Без лишних рук. Города начали печатать на 3D-принтере

Недавно вышло исследование PricewaterhouseCoopers “Роботы украдут нашу работу?”, в котором анализируется потенциальное влияние автоматизации на четыре крупнейшие экономики мира. Согласно полученному прогнозу к началу 2030-х могут быть сокращены из-за автоматизации 38% рабочих мест в США, 35% — в Германии, 30% — в Великобритании и 24% — в Японии. В число отраслей с высоким риском сокращения рабочих мест попала и строительная индустрия, где оценки безработицы по вине роботов варьируются от 41% в Германии и 35% в США до 26% в Японии и 24% в Великобритании.

6 апреля журнал Wired рассказал о том, как робототехническая революция изменит строительную индустрию и подтолкнет ее развитие. Своими оценками поделился профессор Борха Гарсия де Сото, возглавляющий S.M.A.R.T. Construction Research Group (эта междисциплинарная команда изучает инновации в строительном секторе) филиала Нью-Йоркского университета в Абу-Даби, столице ОАЭ. Его мнение — это не фантазии теоретика, а расчеты практика, поскольку ОАЭ сейчас являются форпостом в роботизации строительства. И те тенденции, которые уже наблюдается в этой стране, скоро или не очень, но постепенно проявятся и в других странах мира, включая Украину.

Как отмечает де Сото, в дебатах о будущем индустриальной сферы технологии зачастую изображаются в виде злодеев. Автоматизация, безусловно, изменит производственные процессы, но для некоторых секторов экономики перемены назревают уже давно. Особенно в архитектуре, проектировании и строительстве.

Эта отрасль в глобальном масштабе имеет годовой доход около $10 трлн — около 6% мирового ВВП. Однако ее эффективность невысока. По всему миру крупный строительный проект занимает в среднем на 20% больше времени, чем планировалось, и обходится на 80% дороже, чем предусматривалось в первоначальном бюджете. Хотя большинство сегментов строительной индустрии — односемейное и многоквартирное жилищное строительство, возведение мостов, дорог и автострад, промышленное строительство — увидели улучшения за последние десятилетия (к примеру, темпы роста производительности труда в промышленном строительстве в 2006-2016 гг. составили в среднем 5,3% в год), есть много возможностей сделать так, чтобы производительность росла еще более быстрыми темпами, обеспечивая строительной отрасли более высокую эффективность.

Есть много факторов, способствующих низкой эффективности строительной индустрии. Они включают в себя низкие капитальные вложения по сравнению с другими сегментами, опасные условия, сложность проекта, экономические сбои, отсутствие прозрачности и коррупцию. Однако одним из самых больших препятствий является нехватка квалифицированных работников. Согласно недавнему исследованию Associated General Contractors of America эту проблему испытывают 70% подрядчиков в США. Причем к 2026 г. потребности в найме в этой отрасли вырастут на 12%.

Проще говоря, автоматизация элементов строительного процесса — это больше, чем хорошая технологическая разработка. Это еще и умный бизнес.

Исследования в области строительной робототехники начались десятилетия назад. Например, во время строительного бума в Японии в 1980-х нехватка работников заставила отраслевые группы вкладывать средства в разработку автоматизированных систем. Эти усилия не увенчались успехом отчасти потому, что вычислительная мощность в то время была слабой. И хотя эта часть технологий с тех пор стремительно прогрессировала, сама отрасль — нет. Некоторые из крупнейших компаний в мире до сих пор делают все на бумаге — от управления заказами и цепочками поставок до отслеживания рабочего времени сотрудников и оплаты труда.

Преимущества автоматизации строительства уже не являются теоретическими; все чаще исследователи доказывают ценность роботов. Борха Гарсия де Сото рассказывает, что до переезда в Абу-Даби он руководил аспирантами в Швейцарской высшей технической школе Цюриха. “Мы исследовали, как “цифровое производство” влияет на производительность. То, что мы выяснили, подтверждает мнение, что технология может быть благом для бизнеса в архитектуре, проектировании и строительстве”, — говорит профессор.

Сравнивая стоимость и время, потраченные на возведение стен силами людей и роботов, группа де Сото обнаружила, что автоматизация начинает окупаться по мере повышения уровня сложности. Кроме того, при строительстве стен роботами архитекторы, дизайнеры, инженеры и подрядчики имели больше возможностей для внесения коррективов на поздних стадиях без значительного увеличения финансовых затрат или задержек во времени. При этом выяснилось, что более простые конструкции могут быть более эффективно построены людьми, чем роботами. Это привело исследователей к выводу, что люди и роботы будут сосуществовать на строительных площадках очень и очень долго.

Конечно, отмечает де Сото, следует проявлять осторожность при экстраполяции уроков из таких исследований на всю строительную отрасль. В реальном мире каждый строительный проект имеет свои уникальные проблемы и сложные взаимодействия между владельцами, проектировщиками, подрядчиками и общественностью. Тем не менее полученные данные предоставляют еще одно доказательство того, что преимущества автоматизации строительства больше нельзя игнорировать.

Некоторые специалисты строительной отрасли уже это признали. Такие архитекторы, как Фрэнк Гери и Заха Хадид, были первыми сторонниками робототехнического проектирования, а некоторые города уже энергично внедряют автоматизацию. К примеру, в эмирате Дубай, согласно новым правилам, к 2025 г. каждое здание должно быть построено с использованием 25% материалов из 3D-печатных источников. Дальновидные подрядчики уже обращаются к однозадачным роботам для выполнения таких работ, как покраска мостов, подрыв бетона, сварка, обвязка арматуры и ремонт дорог.

И все же, несмотря на множество преимуществ, автоматизация строительства остается сложным процессом. Чтобы применение роботов в строительной индустрии стало мейнстримом, потребуется ряд ключевых изменений.

Прежде всего строительная отрасль должна улучшить свои коммуникационные процессы. Поскольку перерасход средств часто связан с пробелами на этапах проектирования и реализации, для обеспечения эффективности технологий важно улучшить обмен информацией между заинтересованными сторонами проекта. Одно из решений — это стандартизированные и автоматизированные протоколы построения информации.

Во-вторых, отрасль должна уделять приоритетное внимание эффекту масштабирования при внедрении подобных технологий. Автоматизация будет экономически эффективной только тогда, когда она широко используется.

В-третьих, отрасль должна прилагать больше усилий для оценки эффективности проектов. Финансовые риски от новых технологий являются самыми высокими тогда, когда технологии внедряются без надлежащего анализа затрат и выгод. Только регулярные обзоры рынка позволят оценить выгоду от автоматизации тех или иных составляющих строительного процесса.

Наконец, правительства стран мира должны сделать больше для облегчения перехода на автоматизированные системы. В конечном счете именно государственный сектор определит место технологий в строительной отрасли. Но на данный момент ему не хватает дальновидного руководства. Например, во многих странах местные строительные нормы и правила (зачастую устаревшие) затрудняют использование 3D-печатных конструкций. Чтобы в полной мере использовать потенциал автоматизации, муниципальные строительные нормы и правила должны идти в ногу со временем.

Несмотря на то что потребуется больше времени для оценки, как цифровизация и автоматизация могут повлиять на цепочки поставок, бизнес-модели, занятость, кибербезопасность и реализацию строительных проектов, растет понимание, что новые процессы и технологии имеют решающее значение для повышения производительности строительства. Чтобы обеспечить как можно более плавный переход на автоматизированную строительную площадку, исследователям и специалистам-промышленникам пора объединить свои усилия и изучить новые альтернативы, резюмирует де Сото.

Можно не сомневаться, что это произойдет и будет иметь глобальное значение. Главный эффект будет в том, что сложные объекты будут строиться быстрее и дешевле, чем сейчас. Это откроет новые перспективы перед полетом фантазии не только архитекторов и дизайнеров, но и разработчиков производственных технологий в различных отраслях. Словом, если до сих пор строительство было в значительной мере тормозом, то теперь благодаря роботам оно может стать стимулятором прогресса в развитии как городов, так и промышленности.

Роботы построят себе музей