Перспективы развития технологий дополненной и виртуальной реальности в строительстве

Автор: Гольдин А.А.

Журнал: Форум молодых ученых @forum-nauka

Статья в выпуске: 7 (23), 2018 года.

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;

  • -    эксплуатация здания

  • -    взаимодействие с окружением.

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).
Еще
Статья научная