High-tech na placu budowy
Wszystko dokładnie na czas, we właściwym miejscu i bez błędów - oto marzenie każdego zarządzającego budową. Grupa amerykańskich specjalistów pomyślała, że czas wreszcie dopasować budowlane projekty do możliwości współczesnej technologii i przygotowała nowy system zarządzania projektami budowlanymi pod nazwą Building Information Modeling - BIM (1).
Jego celem jest zastąpienia tradycyjnej dokumentacji projektowej skomputeryzowanym modelem. Model w BIM, który jest technologią rozwijaną już od lat, przedstawia zapisane cyfrowo odzwierciedlenie fizycznych i funkcjonalnych właściwości obiektu budowlanego.
Do modelowania stosuje się oprogramowanie komputerowe wspomagające projektowanie. Model powstaje przy użyciu trójwymiarowych obiektów, takich jak ściana, strop, dach, sufit, okno i drzwi, którym nadawane są odpowiednie parametry.
Zmiany w elementach tworzących model są odzwierciedlane w trójwymiarowej reprezentacji modelu, w zestawieniach danych geometrycznych i materiałowych. Tekstowym formatem danych opisujących model budynku jest Industry Foundation Classes.
Uwzględnia on strukturę zdefiniowaną przez projektantów. Format IFC jest podstawą, na której opiera się zapis plików, z których można korzystać w różnych programach klasy BIM, niezależnie od branży i od producenta.
Budowlaniec z tabletem
Radykalną implementację BIM zastosowano w trwających obecnie projektach budowlanych w Davidson, w stanie Karolina Północna. Budowlańcy na miejscu używają komputerów i tabletów z elektronicznymi wersjami planów (2).
Dokumentów na papierze nie ma tam w ogóle. Wykonawcy robót otwierają zamiast tego program o nazwie Glue 360, w którym zapisane są wielokolorowe modele budynków. Oczywiście BIM to nie tylko ogólna barwna prezentacja.
Kliknięcie w każdy element udostępnia szczegółowe informacje na temat parametrów poszczególnych elementów budowli, wymiarów, rodzajów mocowań, materiałów, symboli części, oznaczenia farb itd.
Baza informacyjna zawiera również harmonogram i koszty poszczególnych części i podzespołów. Najciekawsze jest to, że Glue 360 służy jako automatyczny koordynator na placu budowy.
Ustala więc porządek i kolejność prac, czyli to, kiedy przychodzi i pracuje ekipa kładąca rury kanalizacyjne a kiedy zjawiają się specjaliści od wstawiania okien.
Osoby obeznane z budownictwem wiedzą, że właściwe zorganizowanie i zarządzanie harmonogramem prac to jedno z największych wyzwań, zwłaszcza podczas dużych projektów.
BIM i Glue 360 to kompleksowe rozwiązania, obejmujące duże projekty we wszystkich aspektach. Oprócz takich systemów powstaje mnóstwo aplikacji mobilnych, które na mniejszą skalę pozwalają projektować, wspólnie zarządzać, obliczać koszty i wykonywać wiele innych operacji związanych z budową.
Są mobilne aplikacje na tablety, które pozwalają sporządzać projektowe szkice CAD, a potem zamieniać je w obrazy trójwymiarowe. Istnieje nawet apka do obliczania właściwego i bezpiecznego kąta ustawiania drabiny w różnych okolicznościach.
Dron zbuduje dom?
Oczywiście innowacje budowlane nie kończą się na nowych systemach zarządzania projektami. Okazuje się, że niektórzy chcieliby, aby drony zastąpiły murarzy. Drony często wyposaża się w kamery o wysokiej rozdzielczości, co czyni z nich przydatne maszyny obserwacyjne (3).
Administratorzy budynków, m.in. w Stanach Zjednoczonych, wykorzystują je do sprawdzania stanu obiektów. Latające urządzenie można np. wysłać na dach, żeby sprawdziło, czy nie potrzebuje on naprawy albo odśnieżenia.
Oszczędza się w ten sposób czas i nie trzeba niepotrzebnie ryzykować zdrowia pracowników, którzy musieliby się wspinać na dużą wysokość. Australijska firma Soto Consulting Engineers stosuje latające maszyny do kontrolowania dużych obiektów przemysłowych.
Dzięki dużej mobilności dronów oraz kamerom HD można szybciej wyłapać ogniska korozji (np. w rurociągach) czy namierzyć pęknięcia w konstrukcjach z betonu. Duże firmy związane z branżą budowlaną włączają drony do swoich specjalistycznych programów.
Firma Komatsu, specjalizująca się w produkcji koparek, ładowarek, spycharek i buldożerów, wykorzystuje latające bezzałogowce w projekcie KomConnect. Jest to usługa, która polega na sporządzaniu szczegółowych, trójwymiarowych map obszarów przeznaczonych pod zabudowę.
KomConnect może podpowiedzieć klientowi, jak ukształtować teren, gdzie najlepiej wykopać dziurę pod fundamenty, na jakie ukryte obiekty uważać. Przy pomocy KomConnect przeprowadzimy symulację robót, a następnie na bieżąco sprawdzimy, czy postępują one zgodnie z planem.
System działa w oparciu o skanery laserowe i kamery umieszczone zarówno na maszynach budowlanych, jak i dronach. Trwają prace nad tym, aby wykorzystywać drony w procesie montowania budowli. Bezzałogowe pojazdy mogłyby nie tylko dowozić prefabrykaty, ale też samodzielnie pomagać na miejscu.
Jak mogłoby to wyglądać w praktyce, pokazuje projekt Flight Assembled Architecture opracowany przez fachowców z biura projektowego Gramazio Kohler Architects i Politechniki Federalnej w Zurychu, przy wsparciu specjalisty od robotyki Raffaello D’Andrei.
Podczas pokazu w 2012 r., zorganizowanego w centrum kulturalnym FRAC we francuskim Orleanie, flota małych quadrokopterów zbudowała 6-metrową makietę wieżowca (4). Kierowane przez specjalny algorytm drony precyzyjnie ułożyły 1500 cegieł wykonanych z polistyrenu.
Politechnika w Zurychu rozwinęła pomysł i w ubiegłym roku przedstawiła drony wyposażone w specjalne szpule.
Quadrokoptery przy użyciu mocnych kabli z tworzywa sztucznego uplotły most, niczym pająki sieć. Na razie śmigłowe bezzałogowe pojazdy nie mogą przenosić zbyt dużych ciężarów.
Próbują to zmienić uczeni z Niemiec, Francji i Hiszpanii działający w konsorcjum ARCAS. Zbudowali już kilka prototypów dronów przystosowanych do transportu cięższych obiektów. Na razie rekord to 9 kg na jeden pojazd.
Na jeden, ponieważ inżynierowie z ARCAS chcą rozkładać masę przenoszonego przedmiotu na kilka dronów równocześnie. Kooperacja wielu bezzałogowych pojazdów może być kluczem do ich przyszłego wykorzystania zarówno w branży budowlanej, jak i transportowej.
Zespół z Uniwersytetu Pensylwania kierowany przez dr. Vijaya Kumara pracuje nad dronami latającymi w dużych grupach. Pojazdy wyliczają swoją pozycję sto razy na sekundę i potrafią poruszać się tak blisko siebie, że wyglądają w ruchu prawie jak jeden obiekt.
Radary, czyli bezpieczeństwo ruchu dużych pojazdów
Naukowcy z Uniwersytetu Politechnicznego w Madrycie opracowali niedrogi system radarowy dla wielkich ciężarówek. Działając jako wypełnienie stref niewidocznych dla kierowcy-operatora sprzętu, pomoże on uniknąć kolizji i wypadków w miejscach, gdzie pracuje i porusza się ciężki sprzęt do robót budowlanych i ziemnych.
Obecnie używa się do podobnych celów kamer i sygnałów dźwiękowych. Nie są to jednak rozwiązania idealne, gdyż kamery w brudnych środowiskach pracy szybko przestają cokolwiek widzieć, zaś sygnały dźwiękowe bywają uciążliwe.
Zaprojektowana przez Hiszpanów sieć radarowa opiera się na wykorzystaniu tanich sensorów rozmieszczonych na kadłubie pojazdu. Liczba fałszywych ostrzeżeń, której redukcja była jednym z głównych założeń systemu, została zminimalizowana przez zwiększenie liczby czujników.
Co ciekawe, również nowy system unikania kolizji w ciężarówkach, opracowany przez firmę Daimler-Mercedes-Benz - Blind Spot Assist, opiera się na radarach, a nie na kamerach, choć oczywiście nie wyklucza również zastosowania tych ostatnich.
System Daimlera połączony jest z ostrzegawczymi lampkami LED w kabinie ciężarówki, które zapalają się, gdy w ślepej strefie znajdują się przeszkody do wykonania manewru.
Ciężki sprzęt mądrzej użyty
Znana dobrze z placów budowy firma Caterpillar Inc. zainwestowała niedawno w technologiczny startup Uptake, który stworzył platformę telematyczną, służącą do zbierania danych z setek sensorów rozmieszczonych w terenie, np. na maszynach, koparkach, spychaczach itp.
Dane te przetwarzane są następnie za pomocą oprogramowania, dostarczając informacji, która ma znaczenie dla ludzi i zespołów prowadzących projekty budowlane lub ziemne.
System potrafi na bieżąco reagować na różne wydarzenia w wielu miejscach naraz, redukując np. czas przestojów z powodu awarii i innych niespodziewanych wydarzeń. Systemy telematyczne połączyć da się z układami jeżdżącymi bez kierowców, tak jak to ma miejsce na rozległych terenach robót ziemnych w australijskim regionie Pilbara, gdzie całe zespoły ogromnych wywrotek operowane są zdalnie z oddalonego centrum.
Rozwiązanie ma nazwę "Autonomous Haulage System". Pojazdy wykorzystują sensory, radary i GPS oraz technologie sieciowe firmy Cisco, a całość ruchu nadzorowana jest przez operatora stacjonującego w odległym o 1800 km od regionu Pilbara mieście Perth.
Niewykluczone więc, że wielkie place budowy przyszłości będą mogły obejść się bez ludzi. Nawet walec drogowy zyskuje w dzisiejszych czasach przydomek "inteligentny". W maju 2015 r.
Volvo zaprezentowało maszynę do ugniatania i równania asfaltu, wyposażoną w system maszynowego uczenia się i reagowania na bieżąco na gęstość mieszanki (5), co pozwoli operatorom sprzętu uniknąć "przewalcowania".
System Volvo składa się z anteny GPS, czujników temperatury z przodu i z tyłu maszyny walcującej, akcelerometra zainstalowanego w bębnie oraz dotykowego panelu do śledzenia i sterowania. Wibracje bębna, które odmierza akcelerometr, służą w tym rozwiązaniu do pomiaru gęstości mieszanki, a nie tylko sztywności, jak to ma miejsce w dawniejszych technikach.
Technika Volvo pozwala na dokładne pomiary dokonywane z zaledwie 1,5% powierzchni, co jest znaczną oszczędnością w porównaniu z nieustannymi sprawdzianami przy użyciu tradycyjnych metod.
To nie koniec przewag nowej technologii Volvo nad innymi. W sercu systemu znajduje się bowiem sztuczna sieć neuronowa, która na podstawie zbieranych danych nieustannie uczy się i doskonali działanie systemu.
Bezpieczeństwo przede wszystkim
Zarządcy terenów inwestycji budowlanych bo - rykają sie od zawsze z kwestią bezpieczeństwa zgromadzonych tam urządzeń i materiałów oraz ochroną przed ewentualnymi wandalami.
Oprócz ogrodzeń i strażników ochrony na miejscu stosuje się kamery monitoringu, ale one na ogół nie tyle zapobiegają zagrożeniom, ile pozwalają je ewentu - alnie skutecznie wykrywać i dochodzić tożsamości sprawcy po fakcie.
Czy można na budowie lub podobnym terenie zainstalować system zapobiegający kradzieżom i wandalizmowi? Powstają więc rozwiązania takie jak to przygotowane przez firmę Radius Security - " remote guarding."
Jest to połączenie zespołu kamer, innego sprzętu ochronnego i oprogramowania, które sygnalizuje centrali ochrony podejrzaną aktywność na monitorowanym terenie. Pracownicy ochrony nie muszą wpatrywać się w ekrany - system sam, na podstawie obrazu i dźwięku, rejestruje nietypowe zjawiska i automatycznie powiadamia o możliwym zagrożeniu, więc strażnicy mogą reagować na bieżąco.
Może to odbywać się po cichu. Może to też być odstraszaniem intruzów za pomocą syren lub głośników. Za działanie systemu odpowiadają zaawansowane algorytmy rozpoznawania obiektów. Potrafią odróżniać ludzi od zwierząt i np. pojazdów w każdych warunkach pogodowych.
Bardzo ważne dla takiego rozwiązania jest zmniejszenie liczby fałszywych alarmów. System pozwala nawet na przeprowadzenie "zdalnego patrolu" terenu za pomocą znajdujących się na miejscu kamer.
