Перспективы внедрения роботов в инфраструктурное строительство

Несмотря на высокий уровень механизации, строительство дорог и искусственных сооружений до сих пор выполняется в основном людьми. Применение робототехники в дорожной отрасли пока минимально, и тема автоматизации здесь лишь начинает развиваться.

На выставке-конференции «А8 Машины России», прошедшей в Екатеринбурге, аспирант и ассистент Уральского федерального университета Константин Шлыков рассказал о существующих сложностях и перспективах внедрения роботов в дорожное строительство.

Низкий уровень роботизации

По словам эксперта, плотность роботизации в промышленности и строительстве сегодня крайне низкая: в промышленности приходится около 162 роботов на 10 тысяч работников, а в строительстве — всего 1,2. Данных по этой теме немного, а последняя официальная статистика по странам Евросоюза публиковалась ещё в 2017 году.

Основная причина столь малых масштабов применения — специфика строительных работ. В отличие от промышленности, где процессы происходят в закрытой, предсказуемой среде и производятся стандартизированные продукты, строительные площадки открыты, разнообразны и непостоянны. Каждый объект индивидуален, а условия работы меняются в зависимости от погоды, рельефа и многих других факторов. Поэтому в строительстве сложно использовать жестко программируемые машины, как на заводах. Чтобы робот эффективно работал на стройке, ему нужна высокая адаптивность, но полностью автономные системы обходятся слишком дорого. Необходим компромисс между функциональностью и стоимостью.

Эволюция строительных роботов

Первые строительные роботы появились ещё в 1970-х годах — это были простейшие окрасочные устройства. С тех пор их функции постепенно расширяются. Сегодня в отрасли применяются измерительные дроны, роботы для вязки арматуры, 3D-принтеры и другие автономные системы. Если раньше человек выполнял почти всю работу, а робот лишь помогал в отдельных операциях, то теперь специалист всё чаще выступает оператором, наблюдающим за автоматизированным процессом.

Современные роботы выполняют более сложные задачи, работают на основе искусственного интеллекта и способны адаптироваться к меняющимся условиям. Если в 1970-х технология ограничивалась компьютеризацией, то сейчас используется облачное хранение данных, машинное обучение и элементы самостоятельного принятия решений.

Реальные примеры применения

Одним из показательных примеров стал проект моста Koppel в штате Пенсильвания (США). Там роботизированная система выполняла перевязку арматуры четырехпролетного моста длиной почти 400 метров. Каждое пересечение арматурных стержней распознавалось и вязалось автоматически. Благодаря этому время выполнения работ сократилось на 34%, а стоимость устройства составила около 395 тысяч долларов.

В другом проекте использовался робот для укладки арматуры мостового сооружения. Передвижная платформа, установленная по краям моста, позволила уменьшить трудозатраты и сократить сроки выполнения работ почти наполовину.

Главные барьеры внедрения

По результатам опросов отраслевых специалистов, внедрению робототехники в инфраструктурное строительство препятствует несколько ключевых факторов. Среди них — высокая стоимость внедрения, сложности интеграции с существующими технологиями, отсутствие единых стандартов и регламентов, а также вопросы безопасности. Дополнительным препятствием становится психологическое сопротивление изменениям — строительная отрасль традиционно консервативна.

Для преодоления этих барьеров необходимы государственная поддержка роботизации, создание пилотных проектов, разработка отраслевых стандартов и норм безопасности, а также работа с участниками рынка на ранних этапах внедрения новых технологий.

Эффективность и выгоды роботизации

Применение роботов способно значительно повысить эффективность строительных процессов. Основными показателями здесь служат снижение капитальных затрат, рост производительности, улучшение качества строительства и повышение уровня безопасности. Роботы могут выполнять опасные или трудоемкие операции, снижая риск травм и аварий на площадках.

При этом оценивать их эффективность нужно не по отдельным операциям, а по всему циклу работ. Даже если на каком-то этапе робот действует медленнее человека, он высвобождает персонал для других задач, что в итоге повышает общую производительность.

Что нужно для развития строительной робототехники

По мнению экспертов, одним из катализаторов массового внедрения роботов может стать разработка методологической базы — карт трудовых процессов для роботизированных комплексов. На текущем этапе важно совмещать ручной и автоматизированный труд, постепенно переходя к полной автономности машин.

Также требуется создание комплексных моделей оценки технико-экономической эффективности, позволяющих определить «точку безубыточности» внедрения роботизированных технологий с учетом финансовых, технологических и логистических факторов. Не менее важно разработать технологические регламенты и карты, описывающие последовательность операций, показатели трудозатрат и использования техники. На основе таких документов можно проводить пилотные проекты и масштабировать решения.

Кадры — ключевой элемент успеха

Без квалифицированных специалистов внедрение робототехники невозможно. Однако сегодня в отрасли наблюдается острая нехватка операторов, способных управлять современными системами. Даже в сфере использования беспилотников, которые только начинают применяться для мониторинга состояния инфраструктурных объектов, уже требуют опыт работы, которого у новых специалистов просто нет.

Работодатели редко готовы обучать кадры самостоятельно, предпочитая искать «готовых» сотрудников. Однако без системы подготовки и стажировок роботизация строительной отрасли может затормозиться. На рынке уже появляются обучающие центры, например компания «Технологии 360», где готовят операторов БПЛА, но проблема отсутствия практического опыта у выпускников сохраняется.

Таким образом, развитие строительной робототехники невозможно без системного подхода: необходимо формировать стандарты, поддерживать инновации, инвестировать в обучение персонала и обеспечивать реальную интеграцию технологий в рабочие процессы. Только в этом случае роботы смогут стать не экспериментом, а полноценным инструментом инфраструктурного строительства.

Стас Донин,

специально для ТСН