ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

УДК 004.94

ОСНОВНЫЕ СФЕРЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И АРХИТЕКТУРЕ

Абсалямов Родион Радикович Корнилов Иван Андреевич

магистранты Научный руководитель: Вильданов Ханиф Салимович

доктор философских наук, профессор ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Аннотация: В статье рассматривается понятие цифровизации в строительстве и архитектуре, её составляющие. Выделяются основные сферы цифровизации в строительстве и архитектуре, а именно информационное моделирование, 3D-печать, робототехника и дроны, дается их характеристика с сопоставлением положительных и отрицательных качеств.

Ключевые слова: цифровизация, оцифровка, информационные технологии, цифровое моделирование, система автоматизированного проектирования

THE MAIN AREAS OF DIGITALIZATION IN CONSTRUCTION AND

ARCHITECTURE

Absalyamov Rodion Radikovich

Kornilov Ivan Andreevich

Abstract: The article discusses the concept of digitalization in construction and architecture, its components. The main areas of digitalization in construction and architecture are highlighted, namely information modeling, 3D printing, robotics and drones, their characteristics are given with a comparison of positive and negative qualities.

Key words: digitalization, digitization, information technology, digital modeling, computer-aided design system

378

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ВXXI веке технологии играют значимую роль во всех сферах жизни. Информационные технологии обладают потенциалом для устойчивого роста за счет стимулирования инноваций, повышения эффективности и улучшения услуг. Они также являются важным инструментом, помогающим странам противостоять пандемии COVID-19 и восстанавливаться после нее. Нельзя не отметить, что информационные технологии формируют новый тип общественных отношений, новую реальность.

Винформационных источниках существует некоторая путаница. Необходимо разграничить два центральных понятия: оцифровку (digitization)

ицифровизацию (digitalization). Оцифровка относится к созданию цифрового представления физических объектов или атрибутов. Например, мы сканируем бумажный документ и сохраняем его как цифровой документ. Сами данные не изменяются – они просто кодируются в цифровом формате. Оцифровка может повысить эффективность, когда оцифрованные данные используются для автоматизации процессов и обеспечения лучшей доступности, но оцифровка не направлена на оптимизацию процессов или данных. Цифровизация выходит за рамки оцифровки и понимается как обеспечение или совершенствование процессов за счет использования цифровых технологий и оцифрованных данных. Поэтому цифровизация предполагает оцифровку [1].

Развитие цифровых технологий не обошло стороной и архитектурностроительную отрасль. До начала повсеместного использования компьютеров

иразвития программного обеспечения, все проектирование сводилось к ручному вычерчиванию, а инженерные расчеты производились с помощью логарифмических линеек. Как всем известно, весь жизненный цикл строительства характеризуется большим количеством правок, исправлений, поэтому процесс проектирования занимал колоссальное количество времени.

С момента появления персональных компьютеров начали зарождаться идеи автоматизированного проектирования. Суть заключалась в автоматизации трудоемких процессов работы чертежного характера благодаря

совместной работы аппаратных средств с программным обеспечением. В процессе развития компьютерных технологий была разработана система автоматизированного проектирования (САПР). САПР позволяет разрабатывать, изменять и оптимизировать процесс проектирования. На данный момент САПР включает в себя создание компьютерных моделей, определяемых геометрическими параметрами. Эти модели обычно отображаются на мониторе компьютера в виде трехмерного представления

379

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

детали или системы деталей, которые можно легко изменить, изменив соответствующие параметры [2].

Сейчас САПР развивается в сторону информационного моделирования зданий, которое позволяет осуществлять постоянный обмен данными на разных стадиях возведения строительного объекта со всеми участниками проектирования.

В процессе развития цифровизации в строительстве выделяют несколько значимых направлений: BIM-технологии, 3D-печать, робототехника, дроны.

BIM (Building Information Modeling) – это высокоэффективный и интеллектуальный процесс на основе 3D-моделей для управления информацией на протяжении всего жизненного цикла строительного проекта с использованием программного обеспечения. В конце прошлого столетия, проектировщики начали постепенно переходить от чертежей, нарисованных от руки к автоматизированному проектированию. Однако эти чертежи попрежнему были в основном визуальными изображениями, что затрудняло совместную работу и обмен информацией о строительных проектах. Создание и изобретение BIM заполнило эту пустоту и продвинуло строительную индустрию в информационную эпоху. Особенностью BIM является наличие общей модели данных. Преимущество общей модели данных состоит в том, что информацию, содержащуюся во многих разрозненных форматах и структурах, необходимо иметь возможность запрашивать, связывать, форматировать, хранить, обновлять и изменять, что, естественно, требует временных затрат на координацию и планирование. Все различные файлы одного объекта, открытые у каждого работника на своем ПК, взаимодействуют друг с другом в режиме реального времени, что приводит к более плавной коммуникации и повышению эффективности использования времени. Выделяют и другие преимущества использования BIM-технологий в строительстве:

-раннее выявление проблем. Конфликтующие элементы в конструкции здания выявляются на этапе моделирования, предотвращая дорогостоящие изменения во время строительства;

-улучшение планирования. Всевозможные рутинные рабочие процессы автоматически генерируются программным обеспечением BIM, любые изменения, внесенные в процессе проектирования и строительства, автоматически обновляются в модели для всех участников проектирования;

380

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

-экономия использования материала. При стандартном проектировании, объемы и расходы материалов даются с большой долей погрешности в виду человеческого фактора. При использовании BIM, все подсчеты производятся автоматически.

Основным недостатком BIM является тяжелое и долгое внедрение BIM

впроектные организации. Это объясняется трудностями перехода для крупных фирм в виду малой инертности при переобучении персонала [3].

Следующим значимым направлением цифровизации в строительстве является 3D-печать. Корни 3D-печати уходят в середину 1980-х годов, когда была придумана стереолитография (SLA). Первоначально 3D-печать использовалась для быстрого и точного создания прототипов деталей. Однако по мере совершенствования аддитивных процессов его жизнеспособное применение стало расширяться. До внедрения информационного моделирования зданий (BIM) 3D-печать даже использовалась архитектурными фирмами для создания масштабных моделей. 3D-печать набирает большие обороты в строительстве, поскольку отрасль сталкивается с растущим давлением в связи с необходимостью соблюдения жестких графиков и бюджетов, поэтому компании ищут новые инновационные решения. 3D-печать в строительстве обладает значительным потенциалом для повышения эффективности в строительном секторе, в том числе следующими способами:

-скорость. 3D-печать уже показала, что может построить дом или здание с нуля за считанные дни;

-сокращение отходов. В настоящее время во всем мире объем строительных отходов составляет более 1 миллиарда тонн в год. Хотя 3Dпечать не позволяет решить все проблемы со строительными отходами, она может в этом помочь. Во многом это объясняется тем, что 3D-печать – это процесс аддитивного производства, в котором используется только столько материала, сколько необходимо для создания конструкции;

-свобода дизайна. Архитекторы способны создавать сложные проекты, которые в противном случае недостижимы, или слишком дороги или трудоемки для создания обычными строительными средствами, что позволяет внедрить гораздо больше инновационных и творческих начал в строительную сферу.

381

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Как всякая современная разработка, 3D-печать не лишена и минусов:

-стоимость. Высокая стоимость покупки или аренды такого оборудования и логистики, связанная с доставкой этих больших 3D-принтеров на место работ;

-нехватка рабочей силы. 3D-печать требует специфический набор навыков узкоспециализированной группы кандидатов. Ухудшает проблему недостаток квалифицированных рабочих в строительном секторе;

-зависимость от метеорологических условий на строительной площадке.

В целом, потенциал 3D-печати слишком велик, чтобы его игнорировать. Хотя отрасль, возможно, никогда не достигнет точки, когда она будет использоваться исключительно, но это лишь вопрос времени, когда

технология будет значительно усовершенствована и продвинется вперед. В целом, 3D-печать может стать жизнеспособным решением, которое обеспечит ключевые преимущества в плане экономии затрат и экологичности для будущего здания [4].

Робототехника, как одна из самых бурно развивающихся технических отраслей, повлияла и на строительный сектор. Строительная промышленность является одной из наименее автоматизированных отраслей промышленности, в которой в качестве основного источника производительности используется трудоемкий ручной труд. Это объясняется тем, что роботы превосходно справляются с повторяющимися задачами в контролируемой среде. Строительная площадка, напротив, имеет динамические процессы на всей ее площади. Роботы должны быть способны адаптироваться к изменчивости окружающей среды в реальном времени практически без перепрограммирования, чтобы быть прибыльными и продуктивными.

Однако в разработке и на ранних стадиях развертывания строительства находят свое применение несколько типов роботов. Так, для более автоматизированного осуществления 3D-печати используется мобильная роботизированная рука, которая управляет 3D-принтером и, с помощью набора предварительно запрограммированных инструкций, осуществляет безопасное возведение конструкций. Существуют также строительные роботы для кладки кирпича и каменной кладки. Для более безопасного разрушения зданий применяются роботы-разрушители. Хотя скорость их работы несопоставима со скоростью работы бригады демонтажников, безопасность и дешевизна использования роботов носит переломный характер.

382

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Очередным значимым направлением цифровизации строительства является использование дронов. Первое и наиболее очевидное преимущество беспилотных летательных аппаратов в строительной отрасли – это возможность получать точные визуальные данные о местности быстрее и дешевле, чем с помощью наземных методов или пилотируемых самолетов. В дополнение к детальным аэрофотоснимкам, те же данные, собранные беспилотником в одном полете, предоставляют полную карту объекта с точками GPS в 2D и 3D. Эти карты позволяют точно измерять расстояния, поверхности, высоты и объемы. Оттуда программное обеспечение для фотограмметрии также создает модели рельефа, такие как цифровые модели рельефа и цифровые модели поверхности.

Таким образом, цифровизация и вытекающее из этого центральное для строительства понятие «информационное моделирование» представляет основное направление в развитии архитектурно-строительной отрасли. Это, в свою очередь, способствует решению задачи создания инфраструктуры для обеспечения полного взаимодействия хозяйствующих субъектов в цифровом пространстве. При этом переход к управлению в цифре является не только процессом оцифровки, но и представляет собой смену моделей, подходов.

Список литературы

1.Данилова Л.Н., Ледовская Т.В., Солынин Н.Э., Ходырев А.М. Основные подходы к пониманию цифровизации и цифровых ценностей // Вестник Костромского государственного университета. Серия: Педагогика. Психология. Социокинетика. 2020. Т. 26, № 2. С. 5–12.

2.Травуш В.И. Цифровые технологии в строительстве // Строительные науки. 2018, № 3. С. 107-117.

3.Building Information Modeling (BIM) [Электронный ресурс]. URL: https://bimlab.ru/faq-bim3d.html (дата обращения 08.12.2021).

4.3D-печать [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/perspektivnyenapravleniya-tsifrovizatsii-vstroitelstve (дата обращения: 08.12.2021).

5.Травуш В.И., Шахраманьян А.М. Лахта Центр: автоматизированный мониторинг деформаций несущих конструкций и основания // Строительные науки. 2018, №4. С. 94-108.

©Р.Р. Абсалямов, И.А. Корнилов, 2021

383

МЦНП «Новая наука»

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СЕКЦИЯ

ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ

384

МЦНП «Новая наука»