Цифровые технологии в строительстве
Цифровые технологии все активнее внедряются в проектирование и строительство. И это не только информационное моделирование, но и другие современные решения, упрощающие работу специалистов и делающие ее более эффективной.
В том, что трансформация строительной отрасли невозможна без внедрения передовых цифровых технологий, уверены как чиновники Минстроя, так и игроки рынка. Ряд решений уже используется, другие еще ждут своей очереди.
Правило хорошего тона
При упоминании «умных» технологий в проектировании и в строительстве в первую очередь все вспоминают BIM. Еще пять-семь лет назад для многих российских компаний информационное моделирование было практически неизвестно. Сейчас эту технологию в своей работе используют уже более половины всех крупных проектных организаций. Застройщики BIM применяют пока реже. Тем не менее, есть стойкая тенденция роста.
По мнению заведующего кафедрой информационных технологий СПбГАСУ Алексея Семенова, использование BIM на стадии проектирования в ближайшие пять лет уже станет правилом хорошего тона. Все предпосылки для этого уже есть. Внедрение BIM на последующих стадиях, на его взгляд, займет больше времени. Здесь мы можем опираться на международный опыт внедрения BIM в строительную отрасль.
«В целом, если говорить о новых технологиях, в настоящий момент активно разрабатывается и дополняется программное обеспечение, в том числе и отечественное, для использования на стадиях строительства и эксплуатации. Кроме того, для работы с информационными моделями зданий могут использоваться технологии 3D-сканирования, 3D-печати, виртуальной и дополненной реальности. Все это звучит как научная фантастика, но в отдельных организациях уже используется. Работа с этими технологиями приводит к необходимости формирования новых компетенций у выпускников вузов, к модернизации старых и открытию новых специальностей. В СПбГАСУ в этом направлении ведется активная работа. Поэтому, когда технологии получат широкое распространение, наши выпускники будут к этому готовы», – подчеркнул Алексей Семенов.
Многие проектные организации уже задействуют BIM, другие технологии – и сочетают их между собой. Как отмечают в компании «Ренейссанс Констракшн», специалисты в своей работе уже используют 4D-, 5D-проектирование, фотограмметрию и лазерное сканирование, а также технологии виртуальной и дополненной реальности. Причем и в облачных сервисах. Также туда уже уходят и платформы. Например, Autodesk делает фотограмметрию на облаке, там же происходит обработка моделей для forge viewer. В результате на компьютере проектировщика и строителя остается только браузер.
По словам главного специалиста по информационному моделированию зданий компании «Ренейссанс Констракшн» Павла Недвиги, для более глубокого внедрения данных новых технологий в проектирование понадобится два-три года. Также за этот период станет обыденной инвестиционная оценка проекта на основе информационной модели. Относительно нетиповыми технологиями останутся Machine learning & Data science. Пока имеются единичные примеры их использования. Но востребованность такого направления в ближайшие годы будет расти.
Заместитель генерального директора ООО «ПСС ГРАЙТЕК» Борис Воробьёв соглашается с коллегами. По его словам, сегодня технология BIM получила устойчивое распространение в проектировании и все больше внедряется в управление строительством. Он отмечает, что сейчас в отрасли получают распространение практика сдачи проектов на госэкспертизу в формате BIM, расчет стоимости объекта на ее основе. Также специалисты используют в работе 3D-координацию и обнаружение коллизий, автоматизированную проверку соблюдения норм в проекте и др.
В «едином окне»
По словам руководителя бизнес-направления компании Advalange Дмитрия Мордвинцева, отдельно существует потребность в удобном механизме представления отчетности. В этой сфере прекрасным инструментом, повышающим эффективность реализации проекта, является BPM-система. Она позволяет автоматизировать в формате «единого окна» взаимодействие между госзаказчиком, генподрядчиком, исполнителями на местах и оперативно предоставлять консолидированную отчетность проверяющим органам. Ключевым отличием BPM-систем является консолидация всех строительных процессов в формате «единого окна». Также возможно подключение сторонних систем, таких как видеонаблюдение объекта в режиме онлайн, картографических сервисов, и формирование различных информационных досок для всех участников процесса.
«Регионы, корпорации и проектные организации, которые уже внедрили подобные системы, отмечают существенное высвобождение ресурсов от рутинной работы. За всеми участниками процесса закрепляются формализованные зоны ответственности. Осуществляется полный контроль целевого исполнения бюджета проекта. Что особенно приятно, данные системы являются стопроцентно российскими разработками и внедряются отечественными компаниями», – добавил Дмитрий Мордвинцев.
Генеральный директор ООО «Дорианс» Сергей Луценко добавляет, что проектно-изыскательским компаниям, несомненно, в будущем помогут дроны в сочетании со спутниковыми тарелками. Уже сейчас на рынке есть несколько предложений, где беспилотник сверху снимает плановое положение, а стоящий на земле GNSS-приемник отслеживает его высотное положение. С помощью такой комбинации можно производить топографическую съемку и осуществлять сопровождение строительства. Также, на его взгляд, со временем в строительство ворвется технология 3D-печати. И это будет печать по заранее разработанным чертежам из различных материалов, не только из полимеров, но и из стали с бетоном.
Мнение
Кирилл Няшин, начальник отдела по информационному моделированию строительства компании «Ренейссанс Констракшн»:
– В настоящее время для небольших объектов наблюдается уход проектирования в облачные сервисы. Также для них задействуется лазерное сканирование. Это помогает получить более точные объемы работ, материала, а также рассчитать их стоимость. При этом 4D-моделирование в таких проектах обычно задействуется для разделов конструктивных решений и фасадов. Для крупных и ответственных объектов уход в облако пока сомнителен с точки зрения безопасности. Кроме того, существует вероятность закрытия облачных решений для объектов госзаказа. Соответственно, данный фактор будет тормозить развитие облачных решений на всех этапах проектирования в данном сегменте.
Тем не менее, в целом технологии развиваются очень быстро. Все более обыденными становятся использование эксплуатационной модели здания, безбумажный прием объектов в экспертизу. Также все более активно задействуются на строительной площадке AR-технологии для контроля монтажа, проводятся VR-конференции между географически отдаленными офисами для обсуждения модели объекта.
Тимофей Татаринов, генеральный директор IТ-компании «Мобильные решения для строительства»:
– В проектировании действительно все активнее заметен переход на BIM. В строительстве же цифровые технологии стоит делить на «человеческие» и инструментальные. Инструментальный контроль осуществляется при помощи дронов, лазерного сканирования, облака точек. Хотелось бы верить, что через пять лет в строительной сфере нас ждет повсеместное использование компактных лазеров, сканеров или дронов, которые будут оперативно передавать статус текущего хода строительства. Тем более, что многие из используемых сейчас технологий становятся с каждым годом доступнее.
«Человеческие» технологии – это визуальный контроль качества, к которому наблюдается растущий интерес. Судя по нашим клиентам, компании с большими объемами застройки нацелены на создание единого информационного пространства для обмена данными. Особенно важно для развития отрасли, чтобы аналоговый общий журнал работ перешел в цифровой формат. Технически для этого все готово.
Новых IT-технологий в строительной сфере не появлялось давно, все было разработано в 1990-х, 2000-х и 2010-х годах. Сейчас нужно смотреть на то, какие решения появляются на основе этих технологий: искусственный интеллект, Big Data, VR/AR. Но например, VR на строительной площадке пока не находит нормального применения, в лучшем случае – используется в обучении.
Искусственный интеллект и Big Data – это то, куда все идет. Все это может применяться как руководителями, директорами по строительству, генеральными директорами, так и непосредственно исполнителями, инженерами. Однако сейчас таких решений нет не только в России, но и за рубежом.
Железобетонный вариант
Производители железобетонных изделий, чтобы остаться на рынке, модернизируют технологию их выпуска.
По данным Росстата, в I квартале 2019 года производство железобетонных изделий в стране составило 4,7 млн куб. м. В сравнении с аналогичным периодом прошлого года их выпуск вырос на 3,5%.
Ожидается, что положительная тенденция в производстве ЖБИ должна сохраниться и во II квартале года. Это связано с тем, что в преддверии перехода на проектное финансирование жилищного строительства многие девелоперы ускорили темпы работ.
Сохранить конкурентоспособность
По мнению экспертов, в ближайшей перспективе панельное домостроение останется востребованным в России, его объемы даже будут расти. Соответственно, не должны остаться без работы и домостроительные комбинаты. Однако девелоперам будет интересна более технологичная продукция.
В настоящее время, рассказывает ведущий аналитик компании «Техконсалтинг» Игорь Никитин, в России действуют около 300 предприятий – производителей ЖБИ. Финансовое положение у них очень разное. «В целом технологическое обновление не слишком затратно для производства ЖБИ. Но у многих небольших игроков рынка на это нет средств. Они продолжают работать по старинке и занимаются преимущественно изготовлением конструкций, применяемых в дорожном строительстве. Что касается крупных компаний, то большинство из них уже модернизировало свои производства или планирует это сделать в ближайшее время, чтобы продукция осталась конкурентоспособной», – обрисовывает ситуацию эксперт.
По его словам, многие предприятия работают над улучшением технологической основы железобетонных конструкций. Это поможет повысить их долговечность и прочность. Также производители начинают выпускать более разнообразную по размерам продукцию. Для этих целей они модернизируют узлы формовки и резки.
Положительная оптимизация
О проведенной модернизации производств рассказывают и сами игроки рынка. Заместитель генерального директора АО «ПИК-Индустрия» по производству и техническому развитию Михаил Рогозин отмечает, что производство ЖБИ – максимально технологичный процесс, в котором задействованы механизмы и оборудование, информационные, человеческие и материальные ресурсы. Принципиально технология производства ЖБИ осталась той же, однако кардинально изменился подход к проектированию, планированию, оснащению производственного процесса, а также к материалам, применяемым при производстве изделий.
Михаил Рогозин сообщил, что за относительно небольшой срок на предприятиях АО «ПИК-Индустрия» по производству ЖБИ были модернизированы абсолютно все процессы: от проектирования до формирования отчетности. Все цеха оборудованы инженерными разработками европейских производителей. Все это, по словам г-на Рогозина, принесло несомненную пользу: «Каждому ЖБИ сегодня присваивается электронный паспорт с указанием номенклатуры изделия, даты изготовления, класса бетона, сертификатов соответствия, процедур технического контроля ЖБИ. На всех заводах АО «ПИК-Индустрия» по производству ЖБИ большое внимание уделено внедрению современных методов цифровизации и обработки данных. Это позволяет не только ускорить производственный процесс, но и разработать как можно больше модификаций продукции для нужд компании, улучшить характеристики и качество выпускаемого конечного продукта. Если говорить о масштабах, то внедрение инновационных технологий в производственные процессы позволило нашим предприятиям сегодня производить около 350 тыс. куб. м ЖБИ в год, а также увеличить производительность труда на производствах на 29%».
Заместитель главного инженера АО «ПО «Баррикада» Александр Киселёв сообщил «Строительному Еженедельнику», что в связи с возросшей в последние годы стоимостью сырьевых материалов и энергоресурсов для производства железобетонных изделий предприятие полностью ушло от применения агрегатно-поточной технологии в сторону более экономичных и совершенных – конвейерных и стендовых, позволяющих максимально повысить эффективность производства. Результатом проведенной к настоящему времени модернизации стало увеличение выпуска готовых изделий с единицы площади в два раза, сопровождающееся сокращением общезаводских расходов и снижением численности производственного персонала.
«Применение таких материалов, как современные химические добавки в бетон, новые классы арматурных сталей, в сочетании с новым оборудованием обеспечивает положительный экономический эффект, а также повышает технологичность производственного процесса. Это в конечном итоге положительно сказывается на качестве готового продукта и позволяет предприятию не только уверенно чувствовать себя на высококонкурентном рынке строительных материалов, но и соответствовать высокому статусу предприятия, допущенного к поставке своей продукции в Вооруженные силы России», – добавил он.
Мнение
Александр Киселёв, заместитель главного инженера АО «ПО «Баррикада»:
– Желание идти в ногу с мировыми лидерами в области производства ЖБИ, а также необходимость соответствовать все более жестким требованиям к конструкциям возводимых объектов строительства – подталкивают предприятие к постоянному обновлению и усовершенствованию производственной и технологической базы, несмотря на необходимость существенных финансовых вложений.
Строить, не разрушая
Одной из причин частичного или полного разрушения конструкций возводимых объектов и окружающих строений являются деструктивные изменения грунтовых оснований. Контроль за их состоянием осуществляется при помощи геотехнического мониторинга (ГТМ).
Опыт последних десятилетий доказал, что слабые грунты и наличие окружающей застройки, пусть даже старой, не являются блокирующими ограничителями для строительства самых современных объектов. Высотные здания и подземные этажи перестают быть экзотикой, и их возведение вполне может производиться без ущерба для соседних строений. Это принципиально отличает сегодняшнюю ситуацию в России от начала 1990-х.
Начало пути
«В конце 1900-х и начале 2000-х годов в центре Санкт-Петербурга были зафиксированы случаи негативного воздействия нового строительства и реконструкции на здания окружающей застройки», – отмечает старший инспектор КГИОП Ростислав Петров. Причинами, по его словам, следует считать несовершенство методов геотехнических расчетов (в отдельных случаях пренебрежение ими) и отсутствие эффективных технологий, точнее – самое начало их освоения на российском строительном рынке.
У многих отложился в памяти первый этап строительства ТЦ «Галерея» у Московского вокзала, повлекший ущерб окружающей застройке. По словам профессора СПбГАСУ, д. т. н. Рашида Мангушева, французский подрядчик тогда применил неподходящую технологию устройства свайных оснований. «Производилось выбуривание из трубы большого диаметра без учета того, что грунты в Петербурге – тиксотропные, имеющие свойство обретать плывунное состояние», – отмечает он. Стало происходить затекание грунта из-под соседних оснований, которые в итоге разуплотнились, и когда в этом грунте начали отрывать котлован и производить вибрационное погружение шпунта, по соседним домам пошли трещины.
Развитие технологий
С тех пор определенный опыт приобрели и строители, и контролирующие органы. В практику вошли технологии, позволяющие предотвращать подобные негативные явления; в частности, стали заниматься ГТМ. Проведение этих работ позволяет в динамике отследить состояние грунтового основания возводимого объекта и соседствующих с ним строений. Данные геотехнического прогноза дают возможность выработать рекомендации по устранению порой неожиданно возникающих проблем.
Технологии геомониторинга развиваются достаточно активно, позволяя решать все более сложные задачи. Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев обращает внимание на недавнее появление интерферометрических радаров и оптоволоконных датчиков. «Первые могут обнаруживать щели с точностью до долей миллиметра, а вторые нужны больше в качестве «сигнализации», они реагируют на растяжение и оповещают о необходимости обратить внимание на определенный узел», – отмечает он.
Начальник отдела мониторинга и геодезического контроля ООО «Строй-Эксперт» Дмитрий Егоров отмечает появившуюся в последнее время тенденцию к использованию в целях получения информации о напряженно-деформированном состоянии объекта оборудования, ранее не имевшего отношения к задачам геотехнического мониторинга. «Примером является применение эффекта вынужденного рассеяния Мандельштама – Бриллюэна в волоконно-оптических линиях, измерения деформаций, показателей температуры и давления на протяженных объектах», – говорит он, замечая, что положительный опыт применения данной технологии в России уже есть.
«В последнее время набирают обороты специальные спутниковые ГНСС-приемники, тензометры, электронные тахеометры с автоматическим наведением и дистанционным управлением, датчики температуры и давления, которые стационарно монтируются на объекте мониторинга и через сеть обмена данными подключаются к серверу управления, а также гидростатические нивелиры и инклинометры», – рассказывает генеральный директор ООО «Строй-Проверка» Вячеслав Гиндин. Эксперт отмечает возможность применения этого оборудования как отдельно, так и в качестве составных элементов полной автоматизированной системы геоинформационного мониторинга на площадке нового строительства.
«Автоматизированные системы, выводящие данные с большого количества датчиков на единый монитор, пока применяются редко по причине их высокой стоимости», – констатирует Рашид Мангушев. По его словам, несмотря на наличие возможности ведения наблюдений за объектом строительства даже со спутников, в большинстве случаев они сегодня ведутся с помощью более простых и экономичных методов. С ним соглашается генеральный директор ООО «БЭСКИТ», к. т. н. Сергей Пичугин, отметивший, что в практике возглавляемой им компании требование о применении таких инновационных технологий геомониторинга встретилось за 25 лет работы только дважды.
Трудности выбора
Рынок услуг геотехнического мониторинга в Петербурге нельзя назвать перенасыщенным, но при этом участников достаточно много.
Сергей Лазарев рекомендует основывать выбор подрядчика в первую очередь на сфере компетенций организаций: «Существует несколько направлений, и какие-то компании могут специализироваться на создании пьезометрических скважин и вибрационном контроле, а кто-то занимается геодезическими вопросами (контролем за раскрытием щелей, за осадками, кренами зданий)».
Сергей Пичугин сетует, что сегодня ни кадровый состав, ни наличие современных приборов не являются критерием отбора подрядчика. «Главный фактор – это наименьшая стоимость. Застройщики мечтают, чтобы эти работы вообще выполнялись за еду», – иронизирует он. Хотя для работы в этой сфере в Петербурге требуется высочайшая квалификация. «Наш город находится в дельте реки Невы, и грунты характеризуются инженерно-геологическим напластованием», – отмечает Рашид Мангушев. К факторам, осложняющим ведение геотехнических работ в Петербурге в целом, он также относит необходимость устройства свай большой длины, обусловленную геологическими особенностями территории: «Мы применяем сваи длиной 20–30 м, а при строительстве «Лахта Центра» их длина доходила до 65 м».
Востребованность
Говоря об уровне спроса на услуги по проведению геотехнического мониторинга, участники рынка высказывают разные позиции. Вячеслав Гиндин отмечает его безусловный рост. «Пришло понимание того, что пренебрежение элементарными нормами строительной безопасности при возведении новых и реконструкции имеющихся сооружений может привести к невозможности нормальной эксплуатации объектов и техногенным катастрофам», – считает он. Эксперт отмечает, что прогрессирующие осадочные и силовые трещины в конструкциях, а также деформации оснований зданий и сооружений, попадающих в зону строительства нового объекта, встречаются в Петербурге довольно часто.
С ним соглашается Сергей Лазарев: «Особенно большой всплеск мы почувствовали два года назад, когда усилился контроль за исполнением требования о необходимости геомониторинга при ведении работ в 30-метровой зоне вокруг существующей застройки».
Менее оптимистично высказывается Дмитрий Егоров: «Спрос на услуги ГТМ растет и количественно, и качественно, но в основном на технически сложных и уникальных объектах строительства или эксплуатации». При этом по более простым, гражданским зданиям спрос, по его мнению, падает, и это связано с общей неопределенностью на рынке жилищного строительства. «За последние годы спрос на мониторинг не изменился. Город строится, и вести его необходимо», – считает Сергей Пичугин.
И все же – не панацея
Ведущие организации при проведении ГТМ в качестве основной задачи видят не измерения как таковые, а формирование на их основе рекомендаций для решения возникающих проблем. «Геомониторинг обязательно должен быть связан с геотехническим сопровождением, ведь значение имеет не столько фиксация осадки, сколько расчет ее неравномерности, своевременное выявление превышений предельно допустимого уровня», – уверен Рашид Мангушев.
По его словам, выводы после проведения такого анализа могут последовать самые разные. В некоторых случаях достаточно вовремя остановить отрывку котлована, тем самым дав возможность осадке стабилизироваться. Но порой возникает необходимость в более существенных мерах – усилении фундаментов окружающих стройку зданий, замене используемой техники, замене технологий и плана производства работ.
Мнение
Сергей Пичугин, генеральный директор ООО «БЭСКИТ»:
– Наша визитная карточка в области геомониторинга – это строительство второй сцены Мариинского театра. Мы вели наблюдения в течение пяти лет и в ходе работы получали удивительные результаты. Бригаду возглавлял замечательный наш главный геодезист, к. т. н. И. М. Репалов, бывший заведующий кафедрой геодезии СПбГАСУ.
Вячеслав Гиндин, генеральный директор ООО «Строй-Проверка»:
– Измерения деформаций оснований фундаментов и несущих конструкций должны проводиться не только в период строительства, но и в период эксплуатации, до достижения условной стабилизации 3 мм в год, что соответствует требованиям ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Петербурге». Мы осуществляли комплекс работ по ГТМ во время эксплуатации как жилых многоквартирных домов (к примеру, по адресу ул. Беринга, 1), так и общественных зданий (например, на Выборгском шоссе, 22). Сейчас мы ведем мониторинг эксплуатации ЖК Master на Серебристом бульваре, а также окружающей застройки.
Дмитрий Егоров, начальник отдела мониторинга и геодезического контроля ООО «Строй-Эксперт»:
– Вовремя зафиксированное изменение состояния объекта всегда является отправной точкой для принятия оперативных решений об изменении технологии строительства или эксплуатации, для осуществления мероприятий, направленных на компенсацию таких явлений и остановку их развития в будущем. Нам приходилось принимать самые разные меры – от усиления конструкций фундаментов до глобальных пересмотров проектов.
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Был у нас один серьезный гидротехнический объект, где мы проводили ГТМ. Там своевременное обнаружение деформаций причальной стенки в сторону акватории остановило необратимые последствия для стройки в целом. Проектировщики оперативно пересмотрели проектные решения, и ситуация стабилизировалась. Считаю, что заказчик не понес больших убытков только благодаря геомониторингу.