Строительная отрасль в России: различия между версиями

Материал из in.wiki
Перейти к навигации Перейти к поиску
Строка 169: Строка 169:
 
Первое упоминание термина «цифровизация» относится к 1995 году: «преобразование информации в цифровую форму, которое в большинстве случаев ведет к снижению издержек, появлению новых возможностей и т.д.»<ref>Negroponte N. Being Digital — N.Y.:Vintage, 1996. — 272 p.</ref> К сожалению, практическая реализация программ цифровизации в России до сих пор составляет всего лишь несколько процентов, также отсутствуют конкретные программы, подробно раскрывающие тему «что именно делать». Примером «как надо» может служить Сингапур, в котором организация BCA (Building and Construction Authority), управляющая строительной отраслью, начала осваивать информационное моделирование ещё 2010 году, а к 2015 году почти все проектные организации стали использовать эту технологию, причём все проекты площадью свыше 5000 кв. м. по закону могут получить разрешение на строительство только при предоставлении BIM-модели проекта<ref name="singapur">{{cite web |url= https://ardexpert.ru/article/5160 |title= Внедрение BIM: впечатляющий опыт Сингапура |author= Талапов В.|authorlink= |date=2015-12-18|format=|work= |publisher= портал «Строительный эксперт»|accessdate=2023-08-27 |ref= }}</ref>.
 
Первое упоминание термина «цифровизация» относится к 1995 году: «преобразование информации в цифровую форму, которое в большинстве случаев ведет к снижению издержек, появлению новых возможностей и т.д.»<ref>Negroponte N. Being Digital — N.Y.:Vintage, 1996. — 272 p.</ref> К сожалению, практическая реализация программ цифровизации в России до сих пор составляет всего лишь несколько процентов, также отсутствуют конкретные программы, подробно раскрывающие тему «что именно делать». Примером «как надо» может служить Сингапур, в котором организация BCA (Building and Construction Authority), управляющая строительной отраслью, начала осваивать информационное моделирование ещё 2010 году, а к 2015 году почти все проектные организации стали использовать эту технологию, причём все проекты площадью свыше 5000 кв. м. по закону могут получить разрешение на строительство только при предоставлении BIM-модели проекта<ref name="singapur">{{cite web |url= https://ardexpert.ru/article/5160 |title= Внедрение BIM: впечатляющий опыт Сингапура |author= Талапов В.|authorlink= |date=2015-12-18|format=|work= |publisher= портал «Строительный эксперт»|accessdate=2023-08-27 |ref= }}</ref>.
  
−
Существует множество попыток определить цифровизацию, уделяя внимание различным аспектам, но до сих пор не существует общепринятого<ref name="tere" />. Одно из наиболее удачных<ref name="gorodnv">{{статья|автор=Городнова Н.В.|заглавие=Развитие теоретических основ оценки цифрового потенциала промышленного предприятия|издание=Дискуссия|год=2018|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-teoreticheskih-osnov-otsenki-tsifrovogo-potentsiala-promyshlennogo-predpriyatiya|doi=10.24411/2077-7639-2018-10008|номер=5 (90) |страницы=74–84}}</ref>:<blockquote>Цифровизация — «способность предприятия к осуществлению деятельности по созданию, внедрению, интеграции, применению, сопровождению, развитию и реализации информационных технологий, а также обеспечению информационной безопасности с целью удовлетворения существующих или вновь возникающих потребностей предприятия и субъектов, с которыми оно взаимодействует (потребители, поставщики, партнёры и т.д.)».</blockquote>Ещё одно определение по теме<ref name="tere" />:<blockquote>Цифровой потенциал строительного комплекса — это совокупность машин и технического оснащения, информационных продуктов, а также квалифицированных специалистов владеющих интерфейсом современных программ входящих в процесс BIM-проектирования для реализации проектов цифрового моделирования зданий и сооружений в виде «цифрового двойника», что выступает основой формирования цифрового проектирования строительных комплексов на региональном уровне.</blockquote>Цифровое развитие строительной отрасли соответствует смене парадигмы с традиционного процесса стройки на дополнительный предварительный цифровой, что подразумевает использование BIM-технологий с использованием специального программного обеспечения, например, Autodesk BIM 360, Tekla Structures и др. Использование программ такого рода ускоряет процесс разработки проектной документации, включая внесение исправлений в проекты,  что сокращает время от разработки проектной документации до ввода объекта в эксплуатацию, поскольку можно работать одновременно над разными этапами строительного производства в цифровом «двойнике» проекта<ref name="tere" />. Таким образом, информационное моделирования позволяет полностью отслеживать проекта с его закладки до сноса, причём имеется возможность рассчитать различные варианты и сравнить их, тем самым значительно снижая вероятность ошибок на стадии проектирования объекта, а затем — во время постройки и эксплуатации<ref name="burova">{{статья|автор=Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В.|заглавие=Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт|издание=Вестник Московского финансово-юридического университета|год=2020|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-bim-tehnologiy-v-stroitelstve-otechestvennyy-i-mirovoy-opyt|номер=2|страницы=84–89}}</ref>.
+
Существует множество попыток определить цифровизацию, уделяя внимание различным аспектам, но до сих пор не существует общепринятого<ref name="tere" /><ref>Массель Л.В., Ворожцова Т.Н. [https://cyberleninka.ru/article/n/ontologicheskiy-podhod-k-postroeniyu-tsifrovyh-dvoynikov-obektov-i-sistem-energetiki Онтологический подход к построению цифровых двойников объектов и систем энергетики] // Онтология проектирования. — 2020. — vol. 10. — № 3 (37). — С. 327–337.</ref>. Одно из наиболее удачных<ref name="gorodnv">{{статья|автор=Городнова Н.В.|заглавие=Развитие теоретических основ оценки цифрового потенциала промышленного предприятия|издание=Дискуссия|год=2018|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-teoreticheskih-osnov-otsenki-tsifrovogo-potentsiala-promyshlennogo-predpriyatiya|doi=10.24411/2077-7639-2018-10008|номер=5 (90) |страницы=74–84}}</ref>:<blockquote>Цифровизация — «способность предприятия к осуществлению деятельности по созданию, внедрению, интеграции, применению, сопровождению, развитию и реализации информационных технологий, а также обеспечению информационной безопасности с целью удовлетворения существующих или вновь возникающих потребностей предприятия и субъектов, с которыми оно взаимодействует (потребители, поставщики, партнёры и т.д.)».</blockquote>Ещё одно определение по теме<ref name="tere" />:<blockquote>Цифровой потенциал строительного комплекса — это совокупность машин и технического оснащения, информационных продуктов, а также квалифицированных специалистов владеющих интерфейсом современных программ входящих в процесс BIM-проектирования для реализации проектов цифрового моделирования зданий и сооружений в виде «цифрового двойника», что выступает основой формирования цифрового проектирования строительных комплексов на региональном уровне.</blockquote>Цифровое развитие строительной отрасли соответствует смене парадигмы с традиционного процесса стройки на дополнительный предварительный цифровой, что подразумевает использование BIM-технологий с использованием специального программного обеспечения, например, Autodesk BIM 360, Tekla Structures и др. Использование программ такого рода ускоряет процесс разработки проектной документации, включая внесение исправлений в проекты,  что сокращает время от разработки проектной документации до ввода объекта в эксплуатацию, поскольку можно работать одновременно над разными этапами строительного производства в цифровом «двойнике» проекта<ref name="tere" />. Таким образом, информационное моделирования позволяет полностью отслеживать проекта с его закладки до сноса, причём имеется возможность рассчитать различные варианты и сравнить их, тем самым значительно снижая вероятность ошибок на стадии проектирования объекта, а затем — во время постройки и эксплуатации<ref name="burova">{{статья|автор=Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В.|заглавие=Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт|издание=Вестник Московского финансово-юридического университета|год=2020|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-bim-tehnologiy-v-stroitelstve-otechestvennyy-i-mirovoy-opyt|номер=2|страницы=84–89}}</ref>.
  
 
Примеры программного обеспечения для разных стадий разработки проекта<ref name="tere" />:
 
Примеры программного обеспечения для разных стадий разработки проекта<ref name="tere" />:

Версия от 03:26, 29 августа 2023

Строительство — отрасль материального производства, которая производит отдельно стоящие здания и сооружения (строительные объекты) согласно проектам и соответствующей смете. Подробнее[1]:

Строительство есть совокупность всех видов деятельности, обеспечивающая осуществление инвестиционного процесса от предпроектной стадии до ввода объекта в эксплуатацию. В состав этой отрасли входят организации, выполняющие строительные и монтажные работы по возведению новых зданий и сооружений, расширению, техническому перевооружению и реконструкции действующих предприятий, проектно-изыскательские организации, обслуживающие строительство, а также такие органы управления, как профильные министерства, ведомства и т. д.

Процесс строительства любого объекта включает участие организаций по следующей цепочке: инвестор → заказчик → проектировщик → подрядчик → специализированные строительные организации. Кроме непосредственно строителей, в процессе участвуют изготовители соответствующих строительных материалов, конструкций, технологического оборудования и т.д.[1]

Строительная отрасль, включая производство материалов и изделий — не просто неотъемлемая часть мировой экономики, она обеспечивает 14% мирового ВВП[2]. Это значимый сектор производства материальных благ, играющий определяющую роль в создании условий для развития страны, поскольку она тесно связана с другими сферами производства, имея множество смежных областей (добыча и обработка сырья, разработка, производство и эксплуатация строительной техники, систем освещения, климатической техники, и многое другое, включая человеческий капитал[2]). Да и производство чего угодно не может существовать без соответствующих зданий[3]. Строительная отрасль долгое время является стабильным, динамично развивающимся сектором экономики России, обеспечивающим  стабильность развития страны. С учётом климатических условий Российской Федерации важность строительной отрасли очевидна[4][5][6].

В XXI веке строительную отрасль можно рассматривать как инвестиционно-строительный комплекс, являющийся сложной самоорганизующейся открытой системой. Целью цифровизации строительства в общем виде является разработка цифровой среды управления полным жизненным циклом объектов строительства. При этом не только растёт эффективность реализации проектов, но и формируется единая информационная система, позволяющая осуществлять аудит и иной контроль проектов, оптимизировать управление объектами на стадии эксплуатации, капитального и ситуативного ремонта и т.д. Такое использование информационного моделирования в перспективе приведёт к реализации концепции «умного города», в котором в режиме онлайн идёт постоянный мониторинг инфраструктуры и проводятся необходимые оперативные управленческие воздействия[7].

По данным Росстата на 2020 год строительная отрасль давала 6 % ВВП[3]. По данным за 2018 год на жилые здания приходится более 65% от общего объема строительных объектов[4].

Классификация строительных объектов и работ

Различают следующие виды строительства в зависимости от назначения объектов[1]:

  • промышленное;
  • транспортное;
  • жилищно-гражданское («гражданское» здесь — это строительство нежилых объектов, могут быть и военной принадлежности);
  • гидротехническое;
  • гидромелиоративное;
  • военное[3].

Жилищно-гражданское строительство выделяет следующие способы возведения строений[1]:

  • деревянное;
  • кирпичное;
  • крупнопанельное;
  • сборно-монолитное каркасное;
  • панельно-каркасное;
  • монолитное.

Виды работ строительной отрасли[1]:

  • проектные;
  • строительные;
  • ремонтно-строительные;
  • монтажные;
  • пусконаладочные.

Также строительные здания и сооружения типологизируют по одному из четырёх уровней ответственности[1]:

  • высший уровень — здания и сооружения, являющиеся особо опасными, технически сложными или уникальными объектами согласно Градостроительному кодексу РФ (ст. 48.1), примеры: атомные электростанции, объекты космической инфраструктуры;
  • I уровень — здания и сооружения, требующие разработки специальных технических условий и прохождения государственной экспертизы;
  • II уровень — здания и сооружения, требующие прохождения государственной экспертизы, но не требующие разработки специальных технических условий;
  • III уровень — здания или сооружения, не требующие прохождения государственной экспертизы в соответствии с Градостроительным кодексом РФ.

Нормативная база и техническое регулирование в строительстве

Строительные нормы устанавливают обязательные правила и положения для всей Российской Федерации, а также отдельно для территорий со специфическими климатическими, инженерно-геологическими и др. средовыми факторами, которые должны учитывать в процессе проектирования и сстроительства[8].

Объектами стандартизации и нормирования для строительной индустрии являются[8]:

  • организационно-методические и общие правила и нормы разработки, производства и применения зданий и сооружений;
  • промышленная продукция, применяемая в строительстве;
  • строительные изделия и материалы;
  • инженерное оборудование;
  • средства оснащения организаций строительной индустрии;
  • экономические нормативы;
  • проектная документации, особенно чертежи и спецификации (эти стандарты разработаны на основе Системы проектной документации в строительстве (СПДС) и Единой системы конструкторской документации (ЕСКД)).

Нормативные требования могут быть обязательными и рекомендуемыми. Можно перечислить следующие основные типы документов[8]:

  • ГОСТы, ГОСТ Р ИСО 9000-2001, ГОСТ Р ИСО 9001-2001;
  • ГСН (Государственные сметные нормы);
  • ГСНр (ГСН на ремонтно-строительные аботы);
  • ГЭСН (Государственные элементные сметные нормы на строительные работы);
  • ГЭСНм (ГЭСН на монтаж оборудования);
  • ГЭСНп (ГЭСН на пусконаладочные работы);
  • ГЭСНр (ГЭСН на ремонтностроительные работы);
  • ВСН (Ведомственные строительные нормы);
  • ЕНИР (Единые нормы и расценки);
  • ЕРр (Единичные расценки на ремонтно-строительные работы);
  • ЕСКД (Единая система конструкторской документации);
  • МДК (Методическая документация в сфере жилищно-коммунального хозяйства);
  • МДС (Методические документы в строительстве);
  • НПРМ (Нормативные показатели расхода материалов);
  • НТП (Нормы технологического проектирования);
  • ОСН (Отраслевые строительные нормы);
  • ОНТП (Отраслевые нормы технологического проектирования);
  • РДС (Руководящие документы в строительстве);
  • РСН (Республиканские строительные нормы);
  • СН (Строительные нормы);
  • СНиП (Строительные нормы и правила);
  • СП (Свод правил);
  • СПДС (Система проектной документации для строительства).

Особенности развития строительной отрасли на современном этапе

Строительная отрасль должна учитывать современные технологические достижения, причём не только в плане появления новых материалов и изделий. Например, требуется вводить системы управления энергопотреблением, водоснабжением и т.п. — не просто учёт расхода ресурса, но и аппаратные возможности экономии. Растут ожидания потребителей, строительные стандарты становятся всё более строгими[2].

Имеется тенденция расширять присутствие компании на смежные участки производства, «присоединяя» соответствующие цепочки создания стоимости. Идея не новая — см., например, домостроительные комбинаты, — но в настоящее время она распространяется всё шире. С другой стороны, появляются «нишевые» узкоспециализированные компании. Кроме того, на «расширенном» строительном рынке появляются компании из других отраслей — примером может служить партнёрство с IT-компаниями, которые могут заниматься информационными аспектами строительных компаний[2].

Можно выделить пять технологий, которые уже существуют, но имеют значительную перспективу развития[2]:

  • Модульное строительство — значительно сокращает сроки реализации, а также снижает расходы;
  • Использование дронов — удаленный сбор и мониторинг данных в реальном времени, в том числе — визуальный в труднодоступных и опасных зонах;
  • Информационное моделирование зданий (5-D BIM) — сочетает трехмерное моделирование согласно графику строительства и учётом бюджетных затрат;
  • Трёхмерная печать — позволяет быстро создавать и испытывать прототипы, решать локальные технические проблемы на местах, требующие нестандартных деталей;
  • Робототехника и автоматизация — повышение производительности выполнения алгоритмизируемых физических задач (пример: укладка кирпича).

Строительство как таковое объединяет работу нескольких отраслей и видов хозяйственно-экономической деятельности, и вследствие этого имеется перспектива такой формы развития строительной отрасли, как кластеризация. Строительный кластер, помимо непосредственно строительных компаний, должен включать транспортно-логистические организации, производство строительных материалов, частично несложной строительной техники, цифровизацию и так далее. Такая система, объединяющая предприятия из различных отраслей, вполне способна придать импульс развития предпринимательской среде регионов. При этом образование региональных строительных кластеров позволит консолидировать не только финансовые ресурсы, но и кадровые, а также административные. Такой подход будет особенно эффективен при строительстве массового жилья[9].

С начала 2020-х стало понятно, что в самое ближайшее время практически каждое предприятие будет связано с цифровой экономикой. Причём речь идёт не только про активное использование традиционных бизнес-приложений, то есть финансовым учётом, управлением закупками, работой с кадрами и т.д. — всё больше будет возникать полноценных приложений по клиентским запросам с учётом индивидуальных пожеланий[10]. Ещё в 2017 году была утверждена программа «Цифровая экономика Российской Федерации»[11], но она носит слишком общий характер, да и пять лет — значительный срок для IT-отрасли.

В XXI веке строительную отрасль можно рассматривать как инвестиционно-строительный комплекс, являющийся сложной самоорганизующейся открытой системой. Целью цифровизации строительства в общем виде является разработка цифровой среды управления полным жизненным циклом объектов строительства. При этом не только растёт эффективность реализации проектов, но и формируется единая информационная система, позволяющая осуществлять аудит и иной контроль проектов, оптимизировать управление объектами на стадии эксплуатации, капитального и ситуативного ремонта и т.д. Такое использование информационного моделирования в перспективе приведёт к реализации концепции «умного города», в котором в режиме онлайн идёт постоянный мониторинг инфраструктуры и проводятся необходимые оперативные управленческие воздействия[12].

В плане документооборота строительная отрасль склонна к консерватизму, стандартизации и повышенному бюрократизму, поэтому идёт «инстинктивное» сопротивление введению современных цифровых технологий. Дело в том, что для строительства характерны жёсткие требования по безопасности как производства, так и непосредственно процесса строительства зданий, так и последующей их эксплуатации. Поэтому каждая новая технология должна пройти стандартизацию, на неё должна быть разработана нормативная база, и всё это согласовано с требованиями техники безопасности[10].

В плане среднесрочной перспективы можно выделить следующие направления[5]:

  • совершенствование нормативно-правовой базы;
  • снижение для застройщиков формальной административной нагрузки;
  • развитие государственно-частного партнерства и контрактной системы;
  • развитие отечественного рынка строительных материалов и строительной техники;
  • достижение конкурентоспособности в плане экспорта строительных услуг;
  • решение проблем эффективного использования земель для массовой застройки;
  • застройка территорий городов и других населённых пунктов с учётом комплексного развития;
  • использование новых технологий и разработка новейших;
  • обширное внедрение информационных технологий, цифровизация отрасли.

Стратегия развития строительной отрасли Российской Федерации до 2030 года

В 2022 году была принята «Стратегия развития строительной отрасли Российской Федерации до 2030 года»[13], разработанная Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ. Основными долговременными системными вызовами, согласно Стратегии, для строительной отрасли являются[5]:

  • усиление глобальной конкуренции;
  • парадигмальные технологические изменения, меняющие привычный уклад производства;
  • увеличение важности человеческого капитала, ориентация на специалистов и интенсивные методы, невозможность оставаться на уровне экстенсивных методов;
  • отход России от экспортно-сырьевой модели экономики.

Стратегией развития поставлены задачи[9]:

  • развитие национальной экономики вовлечением во взаимодействие со строительной отраслью;
  • повышение доступности жилья;
  • повышение энергоэффективности системы ЖКХ;
  • научно-технологическое развитие строительной отрасли;
  • повышение эффективности землепользования;
  • улучшение экологичности строительства.

Цифровизация отрасли

В плане цифровых технологий в РФ с 2018 года разрабатываются две федеральные информационные системы — Федеральная государственная система ценообразования в строительстве (ФГИС ЦС[14]) и Федеральная государственная система «Единый государственный реестр заключений» (ФГИС ЕГРЗ[15]), который должен обеспечивать доступ к консолидированной информации о заключениях экспертиз по объектам строительства. Важная подзадача — повышение информационной открытости деятельности экспертных организаций, в том числе — создание проектной документации повторного использования, что экономически эффективно[10].

В настоящее время можно существуют два основных нормативно-законодательных документа по теме, а именно[16]: «Стратегия развития информационного общества РФ на 2017-2030 гг.» [17] и Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» 2017 года[11].

Первое упоминание термина «цифровизация» относится к 1995 году: «преобразование информации в цифровую форму, которое в большинстве случаев ведет к снижению издержек, появлению новых возможностей и т.д.»[18] К сожалению, практическая реализация программ цифровизации в России до сих пор составляет всего лишь несколько процентов, также отсутствуют конкретные программы, подробно раскрывающие тему «что именно делать». Примером «как надо» может служить Сингапур, в котором организация BCA (Building and Construction Authority), управляющая строительной отраслью, начала осваивать информационное моделирование ещё 2010 году, а к 2015 году почти все проектные организации стали использовать эту технологию, причём все проекты площадью свыше 5000 кв. м. по закону могут получить разрешение на строительство только при предоставлении BIM-модели проекта[19].

Существует множество попыток определить цифровизацию, уделяя внимание различным аспектам, но до сих пор не существует общепринятого[16][20]. Одно из наиболее удачных[21]:

Цифровизация — «способность предприятия к осуществлению деятельности по созданию, внедрению, интеграции, применению, сопровождению, развитию и реализации информационных технологий, а также обеспечению информационной безопасности с целью удовлетворения существующих или вновь возникающих потребностей предприятия и субъектов, с которыми оно взаимодействует (потребители, поставщики, партнёры и т.д.)».

Ещё одно определение по теме[16]:

Цифровой потенциал строительного комплекса — это совокупность машин и технического оснащения, информационных продуктов, а также квалифицированных специалистов владеющих интерфейсом современных программ входящих в процесс BIM-проектирования для реализации проектов цифрового моделирования зданий и сооружений в виде «цифрового двойника», что выступает основой формирования цифрового проектирования строительных комплексов на региональном уровне.

Цифровое развитие строительной отрасли соответствует смене парадигмы с традиционного процесса стройки на дополнительный предварительный цифровой, что подразумевает использование BIM-технологий с использованием специального программного обеспечения, например, Autodesk BIM 360, Tekla Structures и др. Использование программ такого рода ускоряет процесс разработки проектной документации, включая внесение исправлений в проекты,  что сокращает время от разработки проектной документации до ввода объекта в эксплуатацию, поскольку можно работать одновременно над разными этапами строительного производства в цифровом «двойнике» проекта[16]. Таким образом, информационное моделирования позволяет полностью отслеживать проекта с его закладки до сноса, причём имеется возможность рассчитать различные варианты и сравнить их, тем самым значительно снижая вероятность ошибок на стадии проектирования объекта, а затем — во время постройки и эксплуатации[22].

Примеры программного обеспечения для разных стадий разработки проекта[16]:

  1. эскизный проект здания и сооружения (Revit, SketchUp и др.);
  2. архитектурная модель здания (Revit и др.);
  3. конструктивная модель, включая расчетную часть (SCAD, Сапфир и др.);
  4. проектная документация (Autocad, Revit, Word и др.);
  5. расчёт финансовой модели и графиков выполнения работ, поставки материалов, оборудования и пр. (MS Excel, MS Project, MS Word, SmetaWIZARD и др.).

Таким образом, информационное моделирования позволяет полностью отслеживать проекта с его закладки до сноса, причём имеется возможность рассчитать различные варианты и сравнить их, тем самым значительно снижая вероятность ошибок на стадии проектирования объекта, а затем — во время постройки и эксплуатации[23]. Проблема в том, что традиционная парадигма проектирования и производства имеет существенный недостаток: жизненный цикл объекта, то есть прохождение стадий проектирования, строительства и эксплуатации имеет несоответствие фактически изготовленного здания от запроектированного, что вызывает несогласованность между создаваемым производством и производственной инфраструктурой. Традиционно проблема решается методом «опытной эксплуатации», то есть наблюдений, в ходе которых выявляются недостатки и несоответствия проекту, а также вырабатывается механизм управления производством и производственной инфраструктурой в реальных условиях для конкретного объекта[24]. Концепцию системы управления жизненным циклом объектов с использованием цифровизации можно представить следующим перечислением направлений[22]:

  1. создание нормативно-правовой базы системы управления жизненным циклом строительных объектов с применением информационного моделирования;
  2. создание классификатора строительной информации, причём с учётом наличия иных общероссийских и ведомственных классификаторов, а также международных;
  3. создание нормативно-технических основ управления жизненным циклом объектов с применением информационного моделирования;
  4. обеспечение бизнес-процессов и государственных управленческих функций в рамках жизненного цикла объектов;
  5. создание возможностей обмена актуальных данных с верификацией достоверности;
  6. профессиональная подготовка специалистов по цифровизации;
  7. разработка показателей эффективности систем цифровизации в отрасли.

Цифровой двойник — важное понятие для метода цифровизации[25]. Впервые эта концепция была упомянута Майклом Гривзом в Мичиганском университете в 2002 г.; оесь шла о «реальном пространстве» и «виртуальном пространстве», которые связаны посредством обмена информацией[26], а сам термин «цифровой двойник" появился несколько позже[27]. M. Гривз сначала использовал термин «идеальная PLM» (система управления жизненным циклом изделия, Product Lifecycle Management)[28]; в 2005 году использовался термин «модель зеркальных пространств» («mirrored spaces model»)[29]; в 2006–2010 гг. использовалось понятие «модель информационного зеркала» («information mirroring model»)[30]; и только в 2011 году появляется привычный сейчас термин «цифровой двойник»[31].

Цифровой двойник объекта может рассматриваться как динамически адаптирующаяся на основе собранных онлайн-данных и другой информации модель физического актива или системы, которая поддерживает своё соответствие действительному объекту и позволяет прогнозировать состояние соответствующего физического аналога в будущем[32]. Современная трактовка термина[33]: «цифровое представление активного уникального продукта или уникальной системы продуктов и услуг, которое включает в себя его выбранные характеристики, свойства, условия и поведение с помощью моделей, информации, а также данных в рамках одного или даже нескольких этапов жизненного цикла». Ещё одно определение цифрового двойника: «виртуальное динамическое представление физической системы, которое подключено к ней на протяжении всего жизненного цикла для двунаправленного обмена данными»[34]. Обобщая: от физического объекта поступают данные о состоянии самого объекта, окружающей среде, которые передаются в виртуальное пространство по запросам на протяжении всего жизненного цикла продукта. Параллельно виртуальный двойник объекта контролирует требования к физическому объекту, позволяет получать представление о существующем его состоянии, и, главное, — прогнозировать ближайшее будущее объекта. На основании виртуальной модели принимаются решения и предпринимаются действия, направленные на адаптацию физического объекта к выбранному состоянию цифрового двойника[25].

Виртуальная модель цифрового двойника состоит из трёх уровней[35][27]:

  1. компонентов, т.е. физическая модель объекта;
  2. поведения, т.е. взаимодействия объекта с пользователями и различными средовыми факторами;
  3. правил: оценки происходящего, оптимизация производства и эксплуатации, а также прогностические модели.

Создание цифрового двойника можно представить как последовательность этапов[27]:

  1. разработка виртуальной медели объекта или процесса;
  2. программный системный анализ поступающих данных, выявление закономерностей, их визуализация в удобной форме, причём как получение информации, так и регулирующие процессы, влияющие на изменения состояния объектов и процессов в действительности, должны функционировать в том числе во время текущей работы[36];
  3. имитационное моделирование с последующей визуализацией в среде виртуальной реальности[37];
  4. управление физическими объектами при помощи технологической части цифрового двойника — датчиками и исполнительными механизмами;
  5. создание двустороннего надёжного и безопасного соединения между физическим и виртуальным продуктами в режиме реального времени, обычно — с использованием облачных вычислений и хранения данных на удаленных серверах;
  6. системный сбор всей информации, связанной с объектом, из различных источников, данных о различных средовых факторах, интерактивные данные о взаимодействии «пользователь — продукт — среда» и т.д.; эти данные отправляются на первый этап для внесения изменений в виртуальную модель с целью её уточнения и развития; таким образом, система в целом образует замкнутый цикл с обратной связью[38].

Цифровые двойники могут быть трёх типов[39]:

  1. виртуальная модель отдельных продуктов;
  2. виртуальные модели процессов;
  3. виртуальный образ системы на основании сбора большого количества данных, поступающих от продуктов и устройств, образующих ту или иную систему.

Цифровой двойник — важно — подразумевает не просто виртуальную модель, но и наличие датчиков и получение информации от них, а также другие данные, важные для модели; обобщённо — должно быть максимально точное соответствие виртуального образа физическому объекту. Такой цифровой двойник должен отражать, например, наличие производственных дефектов, обновляться при износе и т.д., в обратную же сторону должны быть функции интеллектуального управления — цифровизация подразумевает именно постоянную и двустороннюю связь (поэтому и «двойник»)[40]. Элементы, составляющие систему цифрового двойника, могут быть не только конструкционными, технологическими и т.п., отражающими физическое состояние объекта, но и финансовыми, маркетинговыми и т.д.[40][41][27] При создании виртуальных моделей и систем взаимодействия с физическими объектами и процессами важно помнить про безопасность не только с точки зрения производства и эксплуатации, но и в организационно-правовом аспекте[42].

В современном понимании цифровой двойник в плане практической реализации представляет собой систему мультидисциплинарных математических моделей с высоким уровнем соответствия реальным объектам, техническим и киберфизическим системам, физико-механическим процессам, включая производственные, которые математически описываются трёхмерными нестационарными нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных с точностью расхождения с натурными испытаниями ± 5%. Используются многоуровневые матрицы целевых показателей и ресурсных ограничений[43]. Есть и более сложные подходы, например, пятимерная модель, которая рассматривается как функция от пяти сложных функций: физически объектов, виртуальных моделей, сервисов, данных цифрового двойника и протоколов взаимодействия[44]. Для мехатронных систем применяется аппаратный подход, но при проектировании киберфизических систем парадигма меняется на программно-ориентированный подход. «Дематериализация» системы в виде виртуального двойника предоставляет новые функциональные возможности для анализа производственных процессов, а функциональная интеграция объектов реального и виртуального пространств с использованием обратной связи даёт возможность не только анализировать физические процессы, но и влиять на них[45].

Пример цифрового двойника размером с целый город — Сингапур. Цифровая модель города позволяет тестировать реальные сценарии цифровом пространстве — как архитектурных изменений, так и в плане сбора статистических данные обо всех сферах жизни города, что позволяет принимать наилучшие градостроительные решения[46].

Проблемы строительной отрасли на современном этапе

Общая стабильная проблема — недостаток высококвалифицированных кадров разного уровня. При этом многие застройщики используют труд приезжих вследствие экономической выгоды, что зачастую отрицательно сказывается как на качестве, так и сроках исполнения работ[3]. В настоящее время обеспеченность населения России качественным жильем находится на довольно низком уровне, как и до этого. Так, на 2018 год ветхий жилищный фонд составлял 24,6 миллиона кв. м. Помимо недостаточного количества жилья, имеется слабое развитие дорожной сети и соответствующей инфраструктуры[4].

Пандемия COVID-19 привела к отрицательной динамике объемов строительства вследствие роста цен на строительные материалы, а также введения ограничений на въезд иностранных рабочих[5].

В настоящее время также можно выделить следующие проблемы строительной отрасли[6]:

  1. Проблемы в государственном строительном хозяйстве на местах — проще говоря, «попил» бюджета и раздача подрядов «своим»;
  2. Отсутствие системного подхода к экономическому управлению строительством — управление затратами только на строительные материалы и заработную плату; отсутствие прогнозирования с реакцией на события исключительно post factum; статическое моделирование с игнорированием динамики производства и финансовых потоков; изначальное игнорирование скрытых затрат, в том числе вследствие проблем, вызванными доработкой проекта и изменениями дизайна;
  3. Относительная слабость технического уровня — низок уровень автоматизации, отсутствует профессиональное строительное оборудование, при этом компании уделяют мало внимания обучению высокотехнологичных специалистов и внедрению современной техники.

Последствия санкций в настоящее время выражаются в ограничении доступа к зарубежным комплектующим, вследствие чего весной 2022 года стройматериалы подорожали приблизительно на 10%, но по некоторым позициям (отделка и т.п.) подорожание превышало 40%[9]. В дальнейшем проблема должна решиться посредством импортозамещения.

К проблемам строительной отрасли (и не только) относится и недостаточное финансирование неприбыльных (в смысле быстрой и значительной прибыли), но необходимых направлений в строительстве[10].

В настоящее время к узким местам строительного производства а плане цифровизации можно отнести[16]:

  1. отсутствие программы, объединяющей в цифровом виде все процессы строительного производства (на практике сложилось несколько подходов к цифровизации, которые разрабатываются разрозненно, нередко содержат несогласованные требования и т.д.[47]);
  2. низкий уровень владения программными продуктами у персонала (причём отсутствие профессиональных знаний у специалистов также означает и непонимание преимуществ цифровизации: не умея работать с соответствующими программами, многие специалисты не видят пользы от таковых[22]);
  3. неизменность понимания производства по давней схеме «заказчик — генподрядчик — субподрядчики — конечный исполнитель работ» и никак иначе.

Источники

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Ширшиков Б.Ф. Организация, планирование и управление строительством: Учебник для вузов. — М.: Издательство АСВ, 2012. — С. 12–23. — 528 с. — ISBN 978-5-93093-874-6.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Болаев К.К., Цедеев А.Б., Клевакина В.Н., Басхамжаев М.В. Современная строительная отрасль: анализ и трансформация // Журнал прикладных исследований. — 2021. — № 6. — С. 821—826.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Комарова А.В. Развитие строительной отрасли на современном этапе // Экономика нового мира. — 2020. — № 3 (18). — С. 29–38.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Касимов Е.А. Аспекты строительной отрасли в России // E-Scio. — 2023. — № 2 (77).
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Берлизев Р.Н., Борисова К.С. Проблемы и перспективы развития строительной отрасли в России // Экономика и бизнес: теория и практика. — 2021. — № 9-1. — С. 28–32. — doi:10.24412/2411-0450-2021-9-1-28-32.
  6. ↑ 6,0 6,1 Эсхаджиева Х.Х., Дубаев И.М., Ахмедов А.Б. Проблемы и перспективы развития строительной отрасли в Российской Федерации // Прикладные экономические исследования. — 2023. — № 1. — С. 174–179.
  7. ↑ Уварова С.С., Паненков А.А., Сонин Я.Л. Цифровизация строительства в проекции теории организационно-экономических изменений // Экономика строительства. — 2020. — № 1 (61). — С. 31–29.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Ширшиков Б.Ф. Организация, планирование и управление строительством: Учебник для вузов. — М.: Издательство АСВ, 2012. — С. 23–29. — 528 с. — ISBN 978-5-93093-874-6.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Тиньгаев А.В. Cтратегические перспективы развития строительной отрасли в постсанкционный период // Экономика строительства. — 2023. — № 6. — С. 174–179.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 Абдрахимов В.З., Шапиро С.Р., Абдрахимов Д.В. Перспективы развития цифровой экономики в России на примере строительной отрасли // Вестник Прикамского социального института. — 2021. — № 3 (90). — С. 68–75.
  11. ↑ 11,0 11,1 Распоряжение от 28 июля 2017 г. № 1632-р. (pdf). Правительство Российской Федерации (28 июля 2017). Дата обращения: 24 августа 2023.
  12. ↑ Уварова С.С., Паненков А.А., Сонин Я.Л. Цифровизация строительства в проекции теории организационно-экономических изменений // Экономика строительства. — 2020. — № 1 (61). — С. 31–29.
  13. ↑ Распоряжение от 31 октября 2022 г. № 3268-р. (pdf). Правительство Российской Федерации (31 октября 2022). Дата обращения: 19 августа 2023.
  14. ↑ ФГИС ЦС. Минстрой России, ФАУ «Главгосэкспертиза России». Дата обращения: 26 августа 2023.
  15. ↑ ФГИС ЕРГЗ. Минстрой России, Минцифры России, Главгосэкспертиза России. Дата обращения: 26 августа 2023.
  16. ↑ 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 Терешко Е.К., Рудская И.А. Цифровой потенциал строительного комплекса: понятие, сущность и проблемы развития // π-Economy. — 2020. — № 3. — С. 27–39.
  17. ↑ Указ Президента Российской Федерации от 09.05.2017 г. № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы». Президент России (5 сентября 2017). Дата обращения: 26 августа 2023.
  18. ↑ Negroponte N. Being Digital — N.Y.:Vintage, 1996. — 272 p.
  19. ↑ Талапов В. Внедрение BIM: впечатляющий опыт Сингапура. портал «Строительный эксперт» (18 декабря 2015). Дата обращения: 27 августа 2023.
  20. ↑ Массель Л.В., Ворожцова Т.Н. Онтологический подход к построению цифровых двойников объектов и систем энергетики // Онтология проектирования. — 2020. — vol. 10. — № 3 (37). — С. 327–337.
  21. ↑ Городнова Н.В. Развитие теоретических основ оценки цифрового потенциала промышленного предприятия // Дискуссия. — 2018. — № 5 (90). — С. 74–84. — doi:10.24411/2077-7639-2018-10008.
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В. Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт // Вестник Московского финансово-юридического университета. — 2020. — № 2. — С. 84–89.
  23. ↑ Бурова О.А., Божик А.С., Шевцов А.В. Применение BIM технологий в строительстве: отечественный и мировой опыт // Вестник Московского финансово-юридического университета. — 2020. — № 2. — С. 84–89.
  24. ↑ Баденко В.Л., Большаков Н.С., Федотов А.А., Ядыкин В.К. Цифровые двойники сложных технических систем в индустрии 4. 0: базовые подходы // π-Economy. — 2020. — № 1. — С. 20–30.
  25. ↑ 25,0 25,1 Сосфенов Д.А. Цифровой двойник как инструмент оптимизации производственных процессов // Инновации и инвестиции. — 2023. — № 5. — С. 149–153.
  26. ↑ Grieves M., Vickers J. Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems (англ.). — Transdisciplinary perspectives on complex systems: New findings and approaches. — Switzerland: Springer International Publishing, 2017. — P. 85–113. — doi:10.1007/978-3-319-38756-7_4.
  27. ↑ 27,0 27,1 27,2 27,3 Царев М. В., Андреев Ю. С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. — 2021. — № 7. — С. 517–531.
  28. ↑ Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication (pdf) (2015). Дата обращения: 29 августа 2023.
  29. ↑ Grieves, M. W.  Product lifecycle management: the new paradigm for enterprises // International Journal of Product Development. — 2005 — Vol. 2 — №1/2. — P. 71—84. — DOI:10.1504/ijpd.2005.006669
  30. ↑ Grieves M. Product Lifecycle Management: Driving the Next Generation of Lean Thinking. — N.Y.: McGraw Hill Professional, 2006. — 288 p.
  31. ↑ Grieves M. Virtually Perfect: Driving Innovative and Lean Products Through Product Lifecycle Management. — Cocoa Beach (FL): Space Coast Press, 2011. — 370 p. — ISBN: 0982138008
  32. ↑ Liu Z., Meyendorf N., Mrad N. The role of data fusion in predictive maintenance using digital twin (англ.). — AIP Conference Proceedings 20 April 2018. —  , 2018.
  33. ↑ Stark R., Damerau T. Digital Twin (англ.). — CIRP Encyclopedia of Production Engineering. — Berlin: Heidelberg, 2019. — Vol. 66. — P. 1–8. — doi:10.1007/978-3-642-35950-7_16870-1.
  34. ↑ Trauer J., Schweigert-Recksiek S., Engel C., Spreitzer K. & Zimmermann M. What is a digital twin? — Definitions and insights from an industrial case study in technical product development // DESIGN Conference. — 2020. — № 1. — С. 757–766. — doi:10.1017/dsd.2020.15.
  35. ↑ Tao F., Sui F., Liu A., Qi Q., Zhang M. et al. Digital twin-driven product design framework // International Journal of Production Research. — 2018. — №12(57). — pp. 3935–3953. — DOI:10.1080/00207543.2018.1443229
  36. ↑ Rosen R., Wiehert G.V., Lo G., Bettenhausen K.D. // IFAC PapersOnLine. — 2015. — № 3(48). — P. 567–572. — DOI:10.1016/j.ifacol.2015.06.141
  37. ↑ Петров А.В. Имитация как основа технологии цифровых двойников // iPolytech Journal. — 2018. — №10(141). — С. 56–66. — DOI: 10.21285/1814-3520-2018-10-56-66
  38. ↑ Uhlemann T.H.J., Lehamnn C., Steinhilper R. The Digital Twin: Realizing the Cyber-Physical Production System for Industry 4.0 // Procedia CIRP. — 2017. — vol. 61. — P. 335–340. — DOI:10.1016/j.procir.2016.11.152
  39. ↑ Кокорев Д.С., Юрин А.А. Цифровые двойники: понятие, типы и преимущества для бизнеса // Colloquium-journal. — 2019. — № 10 (34). — С. 101–104. — doi:10.24411/2520-6990-2019-10264.
  40. ↑ 40,0 40,1 Коровин Г.Б. Возможности применения цифровых двойников в промышленности // Вестник Забайкальского государственного университета. — 2021. — № 8. — С. 124–133.
  41. ↑ Дорожная карта развития «сквозной» цифровой технологии «Новые производственные технологии» (pdf). Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации (2019). Дата обращения: 29 августа 2023.
  42. ↑ Елин В.М. Технология цифрового двойника. Понятие и особенности подхода к организационно-правовому обеспечению комплексной безопасности // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Право. — 2020. — vol. 20. — № 3. — С. 68–75.
  43. ↑ Боровков А.И., Рябов Ю.А. «Цифровые двойники: определение, подходы и методы разработки / Научно-практическая конференция «Цифровая трансформация экономики и промышленности» (СПб, 2019, июнь 20-22) — С.234–245. — DOI:10.18720/IEP/2019.3/25
  44. ↑ Qi Q., Tao F., Hu T. et al. Enabling technologies and tools for digital twin // Journal of Manufacturing Systems. — 2019. — DOI:10.1016/j.jmsy.2019.10.001
  45. ↑ Шведенко В.Н., Мозохин А.Е. Применение концепции цифровых двойников на этапах жизненного цикла производственных систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2020. — vol. 20. — № 6. — С. 815-827.
  46. ↑ Meet Virtual Singapore, the city's 3D digital twin. GovInsiders (29 июня 2018). Дата обращения: 25 апреля 2023.
  47. ↑ Гусакова Е.А., Овчинников А.Н. Перспективы моделирования жизненного цикла объекта капитального строительства информационными потоками // Вестник МГСУ. — 2020. — № 8. — С. 1191–1200.
Источник — https://in.wiki/w/index.php?title=Строительная_отрасль_в_России&oldid=9315