Autodesk готовит плацдарм для создания транспортной инфраструктуры будущего

Сегодня в области развития транспортной инфраструктуры имеются предпосылки весьма серьезных изменений — разрабатываются уникальные проекты, часть которых уже скоро будет реализована. Сразу несколько компаний работает над созданием высокоскоростного вакуумного транспорта Hyperloop, мосты печатаются на 3D­принтере прямо в воздухе, а строительные площадки, где планируется располагать будущие объекты, мониторятся дронами.

Обсуждение будущего таких технологий в России проходило в Москве на конгрессе, организованном компанией Autodesk — мировым лидером в области технологий трехмерного проектирования. Как отмечают в Autodesk, реализация этих идей в России станет возможной, если уже сегодня обеспечить отрасль решениями завтрашнего дня. Основой для завтрашних технологий станет информационное моделирование (BIM), которое уже успешно внедряется во многих российских компаниях и поддерживается Минстроем. На этой платформе уже можно использовать порождающее проектирование, Интернет вещей, строительные роботы, 3D­печать и мониторинг БПЛА. В будущем внедрение этих технологий позволит решить главные задачи создания объектов транспортной инфраструктуры: повысить эффективность, снизить риски и при этом строить объекты высокого качества.

BIM как основа

До 2020 года Министерству транспорта РФ предстоит построить тысячи километров дорог. Потребуется реализовать сложные инфраструктурные проекты — например высокоскоростную железную дорогу Москва­Казань. До конца не решена задача по строительству аэропортов по всей стране. При этом объемы финансирования и инвестиций в транспортную инфраструктуру существенно меньше, чем требуется. В связи с этим повсеместное внедрение и применение технологий информационного моделирования стало самым актуальным и эффективным шагом.

Для 3D-печати моста MX3D создала промышленные роботы с шестью осями и специальной техникой, которая позволяет печатать металлы, пластик и композитные материалы практически в любом формате. Сам процесс печати моста будет полностью автоматизирован. Предполагается, что два промышленных шестиосевых робота будут печатать опоры моста и использовать их же для передвижения и создания мостовой конструкции — от берега и до середины канала. Таким образом, металлический мост будет напечатан не в корпусе 3D-принтера, а в воздухе. Кроме того, для проектирования моста использовался инструмент Autodesk для порождающего проектирования — Autodesk Dreamcatcher

В нынешнем году Московским государственным строительным университетом (МГСУ) было проведено первое российское исследование на тему внедрения BIM отечественными компаниями, в результате которого были названы цифры, оказавшиеся очень близкими к международным. Согласно исследованию, российским компаниям удалось достичь роста внутренней нормы доходности на 14­20% и сократить сроки окупаемости инвестиционно­строительного проекта на 15­17%. То, что российские компании достигают столь значительных результатов, доказывает, что технология может работать как в других странах мира, так и у нас.

В Autodesk утверждают: технология информационного моделирования — драйвер для дальнейшего развития российской транспортной отрасли. В то же время представители компании регулярно напоминают, что BIM — это новый процесс, требующий изменений от всех его участников. Так, Autodesk ставит перед собой задачу научить людей правильно внедрять BIM, разъясняя, чем информационное моделирование отличается от устаревающих методов проектирования. «Мы не устаем повторять, что ПО — это всего лишь 20% успеха внедрения всей технологии информационного моделирования, — заявляет Анастасия Морозова, генеральный директор Autodesk в России и СНГ. — Технология информационного моделирования не зависит от вендора. Существует много программных продуктов, которые могут быть использованы для ее реализации и получения от нее пользы. Именно вследствие этого государственные организации и заказчики могут позволить себе внедрять данную технологию. В результате они не заставляют использовать какое­то конкретное программное обеспечение, а пытаются дать отрасли более эффективный способ взаимодействия».

Высокий уровень интереса к технологии информационного моделирования отмечают и на государственном уровне. Сегодня в Министерстве строительства РФ трудятся над разработкой нормативно­правовых документов, которые позволят повсеместно внедрить и пользоваться технологиями информационного моделирования. Нормативно­правовую базу планируется завершить в 2016­2017 году. Начиная с 2017­2018 года в технических заданиях на проектирование по государственному заказу будет указано, что работа должна быть выполнена с использованием технологии информационного моделирования. Также планируется установить квоты — около 20% государственного федерального заказа должно выполняться с применением технологии информационного моделирования. Впоследствии это условие планируется распространить на субъектовый и муниципальный заказы. Таким образом, в дальнейшем в проектировании будет расти доля проектной документации, которая готовится с использованием данной технологии. И если, например, в 2018 году объект будет спроектирован с применением технологии информационного моделирования, то в 2019­м стройка будет развернута тоже с использованием этой технологии.

Концепт Hyperloop, разработанный в Autodesk, предусматривает непрерывное производство из армированного полимера. Этот материал часто применялся для укрепления мостов, но никогда ранее не использовался в таком масштабе

С необходимостью повсеместного внедрения технологии соглашается и Тимур Лубаков, начальник Управления строительства и эксплуатации автомобильных дорог Федерального дорожного агентства: «Применение BIM­технологий изменяет подход к деятельности по реализации проекта и преобразует традиционные процессы в BIM­процессы. В 2015 и 2016 годах Росавтодор запустил пилотные проекты с использованием BIM­модели. Ими стали два участка автомобильной дороги М­7 “Волга” на подъезде к г.Иваново. Проектировщиками выступили “Автодор Инжиниринг” и Моспроект. Использование принципов информационного моделирования позволило снизить риск ошибок и неточностей на этапе реализации проектов».

Для поддержки российских компаний на пути к внедрению информационного моделирования Autodesk в прошлом году выпустил открытый шаблон BIM­стандарта. Он призван помочь компаниям задать единые правила обмена информацией между заказчиками и субподрядчиками, а также ускорить принятие новых технологий, сократить сроки внедрения. 

3D­печать, префабрикация или монолит из карбона?

Помимо развития и эффективного применения существующих технологий, Autodesk ставит перед собой задачу разработать технологии, которые будут повсеместно использоваться через 5­10 лет. Эти технологии радикально влияют на процессы создания и проектирования объектов. Информационное моделирование помогает принимать оптимальные решения и использовать новейшие методы строительства. Какие это будут методы — решать проектировщикам и строителям.

Так, в Autodesk рассказали о реальных проектах, в которых участвовала компания и где уже сегодня тестируются технологии будущего. Одно из направлений — новые методы сборного строительства (pre­fabrication), когда модули производятся на заводе, поставляются на строительную площадку и там собираются. Так, в Китае за две недели было собрано 30­этажное здание отеля, способное противостоять землетрясением магнитудой до 9 баллов. Еще одно направление — строительные 3D­принтеры, которые позволяют производить объекты из бетона любой конфигурации и формы. Недавно в Дубае открылся первый 3D­напечатанный офис. На печать деталей и возведение одноэтажного здания площадью 250 м2 ушло 17 дней и 140 тыс. долл., что вдвое дешевле строительства такого же здания традиционными методами. Правительство Дубая планирует, что к 2030 году 25% зданий в городе будет строиться с помощью 3D­печати. В Autodesk отмечают, что в России уже есть свои строительные 3D­принтеры и их использование, возможно, в скором времени коснется и транспортных объектов.

Хотя префабрикация и имеет свои преимущества, при разработке инфраструктуры Hyperloop в Autodesk, напротив, предложили сделать конструкцию монолитной, причем изготовить ее весьма нестандартным способом. Общая концепция высокоскоростного транспорта была впервые представлена в 2012 году предпринимателем Илоном Маском, создателем Paypal, Space­X и Tesla Motors, который тогда же заявил, что не планирует сам заниматься ее реализацией, и предоставил такую возможность другим. В 2013 году компания Autodesk обратила внимание на то, что большинство планов Илона Маска касались конструкции капсул и движущего механизма, при этом разработке инфраструктуры трубопровода достаточного внимания уделено не было.

Визуализация транспортной инфраструктуры Hyperloop, моделированной в Autodesk Infraworks 360 Pro

Чуть позже сотрудник Autodesk по имени Джордан Брэндт разработал детальную концепцию создания Hyperloop. В ее основе лежала идея трубы с бесшовной переплетенной структурой, усиленной карбоном. Предполагалось, что трубы будут производиться непосредственно на месте. Это позволяло сохранить уровень давления и избежать трещин, которые были бы неизбежны при транспортировке отдельных частей. Кроме того, такое производство может компенсировать высокую стоимость материалов из углеродного волокна. Дополнительным преимуществом предложенного концепта стало то, что две трубы, по которым осуществляется движение в разных направлениях, расположены одна над другой со стыком между ними. Это позволяет одним процессом изготавливать сразу обе трубы. Кроме того, такая вертикальная ориентация позволяет обеспечить оптимальную конструктивную высоту трубы и таким образом увеличить расстояние между опорами, на которых она держится.

Поскольку Калифорния считается сейсмически активной зоной, еще одним важным фактором является минимизация влияния землетрясений. Команда экспертов Autodesk по структуре композитов смогла проанализировать сейсмические характеристики местности, используя собственные технологии компании (Autodesk приобрела Firehole Technologies в 2013 году). Это позволило определить оптимальное расстояние между опорами. Кроме того, сокращение количества стыков и швов в проекте помогло значительно повысить сейсмоустойчивость системы.

В Autodesk уверены: в России также возможно строительство и применение Hyperloop. Однако в случае реализации такой транспортной системы в России движущие механизмы можно будет импортировать, а вот инфраструктуру разрабатывать потребуется индивидуально, с учетом всех особенностей местности и маршрута.

Интеллектуальные помощники

Уже сегодня на строительной площадке появляется все больше интеллектуальных помощников. Реальность полностью интегрируется с виртуальностью с помощью информационной модели. Всё более востребованными становятся датчики точного позиционирования, тахеометры и машины, которые по информационной модели могут прокладывать дороги.

Большую популярность набирают инструменты порождающего проектирования. Впервые Autodesk заговорил о них в прошлом году. Суть порождающего проектирования заключается в том, что компьютеру ставится задача, задаются критерии, а дальше он перебирает множество вариантов и выдает наиболее оптимальные решения, в том числе и те, которые человек представить не может. При этом система прорабатывает не только геометрию объекта, но и материалы и их составы, а также способы сборки конструкции. «Сегодня мы находимся в эре взаимодействия. Вся наша инфраструктура полностью автоматизирована. Техника может обмениваться информацией как с человеком, так и друг с другом. В рамках этого Autodesk активно разрабатывает технологии, которые позволят технике самостоятельно давать отзыв о том, как она себя ведет в тех или иных режимах, как ведут себя строительные объекты. Это позволит улучшить их на основе реальных данных. Получение таких данных с постоянных сенсоров, создание программно­аппаратного комплекса для обработки этих данных — вот задачи, которые сегодня стоят перед нашей компанией», — отмечают в Autodesk.

Кроме того, по мнению экспертов Autodesk, через десять лет в проектировании начнется активное применение интуитивных инструментов. Программы будут подключаться к базам данных и учиться распознавать различные образы. Еще один вид инструментов будущего, которые ожидает отрасль, — эмпатические. Их появление будет напрямую связано с массовым применением искусственного интеллекта. Компьютер, в который будут заложены объемы данных, например, для проектирования объектов, будет брать на себя простые рутинные операции и сам принимать решения. Приобретаться будут уже не просто Autodesk Revit или AutoCAD, а «Проектирование шоссе класса А1».

Новое развитие информационных технологий

В связи с новыми тенденциями технологии проектирования постоянно меняются, фокус смещается с продукта на клиента. Международные производители программного обеспечения переходят на модель подписки. Таким образом они, оплачивая с определенной периодичностью подписку, получают доступ к неограниченному функционалу программных продуктов. Задача компаний, переходящих на эту модель, — максимально повысить удовлетворенность пользователя, чтобы он мог получать ценность от продукта, понимать, зачем он нужен, и мог эффективно его использовать. Кроме того, переход на модель подписки позволит компаниям существенно сократить расходы на программные продукты. Подписка также дает возможность перевести ПО в операционные расходы и списать его, когда проект закончится. Autodesk также стремится идти в ногу с мировыми тенденциями, меняя способы взаимодействия с клиентами и предоставления доступа к своим инструментам. Компания перешла на модель подписки, в связи чем существенно снизилась стоимость программных продуктов. Например, стоимость Autodesk Revit за один день будет составлять примерно 159 руб. — столько же, сколько стоят три пакета молока.

Сегодня в Autodesk уверенно говорят о том, что будущее уже наступило, и все технологии, ставшие его главными проводниками, теперь применяются на практике. Россия не отстает от других стран — в нашей стране технологии будущего применяются не менее активно, чем во всем мире. Российские проектировщики не уступают своим западным коллегам. Это значит, что транспортная отрасль уже сегодня меняется в лучшую сторону, а в дальнейшем эти изменения станут еще заметнее и смогут вывести создание транспортной инфраструктуры на совершенно иной уровень.