TechFusion.ruКомпанииПять технологических трендов, меняющих строительство и промышленность

Пять технологических трендов, меняющих строительство и промышленность

Autodesk

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?

Эти вопросы легли в основу прошедшего недавно «Форума Будущего» компании Autodesk. На мероприятии назвали главные технологические тренды, которые будут влиять на бизнес в России и в мире следующие 5-20 лет. 

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. 

Префабрикация

Префабрикация. Фото: Autodesk

Ожидается, что в России префабрикация станет стандартом в ближайшие 5 лет. В частности, сегодня это направление 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 Autodesk Revit 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 тысяч 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. Эти уникальные конструкции принимают на себя высокую нагрузку.

Такие проекты, в частности, выполняет китайская компания CCEED (China Construction Eighth Engineering Division). На заводе колонны изготавливаются по 3D-модели на станках с ЧПУ. Массивные металлические конструкции создают из отдельных деталей. После изготовления на каждую деталь наносится QR-код, чтобы собрать информацию обо всех частях в BIM-модель и отслеживать путь от завода до места установки.

Чтобы убедиться, 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 соответствующим образом обновляют BIM-модель.

Тренд № 2: Большие данные

Стройка становится интеллектуальной. На это влияет ряд факторов. Среди них —  активное внедрение BIM на 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.

Другой пример — Smartvid.io. Этот стартап использует искусственный интеллект и машинное обучение для анализа фото- и видеоинформации 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». Это новый вид предприятий, подразумевающий 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 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 и отображать их для каждого участника цепочки поставок. Проектировщики могут видеть последующие технологические процессы и совершенствовать дизайн в соответствии с возможностями производства. Подключение к данным в режиме реального времени также позволяет членам команды находить и исправлять ошибки, если они происходят, получать больше информации о производительности 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.

Autodesk

Under Armour использовала 3D-печать для создания персонализированных кроссовок

К кастомизации постепенно приходят популярные бренды — например, производители спортивной обуви. Так, 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 оптимальную модель.

Тренд № 4: Компьютер-проектировщик

Генеративный дизайн — революционная технология, использующая алгоритмы искусственного интеллекта для разработки изделий. За рекордно короткие сроки можно 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.

3D-печать

Эксперимент GM

Совсем недавно о планах внедрения такой технологии  заявила компания General Motors. Компания собирается использовать сочетание генеративного дизайна и 3D-печати для изготовления деталей автомобилей. В качестве эксперимента специалисты компании создали крепление сиденья. Оно получилось на 40% легче и на 20% прочнее, чем при обычном производстве.

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 специальную «робо»-среду. Эш также оснащен компьютерным зрением, благодаря чему может «видеть» окружающих, узнавать о процессах, происходящих вокруг, и учиться выполнять, то что от него ждут.

Бишоп

Робот Бишоп. Фото: Autodesk

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. 

Все иллюстрации в материале предоставлены компанией Autodesk