Роботы, лазеры, экзоскелеты. Какие технологии помогают человеку на стройплощадке

Нехватка кадров, конкуренция и потребность в экономии стимулируют застройщиков искать способы оптимизации всех процессов. По данным НОСТРОЙ, роботы уже могут класть кирпичи в 10 раз быстрее человека и делать работу камнеукладчиков, штукатуров и вязальщиков арматуры быстрее на 40%. И сегодня автоматизация и цифровизация уже коснулись не только проектирования и документооборота, но и и непосредственно стройплощадок.

Прогресс на стройплощадке

Автоматизация уже охватывает весь строительный цикл, начиная от расчета первичных технико-экономических показателей объекта, количества арматуры в железобетонных конструкциях и заканчивая контролем качества на объекте, подчеркнул руководитель BIM-отдела ГК «Лидер Групп» Заур Дауров. Например, с помощью специальных сканеров осуществляется проверка соответствия выполненных работ проектной документации, а промышленные дроны, оснащенные лазерными системами, позволяют обнаруживать отклонения в миллиметрах на критически важных участках объекта.

— На сегодня работа проектных бюро и строителей на объектах нашей компании полностью синхронизирована, — говорит он. — Благодаря современной среде общих данных каждому документу, который поступает на стройку, присваивается уникальный QR-код. Это гарантирует специалистам на строительной площадке доступ к актуальной версии проектной документации.

Помимо этого, некоторые девелоперы уже используют экзоскелеты, еще на стройплощадках применяется видеоаналитика, основанная на нейросетях, которая позволяет выявлять дефекты в строительно-монтажных работах и фиксировать выполненные объемы. На некоторых объектах — ТРК, социальная инфраструктура, малоэтажные дома — возможно использование 3D- принтеров, но в строительстве многоквартирных домов эти технологии пока не внедрить, так как у них есть ограничения по высотности, а также отсутствует законодательная база.

В Группе «Аквилон» разделили использование новых технологий по нескольким направлениям.

— Первая — цифровизация и проектирование, — рассказал Андрей Бородин, директор по строительству Группы «Аквилон» в Санкт-Петербурге и ЛО. — Мы переходим на цифровые проекты. Второе BIM (ТИМ) технологии, чему очень помогает развитие отечественного рынка создания подобных моделей, и третье — 3D-технологии. Сканирование применяется для контроля качества и расхода материала, а визуализация на объекте очень полезна при разметке и размещении большого количества инженерных систем, особенно в таких строениях, как бизнес-центры.

В холдинге Setl Group тоже формируют собственную цифровую экосистему, которая помогает оптимизировать различные бизнес-процессы: технологии используются в проектировании, строительстве и продажах. В частности, совершенствуется собственное программное обеспечение SetlSoftICONA («СэтлСофтАйкона»), которое позволяет эффективно планировать работы, отслеживать прогресс и минимизировать затраты на всех этапах строительства. В данный момент ПО используют более 10 компаний отрасли — как федерального, так и регионального уровня.

Вкалывают роботы

Сегодня роботы могут забивать сваи, укладывать кирпичные стены, «печатать» дома на 3D-принтере, изготавливать монолитные плиты, причем передвижные комплексы могут делать это прямо на стройплощадке, рассказала Анна Боченкова, начальник отдела по связям общественностью СК «Дальпитерстрой». Также с помощью роботов можно размечать план дома и контролировать качество строительных работ. То есть спектр применения роботов в строительстве уже сегодня достаточно широк, и каждый год появляются новые разработки, но из-за высокой стоимости роботов их применение в строительстве сейчас нельзя назвать массовым.

— Например, с помощью системы роботизированного мониторинга можно выявлять отклонения при производстве работ, — добавила эксперт. — Эта система в автоматическом режиме производит регулярное лазерное сканирование на объекте. Есть роботы для демонтажа конструкций на строительной площадке. Оператор дистанционно управляет машиной, находясь на безопасном и максимально удобном расстоянии. Кран-паук незаменим там, где нет возможности подогнать крупную технику (например, башенный кран) и есть труднодоступные места. При этом он также управляется дистанционно. Для проверки состояния строительных конструкций и сетей используются передвижные роботы-инспекторы, которые могут осматривать труднодоступные места (туннели, подвесные мосты и т. д.) и передавать данные в реальном времени. Наконец, есть промышленные экзоскелеты, надеваемые поверх спецодежды. Они позволяют существенно снизить нагрузку на мышцы и суставы, прежде всего спины и рук.

Константин Иваницкий, начальник отдела цифровизации «Главстрой Санкт-Петербург», отмечает, что пока в деятельность застройщиков в основном внедряются программные технологии, а физические роботы развиваются и, соответственно, интегрируются в процессы девелопмента очень медленно, так как это довольно дорого стоит.

— Возможно, 3D-принтеры заменят монолитчиков, — говорит он. — Кроме того, уже есть роботы-штукатуры, роботы-каменщики, роботы, осуществляющие строительный контроль, но это только пилотные проекты, недоступные на территории РФ, стоимость которых начинается от миллиона долларов. К тому же они все равно требуют участия человека — соответствующее обслуживание и бесперебойную подачу строительных материалов.

По словам генерального директора компании Setl Tech (входит в холдинг Setl Group) Сергея Староверова, сейчас холдинг Setl Group тестирует новые роботизированные технологии на собственных строительных площадках.

— В частности, мы проверили работу робособак, тяжелого демонтажного робота «РОИН», геокупола, экзоскелетов и других, — рассказал он. — Есть вероятность, что в дальнейшем мы сможем применять роботов под конкретные задачи, например для демонтажа конструкций или уменьшения физической нагрузки на рабочих. Однако для внедрения этих инноваций важно максимально точно адаптировать работу конкретного решения под процессы компании, так, чтобы освободить человека от операций, где он неэффективен, или сократить затраты ресурсов.

На службе безопасности

По словам Константина Иваницкого, все упомянутые выше технологические решения так или иначе работают на повышение безопасности в строительстве. К примеру, экзоскелеты предотвращают травмы и перегрузки персонала на стройплощадке. А видеоаналитика позволит оперативно отслеживать нарушения техники безопасности и охраны труда: отсутствие СИЗ на строителях или игнорирование страховки на высотных работах.

— Для повышения безопасности строительных процессов и персонала используются, например, умные защитные каски, оснащенные встроенными датчиками, которые мониторят состояние здоровья рабочего и его окружение в реальном времени, — добавила Анна Боченкова. — Также можно использовать специальные дроны для мониторинга и инспекции, а оперативно реагировать на возможные опасности помогают системы автоматизированного контроля и оповещения. Есть даже отдельные роботы для выполнения опасных задач, например поднимать тяжести, выполнять сварку и делать ремонт в труднодоступных местах. Системы трекинга на базе радиочастотных технологий помогают точно отслеживать любые строительные активы, контролировать их перемещения, а также моментально реагировать на внештатные ситуации.

Более того, с помощью специальных VR-тренажеров можно проводить тренировочные сессии в безопасной виртуальной среде, моделируя различные опасные ситуации и обучая сотрудников правильным действиям, продолжила эксперт. Для прогнозирования опасных ситуаций, контроля выполнения норм безопасности, анализа данных о травматизме и повышении уровня автоматизации трудоемких процессов может использоваться искусственный интеллект.

Многогранный ИИ

Константин Иваницкий напомнил, что ИИ — очень широкое понятие и объединяет в себе несколько технологий. Во всех секторах экономики технологии ИИ могут себя проявить, но использование большинства из них невозможно без большого объема данных. По его словам, в строительстве источником больших данных могут являться модели BIM, договорные отношения и платежи, а также все, что связано со взаимодействием с покупателем квартир. В ближайшей перспективе еще одним активным источником данных для стройки станет телеметрия — это датчики на технике и рабочих, которые передают информацию на сервер о состоянии, геоположении и нагрузке на людей и технику.

— На мой взгляд, в девелопменте использование программных технологий с применением ИИ поднимет процессы застройщиков, завязанные на информацию на принципиально иной уровень, — считает эксперт. — Кто первый это применит, тот и получит отрыв от конкурентов.

— Технологии искусственного интеллекта мы внедряем в речевую аналитику, например в генеративных моделях при проектировании жилых районов застройки, в видеоаналитику для поиска нарушений техники безопасности, а также при определении готовности отдельных этапов строительно-монтажных работ, — рассказал Сергей Староверов. — Кроме этого, искусственный интеллект помогает распознавать рукописные тексты в рабочей и бухгалтерской документации.

По словам Заура Даурова, основным направлением, в котором сейчас активно внедряются ИИ-технологии в строительстве, является разработка концептов будущих проектов.

— Однако это не волшебная кнопка, при нажатии на которую мы получаем готовое изображение будущего объекта, — говорит он. — В отличие от специализированных программных решений, архитекторы используют ИИ как инструмент для ускорения процесса поиска концептуальных решений. Иными словами, ИИ помогает архитектору генерировать идеи и исследовать различные варианты их реализации.

На более широком уровне процесс «оцифровки» строительства активно развивается в контексте BIM-технологий. По словам Заура Даурова, работа с единой цифровой моделью проекта позволяет не только своевременно выявлять ошибки, которые ранее обнаруживались только в ходе строительства, но и оперативно проводить расчеты и оптимизацию различных аспектов проекта.

— Алгоритмы ИИ разрабатывают множество вариантов проектного решения, анализируя разнообразные факторы, такие, как месторасположение, климат, энергоэффективность, стоимость и нагрузки, — добавила Анна Боченкова. — На этапе предварительного проектирования ИИ используется для технико-экономического обоснования. Он предсказывает, что произойдет, если последствия решений будут непредсказуемыми.

Использование ИИ при информационном моделировании зданий (BIM) позволяет избегать дублирования и повышает качество благодаря самонастраивающимся алгоритмам.

Также системы ИИ, оснащенные компьютерным зрением, успешно используют для мониторинга и контроля качества, чтобы моментально выявлять недочеты. По словам Анны Боченковой, с помощью ИИ можно прогнозировать риски и задержки в процессе строительства. Специальное программное обеспечение ведет наблюдение за ходом работ, разграничивая ресурсы и управляя бюджетом в реальном времени.

Вместо человека

Именно повсеместное внедрение физических роботов в будущем действительно может стать очередной технологической революцией. Но, как считает Константин Иваницкий, это будет лет через 10–15.

— Сейчас основной рывок должны дать программные технологии с применением ИИ, — уточнил он. — Это поднимет процессы застройщиков, завязанные на информацию — скорость передачи, достоверность и полнота, — на принципиально иной уровень. Это в основном офисные бизнес-процессы.

Анна Боченкова напомнила, что есть тяжелые и опасные профессии в строительстве, которые можно и нужно заменить роботами. Например, монтажники высотных конструкций — уже есть роботы, которые могут выполнять сложные технические операции на большой высоте. Машина представляет собой систему тросов и «умный манипулятор», который может мыть, красить, выполнять сварочные работы и перетаскивать тяжёлые грузы.

Или, например, сварщики, работа которых связана с рисками ожогов, поражения электрическим током и вдыхания вредных паров. Как рассказала Боченкова, для замены этой профессии ученые предлагают использовать роботов, которые могут выполнять сварочные работы с помощью высокотемпературных материалов и газов.

— У инженеров-эксплуатационщиков также высокий потенциал для автоматизации, поскольку уже существует автономная тяжелая техника, которая используется для проведения земляных работ, планировки и работ на площадке, — говорит она. — Заменить людей в выполнении неквалифицированной работы могут так называемые коллаборативные роботы (коботы). А с помощью специализированного программного обеспечения и алгоритмов искусственного интеллекта можно автоматизировать создание проектных чертежей и моделей. Это позволяет сократить время на разработку проекта и уменьшить вероятность ошибок.

Однако эксперт напомнила, что некоторые профессии в строительстве имеют меньший потенциал для роботизации и автоматизации — например, кровельщики, каменщики. рабочие по листовому металлу. В этих профессиях человек пока одерживает победу над машиной, поскольку на сегодняшний день тиражирование определённых задач с помощью роботов здесь технически невозможно.