5 Технологических трендов, которые изменят строительство и промышленность в течение 20 лет

Как будут развиваться производство и строительство в ближайшие 20 лет? Появится ли в этих отраслях «волшебная кнопка», нажав на которую можно будет получить готовое решение, будь то здание или уникальное изделие?

Тренд № 1: Производственные технологии в стройке

В строительстве активно развивается так называемая префабрикация. Она позволяет изготавливать на заводе как практически готовые помещения (модули), так и их элементы, а также типовые панели зданий, которые затем отправляются для сборки на строительную площадку. Ожидается, что в России префабрикация станет стандартом приблизительно в ближайшие 5 лет. В частности, сегодня ее развивает компания КНАУФ, построившая в Красногорске завод для производства элементов и модулей. Запуск ожидается в 3-м квартале этого года. Поскольку сборка здания из заводских модулей на строительной площадке выполняется всего за несколько часов, уже в этом году появятся первые жилые дома, построенные по такому принципу. Проекты модулей разработаны с применением технологии информационного моделирования (BIM), повсеместное внедрение которой в России поддержано Минстроем. Для каждого модуля в ПО AutodeskRevit создано BIM-семейство – трехмерные модели объектов, из которых состоит BIM-модель проекта.Модели включают необходимые архитектурные, конструктивные и инженерные решения с выбором оборудования и варианта внутренней и наружной отделки. Всего разработано более 90 видов модулей, которые можно комбинировать для создания индивидуальных проектов. В компании уверены – модульное строительство позволит снизить расходы на проектирование, материалы и логистику более чем на 30%. Кроме того, по предварительным расчетам, квадратный метр модульного жилья со всеми коммуникациями и отделкой будет стоить до 40 тыс. рублей, что значительно дешевле, чем при строительстве с применением традиционных методов.

Еще один вариант применения производственных технологий в строительстве – создание нестандартных металлоконструкций, например, при возведении несущих колонн небоскребов, которые являются уникальными конструкциями и принимают на себя высокую нагрузку. Такие проекты, в частности, выполняет китайская компания CCEED (China Construction Eighth Engineering Division). На заводе по 3D-модели колонны изготавливаются на станках с ЧПУ. Эти массивные металлические конструкции состоят из отдельных деталей. После изготовления на каждую деталь наносится QR-код, чтобы собрать информацию обо всех частях в BIM-модель и отслеживать их путь от завода до места установки. Чтобы убедиться в том, что все конструкции правильно соединятся между собой, на заводе их сканируют лазерным сканером и превращают в актуальные 3D-модели с помощью Recap. Затем их анализируют на отклонения от исходной спецификации и соответственно обновляют BIM-модель.

Тренд № 2: Большие данные

Стройка становится интеллектуальной. На это влияют ряд факторов: активное внедрение BIMна этапе строительства (а не только проектирования, как раньше), использование датчиков и беспилотных летательных аппаратов для сбора информации об объекте, появление инструментов на базе искусственного интеллекта для анализа больших данных в строительных проектах. Например, облачный сервис BIM 360 Project IQ, использующий машинное обучение, представляет собой базу знаний, в которой собрано около 20 млн. проблем, встречавшихся раньше в строительных проектах. Используя эту информацию, Project IQ позволяет анализировать строительные данные, выявлять тенденции, шаблоны и типовые решения. Компания, начиная новый проект, может обратиться к базе и посмотреть, какие проблемы встречались в аналогичных случаях. Таким образом, она может заранее оптимизировать свою работу и успешно пройти экспертизу проектной документации.

Другой пример – Smartvid.io, стартап, который использует искусственный интеллект и машинное обучение для анализа фото и видео информации на стройплощадке. Технология, интегрированная с облачным сервисом Autodesk BIM 360 для стройки, может применяться для повышения безопасности, контроля качества строительства и повышения эффективности процессов. Доступ к платформе и данным можно осуществить с любого устройства – дронов, камер GoPro, мобильных телефонов и планшетов.

В промышленности рост объема данных и развитие интернета вещей привели к появлению умных фабрик – новому виду предприятия, подразумевающему максимальную цифровизацию процессов проектирования и производства и минимизацию человеческих ресурсов. Работа такой фабрики может, среди прочего, сократить расходы на производство и логистику на 10-20%, снизить время простоя оборудования на 30-50%, а также увеличить производительность на 3-5%. Неотъемлемой частью умной фабрики является ее цифровой двойник (digital twin) – виртуальная копия, полностью повторяющая происходящее на «реальном» предприятии. Такой двойник позволяет отследить все данные и процессы, контролировать и оптимизировать их при необходимости.

Недавно Autodesk открыл такую умную фабрику в Бирмингеме, Великобритания. Она оснащена не только новейшим оборудованием, но и технологиями Autodesk для организации умного производства. Все данные предприятия собираются в систему Autodesk Fusion Production, которая использует общую облачную среду с единым инструментом для сбора, объединения и демонстрации данных с различных частей производства и ЧПУ станков, используя промышленный интернет вещей. Это общее пространство данных помогает команде определять неэффективные процессы и предлагает решения по улучшению производительности. Благодаря аналитике, построенной на данных с производства и IoT, менеджеры на предприятии могут использовать данные и в режиме реального времени отображать их для каждого участника цепочки поставок. Проектировщики смогут видеть последующие технологические процессы и усовершенствовать дизайн в соответствии с возможностями производства. Возможность подключения к данным в режиме реального времени также позволяет членам команды находить и исправлять ошибки, если они происходят, получать больше информации о производительности, помогающей улучшить показатели качества и сократить время простоя оборудования.

Тренд № 3: Кастомизация

Еще одна тенденция – персонализация изделий. Для производства изделий с кастомизированным дизайном используют, в том числе, 3D-печать. С ее помощью можно создать формы, недоступные для производства традиционными методами.

К кастомизации постепенно приходят и популярные бренды, например, производители спортивной обуви. Например, компания Under Armour использовала 3D-печать и персонализацию изделий для лимитированной серии кроссовок UA Architech. Главной особенностью стала подошва, решетчатая структура которой могла быть произведена только с помощью аддитивного производства. Подошва фиксирует положение ноги и адаптируется под движение, позволяя тем самым избежать травм. Для ее проектирования был использован генеративный дизайн от Autodesk, который позволил с помощью ключевых параметров – максимального веса владельца кроссовок, размера его ноги, предпочтительной формы подошвы, а также количества и интенсивности нагрузок – создать наиболее оптимальный вариант.

Тренд № 4: Компьютер-проектировщик

Генеративный дизайн является революционной технологией, использующей алгоритмы искусственного интеллекта для разработки изделия. За рекордно короткие сроки он может создать сотни тысяч вариантов конструкций и планировок, опираясь на критерии и ограничения (например, вес, способ производства, материалы), заданные инженером, при этом нередко предлагая варианты, которые человек не может даже вообразить. Последнему остается только выбрать нужный вариант.

Совсем недавно о планах ее внедрения заявила компания General Motors– она будет использовать сочетание генеративного дизайна и 3D-печати для создания деталей автомобилей. В качестве эксперимента специалисты компании создали крепление сиденья. Оно получилось на 40% легче и на 20% прочнее.

Тренд № 5: Роботы-партнеры

По прогнозам Autodesk, в ближайшие 5-15 лет будет решен вопрос взаимодействия роботов и людей так, чтобы оно проходило безопасно и продуктивно. Робот Эш, созданный Autodesk, живет в Сан-Франциско. Его отличие от собратьев в том, что он не заперт в ограниченном пространстве, а взаимодействует напрямую с людьми. Это происходит через систему виртуальной реальности – сотрудники Autodesk используют для этого VR-очки, которые позволяют им погрузиться в его среду. Кроме того, Эш оснащен компьютерным зрением, благодаря чему может видеть окружающих, узнавать о процессах, происходящих вокруг, и учиться выполнять, то что от него ждут.Еще один пример – робот Бишоп, которого нужно было обучить перекладывать некоторые детали. В определенный момент стало понятно, что его обучение можно проводить не в реальном, а в виртуальном мире – это будет намного эффективнее. В виртуальном пространстве разместили трехмерные модели кирпичиков Лего. В этом пространстве Бишоп выполняет множество имитаций хватательных движений и сборки за короткий срок. Благодаря машинному обучению буквально за несколько часов Бишоп осваивает любую хаотичную ситуацию и может предложить подходящий дизайн. Самое потрясающее в том, что, поскольку в проекте использовались облачные технологии, множество других роботов, по сути, тут же стали обладателями этих знаний.