и других средств индивидуальной защиты. Источник: личная страница гендиректора «Северстали» Евгения Виноградова

    7. Виртуальная и дополненная реальность

    Как работает. Виртуальная реальность (VR) — это полностью цифровой мир, как, например, компьютерная игра. В VR можно воссоздать готовое здание, строительную площадку или кабину экскаватора. Дополненная реальность (AR) — это модель, где реальность и цифровой мир смешиваются: например, при помощи специальных алгоритмов на компьютере дорисовываются еще не построенные этажи здания вместе с помещениями.

    Пользователи могут использовать VR- и AR-решения как при помощи обычных компьютеров и телефонов, так и при помощи специальных очков — тогда глубина погружения будет выше, а ощущения яснее и интереснее.

    Какие проблемы решает. Технологии VR/AR отлично подходят для решения маркетинговых задач в строительстве. Можно демонстрировать заказчикам готовую виртуальную модель здания или продавать квартиры в жилом комплексе при помощи виртуальных туров. При этом жилой комплекс еще может строиться.

    Исходниками для VR-туров служат архитектурные проекты, которые пропускают через игровые движки Unity или Unreal Engine. «С этой точки зрения VR-тур по новостройке представляет из себя точно такую же игру, как DOOM или Half-Life», — цитирует РБК генерального директора лаборатории интерактивной графики United 3D Labs Дмитрия Ватулина.

    Еще одна важная сфера применения VR/AR — обучение сотрудников.

    VR/AR также решают и чисто строительные задачи: позволяет смоделировать пересечения коммуникаций или, например, проверить корректность расположения оборудования в котельной.

    Кто уже применяет. Использование VR/AR стало стандартом для обучения сотрудников в любых сферах, где люди имеют дело с источниками повышенной опасности: это железная дорога, добыча полезных ископаемых, металлургия. В строительной отрасли VR/AR используют для обучения операторов сложных механизмов: кранов, демонтажных машин, гидравлических подъемников и экскаваторов.

    У Doka, Paschal, Peri есть приложения, которые при помощи VR/AR помогают рассчитать и представить опалубки.

    Приложение planitec AR от Paschal позволяет прямо со смартфона или планшета воссоздать проект опалубки в реальном окружении и оригинальном размере. Приложение на английском языке доступно бесплатно в App Store.
    Приложение planitec AR от Paschal позволяет прямо со смартфона или планшета воссоздать проект опалубки в реальном окружении и оригинальном размере. Приложение на английском языке доступно бесплатно в App Store. Источник: Paschal

      Подпишитесь на рассылку
      Раз в неделю будем присылать вам самые интересные материалы

      8. Блокчейн

      Как работает. Еще недавно слово «блокчейн» выглядело пугающим, а эта технология ассоциировались с криптовалютными операциями, которые вызывали много споров. Сейчас блокчейн стал стандартным решением для обеспечения сохранности данных и проверки их корректности. Например, в Пензенском госуниверситете выдают цифровые дипломы с использованием блокчейна.

      Технологии блокчейн в строительстве — это еще и основа для так называемых смарт-контрактов, то есть схем финансирования и бизнес-процессов, которые публикуются онлайн. Смарт-контракты описывают логику движения денег и работают как бы сами по себе: когда подрядчик закончил часть работы, а заказчик подписали акты, смарт-контракт сам проводит оплату.

      Какие проблемы решает. Смарт-контракты на основе блокчейна снижают количество посредников: если заранее известна процедура движения средств и все причинно-следственные связи, не нужны проектные управляющие. По мнению Forbes, блокчейн может стать основной для возрождения в новом виде жилищно-строительных кооперативов: на квартиры будут выдаваться токены, аналог жилищных сертификатов, учет которых будет вести не Росреестр, а блокчейн. Через смарт-контракты покупатели токенов смогут сами контролировать процесс строительства.

      Кто уже применяет. Нам не удалось найти ярких примеров использования технологии блокчейн в строительстве в России. В мире создан консорциум по блокчейну в строительстве. Участникам консорциума удалось интегрировать платформу Autodesk Forge и блокчейн Эфириум: действия, которые инженеры выполняли в облаке Autodesk, были успешно записаны как транзакции в блокчейне. Таким образом, блокчейн может стать надежным и единственно достоверным источником обо всех изменениях строительного проекта, которые вносятся разными людьми и разными программами, — делают вывод исследователи, добавляя, что такую же интеграцию можно сделать для AutoCAD и Revit.

      Общая схема работы блокчейна: действия разных команд, которые могут работать с разными приложениями, фиксируются в смарт-контракте.
      Общая схема работы блокчейна: действия разных команд, которые могут работать с разными приложениями, фиксируются в смарт-контракте. Источник: Construction Blockchain Consortium
      Интеграция 3D-модели и блокчейна: инженер пишет комментарий «проверить глубину» применительно к свае, справа открывается окно, где комментарий фиксируется как транзакция в блокчейне: ей присваивается время и идентификатор.
      Интеграция 3D-модели и блокчейна: инженер пишет комментарий «проверить глубину» применительно к свае, справа открывается окно, где комментарий фиксируется как транзакция в блокчейне: ей присваивается время и идентификатор. Источник: Construction Blockchain Consortium

      Выводы

      В ближайшие годы строительная отрасль может кардинально изменить свой облик благодаря внедрению IT-технологий. Строительство станет более прозрачным и понятным для всех, а значит, преимущество получат те компании, которые уже сейчас думают над своей эффективностью, снижают издержки и развивают клиентскую работу.

      Цифровые технологии в строительстве способны увеличить производительность труда, повысить безопасность на стройплощадке, обеспечить «протяжку» любых мелочей по всему строительному процессу от проектирования до эксплуатации объекта. Возможно, сейчас некоторые технологии кажутся фантастикой или бесполезными мечтами, но крупные застройщики уже поняли перспективы: они усиливают IT-отделы, учат сотрудников новым цифровым специальностям. В ближайшие годы строительная отрасль помимо традиционной нехватки рабочих рук столкнется с нехваткой IT-специалистов. Уже сейчас компании бьются за BIM-проектировщиков, а зарплаты этих специалистов растут. Преимущество будет у тех компаний, кто уже почувствовал эту ситуацию.