Будь то высокотехнологичное позиционирование, системы информационного моделирования зданий, телематика, дистанционное управление или 3D-печать, эти технологии доступны уже сейчас. Первоначальные инвестиции, которые строительные компании делают в эти технологии, будут окупаться быстрее, более рациональным развертыванием проектов, меньшим количеством ошибок на местах, улучшенным обслуживанием автопарка и более эффективным развертыванием рабочей силы.
BIM облегчает планирование проектов
По мере того, как строительные проекты становятся все более сложными, а желаемые сроки их завершения - все более сжатыми, необходимо интегрированное средство отображения всех аспектов проекта. Системы информационного моделирования зданий (BIM) являются средством для всех заинтересованных сторон в проекте - архитекторов, бухгалтеров, строительных бригад и т.д. - и позволяют взглянуть крупным планом на рабочий процесс строительного проекта, чтобы оптимизировать планирование и координацию проекта.
Принимая компьютерного автоматизированного проектирования (CAD) вверх по технологической лестнице, BIM использует такие инструменты, как роботизированные станции инструментов и 3D лазерные сканеры, чтобы дать дизайнерам более глубокое понимание проектов. Эти инструменты позволяют BIM-моделям быть доступными в полевых условиях, что обеспечивает более быстрое и точное сотрудничество в режиме реального времени на рабочей площадке без задержек в ожидании обновленных проектов.
Строительные фирмы широко используют BIM. В посте блога от поставщика программного обеспечения BIM компании Hexagon, исследование 2019 года "Sage Construction Hiring and Business Outlook Survey" показало, что только 38% строительных фирм не используют BIM. В посте добавлено, что по данным Национального института стандартов и технологий (NIST), моделирование данных из таких технологий, как BIM, сокращает дублирование проектных и производственных работ, что, в свою очередь, приводит к дорогостоящим задержкам. По оценкам NIST, эти потраченные впустую средства могут составить 8,4 миллиарда долларов для инженеров, которые будут отвечать на вопросы и создавать дополнительные чертежи, и 3,8 миллиарда долларов для машинистов, которые будут делать то же самое.
Hexagon предлагает программное обеспечение BIM, которое принимает входные данные из 3D CAD-моделей и генерирует рабочий процесс BIM, который может быть обновлен по мере необходимости. Рабочий процесс включает в себя детальные элементы конструкции, которые распространяются на все особенности здания. Hexagon предлагает программное обеспечение BIM, которое принимает данные из трехмерных CAD-моделей и генерирует детальное изображение BIM, показывающее все строительные элементы. Компания Hexagon предлагает программное обеспечение BIM, которое принимает данные из трехмерных CAD-моделей и генерирует детальное изображение BIM, показывающее все строительные элементы". Некоторые могут сказать, что информационное моделирование здания (BIM) отвечает за создание все более и более сложных форм здания, и это может быть правдой", - говорит Мэтт Уилис (Matt Wheelis), LEED AP, Global Business Development, Buildings & Construction, подразделение компании Hexagon по геосистемам. "Но сложность здания также является функцией систем, содержащихся в этом здании, чтобы автоматизировать контроль за состоянием окружающей среды, интегрироваться с системами эксплуатации объекта и сделать здание более отзывчивым к людям и окружающей среде".
Одним из ограничений BIM является его относительная недоступность для существующих зданий. "Одна из тенденций, которая привлекает большое внимание в последние пару лет, это "Цифровой Близнец", или цифровая копия фактического здания, которая синхронизирована со зданием, так что данные датчика могут быть поняты в контексте (включая 3D) и воздействия и изменения, смоделированные для лучшего прогнозирования результатов", - говорит Hexagon's Wheelis. "Для новых зданий информационная модель здания - или BIM - может обеспечить 3D-контекст, но для существующих зданий появляется тенденция использовать лазерное сканирование (LIDAR) для захвата геометрии здания и использовать специализированное программное обеспечение для создания трехмерного виртуального представления".
Просмотр прогресса через дополненную реальность
В то время как BIM является большим подспорьем при планировании строительства, виртуальные технологии, такие как дополненная реальность (AR) и смешанная реальность, дают заинтересованным сторонам проекта четкое окно в проект по мере того, как проект проходит все стадии, через любое настольное или мобильное устройство. AR предназначена для объединения физического и цифрового миров путем наложения цифровой информации на реальную среду пользователя.
"У нас было видение с конца 1990-х годов - мы уже 20 лет смотрим на технологию AR для применения в строительстве и землеройных машинах", - говорит Марк Николс, генеральный директор компании Trimble. С помощью AR все заинтересованные стороны в процессе строительства теперь могут визуализировать, как будет выглядеть проект с помощью 3D модели, используя инструмент AR на своих собственных устройствах". Во время просмотра модели, наложенной на реальную площадку, люди могут задавать вопросы и отвечать на них, поднимать проблемы и решать проблемы на месте.
По словам Николса, AR и смешанная реальность, которая привязывает виртуальные объекты к реальному миру, взлетели в последние несколько лет благодаря технологическому прогрессу в таких областях, как датчики, видео и программное обеспечение. Николс добавляет, что нынешний кризис COVID-19 может еще больше расширить использование AR и смешанной реальности, так как строительные операторы стремятся разместить меньшее количество людей на рабочих местах и прибегнуть к более широкому использованию технологий.
"Смешанная реальность - это то, к чему будет стремиться индустрия, так как операторы получают возможность работать в режиме громкой связи", - говорит Николс. Он считает, что смешанная реальность интегрирована с сертифицированным хардхатом, который позволяет пользователям визуализировать 3D-данные на проектных объектах. 
Сила симуляции для обучения
Хитросплетения выполнения задачи построения часто могут быть изучены в виртуальной манере, которая проходит через оператора, позволяя ему выучить задачу, прежде чем делать ее по-настоящему. Моделирование, при котором мощная компьютерная и программная команда, предоставляющая полную картину всех аспектов выполняемого строительного проекта, дает строительным операторам мощный союзник по обучению и практике.
Моделирование позволяет операторам экспериментировать с переменными строительного проекта, помогая операторам оптимизировать конкретную работу и обеспечивая дополнительную степень уверенности при обучении новых или неопытных операторов. "Моделирование позволяет операторам тренироваться в безопасных условиях, испытывая при этом сложные ситуации", - говорит Курт Леконт (Curt Leconte), менеджер по продукции, тренажеры John Deere. "Некоторые из преимуществ включают концентрацию времени на сиденье, повторяемость и опыт работы с различным оборудованием с минимальными затратами". Нет необходимости заправлять оборудование, тянуть за собой зону и занимать место инструктора". Моделирование можно переустановить и попробовать снова и снова".
По словам Леконте, появление все более мощных компьютеров позволяет повысить точность и функциональность симулятора. "Мы можем более точно представить компоненты машины, симулятор грунта и интерактивные среды, которые позволяют операторам чувствовать себя так, как будто они контролируют реальное оборудование. Например, симуляторы теперь могут моделировать частицы почвы и то, как они взаимодействуют с ножом или ковшом, уплотнение гусениц почвы, вычислять силы, которые испытывает оборудование в каждой точке, рассчитывать расход топлива во время работы и многое другое".
Улучшение позиционирования по классам для повышения производительности
Позиционирование по классам является важнейшей задачей на стройплощадке, где традиционные низкотехнологичные методы не позволяют обеспечить скорость и точность, необходимые для решения сегодняшних задач строительства. Технология позиционирования грейда позволяет операторам интерактивно наблюдать за тем, что происходит на стройплощадке во время движения строительной машины, исключая догадки и повышая производительность. Технологические достижения улучшают все важные функции позиционирования сортов. "Системы управления сортами продолжают повышать производительность, точность и прибыльность множества приложений на стройплощадке", - говорит Оскар Канту, менеджер строительного контента в Северной и Южной Америке компании Topcon Positioning Systems.
Система позиционирования Topcon X-53x обеспечивает динамическое позиционирование ковшей в режиме реального времени и просмотр дизайна.система позиционирования Topcon X-53x обеспечивает динамическое позиционирование ковшей в режиме реального времени и просмотр дизайна.система позиционирования Topcon предлагает систему позиционирования сортов, разработанную для сведения к минимуму догадок и ошибок оператора при позиционировании сортов. "Наша система позиционирования X-53x обеспечивает динамическое, динамическое, в режиме реального времени, размещение ковшей на экране и просмотры проектирования. Она позволяет операторам резать уклоны быстрее и точнее; создавать, резать и проверять сложные конструкции из кабины; а также повышает безопасность, удаляя устройство для проверки уклонов из траншеи".
Компания Cantu добавила, что X-53x можно легко модернизировать до автоматической системы, которая помогает операторам автоматически определять глубину копания и угол наклона ковша. "Оператор может импортировать проектные файлы или создать индивидуальную конструкцию из кабины экскаватора, используя ковш для топографических съемок", - говорит Cantu. "Ковш следует сложной конструкции, просто откинув назад левый джойстик". Кроме того, он может добавить поддержку для автоматизации стрелы при наклоне/повороте".
Компания Trimble также внедрила ряд инноваций в свою продукцию по контролю сорта. В марте 2020 года компания Trimble представила свою продукцию Trimble Earthworks Grade Control версии 2.0. Наиболее примечательной особенностью системы является Horizontal Steering Control (Горизонтальное рулевое управление), которое автоматически контролирует машину для выполнения любого горизонтального выравнивания, такого как задняя часть обочины, линия разлома, осевая линия проезжей части или дно склона, без помощи оператора.
"Мы уделяем особое внимание помощи оператора", - говорит Кэмерон Кларк, директор по землеройным машинам, гражданскому строительству и инженерному обеспечению компании Trimble. "Множество систем позиционирования по уклону скажут оператору, как далеко двигать машину, но не подскажут, как это сделать". Интегрированная система управления грузоподъемностью LOADRITE отображает на одном экране контроль сорта и точные данные о грузоподъемности, что повышает производительность и эффективность грузоперевозок за счет предотвращения погрузки и предотвращения перегрузки".
Trimble Earthworks Grade Control версии 2.0 оснащена системой горизонтального рулевого управления, которая автоматически контролирует машину для выполнения любого горизонтального выравнивания.Trimble Earthworks Grade Control версии 2.0 оснащена системой горизонтального рулевого управления, которая автоматически контролирует машину для выполнения любого горизонтального выравнивания.Платформа также предлагает безмасляную конфигурацию автогрейдера, которая монтирует один приемник GNSS в кабине и один на гусеничном ходу машины, тем самым устраняя мачты и кабели, традиционно расположенные на ноже. По мнению компании Trimble, такая конструкция помогает подрядчикам снизить риск повреждения машины и сокращает время, затрачиваемое на ежедневный демонтаж и переустановку мачт.
Беспилотники на помощь
Ничто не сравнится с точными визуальными данными для обследования потенциальной строительной площадки. Отправка туда людей стоит времени и денег, поэтому все больше строительных операторов рассматривают возможность использования беспилотных летательных аппаратов для аэрофотосъемки перед лопатой или отправкой людей для детального осмотра. Кроме того, беспилотные летательные аппараты могут быть полезны для мониторинга хода строительного проекта без физической отправки людей для осмотра площадки.
Propeller Aerobotics использует беспилотники как часть облачной платформы визуализации и анализа данных. Платформа предоставляет технологию 3D-картографирования объектов, которая обеспечивает точность до одной десятой фута, по словам соучредителя и генерального директора компании Рори Сан Мигеля, в интервью, проведенном ForConstructionPros на выставке CONEXPO 2020. "Беспилотные летательные аппараты предназначены для того, чтобы помочь освободить перегруженный работой персонал на стройплощадке для выполнения некоторых утомительных задач съемки и сосредоточиться на анализе данных", - говорит Сан Мигель. Беспилотные летательные аппараты производят измеримые 3D-обзоры объекта, а также интерактивную, визуальную временную шкалу сайта пользователя". Платформа создает отчеты по требованию, что освобождает пользователя от необходимости выполнять анализ данных.
Поскольку беспилотники могут быть незнакомы некоторым пользователям, Сан Мигель говорит, что Propeller выделил значительные ресурсы, чтобы помочь клиентам внедрить технологию и ориентироваться в таких вопросах, как права на воздушное пространство.
Дело в телематике
По мере роста использования IoT (Internet of Things) все больше строительных компаний хотят использовать данные об использовании топлива, пробеге и других переменных для лучшего прогнозирования технического обслуживания и ремонта транспортных средств. Для крупных операторов способность прогнозировать техническое обслуживание особенно важна, так как расходы на топливо могут взлететь до небес и транспортные средства могут ломаться в самое неподходящее время.
Телематика, использующая телекоммуникации и обработку информации для мониторинга работы транспортных средств, стала важным союзником для строительных операторов, помогая им максимально эффективно развертывать и обслуживать зачастую обширный парк оборудования. Например, компания Volvo Construction Equipment использует свою систему телематики ActiveCare Direct для мониторинга износа оборудования. "В Volvo некоторые из наиболее распространенных проблем, с которыми мы сталкиваемся при использовании нашей передовой телематической системы ActiveCare Direct, - это чрезмерная работа на холостом ходу, горячее отключение турбокомпрессоров, высокоскоростные переключения на колесные погрузчики и неправильное использование режимов работы экскаваторов", - говорит Дейв Адамс, менеджер по продажам продукции, связанный с сервисным обслуживанием. "Решение этих проблем может снизить затраты, увеличить время безотказной работы и определить возможности для обучения операторов - все это может помочь компании".
Система прямой телематики Volvo Construction Equipment Active Care Direct отслеживает износ оборудования, помогая операторам оптимизировать график развертывания и технического обслуживания транспортных средств, а система прямой телематики Volvo Construction Equipment Active Care отслеживает износ оборудования, помогая операторам оптимизировать график развертывания и технического обслуживания транспортных средств. По словам Адамса, телематическая система компании отправляет собранные данные в центр Volvo Uptime Center в Пенсильвании, где аналитики данных и программная система просеивают данные и посылают оповещения только в том случае, если есть объект, на который можно воздействовать. Система также предоставляет ежемесячный отчет об использовании автопарка, позволяя клиентам видеть производительность, эффективность, часы работы и случаи неправильного использования оборудования.
Снижение чрезмерных простоев позволило сократить эксплуатационные расходы на потребление топлива и техническое обслуживание, по словам Адамса. "Это может даже помочь увеличить стоимость машины при перепродаже, поскольку машина с меньшим временем простоя будет накапливать меньше часов. Я видел, что в сумме это увеличивает разницу в паре тысяч и более часов эксплуатации, позволяя владельцу продать машину за тысячи долларов больше".
Иногда хаотичный характер строительства также требует, чтобы операторы следили за тем, где находятся строительные машины в любой момент времени. Здесь телематика снова пожинает плоды. "Когда какая-либо единица техники пропадает, это может затруднить работу автопарка и увеличить расходы на страхование", - говорит Стивен Берубе, старший менеджер по развитию бизнеса в сфере внедорожных и профессиональных продаж, Geotab. "Телематическая система позволяет флотам создавать геозоны, виртуальную обстановку, соответствующую реальному географическому положению. Строительные компании могут использовать геозоны для определения того, украден или ненадлежащим образом перемещен тот или иной элемент оборудования, покидающий рабочее место". Наряду с кражей всегда существует вероятность несчастных случаев или столкновений на строительной площадке".
Берубе отмечает, что телематика создает базу данных по флоту, бесценную для безопасности. "Менеджеры автопарка могут просматривать историю поездок, данные об авариях и журналы, а также профили скорости, графики акселерометров и/или оборотов в минуту. С помощью этих данных они могут обучать операторов оборудования безопасным приемам работы с оборудованием, чтобы предотвратить аварии в будущем".
Робототехника отвечает требованиям к нагрузке
Постоянная проблема на строительных площадках заключается в том, что люди часто перемещают тяжелые грузы, во много раз превышающие их грузоподъемность. Эта проблема усугубляется на некоторых стройплощадках, где необходимо маневрировать грузом в узких местах, к которым строительная техника может быть нелегко доступна. Для решения этой проблемы промышленность применяет роботизированные технологии в экзоскелете, роботизированные функции которого обеспечивают более безопасную работу с тяжелыми грузами.
Компания Sarcos Robotics разработала полнофункциональный промышленный экзоскелет, называемый Guardian XO, который позволяет рабочим поднимать грузы в 20 раз большей грузоподъемностью. "Роботы Guardian XO дают оператору дополнительную степень безопасности в труднодоступных местах на строительной площадке", - говорит Кристи Мартиндейл, директор по работе с клиентами и исполнительный вице-президент по продуктовой стратегии компании Sarcos Robotics. "Он позволяет людям маневрировать и поднимать материалы в местах, куда вилочные погрузчики или другая тяжелая техника недоступна".
Эксоскелет Guardian XO компании Sarcos Robotics позволяет поднимать груз в 20 раз больше грузоподъемности.экзоскелет Guardian XO компании Sarcos Robotics позволяет поднимать груз в 20 раз больше грузоподъемности.мартиндейл добавляет, что правила социальной дистанцированности, которые ограничивают количество людей, которые могут поднимать тяжелые предметы, являются еще одним преимуществом роботизированного экзоскелета, так как теперь один человек может поднять предмет весом до 200 фунтов. Guardian XO уменьшает вероятность получения травмы работником и предоставляет ему высокую степень свободы передвижения.
Дистанционное управление делает работу оборудования более безопасной. Безопасность является первостепенной задачей для операторов строительства. Технология дистанционного управления, позволяющая оборудованию работать без физического присутствия человека, может помочь операторам там, где рабочая сила недоступна, а также в изолированных или опасных местах, где применение человеческого труда непрактично. "По-прежнему во всем мире принято помещать операторов машин в опасную среду", - говорит Энди Масси, специалист по применению продукции компании Caterpillar. "Ни один работодатель не хочет подвергать операторов риску. Технология дистанционного управления строительной техникой базировалась вокруг горнодобывающего оборудования и была слишком дорогой для внедрения в общие области применения".
Технология Cat Command компании Caterpillar позволяет работодателям внедрять экономичную, разработанную на заводе, интегрированную технологию дистанционного управления для большого количества машин Cat. Технология дистанционного управления Cat Command обеспечивает операторам гибкость в развертывании рабочей силы там, где это необходимо. "Хорошим примером того, как это может быть реализовано с огромным успехом, являются низкопроизводительные заводы по производству бетонных партий, где для загрузки бункеров завода обычно используются небольшие колесные погрузчики", - говорит Масси. Как только бункеры заполнены, машина сидит на холостом ходу в ожидании следующего заказа". В этом приложении, представьте себе, если бы один оператор мог управлять пятью погрузчиками на пяти различных площадках из одного центрального пункта, не отставая от производства по мере необходимости".
Технология Cat Command компании Caterpillar позволяет работодателям развернуть интегрированную технологию дистанционного управления для большого ассортимента машин Caterpillar, а технология Cat Command компании Caterpillar позволяет работодателям развернуть интегрированную технологию дистанционного управления для большого ассортимента машин Caterpillar. С трудовой точки зрения, технология дистанционного управления также имеет дополнительные преимущества. "Мы находим, что Cat Command Technology открывает профессию по управлению машинами совершенно новому кругу работников, которых раньше не привлекала или не привлекала профессия по управлению машинами", - говорит Масси. "Сюда входят люди с ограниченными физическими возможностями, которые раньше не могли подняться на борт машины, и высокотехнологичные молодые специалисты, которые считают дистанционное управление машиной важнейшим направлением своей карьеры".
Прочные устройства противостоят злоупотреблениям на рабочем месте. Технологические достижения в строительстве также означают более широкое присутствие таких устройств, как ноутбуки, планшеты и смартфоны, на всех строительных площадках. Учитывая их важность для сбора и хранения важных данных, важно, чтобы эти устройства выдерживали воздействие грязи, влажности, экстремальных температур и вибраций. Прочные устройства дают строительным компаниям больше уверенности в том, что они выдержат суровые условия эксплуатации.
Например, прочные ноутбуки имеют более толстый и прочный корпус, чем обычные ноутбуки, и используются главным образом в промышленных, строительных и военных целях. Они предназначены для противостояния вибрации, ударам, падениям, пыли и влаге, но в то же время соответствуют таким требованиям, как высокая производительность и безопасность государственного класса. Смартфоны для жестких условий эксплуатации, такие как Kyocera DuraForce2, герметизированы от влаги и влажности и противостоят ударам, вибрации и экстремальным температурам. Смартфоны для жестких условий эксплуатации, такие как Kyocera DuraForce2, герметизированы от влаги и влажности и противостоят ударам, вибрации и экстремальным температурам. Они могут включать в себя такие функции, как сенсорные экраны, батареи с горячей заменой, встроенные сканеры, большую память и объем памяти и многое другое.
Прочные смартфоны имеют более толстый корпус и защищены от воздействия экстремальных условий окружающей среды. Эти смартфоны можно оставить в песчаной буре, заморозить в метель или уйти под воду. Как и прочный планшет, прочные смартфоны, как правило, отвечают IP-сертификации и военные стандарты спецификации для пыли, ударов, вибрации, дождя, влажности, солнечной радиации, высоты и экстремальных температур. 
3D-печать революционизируя строительные материалы
Технология также меняет внешний вид строительных материалов. Привычное изображение бетона, заливаемого на плиту смесителем, начинает меняться на композитные материалы, которые распечатываются на 3D-принтере. 3D-печать потенциально позволяет изготавливать высокопрочные строительные материалы без грязи и путаницы традиционных процессов формирования материала.
Строительные компании рассматривают 3D-принтеры, которые могут печатать материалы, сочетающие в себе композитный материал и бетон, толще обычного бетона. Потенциальные преимущества включают в себя более быстрое строительство, меньшие затраты на рабочую силу, повышенную сложность и/или точность, большую степень интеграции функций и меньшее количество отходов. В одном из примеров - бельгийская провинциальная компания по ускорению технологий Kamp C изготовила конструкцию для двухэтажного дома с помощью стационарного 3D-принтера для бетона на месте. Компания утверждает, что прочность бетона на сжатие в три раза выше, чем у традиционного кирпича. Дом был построен примерно за три недели.
Достигнуты успехи и в области 3D-печати, ориентированной на строительство. Производственно-технологическая компания Branch Technology предлагает запатентованный процесс 3D-печати, называемый сотовым производством, C-FAB, который, по словам компании, позволяет создавать композитные стеновые системы для внутренних и наружных конструкций с высокой прочностью на вес радиоприемника и высокой гибкостью дизайна. В то время, когда строительные операторы сталкиваются с проблемой более плотных проектных окон, повышенной сложности здания, большей потребности в данных и возможности меньшего количества человеческого труда из-за проблем с бюджетом и безопасностью, такие технологии, как те, которые изображены здесь, дадут проницательным операторам преимущество перед конкурентами.