Цифровые технологии в современном строительстве

Дополненная реальность: от игрушки и оружия до революции в строительной отрасли

     Цифровые технологии активно проникают во все области жизни, облегчая и ускоряя процессы, принося прибыль и открывая новые перспективы. Далее в статье подробнее о конкретных инновациях строительной индустрии.

      Использование цифровых двойников. Строительство – строго последовательный и длительный процесс, требующий солидных затрат. Сначала возникает краткое описание проекта, затем создаются детальные архитектурные чертежи и модели. Лишь после тщательных исследований и доработок проект может быть воплощен в жизнь. И на каждом этапе перед архитектором, инженером и строителями должен быть согласованный план работ.

     Цифровой двойник или близнец – это виртуальная копия реального объекта, которая помогает облегчить и выполнить целый ряд задач. Также эта технология называется BIM (Building Information Modeling) – информационное моделирование строения. Она позволяет до мельчайших подробностей воссоздать любой объект, будь то высотное здание или ракетный двигатель: и не только визуализировать в 3D, но и задать свойства отдельных материалов и деталей, моделировать процессы на основе данных, полученных при помощи датчиков от реальных объектов. Цифровой двойник позволяет комплексно рассчитать операционные, погодно-экологические, финансовые и даже социальные составляющие (как люди будут взаимодействовать с агрегатом).

      Модульное (сборное) строительство – весьма привлекательная идея, которая в свете нововведений может стать осуществимой и рентабельной. Технология цифрового двойника позволяет соблюдать строительные нормы, экологические, погодные и прочие характеристики в сочетании с эффектным дизайном. Модульное изготовление и сборка облегчают постройку здания, а модули могут быть повторно использованы после разборки.

     Компания Lendlease создала цифровой двойник многоэтажного комплекса из дерева в Мельбурне. Древесину применяли и раньше, но для зданий гораздо меньшей высоты. Включение исходных данных в цифровой двойник дало более детальную картину, показало возможности сокращения сроков и расходов. Проектирование здания в Мельбурне еще не окончено, но оно не единственное. Канадская компания CadMakers успешно спроектировала цифрового двойника для Brock Commons Tallwood House, которое построено за 17 месяцев вместо 20 и является самым крупным деревянным зданием в мире. Проект сдан в 2 раза быстрее, чем позволили бы традиционные методы. Новые технологии позволяют сделать проект более эффективным и менее зависимым от масштаба (соотношения затрат времени и денег на конкретную цель).

Преимущества цифрового двойника в проектировании:

      1. Позволяет делать дизайн точнее и эффективнее.

      2. Помогает выявить физические свойства материалов, нюансы сборки, изготовления и рассчитать степень деформации объектов в реальности – в связи с эксплуатацией или погодными условиями.

      3. Хранение данных в цифровом виде и возможность доступа для всех заинтересованных сторон.

      4. Мониторинг данных реального объекта при помощи датчиков позволяет отслеживать состояние объекта и в будущем усовершенствовать компоненты и всю конструкцию в целом.

     Технология цифровых двойников используется недавно и находится в начале своего развития, но имеет широкие перспективы для развития строительства.

      Дополненная реальность. Изначально дополненная реальность (ДР) была уделом писателей-фантастов, но с 80-х годов, на заре компьютеризации, она пришла в виде компьютерных игр. Следом идею ухватили военные – и даже в трудные 90-е в России велись соответствующие разработки.

     В 2000-х годах многие владельцы смартфонов были охвачены игрой в покемонов, а сегодня разнообразие подобных развлечений уже привычно и весьма обширно. Гугл даже изобрел специальные очки. И вот, данная технология начала осваиваться в строительной промышленности. Когда «цифровой двойник» уже создан – строители должны с максимальной точностью воссоздать виртуальный объект в действительности. Здесь и наступает черед дополненной реальности.

     Возводимый объект должен как можно точнее соответствовать проекту, строиться без ошибок и происшествий, при этом важна экономия материала, скорость работ и, конечно, контроль с удобной отчетностью.

     Дополненная реальность в строительстве доступна через планшет, ноутбук или смартфон, в которые загружены специальные приложения. Шлем, очки или экран позволяют увидеть цифровую модель здания, а затем данный образ накладывается на возводимый объект. Таким способом ДР применяется в строительстве с целью контроля и управления процессами.

     Многие современные 3D-программы приспособлены для создания ДР. Цифровизация в этом направлении позволяет контролировать строительство и управлять им, эффективно вести отчетность. Существует возможность недельного и суточного планирования работ с учетом экономических показателей, в чем весьма заинтересованы инвесторы и руководители. Стационарные камеры и дроны дают исчерпывающие данные об объекте. Через очки виртуальной реальности инженер может видеть все конструктивные элементы здания, сравнивать с возводимыми сооружениями, оценивать и принимать работу.

     ДР позволяет визуализировать и оценить будущий объект во всех деталях: внешний вид в актуальном городском окружении, любой ракурс, все нюансы взаимодействия с окружающей средой и даже интерьер. ДР используется для дизайна помещения – внутренней отделки, расстановки мебели. В очках виртуальной реальности клиент может увидеть интерьер в полном объеме и подобрать любой элемент по своему желанию. Четкий проект позволяет избавиться от ошибок, расхождения объектов по габаритам, конфликтных моментов (розетка в труднодоступном месте, дверь, что мешает проходу при открывании, и т. д.).

     Цифровые технологии в строительстве – это поступь прогресса. Возросло качество труда специалистов, скорость работы, а финансовые затраты снизились. Инвесторы могут достаточно легко получить полную информацию о проекте и следить за темпами строительства. Аналитики сообщают, что роль дополненной реальности будет расти и станет общим стандартом. ПО будет становиться проще и доступнее, а мониторинг стройки с помощью дронов будет и дальше развиваться. Дополненная реальность позволяет увидеть новые горизонты и дает возможность усовершенствовать строительство, упростить жизнь людей.

Актуальные инновации 2021 года

      1. Карманный сканер LIDAR (световое обнаружение, распознавание и замер дальности). Он позволяет сопоставить картину реальной стройки с BIM-проектом. Сканеры используют сверхчастые лазерные импульсы, в чем-то это напоминает работу сонара. Из полученных данных складываются трехмерные карты высокой точности и сложности. Показатели LIDAR послужат основой для приложений ДР на смартфонах, что позволит присутствовать на объекте в реальном времени и точно фиксировать каждый шаг. Сканер можно использовать для крупных и сложных объектов, визуальный контроль которых затруднен. Для LIDAR под силу выявить мелкие дефекты – например, микротрещины или изьяны стен. Для удобства предполагается разработать сканер в виде шлема.

      2. Питание от аккумуляторов. Замена углеводородов на более экологичный вид энергии – это мировая тенденция. Перевод на аккумуляторы возможен даже для крупной тяжелой техники. Несомненным преимуществом этой инновации будет устранение шума и выхлопных газов, более устойчивая работа строительной техники.

      3. RESOLVE – метод удаленного слежения за стройплощадкой. Он позволяет совместить изображения и сканы реального объекта с BIM-моделью и рассмотреть в любом масштабе – от мельчайших деталей до нависания над конструкцией в виртуальном виде.

      4. Дроны применимы не только для слежения, но и для строительных работ. Новейшие беспилотники могут использоваться для наиболее сложных и кропотливых задач: съемка объктов, перемещение грузов, покраска, обвязка и др. Использование дронов позволяет экономить ресурсы и повысить безопасность рабочих.

      5. Датчики для отслеживания рабочего персонала с целью обеспечения безопасности. Устанавливаются на шлем и помогают следить за состоянием здоровья работников, передвижением, наблюдать состав бригад, условия окружающей среды и многое другое, что необходимо для соблюдения безопасности и эффективности работ на строительной площадке.

Информационная безопасность

     Распространение цифровизации означает и усиление уязвимости. Поэтому в вопросах кибербезопасности технологии тоже не стоят на месте. Согласно данным Specops Software, за 2018-19 годы в строительной индустрии финансовые вложения в кибербезопасность выросли на 188%. Важность кибербезопасности неоспорима для строительной индустрии. По данным Hiscox в 2018 году о кибератаках сообщили 45% компаний, а в 2019 г. – уже 60%, и средние убытки от подобных нарушений также выросли на 61%.

     Не существует единой стратегии в этом вопросе. Решения для конкретного бизнеса зависят от множества индивидуальных факторов. Но существуют некоторые действия, которые можно взять за основу. Один из них – сертификация независимыми органами, например, схема Cyber Essentials от Британского Национального центра кибербезопасности. Подобные учреждения в качестве услуги предлагают оценить уровень безопасности компании и выдать соответствующий сертификат. Первоначальные несоответствия стандарту следует расценивать не как провал, а как шаги на пути к совершенствованию, выявлению и устранению слабых мест. Сертификаты Cyber Essentials действуют в течении года, затем необходимо проходить повторное тестирование.

     Существует пять технических средств защиты от кибератак. Это управление доступом пользователей, брандмауэры, защищенные конфигурации, а также защита от опасных программ и фишинга. Имея данные сертификаты, возможно, вы захотите пойти дальше и приобрести сертификаты международного образца. Они подразумевают больше финансовых затрат и постоянные обязательства. Например, ISO 27001 или IEC 27001 устанавливают критерии системы управления информационной безопасностью. Эти сертификаты позволяют организациям контролировать информацию о финансах, о сотрудниках, интеллектуальную собственность и многое другое. SOC 2 определяет параметры работы с данными клиентов на принципах доверительного обслуживания.

     Таковы последние и наиболее важные достижения цифровизации в строительной отрасли. Эволюционный рост порождает новые решения и новые трудности, но все они преодолимы.