Перспективы развития технологий дополненной и виртуальной реальности в строительстве
Бесплатный доступ
В данной статье проведен анализ современных информационных технологий, которые применяются в строительной отрасли, а также дается характеристика каждой технологии. Также выявлены возможные пути дальнейшего развития технологий, которые помогут решить ряд проблем на начальной стадии проектирования.
Гис
Короткий адрес: https://sciup.org/140283826
IDR: 140283826
Текст научной статьи Перспективы развития технологий дополненной и виртуальной реальности в строительстве
Анализ новых технологий
В последние годы информационные технологии усиленно развиваются. [1]
Рассматривая строительную отрасль, можно говорить о таких технологиях, как BIM, AR, VR.
BIM (Building Information Modeling) – это процесс коллективного создания и использования информации о сооружении, формирующий надежную основу для всех решений на протяжении жизненного цикла объекта (от самых ранних концепций до рабочего проектирования, строительства, эксплуатации и сноса). (Рисунок 1)

Рисунок 1 – Этапы использования BIM
На основании исследования, проведенного НИУ МГСУ и ООО «Конкуратор», применение этой технологии дает преимущества:
-
- повышению показателя NPV (чистый дисконтированный доход) (15% и более);
-
- повышению показателя PI (индекса рентабельности) (до 14-15%);
-
- повышению показателя IRR (показателя внутренней нормы доходности) (15% и более);
-
- сокращению периода окупаемости инвестиционно-строительного проекта (10% и более);
-
- снижению себестоимости проекта, связанной со снижением затрат на стадии строительства (20% и более).
По этой причине, более сотни компаний разрабатывают программные решения в этой сфере.
Наиболее известными программными продуктами, являются: Revit (Autodesk), ArchiCAD (Graphisoft), Tekla Structures (Tekla) и Renga (Аскон).
Эффективность данной технологий можно рассмотреть на примере проекта «Объединенное отделение наук о жизни (CLSB)». [2]
Это отделение - совместный проект трех университетов: Орегонского университета науки и здоровья, Государственного университета Орегона и Портлендского государственного университета. В его состав входят: учебные классы, лекционные залы, научные лаборатории, парковка, магазины. Его площадь составляет более 60 тыс. кв. м. В проекте принимали участие 28 команд. Специалисты сэкономили 10 млн. долларов при общем бюджете в 295 млн. долларов. Данного положительного экономического эффекта добились благодаря использованию исключительно цифровой документации.
Использование BIM повышает экономическую эффективность инвестиционно-строительных проектов
Внедрение BIM в России
Несмотря на то, что в России эта технология начала развиваться достаточно поздно (начало XXI века), отечественные компании делают успехи в этом направлении (разрабатывают программные комплексы и решают сложные задачи).
Так как стандарты и нормы начали разрабатываться довольно поздно, российские компании полагаются на опыт иностранных коллег,
В 2014 году был утвержден «План поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства в проектировании». [3]
Министерство строительства, в том числе заинтересовано в BIM: 12 апреля 2017 г. была утверждена «дорожная карта» по внедрению BIM-технологий в строительстве. [4]
Первые стандарты были введены в 2017 г. [5]
Стандарты, в свою очередь, тоже полагаются на иностранные нормы, с реабилитацией под условия нашей страны.
Основными проблемами при переводе компаний на данные продукты, являются:
-
- высокая стоимость лицензий продуктов;
-
- разный уровень внедрения в BIM у вовлеченных в проект компаний;
-
- нехватка квалифицированных кадров (отсутствие обучения в учебных заведениях);
-
- плохо разработанные электронные строительные каталоги;
-
- переход на BIM требует много времени (от одного года и более).
Существует 4 уровня внедрения, в проектные организации, данной технологии. (Рисунок 2) [6]
Уровни |
Описание |
Примечание |
Уровень 0; только черчение |
Чертежи, состоящие из линий, простых фигур, подписи и надписи в виде простого текста. |
Использования CAD программ в качестве цифрового кульмана |
Уровень 1, начальная автоматизация |
Простые фигуры + блоки, объекты, ссылки. Присутствует элементарная автоматизация. |
2Впрограммамы (например, Autocad) с использованием приложений для расчета спецификаций, строительных калькуляторов и т.п. |
Уровень 2, трехмерная модель здания |
Связь всех разделов в единой модели. С помощью данной модели возможно: получить трафик работ и стоимость строительства. |
Продвинутый уровень BIM внедрения. |
Уровень 3, модель всех этапов жизненного цикла здания |
В модели увязаны все процессы: проектирование; - финансовый анализ: - полное управление проектом; - строительство;
|
На этом уровне все участники всего жизненного цикла объединены общей информационной средой, которая со временем создаст комбинацию BIM + GIS. |
Рисунок 2 – Уровни внедрения BIM технологии
Большинство российских проектных компаний находятся на 1-ом уровне зрелости (80-90%), а остальные компании на начальной ступени 2-го уровня.
AR, VR в строительстве
С развитием таких технологий, как AR и VR, их начали применять и в строительной отрасли.
Виртуальная реальность VR (virtual reality) - созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность имитирует как воздействие, так и реакции на воздействие.
Дополненная реальность AR (англ. augmented reality) – это технологии, которые дополняют реальный мир, добавляя любые сенсорные данные. Несмотря на название, эти технологии могут, как привносить в реальный мир виртуальный данные, так и устранять из него объекты. Возможности AR ограничиваются лишь возможностями устройств и программ.
Благодаря их совмещению с BIM возможно:
-
- решение вопросов на всех стадиях ЖЦ (жизненного цикла) проекта в режиме реального времени (экономия времени и ресурсов);
-
- снижение затрат на презентационные 3D материалы;
-
- облегчение представления объекта заказчику;
-
- быстрый ввод специалиста в рабочий процесс;
-
- сокращение сроков демонтажа или сноса объекта, или его частей;
Также в случае возникновения каких-либо экстренных ситуаций или чрезвычайных происшествий аварийно-спасательные службы смогут быстро анализировать ситуацию и находить оптимальные пути эвакуации или оперативно находить доступ к коммуникациям.
Разработаны продукты, в которых реализована данная комбинация технологий.
AR:
-
- SmartReality (JBKnowledge): при наведении камеры планшета или смартфона на чертеж сооружения (поэтажный план, вид сверху и т.д.), на экране появляется голограмма проекта, которую можно поворачивать и разбивать по слоям (отдельные коммуникации, разрезы и т.д.); [8]
-
- Augment: возможно добавление проектов из таких программ как: SketchUp (Trimble Navigation), Revit, 3D Max (Autodesk) и SolidWorks. Данная программа не нуждается в «маркерах», с помощью которых появляется проект. Голограмма добавляется наведением на нужное место и выбором необходимой 3D модели; [9]
-
- Urbasee Future: модель сооружения загружается на сервер, после чего привязывается к конкретной точке на карте. Приложение «обращается» к серверу и на том месте отображает проект здания в масштабе 1:1. [10]
VR:
-
- Enscape - встраиваемый в Revit плагин: просмотр и «прогулка» по проекту; [11]
-
- Autodesk Live: возможности 1-го + просмотр свойств объектов; [12]
-
- Revizto (Vizerra): возможности 2-го + внесение пометок в проект. [13]
VR + AR:
Fuzor (Kalloc Studios): в данной программе возможна совместная работа специалистов в режиме просмотра VR/AR и внесение изменений в проект. [14]
Перспективы развития
В ходе анализа данных технологий, были выявлены перспективные направления их развития в комбинации с ГИС.
ГИС (Геоинформационные системы) — системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в системе объектах.
Соединение этих технологий с ГИС даст следующие преимущества (на начальной стадии проектирования):
-
- интуитивное понимание ситуации;
-
- быстрое усвоение информации о территории;
-
- сокращение трудозатрат (на 5% и более);
-
- уменьшение ошибок при проведении работ (уменьшается риск разрушения коммуникаций строительной техникой).
Также, благодаря этому, увеличится скорость внесения изменений в проект на всех стадиях ЖЦ (на 10% и более).
Это будет возможно благодаря разработке программного обеспечения, которое будет совмещать в себе BIM+GIS+AR технологии и не будет требовать сложного оборудования. То есть будет работать на простых смартфонах и планшетах с камерой. С помощью камеры и GPRS/WIFI будет проводиться анализ территории и поверх нее на экране устройства будут появляться коммуникации, проект и другие данные.
Также благодаря этому документация ГИС стала бы полнее (введенные в эксплуатацию проекты будут добавляться в электронную базу данных).
При использовании специальных очков, будет возможно рассматривать проекты, коммуникации и слои грунта в виде 3D-голограмм. В свою очередь, это упростит понимание ситуации. Появится возможность рассмотреть различные варианты планирования расположения и обсуждения вариантов чрезвычайных ситуаций (путей эвакуации) в режиме реального времени.
Заключение
Благодаря данным технологиям специалисты станут эффективнее. Появится возможность более простого и качественного контроля сооружения
Все это даст положительный экономический эффект (на начальной стадии проектирования):
-
- сократит количество ошибок (на 5% и более);
-
- сократит трудозатраты (на 5% и более);
Список литературы Перспективы развития технологий дополненной и виртуальной реальности в строительстве
- IT новости [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://tproger.ru/category/news/ (дата обращения: 2.07.2018).
- Fastcompany [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.fastcompany.com/3047668/how-building-information-modeling-saved-one-university-10-million (дата обращения: 4.07.2018).
- Приказ Минстроя России № 926/пр от 29 декабря2014 года [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.minstroyrf.ru/upload/iblock/383/prikaz-926pr.pdf (дата обращения: 5.07.2018).
- Утверждена «дорожная карта» по внедрению BIM-технологий в строительстве [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.minstroyrf.ru/press/utverzhdena-dorozhnaya-karta-po-vnedreniyu-bim-tekhnologiy-v-stroitelstve/?sphrase_id=563699 (дата обращения: 8.07.2018).
- PRORUBIM Комплексные BIM решения [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://prorubim.com/ru/2018/02/bim/ (дата обращения: 8.07.2018).
- Isicad [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://isicad.ru/ru/articles.php?article num=17484 (дата обращения: 11.07.2018).
- Российская BIM-система [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://rengabim.com (дата обращения: 11.07.2018).
- Smartreality [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://smartreality.co (дата обращения: 13.07.2018).
- Augment [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.augment.com (дата обращения: 13.07.2018).
- Urbasee [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://urbasee.com/en/ (дата обращения: 13.07.2018).
- Enscape 3d [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://enscape3d.com (дата обращения: 15.07.2018).
- Autodesk [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.autodesk.com (дата обращения: 17.07.2018).
- Revizto [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://revizto.com (дата обращения: 19.07.2018).
- Kalloctech [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://kalloctech.com (дата обращения: 19.07.2018).