Особенности цифровизации в строительной отрасли как важный фактор ее устойчивого развития

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 69.04                                          

Из-за неизменности производственных процессов на строительных площадках доля ручного производства по-прежнему очень высока. Дополнительными слабыми местами являются чрезмерное регулирование, зависимость от государственного сектора и циклические изменения. Существует большая разница в том, большая это компания или одна из множества мелких строительных компаний. Глобальные игроки на 20–40% производительнее небольших компаний. Отчасти это связано со строительными контрактами, которые находятся в стадии обработки. В то время как крупные компании подают заявки на крупные инфраструктурные проекты или проекты промышленного строительства, небольшие компании принимают региональные заказы по своей специализации. То же самое и с крупными проектами: без субподряда с небольшими компаниями проекты обычно не могут быть реализованы. От масштабов деятельности компании зависит ее надежность.

Материал и методы исследования

Исследование проводится на основании применения следующих методов исследования: анализ, синтез, исторический анализ, сравнительный анализ, дедукция, индукция. Определено, что сейчас цифровизация начала стремительно проникать в повседневную жизнь людей, предоставляя новые возможности для всех секторов экономики России в разрезе модернизации методов работы и управления, изменяя производственные процессы, способы реализации товаров и услуг, взаимодействия с поставщиками и покупателями. Распространение современных инновационных технологий, их проникание во все без исключения области человеческой деятельности приводят к стремительным и глубоким переменам.

Результаты и обсуждение

Важным шагом к Индустрии 4.0, перенесенным в строительный сектор, является оцифровка всех строительных процессов на всех этапах строительства. Оцифровка охватывает всю цепочку создания стоимости и включает в себя все процессы планирования, производства, заказа, доставки и сборки, а также бизнес-процессы. Если данные и процессы по всем направлениям и этапам строительства будут последовательно оцифрованы и объединены в сеть друг с другом, рабочие процессы можно оптимизировать, повысить производительность, избежать избыточности данных и свести к минимуму источники ошибок [1]. Ключевые особенности Индустрии 4.0 включают непрерывную оцифровку производства и логистики, объединение в сеть автономных интеллектуальных объектов или использование самообучающихся систем с целью повышения гибкости и оптимизации процессов.

Основной проблемой является координация множества этапов работы, участников, программных инструментов, зависимостей и различных требований к качеству. Однако потенциал рационализации, связанный с оцифровкой, можно полностью использовать только при участии всех планирующих и исполнительных компаний [2]. С другой стороны, оцифровка — это не решение всех проблем, и на стройплощадке 4.0 тоже будут ошибки. Нехватка времени, недостаток мышления, демпинг цен, неадекватная работа и подробное планирование или постоянные изменения планов будут продолжать вызывать проблемы. Кроме того, строительство по-прежнему требует мастерства, а промышленные процессы нельзя переносить и накладывать один на один из-за непредсказуемого погодного фактора [6]. Тем не менее, невозможно избежать более последовательной реализации цифровой трансформации, поскольку она делает компании и строительный сектор готовыми к будущим вызовам и развитию на национальном, европейском и международном уровнях [4].

Принципиальные задачи, решаемые при переходе к цифровым моделям в строительстве: сокращение времени принятия решений; сокращение времени выполнения/реализации проектов; сокращение времени вывода продукции на рынок. Такие технологии, как BIM, IoT, мобильные и облачные вычисления или робототехника, навсегда изменят строительные площадки в будущем, и сценарии, которые все еще остаются фантастическими сегодня, будут доступны в скором будущем. Только после того, как строительный проект будет экономически, структурно, статически, технически, физически и энергетически оптимизирован с помощью интеллектуальных, основанных на знаниях систем управления и моделирования, созданных на виртуальной строительной площадке в качестве цифрового двойника, и заблаговременно устранены ошибки, можно начинать строительство [7].

На основе цифровой модели заказываются материалы и комплектующие, которые своевременно доставляются на строительную площадку и самостоятельно доставляются на место сборки краном и транспортными роботами. Затем компоненты идентифицируются роботами-сборщиками с сенсорным управлением, автоматически позиционируются и устанавливаются. Все процессы планирования и строительства автоматически документируются и постоянно контролируются. Благодаря объединению данных в сеть в любое время могут быть внесены краткосрочные корректировки или индивидуальные изменения, а также могут быть оптимизированы как строительные процессы, так и строительный объект, который будет реализован [3].

Каждое изменение модели BIM также приводит к изменению связанных процессов и процедур, из которых автоматически выводятся инструкции для всех участников проекта. Управляющие строительными работами получают поддержку в своей контролирующей деятельности с помощью автоматического анализа и сравнения целевых и фактических данных, так же как и строительные компании при подготовке, заказе, доставке и надзоре за монтажом. Интеллектуальные компоненты сообщают о своем статусе обратно в модель BIM, строительные краны, строительные машины и транспортные средства координируются друг с другом, чтобы можно было избежать столкновений, а непредвиденные проблемы можно было решить быстрее и в кратчайшие сроки [8].

Как и в автомобильной промышленности, автоматизированные процессы обеспечивают бесперебойную работу, а строительные проекты, оптимизированные с точки зрения времени, затрат, качества и жизненного цикла, реализуются на строительной площадке. Кадры из фантастического фильма? Вовсе нет — на многих крупных строительных площадках в Азии отдельные участки уже давно стали частью повседневной жизни.

Опубликованный индекс оцифровки дает строительной отрасли 46 баллов из 100 возможных . Для сравнения, это самый низкий результат по всем отраслям. Тем не менее, в строительной отрасли можно выделить так называемых цифровых лидеров, которые достигают значений индекса выше 80 баллов. Но разрыв велик, потому что у других компаний баллов значительно меньше. В результате видим большой потенциал развития во всех областях оцифровки (Рисунок).

Доля респондентов, которые имеют высокий уровень развития по ключевым вопросам исследования (% от опрошенных)

Рисунок. Оценка текущего уровня цифровизации строительных и девелоперских компаний

Одним из преимуществ является то, что другие отрасли уже используют испытанные системы, так что больше не нужно выполнять настоящую новаторскую работу. В исследовании выделены 7 сфер деятельности, позволяющих повысить производительность на 50–60%. Это — дерегулирование, упрощение договоров, пересмотр процесса проектирования и строительства, улучшение закупок и логистики, оптимизация процессов на строительной площадке, использование цифровых технологий, использование новых материалов, автоматизация и обучение сотрудников.

Инновационный потенциал строительной отрасли довольно низкий по сравнению с другими отраслями. Машины стали мощнее, тише и с меньшими выбросами. Однако совершенно новых видов строительной техники не видно. В ходе расширения новые технические разработки и требования пользователей привели к тому, что дома стали все более и более «умнее». Тем не менее, эти нововведения в значительной степени внедряются ИТ компаниями и электротехническими компаниями. Строительные компании устанавливают только комплектующие. Модель BIM — это обновление в офисах планирования, которое обеспечит изменение процессов планирования в ближайшие несколько лет. Однако изначально эта разработка не будет иметь прямого влияния на производственный процесс на строительной площадке [5]. Потому что связь программного обеспечения и машин, как, например, требуется в Индустрии 4.0, не может быть реализована в процессе строительства из-за ручного производства.

Тем не менее, именно строительные процессы предлагают наибольший потенциал для оптимизации. Здесь необходимо искать решения, как вывести производство на строительной площадке на более высокий уровень производительности. Речь идет не о дополнительной работе мастеров, а о реорганизации процессов на строительной площадке, например, с использованием испытанного подхода бережливого управления. В этом контексте неясно, является ли процесс непрерывного улучшения одним из инновационных процессов. Наиболее перспективными направлениями цифровизации строительной отрасли представляются следующие: мобильный контроль строительной площадки, спутниковые системы измерения и контроля, умные инструменты, машины и компоненты.