ИИ на стройке
Искусственный интеллект все плотнее входит в жизнь строительного сектора. В Москве чиновники уже доверяют машинным алгоритмам проверку проектной и рабочей документации, создание квартирографии для домов по программе реновации и надзор за строящимися объектами. Впрочем, на подходе и новые сервисы.
Пять лет назад в России была утверждена Национальная стратегия развития искусственного интеллекта на период до 2030 года. Согласно документу, Россия должна активно внедрять новые технологии. Так, доля органов государственной власти, крупных и средних компаний, использующих ИИ, к 2030 году должна вырасти до 20%.
«Россия должна стать мировым лидером не только по созданию, но и по масштабам применения, проникновению искусственного интеллекта во все сферы нашей жизни, — заявил президент России Владимир Путин во время выступления на конференции «Путешествие в мир ИИ» в декабре 2024 года. — Процессы, на которые сейчас нужны годы, будут осуществляться (а в некоторых областях уже идут) не за дни, а за часы, минуты и даже секунды».
Одной из отраслей, где машинные алгоритмы допущены к работе, является строительный сектор. Напомним, в дорожной карте федерального проекта «Искусственный интеллект» говорится, что отрасль при помощи нейротехнологий должна улучшить качество строительного процесса за счет обнаружения ошибок, моделировать и анализировать потенциальные опасности (пожарные риски и риски разрушения здания), а также повышать качество архитектурного планирования за счет анализа изображений окрестностей.
Роботы проектирования
В начале 2024 года в столице начал работу Центр искусственного интеллекта в градостроительстве, созданный на базе ГБУ «Мосстройинформ» при Департаменте градостроительной политики. Именно здесь, по словам мэра Москвы Сергея Собянина, происходит разработка и внедрение инновационных решений для решения различных задач строительной сферы.
Работа новой структуры началась с детального изучения процессов, проходящих на стадиях предпроектной подготовки, проектирования и строительства объектов. Более того, сотрудники центра определили ключевые этапы, на которых возможно использование ИИ, и опросили участников строительной отрасли о том, какое программное обеспечение они используют на указанных этапах и какие из задач могли бы отдать машине. В результате появился список перспективных сервисов, способных сократить временные затраты на прохождение отдельных стадий жизненного цикла объектов капитального строительства. Отметим, что каждый из них направлен на оптимизацию деятельности участников инвестиционно-строительной деятельности.
В числе перспективных направлений для применения искусственного интеллекта в строительстве оказались подбор строительной площадки и принятие финансовых решений при предпроектной подготовке, проверка проектной документации, поиск коллизий в информационных моделях зданий на стадии проектирования; а во время работ по возведению объекта — строительные роботы, мониторинг строительной площадки, в том числе в части мониторинга качества и сроков строительства, умные гаджеты, например для оценки качества бетона, прочности фундамента, оценки состояния персонала, предсказательная аналитика в части стройматериалов и техники.
За полгода работы Центра ИИ в градостроительстве столичные чиновники запустили в работу четыре сервиса. В частности, с помощью программы «Аналитика градостроительного плана земельного участка» искусственный интеллект извлекает и структурирует данные для анализа и прогнозирования. Через «Цифровой нормоконтроль» машинные алгоритмы проверяют оформление проектной и рабочей документации. «Калькулятор процедур в сфере строительства» дает возможность планировать жизненный цикл проекта в режиме онлайн, где ИИ помогает свериться с актуальной нормативно-правовой базой. Сервис «Квартирография» занимается разработкой планировочных решений по программе реновации в автоматическом режиме. Кроме того, в стадии создания — и другие инновационные программные решения: «Мониторинг хода строительства», «Поиск коллизий в BIM-моделях», «Планирование застройки и развитие городских территорий на базе эволюционных вычислений».
Как поясняют в Центре искусственного интеллекта в градостроительстве, востребованность сервисов подтверждается результатами опроса участников рынка — застройщиками, генеральными подрядчиками, проектировщиками, участвующими в строительстве объектов столицы.
Квартирография — в руках ИИ
Идея доверить искусственному интеллекту работу над квартирографией для программы реновации уже доказала свою эффективность. К слову, в момент первоначального исследования Центра ИИ в градостроительстве «за» привлечение алгоритмов в процесс формирования проектной квартирографии типовых (в том числе строящихся по программе реновации) многоквартирных домов высказались девять респондентов из числа участников стройсектора Москвы. И это вывело позицию в лидеры.
«Сервис разработали специально для программы реновации. Он позволяет не только эффективнее планировать здание, но и на 35 процентов оптимальнее использовать жилые площади. В итоге в новостройках появляются удобные холлы, пространство для перемещения жителей с велосипедами и детскими колясками, маломобильных групп населения, грамотно организуется размещение квартир», — рассказывает руководитель Департамента градостроительной политики Москвы Владислав Овчинский.
Отметим, что «Квартирография» генерирует архитектурно-планировочные решения для многоквартирных домов по заданным параметрам. Для работы сервису нужны характеристики земельного участка, пользовательские и нормативные ограничения, а также требования к зданию: максимальная этажность, количество и вариативность планировок, площадь квартир, показатели инсоляции помещений. Сервис, основанный на эволюционных вычислениях и генеративных моделях, был разработан Санкт-Петербургским национальным исследовательским университетом информационных технологий, механики и оптики совместно с Центром искусственного интеллекта в градостроительстве.
Нейросеть на стройплощадке
Постепенно искусственный интеллект приходит и на строительную площадку. О деталях эксперты рассказали на IX Межрегиональной конференции органов государственного строительного надзора субъектов Российской Федерации.
«Коллеги с помощью искусственного интеллекта занимаются риск-ориентированным подходом. Они выявляют те рисковые направления, где искусственный интеллект должен подсказывать, в каком направлении дальше инспекторам двигаться. Но это только первый этап, то, что мы с вами видим через программное обеспечение», — говорит заместитель министра строительства и ЖКХ России Сергей Музыченко.
Например, сейчас в целях профилактики Москва намерена охватить все строящиеся объекты в городе камерами, датчиками, дронами, что позволит сразу видеть проблемы, вызывающие негатив у жителей города: шумы, грязь от стройки, ненадлежащее складирование строительных материалов.
«На сегодняшний день в городе проводится пилотный проект по оснащению всех строительных площадок камерами, которые позволяли бы выявлять все части потенциальных нарушений. Это установка камер на саму стройку, индикаторы шума, потому что жители часто жалуются, что застройщики торопятся сдать объекты и создают избыточное шумовое давление. В рамках этих “пилотов” с использованием технических средств мы можем своевременно доводить до застройщиков проблемы, которые нужно решать», — подчеркивает председатель Комитета государственного строительного надзора города Москвы Антон Слободчиков. Из 1700 объектов в стадии строительства порядка 600 уже оснащены камерами, сигнал с которых поступает в цифровое хранилище данных. По оставшимся строительным площадкам с застройщиками подписаны дорожные карты по дооснащению объектов, во втором квартале 2025 года эта работа будет завершена. Кроме того, органы надзора намерены получать информацию с камер, установленных на соседних со стройкой домах.
На следующем этапе федеральный Минстрой видит непосредственное внедрение искусственного интеллекта при выполнении строительно-монтажных работ. Новый подход не заменит инспекторов строительного надзора, но поможет оценить и обеспечить соответствие проекту — особенно тому, что запроектирован при использовании технологий информационного моделирования. «Эти проекты с точки зрения геометрии, конструкций во многих случаях завязаны с программным обеспечением, которое присутствует на строительной площадке, поэтому привязать эту конструкцию через геодезическую съемку, обеспечить геометрические параметры путей эвакуации, толщины конструкций, поперечного сечения конструкций сейчас можно. Москва и Московская область этим активно занимаются, внедряют», — отмечает Сергей Музыченко, добавляя, что в перспективе оценка соответствия геометрических параметров конструкций уйдет в область автоматической оценки с помощью приборов инструментального контроля с применением искусственного интеллекта.
«Искусственный интеллект для Московской области — это основа основ, — обращает внимание министр правительства Московской области по государственному надзору в строительстве Артур Гарибян. — Мы берем на себя функцию госаутсорсинга, чтобы хлопоты были наши, а идея — застройщика. Да, это достаточно сложная задача, потому что проадминистрировать 5500 проектов, а именно столько находится на сопровождении в Центре содействия строительству, невозможно человеку. Конечно, нам нужен помощник — искусственный интеллект. Дальше мы идем по логике этого же развития и хотим, чтобы искусственный интеллект сопровождал возможность обращения за услугой за сотрудника органов власти. Ну, и высший пилотаж — сделать так, чтобы искусственный интеллект полностью отвечал на заявку, то есть оказывал услугу не человек, а искусственный интеллект, который автоматически сформирует этот импульс и отправит в личный кабинет застройщика готовую услугу».
Отметим, что Московская область имеет большой опыт взаимодействия с искусственным интеллектом. Более 65 тыс. камер системы «Безопасный регион» с внедренным ИИ следят за порядком в более чем семи тысячах дворах Подмосковья. В рамках проекта «Чистая территория» нейросеть не только находит нарушения на улицах, но и автоматически ставит задачи на их устранение, а затем проверяет выполнение. Кроме того, на некоторых автобусных остановках с 2024 года алгоритмы помогают следить за чистотой. Нейросеть анализирует видеопоток и, если фиксирует переполненные урны или мусор на остановках, то ответственные сотрудники получают сигнал для устранения проблемы.
Экспериментируют с искусственным интеллектом и производители строительных материалов, внедряя алгоритмы для динамичного ценообразования. В частности, система самостоятельно меняет цену и анализирует, как это влияет на спрос, после чего находит оптимальный баланс цены, при которой выручка и маржа максимизируются. В результате эксперимента одному из ведущих игроков рынка удалось увеличить валовую прибыль на 23%.
ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» («И.Д.К») осуществляет все виды контроля качества дорог и дорожно-строительных работ, включая лабораторное сопровождение строительства. Стационарные лаборатории компании базируются на Северо-Западе России, для выполнения заказов в других точках страны формируются мобильные лабораторные комплексы, оснащенные всем необходимым.
Наверное, каждый из нас задумывался о качестве российских дорог, хотя в последние годы сделано немало для его повышения. На Петербургском экономическом форуме бывший министр транспорта, сейчас помощник президента РФ Игорь Левитин заявил, что федеральные дороги приведены в порядок, 85% из них соответствуют установленным нормативам.
Это произошло благодаря многим факторам, в том числе кропотливой работе специалистов по контролю качества дорожного полотна в ходе строительства, ремонта или реконструкции.
Однако далеко не у каждой строительной компании имеются собственные ресурсы для осуществления полноценного контроля качества работ, материалов и изделий на объекте, ведь для этого необходимо проводить исследования и испытания с применением высокотехнологичного и сложного оборудования. Например, испытания на прочность, износ, усталость с помощью разрывных машин, или выявление дефектов с применением акустического, магнитного, ультразвукового метода. Или химические исследования свойств материалов, характеризующих их безопасность и качество.
Наряду со сложной приборной техникой требуются специалисты высокой квалификации, владеющие передовыми методами исследований.
С учетом современного уровня развития методов лабораторного анализа и дефицита квалифицированных кадров строительным компаниям трудно организовать и держать в штате подразделения по контролю качества. Целесообразно обращаться к специализированным компаниям, обладающим необходимым парком оборудования и специалистами.
Лабораторное сопровождение
Большой опыт в области контроля качества объектов дорожного строительства имеет ООО «И.Д.К» («Испытания. Диагностика. Контроль»). Если охарактеризовать основные услуги компании для дорожной отрасли одной фразой, то можно сказать, что это лабораторное сопровождение строительства. Оно осуществляется по двум направлениям: анализ стройматериалов, обследование и аудит дорог на различных этапах строительства, реконструкции или ремонта.
Спектр исследуемых материалов широк: песок, грунты, щебень, гравий, бетон, битумы, мастики, эмульсии, различные типы асфальтобетонов и т. д.
Возможности компании, включая оснащение современным оборудованием и квалификацией персонала, позволяют определять множество механических и физико-химических характеристик, влияющих на качество анализируемого материала. Это плотность, морозостойкость, растяжимость, влажность, водопоглощение, водонепроницаемость, гранулометрический состав, коэффициент уплотнения, зерновой состав и многое другое.
Испытательные лаборатории ООО «И.Д.К» соответствуют требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2019, что подтверждено аттестатом Федеральной службы по аккредитации.
Основа контроля качества
«Лабораторные исследования – это основа контроля качества дорог и дорожно-строительных работ. Мы располагаем стационарными испытательными лабораториями в Санкт-Петербурге и Великом Новгороде, – рассказывает генеральный директор ООО «И.Д.К» Александр Васильев. – Кроме того, для заказов на удаленных объектах, где наша работа рассчитана на длительный срок, мы формируем мобильные лаборатории на базе строительных вагончиков. Сейчас такие лаборатории работают на наших объектах в Мурманске, Уфе, на Дальнем Востоке в поселке Верхнезейске Амурской области на строительстве железнодорожной магистрали БАМ-2, где мы работаем уже более полугода. А, например, для объектов в Тверской области нет смысла собирать лаборатории-вагончики, целесообразнее отвезти образцы материалов в Великий Новгород».
«И.Д.К» комплектует мобильные лаборатории оборудованием на том же техническом уровне, что и стационарные, за исключением крупногабаритных установок, которые не разместить в вагончике. При этом несущие конструкции вагончика, в частности полы, усиливаются, чтобы могли выдержать соответствующую нагрузку.
Комплекс услуг
Контроль качества дорог, разумеется, не ограничивается лабораторным сопровождением, которое проводится в ходе строительно-монтажных работ (СМР). «И.Д.К» может оказывать комплекс услуг на всех стадиях реализации проекта строительства автомобильной или железнодорожной магистрали. Перед началом СМР осуществляется входной контроль проектной документации, включая проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР). После этого контролируется качество стройматериалов и изделий, поступающих на площадку. Затем проводится геодезический контроль с проверкой соответствия проекту положения элементов, частей сооружений и инженерных сетей в процессе их монтажа и временного закрепления. Потом идет операционный контроль в ходе выполнения СМР. По их окончании настает время приемочного контроля, который состоит в итоговой оценке качества выполненных работ, а также отдельных конструкций и правильности оформления исполнительной документации.
Помимо этого, «И.Д.К» по заказу партнеров может осуществлять инспекционный контроль, включающий выборочную проверку качества выполняемых работ и применяемых материалов, а также технологических карт, инструкций по качеству и технике безопасности.
В наши дни все более серьезные требования предъявляются к сохранению окружающей среды. Компания может взять на себя комплексный экологический надзор за строительными работами – контроль за рубкой деревьев, вывозом отходов и грунта, соблюдением других норм экологической безопасности. Специалисты следят, чтобы в ходе работ не загрязнялись водоемы и почва.
Плодотворное сотрудничество
«Многие подрядчики прекрасно понимают важность профессионального контроля качества строительных работ, поэтому привлекают к сотрудничеству компании, специализирующиеся в данной области», – констатирует Александр Васильев. В послужном списке компании немало крупных объектов дорожного строительства, например, скоростная автомобильная дорога Москва – Санкт-Петербург М-11 «Нева», трасса М-5 «Урал», Крымский мост.
«Контроль качества дорожного полотна и дорожно-строительных работ является важнейшим направлением нашей работы, – подчеркивает Александр Васильев. – Сотрудничество с нами помогает заказчикам быстро выявить недостатки на всех этапах строительства. Это позволяет избежать лишних затрат в будущем».
1 ноября 2023 года состоялась конференция «ТИМИ-2023 Санкт-Петербург. Технологии информационного моделирования и инжиниринга», организованная компанией «НИП-Информатика» при поддержке «СиСофт Девелопмент» и «Нанософт». В ее работе приняло участие около 200 представителей строительных компаний, проектных институтов, вузов, специалистов сметного дела и строительной экспертизы.
По мнению исполнительного директора АРПП «Отечественный софт» Рената Лашина, информационное моделирование сегодня находится в топе цифровой повестки государства. Это связано с необходимостью достижения технологического суверенитета в ближайшие 2-3 года, поскольку большинство иностранных производителей ПО для информационного моделирования ушло с российского рынка.
«Наша компания столкнулась с непростой проблемой: за ограниченное время заменить импортное программное обеспечение, не теряя при этом функциональности», – обозначил ключевую задачу российских разработчиков САПР Илья Ивахов, начальник отдела САПР ПГС «НИП-Информатика».
Компания «СиCофт Девелопмент», которая в течение 15 лет развивает это направление, сейчас выступает лидером в разработке САПР- и ТИМ-решений. Об этом говорят масштабы распространения ее программных продуктов: свыше миллиона лицензий, более 35 тысяч предприятий-клиентов и 400 тысяч рабочих мест. Не случайно лейтмотивом конференции стала программа Model Studio CS на платформе nanoCAD и практика ее применения в промышленном и гражданском строительстве. Один из наиболее популярных продуктов Model Studio CS Строительные решения включает средства 3-мерного проектирования по разделам АР, КР, графическую САПР-платформу nanoCAD, библиотеку элементов в поставке с ПО, подсистемы генерации чертежей и спецификаций на основе российских стандартов. По сравнению с первой версией 2014 года программа увеличила перечень команд с 12 до 127 и постоянно обновляется благодаря практикам с такими партнерами, как Газпром, Росатом, Роснефть и другими ведущими компаниями.
Руководитель проектов Александр Коростылев рассказал собравшимся о комплексной BIM-cистеме Model Studio CS, области ее применения, замещении иностранных программных продуктов, а также о планах и приоритетах развития программного комплекса Model Studio CS и единой информационной платформе CADLib на период до 2025 года. Среди них – поддержка ОС на базе Linux, датацентричная технология, оптимизация алгоритмов обработки больших моделей и многое другое. Другие специалисты компании подробно остановились на функционале АРМ операторов BIM-моделей, методике подготовки экспресс-смет, комплексном решении NS Project для цифровизации процессов проектирования.
В отличие от зарубежных вендоров отечественные разработчики готовы адаптировать продукт под конкретные требования, а их взаимодействие с заказчиком можно назвать командной работой. К примеру, с «ГЭХ Теплостройпроект» у «СиСофт Девелопмент» сотрудничество по разработке и внедрению автоматизированного проектирования тепловых сетей длится с 2017 года. «Во-первых, компания решила вложить усилия в создание критически необходимого для нас инструмента, которого изначально не было в Model Studio CS, – отмечает руководитель департамента технической политики, методологии и стандартизации Александр Можаев. – Во-вторых, при выборе платформы нас склонили в пользу nanoCAD, а не AutoCAD, поэтому 2022-й не стал для нас неожиданностью».
С подобными прикладными кейсами выступило несколько заказчиков, что говорит о широком потенциале отечественных САПР.
Российские программные продукты далеко не первый год заменяют зарубежное ПО, и с каждой новой версией разработчики зачастую предлагают по-настоящему инновационные решения. Например, специалисты «Нанософт разработка» представили первые в России smart-нормативы для проверки информационных моделей через алгоритмизацию семантического анализа. Другие разработки компании – обработка данных 3D-сканирования с помощью модульной платформы ReClouds или автоматизация поиска нормативных нарушений в цифровой модели – также вызвали большой интерес участников конференции.
«Мероприятие в Санкт-Петербурге стало живой площадкой общения в силу того, что в городе и в Ленинградской области растет пул компаний, влившихся в цифровую трансформацию, – подвел итоги конференции директор представительства ГК «СиСофт» Александр Белкин. – Здесь мы познакомились с интересными практиками выбора и внедрения софта и вновь пополнили свое портфолио темами, которые могут стать перспективными направлениями развития».