Строительная отрасль, в свою очередь традиционно характеризуется большим разнообразием действующих лиц и процессов, высокой устойчивостью к изменениям и низким уровнем внедрения технологий. В терминах Индустрии 4.0, применительно к строительству, можно говорить о концепции “Строительство 4.0”.
“Строительство 4.0” можно классифицировать с точки зрения технологий, учитывая три сценария:
- физическая область и автоматизация,
- макетирование и моделирование,
- цифровизация и виртуализация.
Первый сценарий означает сквозную цифровую проектную интеграцию с учетом технологий автоматизации физической производственной среды, тогда как второй сценарий включает инструменты моделирования и макетирования для проектирования, строительства и эксплуатации. И, наконец, третий сценарий относится к инструментам цифровизации и виртуализации промышленных процессов и продуктов, чтобы связать среды первого и второго сценария.
Методическое предложение поддерживается тремя основными методическими тенденциями в строительной отрасли:
- бережливое строительство (LC),
- информационное моделирование (BIM),
- комплексная реализация строительных проектов (IPD).
Последовательность различных этапов проекта определяется принципами производства без потерь и моделями эффективного управления, интеграцией и использованием моделей сотрудничества. Цель состоит в том, чтобы ответить на вопросы «что», «кто» и «как» с самого начала проекта, на этапе проработки концептуальных решений, привлекая ключевых специалистов, обладающих соответствующей информацией для решения этих вопросов. Проект создается посредством совместных и интегрированных процессов, ролей и контрактов, следуя этапам «Проектирование критериев», «Рабочее проектирование» и «Документы по реализации».
В физической области находятся все физические элементы, составляющие промышленный проект. Она включает в себя:
- физическое здание, соответствующее конструкции здания и его дополнительным сооружениям (включая сборные части),
- сырье и материалы, необходимые для этапа строительства и эксплуатации,
- технику, необходимые для всего процесса (который меняется на протяжении всего проекта, в зависимости от каждого этапа),
- людей и роли, которые предполагаются в жизненном цикле,
- умные вещи, физические электронные элементы для сбора данных из окружающей среды.
В рамках цифровизации и виртуализации имеется цифровая документация планирования проекта (планы) и данные реализуемого проекта, а также другие предыдущие или открытые базы данных, к которым имеется доступ (данные), включая всю текущую бумажную документацию.
Макетирование и моделирование включает в себя различные типы моделирования, необходимые для принятия решений при расчетах, архитектурном проектировании, разработке механических, электрических и сантехнических установок (инженерные сети), логистике, эксплуатации и прочее.
Цифровое здание используется в сценариях макетирования и моделирования, а также цифровизации и виртуализации, что соответствует динамическому цифровому представлению здания на протяжении всего его жизненного цикла.
Основной технологический объект со всеми дополнительными сооружениями в реальной физической среде получает материалы и ресурсы, которые транспортируются, трансформируются и собираются с использованием инструментов и техники, которыми управляют различные специалисты, выполняющие разные роли.
Вся физическая среда взаимосвязана с помощью «Умных вещей» для сбора и отправки реальной информации в модели и среды моделирования для обновления, а также отправки этих данных на уровень цифровизации и виртуализации для хранения, анализа и эффективного использования.
Этот процесс является двунаправленным, информацию также принимают сверху, из цифрового хранилища, через среду моделирования и получают данные, указания и ответы (например, управляющие действия) для физических элементов проекта.
Вся работа ведется вокруг реального здания, взаимосвязанного с виртуальной моделью (на разных этапах, динамично во времени). Выявленные 47 технологий были распределены по каждому из трех сценариев.
- технологии позволяют извлекать и получать физические данные для контроля и выполнения действий в реальной среде в физической области;
- технологии используются для обработки данных в области макетирования и моделирования, что позволяет получить глубокие знания об ожидаемом поведении сооружения, например, при расчете конструкций, что также позволяет прогнозировать различные явления и построить множество цифровых сценариев проекта;
- технологии связаны с хранением, ведением и передачей данных в безопасных и эффективных средах в области цифровизации и виртуализации.
На каждом этапе в концепции “Строительство 4.0” выделены основные технологии, имеющие высокий потенциальный эффект:
1. Физическая область/автоматизация:
- Аддитивное производство,
- Кибер-физические системы,
- Цифровая система оповещения,
- Встроенная система,
- Интернет вещей,
- 3D-сканер,
- Строительство вне строительной площадки,
- Управление жизненным циклом продукта,
- Радиочастотная идентификация,
- Робототехника,
- Датчики,
- Управление цепочками поставок,
- Беспилотный летательный аппарат,
- Технологии дополненной реальности.
2. Макетирование и моделирование:
- Имитационные модели и инструменты моделирования,
- Искусственный интеллект,
- Машинное обучение,
- Интеллектуальный анализ данных,
- Нейронные сети,
- Предиктивное техническое обслуживание,
- Улучшение использования активов,
- Анализ больших данных,
- Виртуальная реальность,
- Смешанная реальность,
- Информационное моделирование зданий и сооружений,
- Фотограмметрия,
- Геоинформационная система,
- Геоинформационная система.
3. Цифровизация и виртуализация:
- Мобильные приложения,
- Мобильные вычисления,
- Промышленный интернет,
- Автоматизированная проверка и аудит по нормативам,
- Большие данные,
- Блокчейн,
- Облачные вычисления,
- Среда общих данных,
- Кибербезопасность,
- Совместное использование данных,
- Глубокое обучение,
- Цифровой двойник,
- Периферийные вычисления.
Вышеперчисленные технологии в той или иной мере как-то представлены в России, но то, что они относятся к разным сценариям концепции “Строительство 4.0”, вряд ли кто-то сопоставлял. Каждая технология по отдельности может быть понятна, но как она работает в едином целом подходе, вряд ли кто-то готов это продемонстрировать. Сегодня мы видим тенденцию развития цифровизации и виртуализации в России, но чтобы бизнес процессы увязать в единой среде, учитывая все вышеперечисленные технологии, пока что мало кто об этом говорит.
Мы очень надеемся, что общими усилиями мы придем к этому…
