Беспилотники мирных задач
В ближайшее время автопарк отечественной дорожно-строительной техники может пополниться высокоавтоматизированными беспилотниками, способными выполнять работы в любое время дня и ночи практически без участия человека. Соответствующий вызов, озвученный руководителем Федерального дорожного агентства, приняли российские машиностроители и разработчики оборудования.
С 2024 года специалисты ведущих дорожно-строительных организаций помогают машиностроителям совершенствовать отечественные образцы спецтехники. Особая рабочая группа испытывает машины и формирует список рекомендаций по доработке экскаваторов, катков, асфальтоукладчиков и автогрейдеров. В общей сложности тестирования уже прошли шесть видов техники от девяти производителей. Одновременно с этим идет разработка первой отечественной дорожной фрезы. Ожидается, что опытный образец, способный снимать покрытие шириной 1,3 м и на глубину до 200 мм, увидит свет в первом квартале 2025 года. Также в планах — разработка отечественного самоходного перегружателя, что сейчас активно обсуждается с Минпромторгом России.
«Работа, которую мы делаем вместе с дорожниками и российскими предприятиями, дает результаты. Вы видите новые образцы техники, которые выходят на рынок, видите, как постепенно российские машиностроители учатся слушать и воплощать пожелания клиентов в металле. Мы видим прогресс в этом плане. Уверен, что это продолжится и дальше, принесет свои плоды в будущем», — указал заместитель начальника Управления сельскохозяйственного, пищевого и строительно-дорожного машиностроения Минпромторга России Станислав Черторыжский.
Новая задача
Обсуждая результаты проделанной работы, глава Росавтодора Роман Новиков предложил не останавливаться на достигнутом и двигаться дальше в повышении технологичности, чтобы прийти к беспилотному управлению транспортом и дорожными машинами при производстве работ.
«В качестве новогоднего поздравления я получил ролик о том, как в Китае реализовали задачи по управлению процессами при производстве дорог. Естественно, меня это не могло не задеть. Давайте поставим задачу, чтобы к концу текущего года мы вместе с отраслевым сообществом в этом направлении уже выдали результат», — указал руководитель Федерального дорожного агентства.
Ожидается, что работа по достижению новой цели будет выстроена так же, как при переходе на асфальтоукладчики и катки российского производства. Напомним, в августе 2023 года специалисты дорожного дела поставили задачу усовершенствовать отечественные образцы и с их помощью выполнить работы на одном из объектов. Задуманное было реализовано на тестовом отрезке в Республике Башкортостан, где подрядчики использовали исключительно отечественные асфальтоукладчики и катки вместе с самосвалами местного производства. «Весь комплекс дорожных работ был выполнен. Это положительный результат, и надо таким же способом запустить беспилотные машины», — подчеркнул Роман Новиков.
На отечественных технологиях
Предложение уже нашло отклик у машиностроителей. «Мы тоже ориентированы на то, чтобы создать беспилотные машины. На самом деле это веяние времени. Передовые беспилотные технологии сейчас используются в зоне СВО для разминирования и разведки, и их необходимо использовать в гражданской сфере. Это кратчайший путь для перехода технологий в беспилотную укладку асфальта и так далее», — заявил заместитель директора Ассоциации «РОССПЕЦМАШ» Вячеслав Пронин, добавляя, что значительная часть производителей дорожно-строительной техники участвует в гособоронзаказе и является держателями технологий, что и позволяет рассчитывать на специальные бонусы для машин с высокой степенью автоматизации.
Например, в Челябинске ученые ЮУрГУ вместе со специалистами тракторного завода «ДСТ УРАЛ» создали беспилотные бульдозер и погрузчик, управлять которыми можно со смартфона. При этом погрузчик способен работать с разным типом навесного оборудования, предназначенного не только для решения коммунальных нужд (сбора мусора и снега), но и обезвреживания противопехотных мин. Сейчас такие машины, оборудованные противопехотными минными тралами, работают на территории ДНР. Другая группа ученых университета работает над автоматизированной системой, которая позволит коммунальной технике без участия человека выбирать тот или иной режим уборки, опираясь на данные о дорожной обстановке.
Помимо этого, дорожная отрасль получит и наработки, уже созданные российскими учеными для автономного судовождения и создания автоматизированных цифровых фарватеров, которые могут быть сразу перенесены в область создания высокоинтеллектуальной дорожно-строительной техники. Кроме того, в числе важных тем — интеграция беспилотной спецтехники с технологией беспилотных авиационных средств. Ожидается, что взаимодействие двух беспилотных систем позволит более точно выстраивать логику движения машин. «Российская Федерация является лидером в мире, и в настоящее время в Международной морской организации мы наиболее активны в части внедрения стандартов автономного судовождения. Конечно, это не дорожное хозяйство, но технологии уже обкатаны в Российской Федерации с участием институтов Академии наук, ведущих университетов-партнеров и позволяют достаточно быстро совершить перенос тех достижений, которые есть в других областях транспорта, на сферу дорожно-строительной техники. Я считаю, что именно в этой области беспилотная техника может очень быстро появиться и стать практически значимой», — отметил ректор Российского университета транспорта (МИИТ) Александр Климов.
Испытания уже начались
В результате отрасль получит не только беспилотные отечественные катки (уже известно, что их будут испытывать на новом полигоне вблизи трассы М-1 «Беларусь»), а также усовершенствованные российские автогредеры и бульдозеры.
Руководитель технического комитета ТК 418 «Дорожное хозяйство» Николай Быстров отметил, что иностранная высокоавтоматизированная техника, работающая на основе трехмерной модели местности по лазерному лучу, уже давно опробована целым рядом крупнейших подрядных организаций. «Одна из них внедрила такую технику шесть-семь лет назад, и когда я задал вопрос главному инженеру о возврате средств, мне ответили, что все вложения вернули за полгода. Дело в том, что раньше ночью не могли работать, потому что водитель ничего не видит, а теперь машина движется по лазерному лучу. Это направление имеет колоссальное будущее», — пояснил эксперт.
Немаловажным является и тот факт, что подобные 3D системы нивелирования, с помощью которых возводились все знаковые объекты транспортной инфраструктуры последних лет, создавались на территории России, но под иностранным брендом. В 2022 году после ухода зарубежных партнеров специалистам с 20-летним опытом пришлось искать новую работу. В итоге основная часть команды инженеров-разработчиков (бывшие сотрудники Topcon Positioning Systems Inc.) вместе с профессионалами из компании-разработчика спутникового геодезического оборудования JAVAD GNSS Inc. продолжили разработки уже в составе отечественной компании FNGROUP (входит в «ФН Системы»). За два года полностью разработаны софт и «железо» с оригинальной схемотехникой, алгоритмами и программным обеспечением. Первые 20 рабочих образцов в ноябре 2024 года уже передали в распоряжение ведущих подрядных организаций «ВАД» и ДСК «Автобан» для апробации. Сейчас тесты продолжаются на объектах Северо-Западного, Центрального и Южного федеральных округов в Ленинградской и Нижегородской областях, а также Республике Татарстан.
«Этап бета-тестирования показал, что система способна выходить на отметку плюс-минус два сантиметра, не допускает критических отключений и сбоев, обладает высокой устойчивостью к подавлению спутниковых сигналов, отличается стабильной и плавностью работы, а также понятным интерфейсом», — рассказывает директор по развитию «ФН Системы» Михаил Алексеев, добавляя, что степень локализации соответствует критериям Постановления Правительства России от 17 июля 2015 года № 719 «О подтверждении производства промышленной продукции на территории РФ», а инвестиции в проект до 2027 составят один миллиард рублей.
Основной принцип работы заключается в следующем. В панель управления загружается цифровая модель проектной поверхности, и в результате система постоянно контролирует актуальное пространственное положение и смещение кромки рабочего органа машины, например ковша экскаватора или отвала бульдозера, относительно проектной поверхности. При этом позиционирование дорожно-строительной техники происходит в режиме реального времени, для чего используется геодезическое оборудование, принимающее сигналы глобальных навигационных спутниковых систем. Еще одним способом позиционирования является использование роботизированного тахеометра. Системы могут быть установлены на экскаваторы, асфальтоукладчики, бульдозеры, автогрейдеры и дорожные фрезы, что позволяет технике работать по схеме день-ночь в различных условиях освещенности.
В России пока только набирает популярность модульное строительство. Отель «Игора. Времена года», спроектированный бюро Rhizome на территории всесезонного курорта «Игора» в Ленинградской области, собрал в 2023 году несколько архитектурных наград благодаря необычной архитектуре, применению деревянных конструкций и модульной технологии.
Отель «Игора. Времена года» располагается на 54-м километре Приозерского шоссе. Само строительство заняло девять месяцев, открылся отель в сентябре 2022 года.
В 2023 году отель получил Гран-при фестиваля «Архитектон» и победил в номинации «Лучший реализованный объект общественной функции» фестиваля. Объект также получил премию АРХИWOOD как лучшее общественное сооружение. Архитектурное бюро Rhizome награждено в рамках номинации «Проект туристического объекта или туристической инфраструктуры» конкурса креативных индустрий G8 Creative Awards.
Хотя отель отмечен «деревянной» премией АРХИWOOD, по мнению Павла Слепнева, генерального директора проектной мастерской «ПЕТЕРГОФ» (генеральный проектировщик), главная фишка — не деревянные конструкции, а модульное строительство: «Деревянные балки — не несущий конструктив здания, а пристройка к модульному зданию».
Свобода и гибкость
Для бюро Rhizome «Игора. Времена года» — очередной пример комбинирования пространственных модулей с конструктивом из клееной древесины, отмечает Евгений Решетов, партнер Архитектурного бюро Rhizome. По его словам, «Времена года» — это сотня видовых номеров, дополненных зданием ресепшн и лобби-бара.
«Будучи ограниченными высотой двух этажей и необходимостью разместить 200 постояльцев, мы сжали, изломали и искривили планировки корпусов. Мы расположили корпуса отеля на участке наподобие протяженной изгибающейся ленты. Так, чтобы из каждого номера открывался выразительный вид на поросший мхом еловый лес.
Используя современные и экологичные решения, мы стремились вступить в диалог с лучшими северными образцами архитектуры гостеприимства и здоровья середины XX века — будь то финский функционализм или советский модернизм. Отсюда — выбор примененных цветовых и формальных решений», — рассказал Евгений Решетов.
Все постройки на территории отеля сформированы из стандартных модулей площадью 20 кв. м и 40 кв. м, которые можно собирать по-разному — от обычного прямоугольного дома до сложных объемов.
Именно так собрана «змейка» корпусов, которая позволила сделать все номера видовыми.
В отеле — четыре корпуса, выносное лобби и отдельно административно-бытовой корпус — все не как в стандартном отеле, подчеркивает Павел Слепнев. По его словам, сложно выделить какие-либо нестандартные решения, их много. «Например, номера, которые состоят из двухэтажных модульных построек и снаружи — деревянная конструкция. Получается, что эта конструкция накрывает модули, то есть у нас идет двойная крыша: крыша модулей, потом полуметровое пространство, далее общая крыша, которая накрывает и модули, и террасу. Или, например, лобби сделано по совмещенной схеме: половина — из модулей, половина — традиционным способом», — поясняет Павел Слепнев.
Корпуса соединяет галерея, выполненная из клееной древесины. Поставщик — норвежская компания RamFjord. Между блоками корпусов расположены лестницы.
«Неординарным решением является само сочетание пространственных модулей на базе металлического каркаса с “обвесом” зданий из клееной древесины и деревянного погонажа. Это сочетание позволило как выполнить объект в логике высокой заводской готовности, так и избежать излишней скованности при оперировании ”кубиками” модулей номерного фонда. Дерево дает нужную свободу и гибкость», — пояснил Евгений Решетов.
Сборка проекта
Модульные технологии имеют целый ряд преимуществ. Например, не зависят от погодных условий, поскольку сборка модулей происходит заводским способом. После завоза на стройплощадку остается только правильно собрать готовые модули, что заметно сокращает сроки самого строительства.
Строительство отеля «Игора. Времена года» длилось меньше года. «Применение компонентов высокой степени заводской готовности сделало возможным производство и сборку отеля за девять месяцев», — говорит Евгений Решетов.
Генеральным подрядчиком выступил Опытный завод строительных конструкций из Гатчины.
«Выгода от модульных технологий — сроки и качество; отличие от традиционных технологий — возможность перекрывать большое пространство и решать нетиповые задачи», — утверждает Павел Слепнев.
Кроме того, модульная технология позволяет сохранять в относительной чистоте строительную площадку и не производить много шума. Это было важно, поскольку строительство велось на действующем курорте.
Возникали также сложности иного рода, касающиеся внутренней планировки отеля. Павел Слепнев пояснил: «По законодательству при эвакуации из номера надо попасть сначала в коридор, потом на закрытую лестничную клетку и только потом уже на улицу. А вариант эвакуации сразу на улицу из номера в нормах не прописан, поэтому пришлось идти за СТО и эту историю прописывать. Хотя решение, которое реализовано, более безопасно».
Но каких-либо чрезвычайных, выходящих за рамки обычного процесса проектирования и строительства нового объекта, сложностей в этом проекте не было, говорит Евгений Решетов. По его словам, проект «Игора. Времена года» является последовательным развитием методов и технологий, которые отработаны в предыдущих отельных проектах сети «Точка на карте».
«Команда проектировщиков и подрядчиков также была сработанной, все знакомы как с процессами, так и друг с другом», — уточнил он.
Назад, в будущее
Деревянное строительство на протяжении многих лет считалось уделом индивидуального строительства. Однако теперь появились нормы, которые позволяют строить не только частные домики.
Определенные требования к деревянному строительству, конечно, есть. «Главная специфика, разумеется, — в повышенном внимании к соответствию нормам пожарной безопасности здания, но, на наш взгляд, — проектная вводная, одна из многих, влияющих на проект, но не определяющих его. Важным моментом, разумеется, является понимание дерева как материала, его внутренней логики и свойств. Как в “сыром” виде, так и в виде изделий из клееной древесины. Эстетика работы с деревом для нас органична, мы не приходили в деревянную архитектуру из других дисциплин (железобетона или металла), для нас архитектурное проектирование с самого начала работы нашего бюро во многом и есть проектирование из дерева. Это наша стихия, наша среда», — говорит Евгений Решетов.
По его словам, в настоящее время уже работают новые нормативные документы, позволяющие реализовывать из древесины как жилые многоквартирные дома, так и общественные здания большой площади и емкости при соблюдении рационально необходимых подходов к проектированию и эксплуатации таких объектов. «К сожалению, пока не произошло взрывного роста в количестве реализованных проектов с использованием конструктива из клееной древесины, так как такие конструкции обычно дороже, чем более традиционные решения, а законодательного или общественного давления в разрезе экологичности, устойчивости и ограничения углеродного следа в строительстве в РФ пока не наблюдается; однако именно эти аспекты в первую очередь являются драйверами роста объемов строительства из возобновляемых источников в Европе и других передовых в отношении внедрения дерева в строительство странах», — заключил Евгений Решетов.
Новая транспортная магистраль М-12 «Восток» стала настоящим полигоном для апробации новых решений в дорожной отрасли. Здесь испытывают не только инновационные подходы в строительном процессе, но и технологии информационного моделирования на различных стадиях жизненного цикла объекта.
В соответствии с поручением первого заместителя министра транспорта Российской Федерации А. А. Костюка от 11 марта 2021 года технологии информационного моделирования (ТИМ) решено использовать при возведении нового участка скоростной магистрали М-12. В общей сложности уже оцифрованы строящийся обход городов Нижнекамск и Набережные Челны и реконструируемый участок существующей трассы М-7 «Волга» до границы между Республиками Татарстан и Башкортостан. Речь идет о 177 километрах дороги, 22 надземных пешеходных переходах, 16 мостах, 16 многофункциональных зонах, 16 транспортных развязках и 22 путепроводах. При этом одним из самых сложных искусственных сооружений является мост через реку Кама.
Концепция строительства обхода Нижнекамска и Набережных Челнов протяженностью чуть более 80 километров разработана с учетом перспективного развития скоростного маршрута М-12 на участке от Казани до Екатеринбурга. Будущая четырехполосная трасса автомобильной дороги категории IБ даст возможность автомобилям двигаться со скоростью до 120 км в час. Для обеспечения безопасности на участках примыканий в одном уровне и съездов транспортных развязок дорожники устраивают переходно-скоростные полосы, а также возводят путепроводы и мосты, устанавливают наружное освещение. Для электроснабжения объектов дорожной инфраструктуры здесь размещаются блочные комплектные трансформаторные подстанции, а в водоохранных зонах рек и ручьев специалисты оборудуют локальные очистные сооружения.
Информационная модель создана
«Была поставлена задача: все, что делается на стадиях “П” и ”Р”, объединить, чтобы можно было использовать в дальнейшем строительстве с переходом на эксплуатацию», — заявил Андрей Зенкин, заместитель главного инженера ФКУ «Волго-Вятскуправтодор», выступая на XI Международной специализированной выставке «Дорога».
С применением двух вендорных программ (S-info и clever) дорожники создали объединенную информационную модель. И теперь с ее помощью все участники процесса могут в динамике видеть ход выполнения строительно-монтажных работ. Другими словами, нажав на любой элемент в модели, можно перейти к привязанной документации, которая вышла из Главгосэкспертизы, а также изучить атрибутику документов, утверждающихся в процессе строительства. При этом доступ к информационной модели обеспечен как через браузер стационарного компьютера, так и с мобильного устройства.
В частности, на текущий момент уже проработано и в тестовом режиме происходит рассмотрение проектной и рабочей документации. Кроме того, вендоры создали возможность внесения изменений в раздел «Рабочая документация» и их согласования с применением электронной цифровой подписи.
Сейчас IT-специалисты работают над тем, чтобы участники процесса могли утверждать производство работ внутри системы. И по завершении наладки модуля каждый получит возможность изучить весь объем рабочей документации и подписать электронной цифровой подписью. При этом будет реализована возможность идентификации каждой подписи. Наведя курсор на QR-код, человек сможет получить подтверждение, что данный лист документа был подписан конкретной электронной цифровой подписью в определенный период времени.
Готовые акты журналов авторского надзора и строительного контроля уже формируются внутри системы. Цифровые документы также связаны с контрактной ведомостью, с выполнением КС и позволяют набирать в полуавтоматическом режиме практически весь необходимый перечень работ. После прохождения всех стадий согласования на документе собираются все электронные цифровые подписи, которые так же легитимны, как и живые.
Исполнительная документация пока загружается в сканированном pdf-формате, но в дальнейшем при развитии платформы появится возможность получать все данные в цифровом формате без бумажных носителей.
Формы КС-2 и КС-3 на текущий момент подписываются в полновесном формате. При этом участники видят, к каким документам привязаны все работы, как связаны с исполнительной документацией, контрактной ведомостью и журналом общих работ. Впрочем, в тестовом режиме на нескольких подрядчиках протестировано подписание КС внутри системы. И сейчас ведется работа над тем, чтобы документы автоматически выгружались в машиночитаемом виде и интегрировались с общей системой.
Как резюмировал Андрей Зенкин, на данный момент удалось осуществить взаимодействие между всеми участниками процесса: заказчиком, подрядчиком, исполнителями авторского надзора и строительного контроля, а также наладить прохождение всех документов в электронном виде, начиная с рабочей документации, которую загружает проектировщик. В тестовом режиме пройдены полные согласования томов рабочей документации с рассмотрением и отклонением замечаний, а также подписание всеми участниками процесса рабочей документации — вплоть до утверждения производства работ.
Со строгой отчетностью
Отдельное внимание разработчики уделили способам получения информации из ТИМ-модели для контроля работ на строительной площадке на основании данных, вносимых в систему подрядными и субподрядными организациями. Во-первых, создана возможность формировать отчеты автоматически по заранее настроенным шаблонам. Такой файл содержит в себе три блока: информацию о ходе разработки рабочей документации, об этапах проведения строительно-монтажных работ с разбивкой на плановые и фактические показатели в сравнении с различными периодами (за год, месяц или неделю), а также визуализацию хода выполнения работ в 3D-формате и с отображением в цифровой модели с добавлением хронологии строительства. Помимо этого, специалисты предоставили возможность оперативно получать аналитические выборки и представлять их в виде настраиваемых интерактивных дашбордов с обобщенной информацией в виде таблиц, графиков, диаграмм и фотоматериалов.
«Внедрение технологии информационного моделирования позволяет обеспечить безбумажное взаимодействие и обмен информацией абсолютно всех участников строительного процесса с использованием сводной цифровой информационной модели, которая помогает определять качество и объемы производимых работ в режиме реального времени. Кроме того, ТИМ повышает производительность труда за счет цифровизации производственных процессов в дорожной отрасли», — указал Иван Жевжиков, заместитель директора департамента цифровой трансформации ФАУ «РОСДОРНИИ».
Впрочем, уйти от бумажной документации на сегодняшний день удалось лишь частично. Дело в том, что не все государственные структуры уже перешли на «цифру».
«Как уже сказали, с Ростехнадзором у нас пока нет договоренности, поэтому, к сожалению, электронный вид не отменяет бумажного. Надо все сдавать и хранить. А что делать с исполнительной документацией? Ее надо в бумажном виде хранить в режиме ”постоянно”. Вопросов еще много», — обратил внимание Константин Могильный, руководитель «Автодор-Инжиниринг».
Работа требует средств
Еще один важный момент касается оплаты работ по содержанию и ведению информационной модели на этапах строительства и эксплуатации объекта. На текущий момент в сметы заложены только затраты, понесенные на стадиях «П» и «Р», так как работы идут с 2021 года, а учитывать стройку разрешили только в 2024 году согласно Приказу Минстроя России от 30 января 2024 года № 55/пр «О внесении изменений в Методику определения сметной стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, сноса объектов капитального строительства, работ по сохранению объектов культурного наследия (памятников истории и культуры)». В состав значительного количества правок впервые вошел алгоритм расчета затрат застройщика, технического заказчика, лица, обеспечивающего или осуществляющего подготовку обоснования инвестиций, и (или) лица, отвечающего за эксплуатацию объекта капитального строительства; на формирование и ведение информационной модели при осуществлении строительства.
Метрика внедрения в деятельность субъектов инвестиционно-строительного цикла является одним из важнейших элементов использования технологий информационного моделирования. Утвержденные приказом положения позволяют отраслевым организациям использовать методологию определения затрат на технологии информационного моделирования при осуществлении строительства с учетом численности, заработной платы ТИМ-исполнителей, продолжительности строительства, коэффициента участия и индекса квалификации ТИМ-исполнителей, стоимости лицензии и поддержки ТИМ-системы, накладных расходов и сметной прибыли. «Работа по урегулированию вопросов ценообразования и сметного нормирования технологий информационного моделирования, а также по совершенствованию принципов и подходов к цифровой информационной модели будет продолжена», — подчеркнул Константин Михайлик, заместитель министра строительства и ЖКХ России.По заявлениям дорожников, на данный момент методика дает возможность покрывать около 70% понесенных затрат.
Иллюстрации: ФКУ «Волго-Вятскуправтодор», «С-ИНФО» и «Клевер»