3D-печать скейтбордов и умные мосты

Прослушать новость

Сегодня инновационное развитие строительной и промышленной отраслей во всем мире определяют три основных технологических тренда – появление неограниченных вычислительных мощностей, новые способы производства, а также развитие технологий искусственного интеллекта. Они меняют подходы к ведению бизнеса, способы предоставления новых продуктов и услуг, открывают новые источники дохода.



Недавняя конференция Autodesk показала – российские строительные и промышленные предприятия очень заинтересованы в возможностях, появившихся благодаря этим тенденциям. Участники мероприятия традиционно разделились на энтузиастов, готовых двигаться вперед, пробовать и использовать все новое уже сейчас, и тех, кто привык работать консервативно и хочет убедиться в эффективности технологий на примерах. К последним были обращены слова Алексея Боровкова, соруководителя рабочей группы "Технет" НТИ и проректора по перспективным проектам СПбПУ, который очень верно выразил рецепт победы в бизнесе: "Нужно бежать быстрее догоняющих тебя, разбрасывая позади минные поля новых технологий".

По словам Анастасии Морозовой, генерального директора Autodesk в России и СНГ, формула успеха состоит не только из инновационных инструментов, но и, возможно в первую очередь, корпоративной культуры, способствующей новаторству, развитию потенциала каждого сотрудника, стимулирующую к обучению и внедрению передовых практик работы. Сочетание этих двух компонентов позволит принимать основанные на данных, быстрые и точные управленческие решения, заранее предсказывать наиболее вероятные риски на стройке и в производстве, а в конечном счете производить быстрее конкурентов товары, которые пользуются спросом и дают высокую прибыль.

Технологии для 3D печати – от корабельных винтов до скейтбордов

Эксперты Autodesk рассказывают: в промышленности все более востребованным становится генеративный дизайн – технология, использующая инструменты искусственного интеллекта для генерации десятков тысяч вариантов конечного проекта на основе заданных ограничений, а иногда и конкретного способа производства. Ее используют как для создания сложных промышленных изделий, так и для задач, например, оптимального плана этажа здания или же расстановки выставочных стендов. Так, немецкий конструктор Филипп Мангер (Philipp Manger) с помощью генеративного дизайна и инструментов Autodesk Fusion 360 и Netfabb создал подвеску скейтборда. Схожие технологии использовала компания Boeing при создании некоторых элементов самолета Boeing 787 Dreamliner. Задача была значительно сократить вес деталей, при этом сохранив все параметры прочности. Начиная со следующего года, компания начнет поставлять Boeing 787 Dreamliner с титановыми деталями, которые распечатаны на 3D-принтерах. За счет снижения веса это позволит сэкономить около 3 млн долларов на каждом самолете, а также сократить выбросы углеводорода в атмосферу.



3D-печать распространяется и в других промышленных отраслях: нефтегазовой, транспортной, космической. Например, ее использует голландская лаборатория RAMLAB в судостроении. Раньше, если с винтом корабля что-то случалось, приходилось тратить месяцы на изготовление, ожидание и доставку нового, что вело к убыткам для судостроительного предприятия. Сегодня компания использует технологии Autodesk для 3D-печати, производит все на месте и может устанавливать новый винт сразу после возвращения корабля в порт.



3D-печать постепенно приходит и в российскую промышленность. Об этом говорит Александр Северов, ИТ-директор "Тверского вагоностроительного завода", на котором используется эта технология: "Современные тенденции развития бизнеса связаны с движением к цифровому производству. Совокупность бизнес-процессов и программно-аппаратных средств позволяет решить основные задачи компании при внедрении новых продуктов, а также оптимизировать выпуск текущих. Современные технологии прототипирования базируются на 3D-печати и позволяют увеличить номенклатуру одновременно прорабатываемых элементов, сократив затраты на подготовку производства, а также снизив время на принятие решений по выбору элемента". Помимо 3D-печати, на предприятии используются технологии виртуальной реальности для демонстрации объектов заказчикам. Например, с помощью ПО Autodesk VRED и устройств VR была проведена демонстрация нового подвижного состава московского метрополитена. Были показаны различные цветовые решения поезда, смена подсветки ламп в зависимости от того, в какую сторону движется поезд, подсветка линии головного освещения в зависимости от цвета ветки, по которой едет поезд, анимация открывания закрывания дверей с изменением цветовой индикации по кругу, различные конфигурации поручней внутри салона, материал отделки кресел с возможностью их откидывания/отсутствия на месте для инвалидов, а также различные исполнения внутри вагона.

BIM во главе стройки

В строительной отрасли ведущей технологией остается информационное моделирование. Год назад эксперты Autodesk активно заговорили о выводе BIM-модели на строительную площадку. Это позволяет радикально улучшить координацию рабочих процессов, всегда получать актуальные данные со стройки и работать с единым источником информации. А для максимально эффективного управления всеми процессами внедряются дополнительные технологии – от облачных сервисов, обеспечивающих взаимодействие участников проекта с любого мобильного устройства, связывающего офис и стройку и сокращающего время передачи информации, до устройств AR/VR, позволяющих в единой среде организовать эффективную работу территориально распределенных проектных групп, генподрядчика, заказчика и экспертизу.

В Autodesk также говорят о том, что важную роль при использовании BIM на этапе строительства играют системы сбора, контроля и анализа данных. Так, беспилотные летательные аппараты помогают сделать строительство более экономичным и качественным. Один из способов использования дронов заключается в сборе данных, которые затем добавляются в интеллектуальную информационную модель. Благодаря этому любые ошибки, несоответствия с проектом, отставания от графика и т.п. становятся очень быстро заметны заказчику и могут быть вовремя исправлены. Например, беспилотные летательные аппараты применялись при работе над проектом модернизации самой старой и большой дамбы в Норвегии. Компания, занимавшаяся проектом, использовала BIM сначала на этапе проектирования, а затем – на этапе строительства. Используя данные, полученные с помощью дронов, она смогла сопоставить старые конструкции с новыми, сравнивать строящийся объект с информационной моделью и отслеживать ход реализации проекта.

Для сбора и анализа информации также используются датчики, причем не столько на стадии строительства, сколько во время эксплуатации объекта. Они мониторят его в режиме реального времени и передают данные о его состоянии инженерам, ответственным за его управление. Так, в 2007 году в штате Миннесота обрушился мост св. Антония. На его месте был построен новый, "умный" мост. На нем установлено более 350 датчиков, измеряющие уровень коррозии, нагрузки, вибрации, обледенения (в мост встроены специальные опрыскиватели с антифризом, которые автоматически включаются при его возникновении). Бетон этого моста фотокаталитический – при солнечном свете он преобразует вредные примеси в полезные вещества.  



В России информационное моделирование тоже постепенно осваивает стройку. В 2017 году президентом была поставлена задача – создать условия для развития BIM на государственном уровне, в том числе в рамках программы "Цифровая Россия". Москва была определена пилотным регионом по внедрению технологии. В марте было сформировано подразделение на базе Мосгосэкспертизы, которое занимается вопросами внедрения и проведением мероприятий в органах власти, участвующих в жизненном цикле объекта капитального строительства до его ввода в эксплуатацию. "Правительство Москвы давно оценило потенциал и преимущества современных технологий как следующего этапа развития строительной отрасли нашей страны. С каждым годом, количество и сложность проектов увеличиваются. Для того, чтобы иметь возможность их рассмотреть, необходимо внедрение современных информационных технологий. Именно поэтому мы сделали ставку на BIM", – говорит Денис Давыдов, руководитель департамента информационного моделирования Мосгосэкспертизы.

Искусственный интеллект – в помощь строителям

Autodesk ставит перед собой задачу помочь внедрению кардинально новых технологий на строительной площадке, в том числе, искусственного интеллекта. По словам Джеффа Ларрика (Jeff Larrick), руководителя направления BIM 360 Autodesk, уже сейчас многие предприятия используют мобильные устройства и облачные технологии взаимодействия для координации процесса строительства. Технологии искусственного интеллекта позволяют распознавать образы и на основе анализа собранных дронами или камерами данных указывают на места или действия, которые не соответствуют установленным правилам безопасности. Кроме того, с помощью ИИ оценивают риски проекта и на основе ранее накопленных данных строят предиктивные модели, указывающие, на какие процессы нужно обратить особое внимание.

Генеративный дизайн тоже постепенно приходит в строительную отрасль. Autodesk использовал эту технологию при проектировании своего офиса в Торонто. Исходя из заданных параметров и ограничений программа всего за несколько дней предложила и протестировала 10 000 вариантов планировки офиса – такая скорость была бы невозможна для архитекторов и инженеров. Была вычислена оптимальная планировка пространства с расположением рабочих мест каждого из сотрудников, переговорных комнат и других общих зон с учетом всех возможных факторов – от количества дневного света в различных частях офиса и вида из окна до визуальных раздражителей (количество других людей в поле зрения с рабочего места), уровнем шума и предпочтений по взаимодействию между отделами (департаменты часто взаимодействующие между собой можно расположить рядом, при этом учтя все остальные факторы). После того, как искусственный интеллект предложил все возможные варианты, был выбран тот, который максимально соответствовал ключевым целям проекта. В данном случае это вариант, способствующий наиболее эффективной работе.



Машинное обучение и роботы

Неотъемлемой частью искусственного интеллекта является машинное обучение, благодаря которому система может подстраиваться под ситуацию и в результате предлагать верное решение. Autodesk использует его для обучения своего робота Эша в Сан-Франциско. Главная задача Эша – 3D-печать металлом, которую он осваивает, самостоятельно корректируя свои действия в процессе работы и постоянно повышая качество изделий. Взаимодействие Эша с окружающей средой происходит через две видеокамеры. Обучение Эша происходит с помощью системы виртуальной реальности – используя очки, можно взаимодействовать с его пространством. Это не только влияет на развитие его навыков, но и делает среду более безопасной, поскольку в других случаях работа с роботами подразумевает большое количество ограничений, включая технику безопасности.

 

САПР будущего

Говоря о средствах проектирования, отвечающих вызовам нового времени, вице-президент Autodesk Каллан Карпентер (Callan Carpenter) рассказал, как могла бы выглядеть система проектирования будущего с искусственным интеллектом. Используя голосовое управление, он попросил ее разработать дизайн пространства с учетом заданных критериев. Следуя командам, система загрузила проект здания и перешла в режим планирования пространства. Получив основные параметры и проанализировав предпочтения предполагаемых заказчиков по ним, она сгенерировала множество вариантов дизайна. После этого были выделены 10 опций, максимально соответствующие основным критериям проекта. Для итогового варианта система создала 3D-модель и двухмерные чертежи для предоставления заказчику и подрядчикам. В Autodesk уверены: скоро САПР будет не инструментом, а полноправным партнером на всем этапе жизненного цикла как в строительстве зданий, так и в производстве изделий. Она будет играть главную роль в разработке и оптимизации проекта, выборе наилучшего варианта проектных решений, а также способствовать повышению качества благодаря функции советника в реальном времени. И у российских компаний имеются все предпосылки для того, чтобы принять и использовать возможности технологических тенденций в полной мере.

Система проектирования будущего