Новые технологии строительства – новые требования к спецтехнике

  Ситуация с механизацией строительства в России много лет остается сложной: большая часть строительных компаний не стремится обновлять парки машин. Тем не менее новые стандарты и ГОСТы, BIM-технологи, возведение зданий в ограниченном пространстве и другие современные реалии предъявляют новые требования к спецтехнике. Машины становятся тем фактором, который напрямую влияет на выручку, и перед строительными организациями встают вопросы оптимизации технико-экономических показателей их эксплуатации. Решить проблему может обновление парка и использование техники, отвечающей современным требованиям отрасли.

Строительная отрасль       

Строительство в России развивается, отрасль обеспечивает воспроизводство основных фондов во всех отраслях экономики и социальной сферы, имеет высокий мультипликативный эффект и многочисленные межотраслевые связи. Объем работ, выполненных по виду деятельности «Строительство» в 2021 году, составил 11,4 млн кв. м, или 10 триллионов 791,6 миллиарда рублей (106% в сопоставимых ценах к уровню 2020 года). Годовой объем строительной отрасли, ЖКХ и промышленности строительных материалов в минувшем году составил около 19 трлн руб. (14,5% ВВП). Количество действующих строительных предприятий в Российской Федерации составляет более 250 0000, большая часть из них относится к категории малых и микропредприятий. Численность занятых в строительстве за 2021 год составляет свыше 6 миллионов, еще порядка 3 миллионов заняты в сфере ЖКХ.

Согласно Стратегии развития строительной отрасли и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации до 2035 года, проблемы градостроительства, связанные со сверхконцентрацией населения (в пределах 1% территории) на одних территориях и опустыниванием других территорий страны, с противоречием отдельных положений Градостроительного кодекса Российской Федерации нормам Конституции Российской Федерации, ограничивают влияние государственных органов исполнительной власти Российской Федерации и субъектов федерации на развитие целостной системы расселения населения страны, а также на регулирование жилищной и земельной политики при градостроительной деятельности в муниципальных образованиях. Вместе с тем, отрасль довольно устойчива к неблагоприятным внешним факторам, включая пандемию коронавирусной инфекции. И государство ставит высокие целевые показатели развития жилищного и инфраструктурного строительства:

  • ежегодный ввод жилья, начиная с 2024 года – не менее 100 миллионов кв. м, начиная с 2030 года – не менее 120 миллионов кв. м;
  • ежегодный ввод домов ИЖС, начиная с 2024 года – не менее 50 миллионов кв. м, начиная с 2030 года – не менее 60–65 миллионов кв. м;
  • объем в целом жилищного фонда к 2035 году – 5,2–5,5 миллиардов кв. м;
  • ежегодный ввод с 2030 года наемных домов, ЖК и ЖСК – 8 миллионов кв. м;
  • ежегодное улучшение с 2030 года жилищных условий, включая очередников на улучшение жилищных условий, – не менее 5 миллионов семей;
  • уровень обеспеченности населения жильем к 2035 году – 32–35 кв. м;
  • увеличение площади земель населенных пунктов с 19,89 до 25 миллионов га;
  • увеличение земель застройки населенных пунктов с 3,47 до 6,5 миллиона га;
  • доля к 2030 году дорожной сети, соответствующей нормативным требованиям, – не менее 85%.

В числе способов достижения целевых показателей обозначены увеличение территорий застройки и жилых функциональных зон в 2–2,5 раза, вовлечение в жилищное строительство неиспользуемых земель, находящихся в государственной или муниципальной собственности, а также использование инноваций. К ним относятся применение новых строительных материалов, внедрение новых эффективных строительных технологий, возведение экспериментальной жилой недвижимости, внедрение новых решений в планировании и архитектуре с учетом новейших требований по теплотехнике, а также использование новейших разновидностей машин и оборудования, имеющих высокую производительность и позволяющих уменьшить сроки строительства и затраты на эксплуатацию.

Строительная техника, оснащенная современным оборудованием и технологиями автоматизации, становится одним из важных конкурентных преимуществ для строительных компаний.

Парк строительной техники    

Высокая насыщенность строительного рынка заставляет принимать взвешенные и тщательно просчитанные решения, от качества которых зависит не только позиция фирмы на рынке, но и вопрос самого ее существования. Одним из важнейших пунктов успешной работы становится поиск оптимальных способов организации эксплуатации техники. В документах Госстроя РФ доля затрат на механизацию в строительстве принимается за 10–20%, а на деле эта цифра доходит до 50%. Немаловажную роль здесь играет возрастная структура парка строительных машин, а также его современность, соответствие современным требованиям строительной отрасли.

Итак, разберем, как покупают и эксплуатируют строительную спецтехнику сегодня.

Одним из наиболее важных показателей при формировании парка строительных машин является производительность строительной техники, которая складывается из технических характеристик, особенностей, технического состояния механизмов, типа рабочего оборудования, используемого на данном виде техники. Но это далеко не единственный критерий. Технико-экономические показатели машин, многообразие опций, различные схемы оплаты, надежность, стоимость эксплуатации и сроки использования – все эти факторы влияют на выбор конкретной модификации. Однако в современных реалиях покупатели гораздо чаще обращают внимание на стоимость и сроки поставки, закрывая глаза на все остальные критерии.

То есть в идеале выбор машины должен основываться на максимизации прибыли от эксплуатации, но на большинстве предприятий нет не только долгосрочного, но и среднесрочного планирования.

Здесь-то и подключаются BIM-технологии. Можно взять за единицу продукции машино-час, тонно-километр транспортируемого груза, кубический метр вынутого грунта и так далее для каждого типа машин. Стоимость машино-часа слагается из так называемых издержек владения и эксплуатационных затрат. Издержки владения включают в себя амортизационные отчисления (лизинговые платежи), оплату места хранения машины, налоги и сборы (транспортный, налог на имущество, сборы на регистрационные действия, ГТО), страхование. Издержки владения являются в основном постоянными. Эксплуатационные затраты – величина переменная, она включает затраты на техобслуживание и все виды ремонтов, быстроизнашивающиеся части, топливо, гидравлические и охлаждающие жидкости, заработную плату машинистов. Плюс учитывается снижение среднегодовой наработки с увеличением срока эксплуатации.

График изменения удельных приведенных затрат на эксплуатацию машины

Для того чтобы на этапе выбора техники рассчитать все показатели, необходим штат экономистов. При использовании BIM анализ занимает секунды и позволяет сделать действительно рациональный выбор.

Очевидно, что низкие темпы обновления парка приводят к увеличению затрат на эксплуатацию и содержание, снижению наработки, увеличению плановых и внеплановых простоев, а также капитальных вложений в обновление парка машин.

Тем не менее, по данным Росстата, во многих регионах значительная доля машин имеет срок службы свыше 13 лет. В большинстве строительных предприятий преобладают машины со степенью износа свыше 63%, что влечет большие расходы на эксплуатацию и содержание строительной техники.

Какие еще факторы влияют на оптимизацию затрат на эксплуатацию парка строительных машин?

Разумеется, ремонтные возможности строительной компании. В условиях рыночной экономики, когда ощущается острый дефицит строительной техники и оборудования, повышается значение технического обслуживания и ремонта (текущего, восстановительного). Ремонтно-эксплуатационными базами оснащены не все предприятия, однако в последние годы наблюдается тенденция организации ремонта строительных машин своими силами.

В заключение добавим, что при разговоре об оптимизации затрат на механизацию строительства имеет значение и уровень подготовки операторов. Когда речь идет о современной технике, ключевым моментом становится их умение полноценно использовать эффективные характеристики и конструктивные свойства машины, обеспечивать взаимодействие нескольких механизмов.

Так, например, высокая квалификация машиниста бульдозера позволит быстрее закончить работы по отрывке котлована за счет меньших операций по чистовой доработке дна и откосов, грамотно спланированных мест для отвала грунта и меньших перемещений по площадке. Точно такой же котлован при использовании аналогичного экскаватора можно разрабатывать вдвое дольше, если тратить больше времени на зачистку дна, неправильно выбирать места отвалов, перебрасывать грунт в другие места складирования и так далее.

BIM-технологии     

С 2019 года строительство жилья в России перешло на проектное финансирование, что дало толчок развитию технологий информационного моделирования (BIM – building information modeling). В 2020 году было принято постановление правительства РФ № 1431 о применении BIM в строительстве. В 2021 году – постановление правительства РФ № 331 об обязательном переходе с 1 января 2022 года на BIM строек по госзаказу, за исключением объектов для нужд обороны и безопасности. Также формируется нормативная база для внедрения информационного моделирования. С 2023 года Минстрой планирует сделать BIM обязательным в многоквартирном домостроении. Идет активная цифровизация отрасли.

ВРЕЗКА: По оценке Минстроя, эффект от этой технологии снизит до 40% вероятность ошибок и погрешностей в проектной документации в сравнении с традиционными методами проектирования, на 20–50% сократит время на проектирование, в шесть раз уменьшит время на проверку проекта, до 90% сократит сроки координации и согласования проекта. Также, по данным Минстроя, BIM позволит в четыре раза снизить погрешности бюджета при планировании, сократить сроки инвестиционной фазы проекта до 50%, сроки строительства – на 20–50%, затраты на строительство и эксплуатацию – до 30%.

Первоначально возникнув в проектной среде и получив широкое и весьма успешное практическое применение при создании новых объектов, эта концепция довольно быстро стала востребована на всех этапах строительства и эксплуатации зданий. На 80% успех применения BIM-технологий заключается в организации процессов, в разработке и применении на практике, и лишь 20% успеха – в проектировании зданий. В ближайшие годы цифровое сопровождение здания охватит весь жизненный цикл дома, начиная с проектирования и заканчивая сносом.

Однако нас интересует этап возведения зданий и то, как BIM-технологии позволяют управлять парком строительных машин в процессе строительства или реконструкции.

Как осуществляется оцифрованное строительство?     

Подрядчик осуществляет вынос BIM-модели на стройплощадку с ее дополнением новыми компонентами – фактически вынесенными в натуру точками. Выполняет расчеты объемов требуемых материалов и необходимой техники в соответствии с производственными графиками. С помощью BIM можно контролировать расходы средств и то, насколько реализовывается заложенный бюджет, просчитать выгоду применения человеко-часов или роботизированных механизмов, оценить эффективность использования конкретных типов техники. BIM предоставляет информацию обо всех управленческих решениях и изменениях в строительстве в реальном времени. В процессе строительства заказчик осуществляет контроль над дополнением модели, проектировщик осуществляет авторский надзор.

Отметим, что сами по себе применяемые сегодня технологии жилищного строительства многоквартирных домов не являются новаторскими.  Кирпичные сооружения, монолитно-кирпичные объекты, панельные здания и монолитно-каркасные сооружения применяются давно, однако требуют высокой степени механизации работ.

Относительно новая технология – система сборного безригельного каркаса из вертикальных колонн и плоских панелей перекрытия. Плиты перекрытия выполняют роль ригелей — горизонтальных опорных элементов, к которым пристраивается несущая часть конструкции, которая состоит из вертикальных многоярусных колонн без выступающих частей. Технология позволяет проектировать и строить дома любой формы, делать нестандартные угловые секции, смещать их относительно друг друга. При этом пул спецтехники, необходимый для возведения таких зданий, стандартный.

Гораздо больше ограничений и требований к строительным машинам диктуют условия строительства. Точеная городская застройка, освоение набережных и возведение жилья на слабых грунтах требуют от техники маневренности, легкости, экологичности и высочайшей производительности. Кроме того, практически обязательным становится применение 2D- и 3D-систем машинного контроля на бульдозерах и экскаваторах.

В области транспортной инфраструктуры BIM-стандарты тоже начинают внедряться. Конструктивная неординарность объектов транспортной инфраструктуры, их элементов и подсистем, а также вероятностный характер прочностных характеристик конструкционных материалов и параметров технологических процессов могут вызвать преждевременный отказ техники, разрушение дорожной конструкции, становятся причинами аварий и катастроф на автомобильных дорогах. Информационное моделирование призвано решить эту проблему. По заказу государственной компании «Росавтодор» выполняется научно-исследовательская работа на тему «Разработка рекомендаций по использованию инновационных технологий информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла автомобильных дорог». Кроме научных разработок уже имеется и практический опыт. В ряде пилотных объектов уже применяется информационное моделирование, например для технико-экономического обоснования соединительной хорды от трассы М4 «Дон» до А105 подъезд к Домодедово.

Кроме того, в дорожном строительстве внедряются технологии, которые выдвигают новые требования к спецтехнике. К таким технологиям, внедряемым сегодня в практику дорожного строительства, можно отнести:

– технологию непрерывной укладки асфальтобетонных покрытий с помощью перегружателя асфальтобетонной смеси. Перегружатель – в принципе, довольно новый ИВД техники для России. В настоящее время в России работает около 100 перегружателей, и цифра эта постоянно растет;

– энерго- и ресурсосберегающие технологии холодной регенерации асфальтобетонных покрытий и оснований с применением мобильных смесительных установок позволяет сократить сроки и существенно удешевить ремонт дорог за счет вторичного использования материалов старой дорожной конструкции;

– выпуск асфальтобетонных смесей из высокопрочного кубовидного щебня узких фракций габброидных пород и полимерно-битумного вяжущего (ПБВ), использование геосинтетических материалов;

– технологию устройства тонкослойных покрытий из специальной горячей битумоминеральной смеси поверх связующего слоя из модифицированной латексом битумной эмульсии, распределяемой непосредственно в процессе укладки смеси. Распределение и укладка осуществляются за один проход специальным укладчиком;

– геодезическое сопровождение производства дорожно-строительных работ с использованием электронных полностью роботизированных тахеометров и систем GPS-позиционирования – то есть применение BIM-технологий и АСУ СДМ.

Большая часть этих пунктов не может не сказываться на требованиях к строительной спецтехнике: нужны либо принципиально новые типы машин, либо специальное оснащение распространенных в Росси типов техники. В любом случае необходимы обновление парка и его автоматизация.

   

Автоматизация управления спецтехникой     

Фото 5

Современные экскаваторы, бульдозеры, фронтальные погрузчики, кран-манипуляторы, автобетоносмесители и другие машины дают возможность загружать информационные модели поверхностей, объектов или алгоритмы для повышения безопасности выполняемых работ и значительного повышения производительности труда. Физически система автоматического управления реализована с помощью датчиков, контроллеров, лазерных координаторов, GPS и бортового компьютера – в зависимости от типа системы. Но главное – преимущества, которые она дает.

По большому счету, автоматизация строительных и дорожных машин ведется в основном по четырем направлениям, обеспечивающим управление пространственным положением рабочих органов и оптимизацию самых энергоемких режимов работы.

  1. Повышение планирующих свойств машин для получения заданных профиля и уклона поверхности. Выше мы приводили пример того, как операторы разной квалификации могут сокращать или увеличивать время разработки котлована. Автоматизация минимизирует этот разбег для землеройной, профилировочной или укладочной техники. Это направление очень развито в современной строительной и дорожно-строительной технике. В качестве ярких примеров можно привести не только бульдозеры, но и автогрейдеры с автоматической системой нивелирования и экскаваторы.

Одноковшовые экскаваторы выполняют до 38% земляных работ в строительстве. При ручном управлении ими на зачистку и планировку дна котлована после копания остается слой грунта до 20 см. Поэтому внедрение на экскаваторах микропроцессоров и лазерных информационно-измерительных устройств позволяет повысить точность и качество выполняемых работ.

Цифровая модель проекта, которая загружается в бортовой компьютер, позволяет оператору быстро и точно формировать вертикальные кривые, переходные кривые, виражи и все другие элементы проекта без выноса в натуру, натягивания копирной струны или использования проекта на бумаге. В результате можно значительно сократить расход материала, уменьшить сметную стоимость работ, а также при необходимости расширить рабочий день, позволяя работать даже ночью.

При этом, по оценкам западных специалистов, производительность экскаваторов, оснащенных информационными системами, увеличивается на 8–10% при одновременном снижении расхода топлива на 5–7%.

  1. Автоматизация наиболее энергоемких технологических процессов, позволяющая максимально использовать тяговые возможности машин, снизить расход топлива, износ ходовой части, облегчить труд машиниста.

Это направление реализуется в контроле нагрузки при автоматическом заглублении рабочего органа или подъеме груза, отслеживании пробуксовок, обеспечении стабильности работы двигателя, устойчивости машины, в том числе при ветровых нагрузках. АСУ может контролировать скорость, обороты коленвала, угловое положение рамы, зону работы и другие характеристики. Часто подобная электроника применяется на самосвалах, кранах и погрузчиках.

Для грузоподъемной техники используются также многопараметрические системы защиты и диагностики: краны оснащаются датчиками, установленными в механизмах и в ответственных узлах металлоконструкций кранов. Для обеспечения безопасности важен точный контроль скорости всех движений, осуществляемый регуляторами бесступенчатого контроля.  Одновременно отслеживаются максимальные значения нагрузки и скорости при соответствующих вылетах. В кранах применяют системы автоматического уравновешивания массы стрелы с грузом на крюке за счет изменения положения противовеса с рычажно-шарнирной рамой (в кранах с подъемной стрелой) и с кареткой на противовесной консоли (в кранах с горизонтальной стрелой и грузовой тележкой). На мощных кранах используются автоматическая укладка каната на барабан грузовой лебедки и автоматическое натяжение каната передвижения грузовой тележки.

  1. Третье направление автоматизации — наиболее прогрессивно и нацелено на совершенствование технологии и организации строительных работ путем создания на базе лазерной и микропроцессорной техники комплексной системы дистанционного программного или автоматического управления машинами, а также приборов оперативного контроля качества.

В качестве примера можно привести автобетоносмеситель, который благодаря АСУ позволяет задавать не только скорость вращения, но и рецептуру смеси и отдачу.

  1. Полностью дистанционное управление тяжелой техникой. В настоящее время активно внедряются технологии ДУ на бульдозерах и кранах. Это позволяет повысить безопасность работ, особенно в тяжелых для человека условиях. В качестве дальнейшего развития этого направления рассматривается полная автономизация спецтехники.

ВРЕЗКА: Немаловажно, что наличие средств автоматизации дает не только возможность управлять машиной, но и вести автоматический учет и контроль, получать информацию о производительности труда, количестве занятых в технологических процессах рабочих,  фактическом времени чистой работы машин, состоянии их основных агрегатов и узлов,  простоях машин, расходе горючих и смазочных материалов. Результатом обработки этой информации является эффективное управление как парком техники в целом, так и ходом строительства конкретного объекта.

Сдерживающие факторы     

Жилищное, коммерческое и дорожное строительство в России развивается довольно стремительно. Инновации в этой отрасли играют важную роль и ориентированы на сокращение издержек, рациональное использование ресурсов, увеличение темпов строительства, повышение качества и безопасности работ. Однако есть и сдерживающие факторы. Прежде всего это медленное обновление парков строительных машин, а также отсутствие опыта работы с BIM-технологиями и роботами, кадровые проблемы.

И здесь есть парадокс. Все АСУ ориентированы на повышение производительности и безопасности строительных работ, тем не менее, согласно опросам, почти половина представителей строительной отрасли опасаются, что надежность и безопасность снизятся из-за автоматизации машин и оборудования. Это ключевой фактор, который называют в качестве негативных последствий внедрения BIM-технологий, автоматизации и роботизации.  Другой аргумент – потенциальные потери рабочих мест.

Однако многие имеют положительные ожидания: больше половины респондентов (54%) считают, что автономные машины и применение искусственного интеллекта повысят производительность, и 48% уверены, что передовые технологии увеличивают скорость выполнения повседневных строительных задач.

Экологические требования    

В заключение обсудим еще одно важное требование, предъявляемое сегодня к строительной технике, – экологичность. Большинство используемых сегодня машин, как новых, так и имеющих большую наработку, не соответствует экологическим нормам. Москва и другие крупные города страны сегодня сталкивается с серьезными экологическими проблемами из-за большого количества промышленных предприятий, развитой транспортной и строительной сферы и постоянного роста парка спецтехники.

Так, по данным Мосгостехнадзора, только в столице в различных областях городского хозяйства эксплуатируется свыше 50 000 строительных, коммунальных и иных самоходных машин. Более половины самоходных машин оборудованы дизельными двигателями мощностью от 40 до 800 л. с. Это энергонасыщенные силовые установки, предназначенные для тяжелых работ в течение длительного времени, со сравнительно низкими экологическими характеристиками средств. В других городах доля подобной техники намного выше.

На уровне муниципалитетов и государства сейчас есть подвижки в снижении выбросов коммерческого транспорта. Согласно инвестпрограмме, до 2025 года будет закуплено 75 000 автобусов на метане и электробусов, они должны заменить традиционные машины. В сфере строительной и дорожно-строительной техники подобных решений «сверху» пока нет, и вопрос выбора машины, соответствующей нормам экологии, остается на совести покупателей. Тем не менее постепенно строительные организации начинают уделять внимание этому аспекту и при приобретении машин оценивают их экологическую безопасность по полному жизненному циклу, возможности снижения выбросов сажи, свинца, продуктов коррозии.

ВРЕЗКА: Важно не только приобрести современную экономичную и экологичную спецтехнику, но и грамотно обеспечить ее эксплуатацию. Следить за соблюдением норм содержания вредных веществ в отработавших газах, дымностью и исправностью выхлопной системы, быстро устранять течи топлива, охлаждающей жидкости и моторного масла.

Импортные производители активно предлагают машины, соответствующие требованиям экологов. Отечественное производство пока отстает в этом вопросе. Эксперты считают, что безопасность для окружающей среды станет приоритетным требованием к строительным машинам в перспективе ближайших 15–20 лет.

То же самое касается эргономики. По оценкам продающих спецтехнику организаций, лишь 20% строительных компаний готовы переплачивать за комфорт и снижение нагрузки на оператора. Однако в ближайшем будущем этот фактор может стать более весомым: не зря мировые бренды спецтехники вкладывают колоссальные средства именно в улучшение эргономики машин.

Вместо заключения    

Основные требования, которые предъявляют строительные организации к спецтехнике, остаются неизменными. Это производительность, надежность в работе, экономичность в эксплуатации, ремонтопригодность, транспортабельность, удобство монтажа и демонтажа, соответствие климатическим условиям, проходимость и устойчивость. Плюс параметры строительных машин, их размеры, технические требования, методы испытания, маркировки, упаковки и транспортировки регламентированы ГОСТами. Сегодня к ним добавляются требования эргономики и экологии, маневренность и компактность, оборудование цифровыми и автоматизированными системами управления, которые позволяют интегрировать машину в строительство по технологиям информационного моделирования.

Отечественные и зарубежные производители техники стремятся поставлять на рынок машины, соответствующие высоким требованиям, а также предлагают дополнительные опции, дающие конкурентные преимущества.

Высокая степень износа спецтехники в целом по стране, господдержка строительной отрасли, внедрение BIM-технологий и новых технологических решений в строительстве зданий и инфраструктуры – основные драйверы развития рынка строительных машин. Они обеспечат высокий спрос на современную спецтехнику на ближайшие годы даже в кризисных условиях.

Похожие записи

Оставить комментарий