Как далеко мы продвинулись на пути автономного строительства?

По материалам статьи «How far are we into construction’s autonomous pathway?» от Construction Technology

Известно, что инновации в строительной индустрии внедряются достаточно медленно. Однако не в случае автономных технологий — в этом направлении развитие идёт куда быстрее.

Подтверждением этому могут послужить данные исследования от Hexagon, посвящённого технологиям автономного строительства, в котором приняли участие сотрудники из генподрядных компаний в Северной Америке, Великобритании и Австралии. Опрос более 1000 лиц, принимающих решения по использованию технологий, показал, что 84% компаний уже внедрили автономные технологии на том или ином уровне.

Большинство отмечают очевидные связанные с этим преимущества — от повышения экологической устойчивости и сокращения производимых отходов до роста уровня безопасности труда. Кроме того, опрошенные строительные компании планируют в ближайшие три года инвестировать в автономные технологии в среднем 7,1 млн. долл.

«Строительные компании обращаются к автономным решениям для более эффективного снижения рисков и повышения успешности операций, что является ключевым фактором при решении ежедневных проблем, связанных с продуктивностью рабочего процесса, экологической устойчивостью объекта и его прибыльностью» — отметил Томас Харринг, президент подразделения Hexagon Geosystems.

Этапы освоения автономных технологий

В автономности нет крайних показателей: оборудование или система не могут быть либо полностью управляемыми, либо полностью автономными. Существует целый спектр полуавтономных технологий, которые уже давно используются в управлении оборудованием и автоматизации какого-либо процесса в жизненном цикле объекта строительства.

На самом деле принято считать, что существует пять уровней автономности: на первом оператор выполняет большинство задач с некоторыми простыми подсказками от ИИ, а на пятом оборудование работает полностью автономно, выполняя любую задачу, на которую способен опытный оператор-человек. Но где же на этом спектре находится строительство?

«Мы наблюдаем множество колебаний между первым и третьим уровнями в отношении многих транспортных средств, причём в строительстве бóльшее внимание уделяется третьему уровню. Причиной этого является растущая нехватка не только квалифицированной рабочей силы, но и рабочей силы в целом. При наличии человека-оператора всегда могут случаться переработки, неудовлетворительное качество работ и прочие факторы, за которые подрядчику приходится много платить. Однако если оборудовать рабочие машины некоторыми дополнительными возможностями, то они в некотором смысле приобретают тот пятилетний опыт, которого нет у начинающего оператора. Технология помощи водителю очень полезна и важна» — говорит Питер Бледей, руководитель отдела автономии в Danfoss Power Solutions.

Скотт Шеффлер, менеджер по маркетингу в Moog Construction, имеет схожую точку зрения. Он считает, что важно не то, какой уровень автономности используется, а то, что эта технология приносит ощутимую пользу. «Сейчас появляются всё более высокие уровни освоения технологии, от помощи в эксплуатации оборудования до полной автономии. Главное, о чём не стоить забывать, — это то, что технологии должны повышать производительность труда и одновременно обеспечивать безопасность для рабочих» — отмечает Шеффлер.

Автономность может заключаться в выполнении физической работы оборудованием (например, экскаватор с машинным управлением автоматически копает на глубину до 30 м.) или в выполнении процесса программой, а не человеком (например, переформатирование и организация данных). Задачи, выполняемые с помощью программного обеспечения, могут не так сильно захватывать дух, как движущаяся сама по себе машина весом в 20 тонн. Однако это не делает их менее значимыми, в некоторых случаях даже наоборот.

«Когда вы разрабатываете проект, составляете смету и проводите тендер, во многих случаях все просто переносится на бумажные носители, и подрядчикам приходится заново вычислять и создавать модель, когда она уже существует. Задача кажется несложной, но я, тем не менее, слышал много жалоб от людей о том, что им приходится тратить на это лишнее время. При этом стоит помнить, что люди совершают ошибки. А если у вас будет алгоритм, который сможет принимать информацию, обрабатывать её и отбрасывать ненужное, то вы также и сэкономите время на всём этом процессе» — подчёркивает Кэмерон Кларк, директор управления землеройной техники в подразделении Trimble по решениям в области гражданской инфраструктуры.

Какой эффект автономные технологии оказывают на строительство сегодня

Использовать автономные машины в отрасли строительства намного сложнее, чем в других, так как она является более динамичной (в отличие от, например, горнодобывающей промышленности). На строительной площадке намного больше движущихся элементов и различного оборудования, которое также перемещается. Несмотря на это, автономные технологии уже затронули технику, ежедневно используемую на стройках по всему миру, например, бульдозеры.

Практически все выпускаемые в настоящее время бульдозеры оснащаются автоматической системой контроля уклона, что позволяет подрядчикам использовать их несколько иначе и даже отказаться от использования некоторых других машин.

«Раньше вы бы использовали бульдозер для основных работ, а с помощью грейдера бы доделывали мелкие задачи и производили уборку. Сейчас же для завершения работ грейдер не обязателен» — говорит Кларк. Он отметил, что на многих объектах система управления машинами на экскаваторах позволяет выполнять с их помощью работы на склонах, в которых раньше использовались бы бульдозеры, что освобождает последние для других задач.

Кларк также подчеркнул, что автономные технологии распространяются всё шире, и по мере того, как вовлечённые в них люди увеличивают их ценность, остальные начинают признвать их значимость и убеждаться в том, что они впишутся в их рабочие процессы. Поэтому вклад во внедрение автономных технологий может хорошо окупиться, так как вы сможете делать больше с меньшими затратами. Кроме того, могут улучшаться важные показатели, например, экологическая устойчивость.

Человек всегда на первом месте

Все специалисты, которые хоть немного вовлечены в использование автономных технологий, считают, что в ближайшем будущем люди останутся наиболее важным элементом строительного процесса и что технологии существуют для того, чтобы облегчить людям жизнь, а не заменить их полностью.

Обстановка на строительной площадке обычно очень быстро меняется, что значительно затрудняет полную автоматизацию оборудования. Скорее всего, первой полностью автономной машиной, которая будет использоваться на строительных площадках, станет каток. Трамбовка — очень важный, но в то же время очень простой процесс: машина движется по прямой линии с заданными параметрами. Недавно компания Trimble объявила об успешном испытании своего автономного катка на рабочей площадке в Канаде, однако дата его поступления в продажу пока не называется.

По мнению Кэмерона Кларка, вместо того, чтобы думать об автоматизации машин, целесообразнее будет сосредоточиться на автоматизации рабочих процессов:

«До полностью автономных рабочих площадок без единого человека нам ещё очень далеко. Более реальный сценарий заключается в том, что существуют определённые рабочие процессы и машины, выполняющие определенные задачи, которые следовало бы автоматизировать. Мы не сможем сделать автономным всё, и нет смысла даже пытаться. Все наши автономные рабочие процессы строятся на базе Trimble Earthworks, где машины оборудованы системой, которая может направить оператора и автоматизировать некоторую его работу. Вы можете задать сложную последовательность работ, и операторы выполнят её. Затем, если машине необходимо вырыть траншею длиной 200 м., ей можно поручить это сделать в автономном режиме. Другими словами, вы создаёте не автономную машину, а автономный рабочий процесс».

Питер Бледей разделяет эту точку зрения:
«Забудьте об автоматизации машины. Подумайте обо всех задачах, которые может выполнять машина, и автоматизируйте их. В строительстве у вас есть экскаваторы, погрузчики с бортовым поворотом, компактные гусеничные погрузчики, колесные погрузчики и т.д., которые являются технологическим оборудованием, выполняющим несколько задач. Поэтому, хотя некоторые машины, например, грунтовый или двухбарабанный каток, могут быть более ориентированы на выполнение одной задачи, в строительстве это не так часто встречается» — говорит он.

Как адаптироваться к новым технологиям в строительстве?

Что касается оборудования, то специалисты компании Moog, работающей с такими OEM-производителями, как Bobcat, Komatsu и Case, считают, что ключевым моментом для владельцев и операторов оборудования является способность адаптироваться по мере развития технологий.

«При разработке решений по автоматизации строительства инженеры должны учитывать последствия отказа оборудования, которое может происходить из-за жёстких условий эксплуатации машины. Путь, которому стоит следовать, — это создание автомобилей с платформой управления, которую владельцы могут легко внедрить и развивать по мере адаптации технологий и отраслевых процессов» — напоминает Скотт Шеффлер.

Способность развиваться вместе с новыми технологиями, безусловно, является ключевым фактором. Однако при этом Кэмерон Кларк считает, что полностью автономное оборудование мы увидим ещё не скоро: «Когда я вижу эти машины без кабин и прочего, меня просто передёргивает, потому что до полной автономии ещё очень, очень далеко. Люди важнее всего. Именно они выполняют сложные задачи. Так что нам очень нужны операторы. Просто они будут работать немного по-другому».

Идея строительной площадки с машинами, работающими полностью автономно, пока что является научной фантастикой. Однако технологии, которые сегодня используются для автоматизации машин, данных и процессов, ещё несколько десятилетий назад были бы просто немыслимы.

Кроме того, очевидно, что по мере продвижения отрасли по пути развития автономных технологий её участники получат значительные преимущества: повышение экологической устойчивости объекта, рост производительности и эффективности труда, а также возможность делать больше с меньшим количеством людей и машин.