Информационные технологии в строительстве 2021

Современная строительная отрасль уже оперирует более десятком технологий, максимально востребованными в строительстве. Наш обзор охватывает самые прогрессивные и востребованные IT-технологии и инновационные материалы в строительстве, которые с каждым годом все больше интегрируются в строительную сферу, реализуя самые смелые идеи будущего.

Особенности отрасли

Строительную отрасль часто критикуют за излишний консерватизм, стандартизацию и бюрократизм в документообороте. Однако новейшие технологии в строительстве внедрять непросто, поскольку основные требования к объектам — это соблюдение безопасности, т.е каждая технология должна иметь нормативную базу, стандартизацию и самоокупаемость: конечная стоимость на ее разработку должна быть адекватной, а эффективность в сокращении затрат в будущем — существенная, плюс, пролонгированная во времени. Любая технология требует соответствующего проектирования и целого комплекса работ проджект-команды, качественного контроля, а также обучения персонала.

Главные плюсы технологий

Но рост городов и количества населения, а также новый формат уровня человеческих коммуникаций в эру BIG DATA, рост экономик и благосостояния людей активизировало строительную отрасль на более динамичную интеграцию инноваций и технологичных решений. Поэтому новые технологии в строительстве в мире активно продвигаются и используются .

К тому же, сама скорость развития технологий ведет к масштабной оцифровке строительной отрасли. И вопрос применения IT-технологий — это уже вопрос конкурентоспособности. Инновации в строительстве видоизменяют строительную площадку и увеличивают прибыль, а также помогают выигрывать проектные тендеры.

Поскольку именно инновации приносят экономическую выгоду и повышают конкурентоспособность конкретной строительной компании, а также в конечном итоге реализуют запрос клиента с максимальной эффективностью. 

ПОПУЛЯРНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

#1: BIM

BIM — (от англ. building information modeling) чуть ли не основной «кит» в современном проектировании и основная технология, которая станет  обязательной в России с 2021 г для строительства бюджетных объектов, а с 2023 — повсеместно в стране. Технология подразумевает не просто виртуальное моделирование здания, это комплексное представление в цифровом виде физических и функциональных характеристик объекта. BIM учитывает не просто возведение, но и оснащение, управление, эксплуатацию объекта, перспективу ремонта или сноса, то есть охватывая весь жизненный цикл объекта в комплексе. Все составляющие и нюансы в проектировании, которые имеют отношение к объекту, обязательно учитываются и рассматриваются в едином проекте. При удалении или замене какого-то элемента или дополнения, вся модель перерассчитывается с этой корректировкой.

Благодаря BIM созданная виртуальная модель объекта позволяет специалистам:

• увидеть все проблемы и нестыковки;
• утвердить предполагаемые преимущества объекта;
• возможность пользоваться моделью всем участникам проекта;
• вносить корректировки;
• рассчитывать смету;
• контролировать процесс работ;
• предвосхищать риски будущей конструкции;
• рассчитать ресурсы.

BIM-технологии сокращают:

• материальные затраты;
• ошибки в проектах;
• сроки выполнения.

Имея в арсенале цифровые данные об объекте, работа происходит с помощью с мобильного девайса, благодаря которому производится надлежащий на всех этапах контроль, например, применяя функционал PlanRadar. Такое решение существенно упрощает управление и контроль за строительными процессами, оптимизирует результат.

К сожалению, согласно данным Минстроя России, всего 5-7% компаний используют  BIM (в основном в мегаполисах и крупные компании), другие новые технологии в строительстве в России распространены еще меньше.

#2: Облачные сервисы и мобильные технологии

Работа BIM-модели подразумевает включение облачных сервисов для обмена данными, информацией в реальном времени. В облаках может быть самая разная сегментированная информация и инструментарий, начиная от инструментов для архитекторов, заканчивая системой управления проектом, которые доступны любому участнику проекта в любое время с мобильного устройства — эффект от сотрудничества повышается

Облачные сервисы предоставляют:

• высокую мобильность. Вся информация доступна с любого девайса с подключением к интернету;
• объем хранимой информации в облаке не ограничен, равно как и вычислительной мощностью серверов, где хранятся данные;
• масштабирование в соответствии с потребностями строительного проекта — гибко настраивается под потребности, не задействуется лишнее, производительность не падает;
• доступные услуги — создание собственной IT-инфраструктуры намного дороже, чем использование поставщика облачных услуг;
• мгновенный доступ к информации всех участников проекта, всей команды;
• упрощение коммуникаций и совместной работы в реальном времени;
• возможность управлять несколькими стройплощадками без потери качества контроля — облако помогает в синхронизации;
• возможность сократить расходы на большие офисы — хостинг на сторонних серверах, не нужно обслуживать свои;
• максимальную защиту данных.

#3: Искусственный интеллект

Искусственный интеллект (ИИ) — «поведение» машины, некая технология, которая имитирует когнитивные функции человека: решение  задач и проблем, распознает образы,объекты и обучается. Есть и особая область ИИ — машинное обучение, оно строится на сборе статистических данных, на основе которых делаются выводы и заключения.

Новые строительные технологии не обойдутся без машинного обучения и ИИ. Фактически, это невидимый помощник, которые анализирует терабайты данных, находя проблемы. Это может быть как и рутинное фильтрование ненужной информации, так и наоборот, поиск конкретных данных. Программы, где используется движок ИИ применяются для:

1. Предиктивной аналитики

• прогнозировании угрозы безопасности, основываясь на прошлых данных;
• распознавании важных атрибутов и элементов на стройке;
• контроль территории, количества людей на объекте, соблюдения СИЗ;

2. Планирование и проектирование проекта

• собранные и смоделированные данные помогут избежать перерасхода бюджета;
• отслеживание и снижение рисков, определение приоритетов.

3. Роботизированных механизмов, автоматизации процессов

•  выполнение рутинных, простых, но трудоемких операций на стройке, замена человеческой силы;
• оптимизация работ, где нужна высокая производительность.

#4: Интернет вещей

Эта технология тесно связана с облачными системами и ИИ, поскольку IoT (Интернет вещей) без аналитики и алгоритма сбора данных мало эффективен. В строительстве Интернет вещей — серьезное подспорье для решения ряда проблем. Благодаря разнообразным датчикам на стройплощадке управление проектом становится эффективнее, а сам процесс строительства безопаснее и оптимизированнее.

Эксперты прогнозируют, что к 2024 году доля рынка IoT в строительстве достигнет $16,8 млрд. В чем польза этой технологии?

• Повышение продуктивности.

Зачастую компании ведут несколько объектов в разных локациях, а важно контролировать жизненные циклы каждого и укладываться в сроки. Датчики собирают данные на стройплощадке, потом обрабатываются программами и выдают подрядчику полную картину рабочей ситуации. Технология помогает контролировать масштабные проекты, сокращая время и затраты на решения задач.

• Безопасность/охрана

Проблема травм и смертей на современной стройке по прежнему актуальна. IoT может существенно сокращать риски и предотвращать травматичные случаи.

Сенсоры на одежде строителей, датчики на площадке, сенсоры в стройматериалах отслеживают передвижения людей по зонам, вредные вещества в воздухе, нарушения правил хранения, аварийное состояние и пр. Датчики на стройматериалах также могут предотвращать кражи.

• Управление ресурсами

IoT также оптимизирует расходы на обслуживание объекта и поставку ресурсов. Отследить потребление электричества, воды или топлива, оптимизировать эту статью расходов помогут смарт-датчики. Данные собираются автоматически и выдается беспристрастный итог: когда нужно пополнить запасы или произвести профилактику, замену или ремонт.

Исследование McKinsey Global Institute, в котором оценивалось влияние Интернета вещей на строительную и горнодобывающую промышленность, показало, что владельцы компаний могут сэкономить более 160 миллиардов долларов, применив IoT. Потенциал Интернета вещей в ближайшие годы будет только раскрываться в строительстве, поскольку нас ждет глобальная цифровизация строительной отрасли.

#5: Виртуальная и дополненная реальности

Среди новых технологий в архитектуре и строительстве особо стоит выделить виртуальную реальность (VR). Она создает «реальный» мир в цифровой среде, используя фотографии, рендеринг и видео 360 °. Возможности технологии обеспечивают навигацию в реалистичной диджитал-среде, где также можно и взаимодействовать с объектами в реальном времени. Дополненная реальность — это уже отдельные цифровые элементы, наложенные на настоящую среду, которые достраивают конечную задуманную модель .

VR еще больше придает целостности и глобальности виртуальному объекту, где фактически цифровая информация «оживает» с физической. Виртуальная реальность намного масштабнее, что только усиливает созданные многомерные модели. Это особый опыт от первого лица, добавляющий больше профессиональных решений, экспертной оценки. Она видоизменяет способ построения инфраструктуры в целом.

С помощью этой технологии:

• проверяют жизнеспособные новые конструкции;
• отслеживают прогресс;
• выявляют проблемы на ранних этапах стройки;
• практический инструмент в полевых работах для изучения сложных конструкций.

#6: Роботизация и экзоскелеты

Несмотря на очевидность использования максимальной замены человеческого труда в такой области, как строительство, все же еще ручной труд преобладает и порой является единственным вариантом производительности. К сожалению, стройплощадка слишком подвижная и быстро меняющаяся среда, где роботам без фантастического ИИ нет места — ведь они действуют по заданному алгоритму. Но постепенно строительство внедряет смарт-решения, в частности, применение дронов. И эта технология имеет гораздо больше задач в сфере недвижимости и коммерческих целях, чем просто аэрофотосъемка объектов.

Дроны полезны в качестве:

• контроль безопасности: мониторинг площадок при помощи камер и выявление опасных участков. Нет необходимости лично проверять стройплощадку, а сразу направлять людей для решения проблемы;
• дроны-поставщики материалов на объект, сокращается количество автотранспорта;
• дроны-каменщики. Увеличивается скорость и качество рутинной работы
• дроны для сноса строительных элементов по окончанию проекта. Это хоть и медленнее, но несомненно дешевле и безопаснее решение;
• дроны-охранники. Кражи в строительстве, увы, повсеместны, поэтому в качестве снижения затрат на эту статью можно использовать роботов.

Роботизированные экзоскелеты ускорят работу и производительность на стройплощадке, поскольку мощность человека в таком «костюме» многократно возрастает, при этом работа намного безопаснее.

#7: 3D-моделирование

Эта технология давно на службе в строительной отрасли, но лишь в последние годы она приобрела настоящий масштаб в повсеместном применении.

Согласно прогнозам, рынок бетонной 3D-печати в строительной отрасли вырастет к 2024 году $58 млн.

Это стимулируется повышенным спросом такой печати в строительстве: высокая производительность и простота создания разнообразных по сложности конструкций. Получение готовых стройблоков (стены, плиты) или других компонентов прямо на стройке снижает не только себестоимость производства, но и затраты на логистику, персонал. Благодаря экструзионной технологии в 3d-моделировании стало возможным создание элементов из разных материалов — бетона, геополимера, цемента, гипса и глины.

Достоинства  технологии:

• скорость;
• точность (минимум ошибок);
• разнообразие в дизайне;
• высокая производительность;
• экономия дополнительных расходов на перевозку и персонал;
• экологичность.

Особое будущее предсказывают 3d -печати из бетона. Уже сейчас существуют доступные, устойчивые и масштабируемые решения для бетонного 3d-моделирования разных объектов (BAM — центр 3d-печати конструктивных элементов из бетона в Нидерландах). В России иркутская компания Apis Cor. еще в 2017 разработала  особый 3D-принтер и с его помощью создан целый дом. Преимущество российского 3d принтера — он способен печатать дом полярно, без рельсовых направляющих, как у других принтеров 3d печати, ему не нужны ровные поверхности для точной работы, плюс, он сам подготавливает пропорции смеси материала.

#8: Big Data

Вместе с другими прогрессивными технологиями может быть важным оптимизатором строительных процессов. Огромные массивы данных и разрозненная разнообразная информация структурируется и подвергается анализу, что в результате  дает определенные закономерности и факты, которые могут послужить в ряде задач, которые снизят затратность, предвосхищают риски и предскажут эффективность тех или иных работ. Под big data подразумевают разные факты, данные, информацию не только от людей, но и от разнообразных сенсоров, систем и программ — а вместе с ИИ (искусственным интеллектом), MО (машинным обучением) и IoT (Интернет вещей) эти данные превращаются в серьезный инструмент управления. Можно выявить закономерности погодных или климатических условий (и других условий) в предполагаемом месте строительства, чтобы рассчитать лучшее время старта стройки и спрогнозировать бесперебойную работу проекта. Также анализ массива данных дает важные предиктивные заключения о целесообразности тех или иных работ, снизить затраты, оптимизировав или заменив первоначальный сценарий.

#9: Цифровые двойники

Виртуальные точные копии физических объектов – сооружений, городов. Эта технология идет рядом с BIM, во всяком случае, имеет определенные элементы, однако главная разница между ними – что цифровой двойник имеет цель смоделировать взаимодействие человека с окружающей средой и объектами. Виртуальная реплика физического объекта  дает информацию о текущем состоянии созданных экосистем, инфраструктур и как они воздействуют на пользователей.

Компьютерная модель объединяет информацию в единую окружающую среду, доступную для всех. BIM-модель в общем, статична, а цифровой двойник в динамике – меняется во времени. Двойники дают возможность проверить разные сценарии и угрозы — влияние стихийных бедствий, разных ЧП — пожары или обрушения какого-то элемента при помощи симуляции. Опираясь на BIM-модель, цифровой двойник может «испытывать на себе» ту заложенную информацию, интегрируя разные блоки информации. Так что предсказательная функция цифрового близнеца – одна из главных. Возможные проблемы или напротив,  точное понимание, что объект сможет выдержать предполагаемые нагрузки, дает строителям не делать перерасходов и на ранних этапах оптимизировать процессы и вносить корректировки.

#10: Блокчейн технология

Технология блокчейна изначально служила для транзакций криптовалют, но ее гарантия безопасности и прозрачность может эффективно послужить и для такого многосоставного процесса, как строительство. Она хороша тем, что она не подразумевает наличие посредников, как у стандартных баз данных: обмен информацией происходит между конечными пользователями (равные системы сами как серверы и связаны через Интернет) — без центрального компьютера.

Блокчейн — это цифровая информация, которая хранится в публичной транзакционной базе данных (block), которая контролируется равными компьютерными системами или проверяется сетью компьютеров (chain-цепочка).

Каждое устройство цепочки содержит разные типы информации, например, доказательство банковской финансовой транзакции, контракта, сертификата о праве собственности или засвидетельствование подлинности. Безопасность данных блокчейна контролируется каждым участником цепочки, который отвечает за свою часть защиты информации цифровой подписью и обеспечивает быстрый и безопасный обмен информацией, минуя участие третьих сторон, например, банка. Децентрализация операций, где ответственность и гарантия возлагается на  заинтересованные стороны в цепочке — главное преимущество блокчейна.

В строительстве блокчейн реализуется в виде смарт-контрактов, выступая в качестве «администратора» для всех сторон договора: цифровой протокол смарт-контракта разворачивается в сети блокчейн.

Смарт-контракт — это разновидность цифрового протокола, развернутого в сети блокчейн с целью выполнения договорных условий.  Как известно, в строительстве участвует несколько компаний, субподрядчиков, поставщиков. И все данные по проекту хранятся в одном централизованном месте, с помощью которого и осуществляется контроль и управление стройкой, но с помощью блокчейн-технологии данные проекта могут отслеживаться и обрабатываться более эффективно в режиме реального времени — без участия третьей стороны. Технология блокчейн обеспечивает прозрачность во время процесса строительства, делая его открытым и оптимизируя рабочий процесс проекта. Более того, это способствует совместной работе и своевременному принятию решений, сводя к минимуму риск и избегая споров.

Блокчейн-платформа сделает проще такие процессы, как:

• оплаты;
• завершение сделок;
• проверка зданий/объектов;
• прозрачность и безопасность процессов;
• разрешение споров.

Blockchain в целом снижает уровень фрагментации процесса, помогает отслеживать каждый этап проекта и распределять лучшим образом ресурсы.

Фактически, это технология, которая может стать прямым конкурентом современных облачных решений SaaS.

НОВЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

То, насколько быстро сейчас возводятся разнообразные здания — заслуга развитых технологий и новейших материалов. Рынку давно известны такие ноу хау в строительстве, как 3D-панели, несъемная опалубка, переставная модульная опалубка, каркасное возведение — эти технологии уже довольно широко применяются в современной стройке. Но в последнее десятилетие делаются ставки на новые энергосберегающие технологии в строительстве.

Уже сейчас в ходу высокотехнологичные материалы, способные аккумулировать тепло и иметь самовосстанавливающиеся характеристики. Более того, существуют особые материалы, которые делают дома способными очищать городской воздух от смога. Современные строительные материалы получают потрясающие альтернативы с использованием новых технологий, и ежегодно появляется огромное число стартапов, выпускающих продвинутые стройматериалы, решающие разные задачи в строительстве.

Ниже — о самых перспективных и востребованных стройматериалах будущего, которые применяются уже сейчас.

#1: Дерево

Один из самых экологичных материалов — благодаря технологиям получает дополнительные характеристики по прочности и долговечности, не теряя эко-стандартов.

В строительстве широко известна каркасная скандинавская технология создания домов с применением дерева. Но есть и чисто российская технология — создание  деревянных купольных домов без гвоздей. Нагрузку конструкции держат стыки с особым замком. Сборка по такой технологии купола похожа на детский конструктор  лего.

Австрийская Naturi также использует дерево. Суть технологии — деревянный брус укладывается вертикально. Благодаря этому решается проблема с усадкой, термоизоляцией и надежностью конструкции.

Взяв за основу идею составного бруса у Naturi, российская TWIN BEAM предложила свое решение — многослойного бруса с возможностью выбора толщины стены, хорошей шумо- и теплоизоляцией и без какой-либо усадки. Деревянные полые блоки — также альтернатива в проблеме сохранения тепла здания и экологичности.

В современном строительстве также используется CLT-технология, основанная на перекрестном склеивании разнонаправленных слоев деревянных панелей под прессом. Это новая технология в многоэтажном строительстве — в Лондоне есть здание в 9 этажей и 30 метров высоты, которое построено при помощи пятислойных деревянных панелей.

#2: Бетон

Огромное число технологий применяется в отношении бетона.

Канадская CarbonCure Technologies придумала, как вредные выбросы CO2, которые производят крупные заводы, использовать в производстве бетонных блоков, связывая диоксид углерода в процессе. Бетон становится экологичнее и функционален: абсорбировать углекислый газ — идеальное требование к экоматериалу.

Самовосстанавливающийся бетон

Бетон сам по себе хрупкий материал. Но стоило добавить в формулу бетона особый ракушечный минерал (перламутр), который и придает ракушкам эластичность, те же характеристики принял и бетон. Кроме того, он стал и легче, и эластичность намного увеличилась. Эти качества  идеальны для домов в сейсмических зонах.

Гнущийся бетон

Разработка ученых из Университета Суинберн. Технология создания такого бетона основана на добавке летучей золы — обычный промышленный отход. Благодаря этому композитному полимеру в составе бетона новый материал обладает потрясающей прочностью при высоких (в 400 раз) показателях изгибания. Производство такового вида бетона также экологично.

#3: Кирпич

Самая известная разработка —  3D-напечатанные кирпичи Cool Brick, наделенные собственной системой охлаждения. Благодаря пористости кирпича воздушный поток проходит сквозь поры, которые напитаны влагой, а она, испаряясь, охлаждает.  Кирпичи просто наполняются водой — достаточно облить стену водой. Такой материал энергоэффективен в жарких странах.

Недавно на рынке появилась разработка кирпича, способного быть источником освещения. Смарт-кирпичи с покрытием полимера PEDOT могут быть сами источником питания и использованы при аварийном освещении.

Кирпич-хамелеон, или велюровый кирпич — разработка российской компании. Благодаря вертикальным бороздкам на поверхности у кирпича появляется оптический эффект: при разном освещении облицовка из такого кирпича меняет цвет. Но помимо эстетического эффекта такой кирпич обладает повышенными эксплуатационными параметрами.

ИТОГИ

Очевидно, что масштабная цифровизация и внедрение BIM-технологий в строительной отрасли будет прогрессировать — это запрос рынка, где эффективность и сокращение времени, затрат становится приоритетом. Поэтому строительство становится умным не только в компьютерном проектировании, но и в непосредственном процессе создания объекта, используя роботов, 3d-печать, датчики, умные материалы и технологии. И наконец, новые технологии однозначно повлияют на прибыль строительного бизнеса, поскольку нацелены на оптимизацию и эффективность всех этапов проекта, начиная от инженерных изысканий, заканчивая эксплуатацией.

Ссылка на первоисточник: https://www.planradar.com/ru/novye-tekhnologii-v-stroitelstve/