Инновационные технологии в строительстве

Технологии прочно вошли в нашу жизнь. Большие базы данных, интернет вещей, автономный транспорт, телематика, BIM, виртуальная и дополненная реальности …. То, что совсем недавно казалось фантастикой, становится повседневным и обыденным. Слова из голливудского фильма "Будущее, которое гораздо ближе, чем Вы думаете" стали пророчеством.

Погружение в виртуальную реальность

Издание ТЕХНОmagazine предлагает взглянуть, какие же технологии применяются сейчас в строительной отрасли и как они меняют эту индустрию. Начнём, конечно, с самой массово применяемой – виртуальной реальности и её производных.

Немного теории

Погружение в виртуальную реальность

Для начала давайте разберёмся с терминами. VR – это виртуальная реальность. Т.е. создаётся полностью искусственная среда, моделирующая различные ситуации и демонстрирующая объект таким, какой он будет после завершения строительства или создания.

AR – это реальность дополненная, т.к. цифровые изображения и объекты накладываются на конкретную местность в реальном, физическом мире. Она является отличным решением для наглядной демонстрации будущих построек, поскольку добавляет контекст, накладывает проектные данные и другую информацию на изображение реального мира.

Обсуждение преимуществ технологий VR и AR (виртуальной и дополненной реальности) идёт не первый год. Одни являются ярыми последователями внедрения, другие с опаской смотрят на их внедрения. Но для большинства это пока просто развлечение. Тем не менее, цифровые технологии уже во всю "шагают по планете". Проектирование давно ведётся в программах 3D, позволяющих визуализировать будущий проект, что также позволяет создать эффектную презентацию.

Также, с развитием технологий и изучением свойств виртуального мира, а также потребностей клиентов, разрабатываются различные варианты и комбинации этих технологий: вспомогательная реальность и смешанная реальность. Данные технологии могут включать в себя различную информацию, включая звуки.

Давайте рассмотрим, для чего используют технологии виртуальной реальности? Каковы её возможности, и какие выгоды может дать внедрение технологий VR и AR для предприятий.

Технологии VR для обучения

Фото обучающего симулятора виртуальной реальности

Уже не первый год компании используют VR для обучения сотрудников. Тренажёры-симуляторы уже давно стали популярной заменой практических занятий. Основным препятствием их массового применения является цена. Даже некоторые крупные компании не могут себе позволить установить симулятор в каждом подразделении, обустраивая обучающие центры и отправляя туда сотрудников на обучение. Однако многие надеются, что с появлением HMD модулей ситуация изменится.

ТЕХНОmagazine уже писал об исследовании Global Market Insights, которое показало, что рынок обучения операторов при помощи технологий VR растёт на 13% в год. Одна из причин этого – развитие технологий. Теперь не нужно приобретать громоздкие тренажёры и большие экраны, а достаточно использовать небольшой шлем или модуль HMD. Это позволяет проводить обучение не в стационарных центрах подготовки, а непосредственно на участке. Да хоть в чистом поле.

Виртуальная реальность повышает безопасность

Фото процесса обучения оператора подъёмника на симуляторе виртуальной реальности

Всё больше компаний используют технологию виртуальной реальности для обучения персонала заказчиков безопасной и эффективной работе с конкретным оборудованием. Особенно это заметно в сегменте высотных рабочих платформ, где практически на всех крупных международных выставках представлены подобные решения.

Симуляторы для работы на подъёмниках представляют собой рабочую корзину оператора со всеми органами управления, расположенными в точности, как на реальной машине, очки виртуальной реальности, а также монитор, на котором транслируется изображение того, что видит обучающийся. Это позволяет скорректировать действия сотрудника, не подвергая риску его и технику.

Создавая контролируемую виртуальную реальность для обучения оператора, тренажёры снижают риски для личной безопасности и экономят значительные суммы денег, которые могут быть потеряны в случае повреждения оборудования и инфраструктуры.

Картинка из обучающей программы дорожных служб

Модуль VR для обучения работников дорожных служб недавно выпустил концерн Caterpillar. Он предназначен для обучения сотрудников поведению на рабочем месте, взаимодействию с коллегами и оборудованием. В комплект входит игровой ноутбук с программным обеспечением, система гарнитуры виртуальной реальности HTC VIVE, комплект подставки для крепления и чехол для транспортировки. Система Cat Safety VR мобильна, поэтому комплект легко транспортировать в любое место для проведения обучения.

Каждое принятое решение внутри виртуального мира предлагает позитивное или незабываемое негативное последствие. Учебный сеанс рассчитан примерно на 20-30 минут и позволяет продемонстрировать, что дорога является местом повышенной опасности и не стоит пренебрегать техникой безопасности на рабочем месте.

"Cat Safety VR помогает сотрудникам научиться взаимодействовать с коллегами, другими подрядчиками и оборудованием в безопасной и контролируемой среде. Как для новых, так и для опытных сотрудников VR является эффективным и запоминающимся опытом для поддержки общей программы обучения и развития культуры безопасности в компании", - комментирует Джастин Ганшоу (Justin Ganschow), менеджер по развитию бизнеса Caterpillar Safety Services.

Управление и тестирование оборудования

Фото пункта дистанционного управления техникой Caterpillar

Принцип работы симулятора заложен и в некоторых современных решениях дистанционного управления машинами. Ещё в 2017 году компания Caterpillar представила на выставке Conexpo-Con/AGG свой центр управления, где желающие, управляя бульдозером D8T, могли разравнивать площадку на полигоне компании, которая находится за 2 250 км от Лас-Вегаса. Это позволяет управлять тяжёлой строительной и карьерной техникой, находясь на безопасном расстоянии, например, сидя в офисе. Видимо скоро, к офисным работникам будут причислены и операторы строительной техники.

Кстати, по заявлениям производителей строительной техники, практическое применение данной технологии настанет уже скоро – с внедрением сетей 5G. Они позволят снизить задержку передачи данных между оператором и машиной, обеспечив приемлемый уровень безопасности для работы таких машин.

Некоторые компании, в частности Wacker Neuson, разрабатывают VR приложение для заказа техники и оборудования. С его помощью клиент сможет самостоятельно подобрать конфигурацию с учётом специфики работы и внести свои коррективы и предложения ещё до изготовления машины.

"Это позволит нашим клиентам виртуально тестировать продукты на ранней стадии разработки и предоставлять свои важные отзывы непосредственно нашим инженерам. Это сделает проектирование более практичным, быстрым и эффективным", - отметил Мартин Ленер (Martin Lehner), генеральный директор Wacker Neuson.

Фото VR симулятора работы на строительной технике

Эту же идею поддерживают в компании CM Labs, разработчике симуляторов Vortex для строительной техники. Там отмечают, что технология виртуальной реальности позволит тестировать технику и обучать операторов работе на новых видах оборудования ещё до того, как само оборудование будет изготовлено. Такое тестирование позволит внести коррективы по результатам отзывов и производить более комфортабельные машины с превосходной эргономикой рабочего места.

"Потенциал роста для этой технологии в строительстве огромен, поскольку стоимость технологии снижается. Инструменты смешанной реальности, объединяющие реальность и виртуальный мир, вероятно, станут следующим рубежом для обеспечения безопасности, эксплуатации, связи и проверок в строительстве", - комментирует Дрю Каррутерс (Drew Carruthers), менеджер по линейке продуктов для строительных продуктов в CM Labs Simulations.

Мобильные приложения

Фото интерфейса мобильного приложения WITOS от Wirtgen Group

С развитием новых технологий усовершенствуются и устройства обработки данных. Так, современные смартфоны оснащены порой большей памятью, чем некоторые ноутбуки, а разрешение их экрана позволяет воспроизводить видео в 4К. Такие возможности активно используют производители опалубки и другие компании. В частности Doka представила на bauma в Мюнхене 3D чертежи, которые можно посмотреть с помощью специального мобильного приложения. Запустив его на планшете или смартфоне можно не только наглядно увидеть, каким образом будет выстроена опалубка, но и удостовериться, что всё собрано правильно.

Фото работы мобильного приложения для опалубки

Кроме того, такие приложения создают возможность оценки проекта на месте. Прибыв на строительную площадку, специалист получает на свой планшет или смартфон проект и, предоставляя интерактивный опыт, наглядно демонстрирует, каким образом будет установлена опалубка. К тому же приложение сразу может посчитать необходимые компоненты и их количество.

Похожее программное приложение имеется и у других производителей опалубки. Например, Paschal представляет автоматизированное программное обеспечение для планирования, с помощью которого можно обмениваться всей необходимой информацией с программами, поддерживающими BIM. Кроме того, у компании есть аппаратное решение, которое позволяет в режиме реального времени получить данные о температуре бетона, что позволяет определить его прочность и фактический уровень зрелости.

Дополненная реальность в строительстве

Картинка отражения дополненной реальности

Именно благодаря доступности дополненной реальности на смартфонах, технология AR начала быстро получать популярность. Вспомните, какой бум произвела три года назад игра Pokemon Go! Именно она запустила процесс популяризации данной технологии.

Технологии AR уже сейчас помогают механикам и инженерам выявлять проблемы установки компонентов. Например, при переходе на новые экологические стандарты двигателей меняются их геометрические размеры. Поэтому производителям техники приходится искать дополнительное пространство под капотом, а производителям спецтехники – адаптировать своё оборудование под новые условия. Именно здесь на помощь приходят трёхмерные чертежи и технологии дополненной реальности. Конечно, успешным проектированием занимались и без новых технологий, но они помогают делать эту работу быстрее и эффективней.

Появление же шлемов и очков дополненной реальности расширили границы использования технологии. Многие специалисты сходятся во мнениях, что в ближайшее время AR станет важной частью проектирования и строительства. Одной из сфер применения технологии станет проверка и инспекция строительных работ. Инспектор и мастер участка, используя технологию дополненной реальности с загруженным проектом, смогут проконтролировать выполнение работ и выявить ошибки на ранних стадиях. Это особенно актуально при дорожных и земляных работах, а также при монтаже и прокладке коммуникаций.

Дистанционное обслуживание

Фото интерфейса Hololens 2 для обслуживания машин

Применение технологий дополненной реальности используется для помощи в производстве некоторых работ. Инженер в офисе может взглянуть на участок глазами работника и подсказать ему вариант решения каких-то сложных задач. К тому же, связь между офисом и строительной площадкой с возможностью мгновенного обмена информацией и чертежами позволит повысить производительность и скорость сдачи объектов.

Тем более, что технологии не стоят на месте. Более трёх лет назад компания Trimble впервые продемонстрировала возможности использования технологии совмещения виртуальной реальности Microsoft HoloLens в строительстве. И вот в этом году был представлен новый продукт XR10 с HoloLens 2. Он устанавливается на строительную каску и позволяет работникам использовать 3D модели непосредственно на местах при проверке и/или сборки конструкций.

"Возможность доступа и взаимодействия с голографическим изображением вдохновила новые процессы визуализации, совместной работы и производства на корпоративных рынках. Для людей, которые проводят дни на рабочем месте, Trimble XR10 с HoloLens 2 и портфелем программного обеспечения Trimble открывает возможности смешанной реальности, чтобы помочь им выполнить больше работы", - отмечает Алекс Килман (Alex Kipman),технический специалист по искусственному интеллекту и смешанной реальности в Microsoft.

Фото интерфейса Hololens 2 для обслуживания машин

В России пока только говорят об этом как о технологической инновации, но в Европе уже активно пользуются возможностями смешанной реальности. Коммерческий директор Trimble Solutions Россия Денис Купцов рассказал, что французская GA Smart Buildings при строительстве офисного здания в Тулузе смогла избежать задержек при строительстве и перерасхода средств именно благодаря использованию технологии дополненной реальности. Возможность визуализации моделей BIM, совмещенных с реальной средой позволила легко выявить несоответствия между проектными решениями и контролировать работы практически в реальном времени.

Подобная технология открывает и новые горизонты для бизнеса сервисных услуг. Например, проведение работ по техническому обслуживанию техники и оборудования, особенно находящиеся в малодоступной местности. Владельцам машин не нужно будет отправлять их в сервисный центр. Сервисный специалист сможет провести работы удалённо при помощи AR технологий и камеры. Техник сможет транслировать состояние узлов и техники в целом, а эксперт сможет оценить ситуацию и найти решения, передав его техническому специалисту с инструкцией выполнения.

Погружение в цифровой мир для создания реального

Картинка погружения в дополненную реальность

Технологии VR и AR позволяют строителям использовать цифровое моделирование BIM для демонстрации конечного результата до начала строительных работ. Это даёт возможность внести корректировки или изменения в проект на стадии подготовки, что снижает риски и дополнительные затраты, а также позволяет быстрее согласовать итоговый проект с учётом пожеланий заказчика и требований СНИПов и других законодательных норм.

Ещё одной технологией объединения виртуальной реальности и реального мира является CAVE. Это революционная система виртуальной реальности с эффектом полного погружения. Она проецирует полноразмерное трехмерное изображение, позволяя буквально входить в этот голографический мир. Благодаря этому, дизайнеры и проектировщики способны представить планы строительства в реалистичном виде, таком, как если бы сооружение уже было построено. Или размещать технику на строительном участке, чтобы оценить возможность одновременного нахождения нескольких машин. И это не просто расчёты, а наглядное пособие как будет работать техника и хватит ли ей места для выполнения поставленных задач.

Для создания подобных проектов часто привлекаются софтверные компании, которые реализуют определённые проекты. Например, программа планирования Liebherr Crane Planner 2.0 была создана в сотрудничестве с Центром строительной робототехники. Цель программы – показать клиентам возможности кранов для решения их задач. Она позволяет создавать 3D модель строительной площадки и наглядно продемонстрировать работу крана.

Конечно, такую же программу можно смотреть и на экране компьютера, но, по словам специалистов, восприятие размеров, высоты, машины и прочего в виртуальной среде гораздо лучше, чем на плоском мониторе.

Для реализации крупных проектов, особенно инфраструктурных, принимает участие большое количество подрядных организаций. Часто они работают по собственному графику ведения работ, не согласовывая их с другими участниками проекта. Иногда это приводит к серьёзным накладкам, требующих больших временных и материальных затрат на их устранения. Специалисты подразделения строительного программного обеспечения Topcon использовали технологии AR для разработки Topcon MAGNET Live - цифровой веб-платформа для просмотра виртуальной трехмерной модели и комментариев в ней. Такое решение обеспечивает участников проекта всеми необходимыми данными и позволяет координировать действия в одной общей модели. Кроме того, это позволяет владельцам проектов наглядно увидеть возможные проблемные точки и постараться решить вопросы ещё до того, как он превратиться в реальную проблему. Кроме того, создание виртуального воплощения проекта позволяет более эффективно спланировать необходимые ресурсы и заранее разместить заказы на материалы.

Будущее, которое ближе чем Вы думаете

Фото человека в очках дополненной реальности

Технологии VR и AR активно внедряются в строительстве, и этот процесс будет только нарастать. Интеграция виртуальной реальности с BIM для визуализации проектов находится, по мнению специалистов, ещё на ранней стадии, но уже в зоне лавинообразного внедрения. Тоже касается и приложений дополненной реальности, позволяющей работать с данными непосредственно на участке.

Кроме того, использование AR и VR позволяют гораздо проще и быстрее выявить потенциальные трудности, чем использование чертежей и схем. Именно поэтому, специалисты предполагают взрывной рост данных технологий. Особенно в свете снижения стоимости оборудования и разработок приложений.

Они, вероятно, будут использоваться и в будущем, чтобы помочь преодолеть многие проблемы, с которыми сталкиваются проекты на этапе планирования. С помощью AR и VR гораздо проще определить потенциальные трудности, чем на чертежах.

Наблюдая за тем, как крупные мировые технологические и машиностроительные компании вкладывают деньги и прилагают усилия для развития и внедрения технологий виртуальной и дополненной реальности, в ближайшее время стоит ждать прорыва в области их применения. Если конечно не появится ещё более продвинутая технология.

Автор: Геннадий Петров

Поделиться
Подпишись на Я.Н