Автоматизация в строительстве: от оперативного учета к цифровым двойникам

Автоматизация в строительной отрасли становится ключевым драйвером трансформации, объединяя передовые технологии, программные решения и роботизированные системы для повышения эффективности, безопасности и качества проектов. Для получения весомых результатов необходимо последовательно повышать уровень цифровой зрелости, начиная с базовой автоматизации, включающей оперативный учет и оперативное планирование. Об особенностях уровней рассказывают директор по развитию сегмента «ТНП, ритейл, строительство» компании IBS Игорь Волк и архитектор информационных систем IBS Александр Тузов.

Современные подходы в строительстве — от внедрения технологий информационного моделирования (ТИМ) и цифровых двойников до использования дронов и 3D-печати, искусственного интеллекта и машинного обучения — кардинально меняют традиционные процессы, сокращая сроки выполнения работ и минимизируя человеческие ошибки. Такие инновации оптимизируют управление ресурсами и формируют новую парадигму взаимодействия участников строительных проектов. Однако для грамотной трансформации важно в самом начале определить уровень автоматизации строительной компании, то есть учитывать текущую степень ее цифровой зрелости, а затем постепенно ее повышать, добиваясь максимальной эффективности бизнес-процессов.

Основные уровни цифровой зрелости

Всего можно выделить три уровня зрелости автоматизации: базовый уровень, или необходимая отправная точка, средний и продвинутый.

К автоматизации базового уровня относится реализация полноценного оперативного учета и планирования. Оперативный учет — это система сбора, обработки и анализа текущей информации о деятельности компании, предназначенная для краткосрочного управления и быстрого принятия решений. В отличие от бухгалтерского и управленческого, оперативный учет фокусируется на получении максимально актуальных данных в реальном времени, которые помогают реагировать на изменения в производстве, логистике, финансах и других сферах деятельности предприятия. Оперативное планирование позволяет ежедневно или еженедельно перераспределять ресурсы, своевременно выявлять отклонения и их локализацию. Когда этот уровень настроен и правильно работает, менеджеры получают возможность уменьшать простои, сокращать лишние запасы и быстрее реагировать на форс‑мажоры. Это первый уровень автоматизации.

Второй уровень — цифровые модели (ТИМ/BIM, ЦИМ) и аналитика с использованием ИИ/ML — превращает проектную документацию в надежную рабочую базу, связывает модели с материалами, графиками и ресурсами. Цифровые двойники используются для управления жизненным циклом объекта и симуляций. ТИМ снижает число проектных ошибок за счет выявления коллизий и точного формирования ведомостей. Поверх модели укладывается аналитический слой: прогноз потребностей, раннее обнаружение рисков, автоматический анализ фото/видео и предиктивное планирование.

Стоит принять во внимание, что внедрение ТИМ зачастую затрагивает только этап проектирования. Основной эффект от реализации технологии — это снижение количества ошибок именно при проектировании, причем в среднем на 80%, что в свою очередь ведет к значительной экономии на этапе строительно-монтажных работ (CМР).

Уровень проектной документации с использованием ТИМ на порядок выше, чем при проектировании без ТИМ. Устраняются ошибки пересечения и наложения коммуникаций, ведомости материалов считаются корректно и без ошибок. Качество инженерной проработки конструкций и коммуникаций — максимальное. В итоге при использовании на стройке такого проекта нет лишних остатков материалов, поскольку закупки выполнены точнее. Нет переделок и перемонтажа, ведь нет пересечений коммуникаций. Нет ошибок размещения оборудования, например, когда крупный агрегат не смогли разместить на запланированном месте, так как он не поместился по габаритам, и так далее.

Добавив ТИМ, можно настроить автоматическое формирование ведомостей объемов работ, что значительно упростит процесс передачи информации с этапа проектирования на этап строительства.

Применение ТИМ на этапе строительства — уже несколько другой процесс, но также требующий определенного уровня зрелости строительного предприятия, которое будет реализовывать объект по спроектированной цифровой информационной модели (ЦИМ).

Если у компании уровень автоматизации низкий, то такую модель трудно использовать дальше за этапом проектирования. ЦИМ переводится в качественно проработанную стандартную двухмерную рабочую документацию и передается строителям, которые могут значительно сэкономить на этапе СМР. Однако должного эффекта от ТИМ на этапе строительства в этом случае компания не получит — для этого важно, чтобы строительная компания находилась на втором — среднем уровне автоматизации.

Продвинутый уровень — полевые цифровые решения и роботизация — включает дроны для мониторинга и съемки прогресса, мобильные приложения и цифровые журналы для фиксации факта выполнения работ, лазерное сканирование, широкое применение 3D‑печати и роботизированные механизмы для повторяющихся операций. Эти технологии дают значительную экономию в типовых задачах и на стандартизированных объектах, но их внедрение также требует зрелых процессов, дисциплины сбора/обработки данных и, конечно, достаточного уровня автоматизации.

Базовая автоматизация и оперативный учет

Итак, для получения значимых результатов необходимо последовательно повышать уровень цифровой зрелости, начиная с базовой автоматизации, включающей оперативный учет и оперативное планирование. Налаженный оперативный учет уменьшает разрыв между планом и фактом: он позволяет фиксировать исполнение в полях, связывать фактические объемы с заказами и поставками, видеть «узкие места» в логистике и ресурсах, быстро корректировать план. На практике компании, которые сначала системно решают задачу оперативного планирования и учета, отмечают заметное снижение простоев и запасов, рост дисциплины субподрядчиков и лучшее выполнение календарного графика.

Внедрение оперативного учета в строительстве следует начинать с формализации цикла. Для начала нужно составить укрупненный календарный план производства работ. Прогнозирование позволяет оценить возможные риски и скорректировать планы для достижения целей по срокам, качеству и стоимости строительства. Как правило, такое планирование удобнее выполнять с использованием специализированных инструментов календарно-сетевого планирования.

Далее рекомендуется выполнить детализацию путем организации процесса оперативного планирования — осуществлять регулярный выпуск недельно-суточных заданий, использовать метод «набегающей волны». На этом этапе также происходит формирование ведомостей объемов работ и ресурсное планирование — на детализированные работы накладываются необходимое оборудование и материалы, машины и механизмы, учитываются человеческие ресурсы. Такие регулярные задания передаются на площадку ответственным за производство.

После этого следует фиксация факта выполненных работ. Регулярное внесение факта обеспечивает оперативный учет. Если проектов много и все они ведутся таким образом, в единой системе, то организация получает консолидированное представление всего строительного бизнеса. Основные преимущества: получение полной и точной информации для принятия обоснованных стратегических и операционных решений, повышение прозрачности, оптимизация процессов, контроль рисков и повышение эффективности.

Реализация процесса оперативного планирования и последующего сбора факта выполненных работ непосредственно внутри единой транзакционной системы позволяет оперативно и корректно, то есть без искажений, передавать введенную информацию по выполненным работам всем участникам строительного процесса.

Важно придерживаться основного принципа ERP-системы — соблюдать централизованный сбор, хранение и обработку информации о деятельности предприятия в единой базе данных. Это обеспечивает согласованность, точность и актуальность данных для всех подразделений компании, минимизирует дублирование информации и снижает влияние человеческого фактора на процессы учета. То есть для повышения эффективности важно внести операционный уровень стройки в единую централизованную систему. Помимо этого, следует минимизировать человеческий фактор и формализовать процедуру, чтобы избежать хранения важной информации только в уникальных записях владельцев процесса на местах.

Ключевые преимущества оперативного учета и оперативного планирования:

• Получение полной и точной информации о ходе проектов в режиме реального времени
• Быстрая реакция на отклонения в производстве работ
• Сокращение простоев и лишних запасов
• Основа для последующей интеграции с ТИМ, ЦИМ и аналитическими системами

Предпосылки и особенности внедрения

Руководство, управляющие партнеры или собственники строительных компаний должны самостоятельно прийти к пониманию необходимости автоматизации и цифровой трансформации процессов. Зачастую это происходит во время значительного увеличения объемов и появления новых проектов. В такой ситуации сложнее управлять процессами, используя ручные методы контроля, поскольку отсутствие упорядоченности и неопределенность, присущие ручному труду в части учета, растет кратно увеличению объемов или даже быстрее.

При ручном управлении в строительном производстве среди ключевых потерь как предпосылок внедрения ERP-систем и повышения эффективности бизнеса можно выделить:

• Перепроизводство и избыток запасов;
• Простой или ожидание;
• Возникновение дефектов и необходимость их исправления;
• Ненужные передвижения рабочих при выполнении технологического процесса;
• Излишнюю обработку;
• Избыточную транспортировку материалов;
• Несвоевременную передачу заказчиком денежных средств за выполненные строительно-монтажные работы;
• Игнорирование человеческого фактора.

Конечно, внедрение оперативного учета, или автоматизация базового уровня, займет определенное время и потребует финансирования. В начале эксплуатации в том числе потребуются дополнительные усилия сотрудников компании — пользователей, вовлеченных в процесс. Однако результаты стоят того.

Эффекты автоматизации процессов

В строительной отрасли много задач, но важнее всего сфокусироваться на базовом уровне автоматизации — оперативном учете. Это именно та часть учета, которая нужна практически всем строительным компаниям для управления бизнесом в формате здесь и сейчас.

Регламентный учет — это обязательная бухгалтерия: закрытие актов, формы КС‑2, КС‑3 и т. д. Он нужен по закону и по итогам месяца отражает финансовое состояние предприятия. Однако регламентный учет дает «срез» с большой дискретностью: данные поступают и закрываются примерно раз в месяц. После закрытия актов информация появляется в учетных системах, но это уже история прошлого периода. Такая месячная дискретность не подходит для оперативного управления: в течение месяца компания не видит текущую картину в режиме реального времени и не может быстро реагировать. Для управления строительным бизнесом требуется ежедневный или еженедельный, централизованный, доступный всем участникам процесса оперативный учет.

Среди ключевых эффектов автоматизации процессов на базовом уровне можно выделить повышение рентабельности на 10%, сокращение затрат на материалы на 15%, на машины и механизмы — на 20% и трудозатрат ИТР — также на 20%.

Автоматизация строительства неизбежна, поэтому компании, успешно внедряющие современные технологии, получат преимущество в снижении себестоимости и повышении клиентской лояльности за счет прозрачности процессов и соблюдения сроков. Есть большое количество успешных проектов внедрения, на которые можно ориентироваться — бизнесу остается только решить, когда начинать свою трансформацию.

Сдерживающие факторы и их преодоление

Самый первый приоритет — это оперативное планирование, то есть формирование детализированных краткосрочных планов с учетом текущей ситуации, ресурсов и нормативов, позволяющих гибко реагировать на изменения и корректировать ход работ. Оно дает наибольший краткосрочный эффект и подготовит к полноценной интеграции ТИМ, аналитики и роботизации.

Однако изменения процессов и правил исполнения задач зачастую сложно воспринимаются персоналом, тем более когда дополнительные действия и работа в новой системе требуются непосредственно на площадке строительства. Самый простой путь — выполнение работ привычными методами, но если процесс планирования и сбора факта выполняются не в единой системе, задачи не регламентируются, документация ведется в Excel-таблицах, рукописях и пр., вероятно, это сопровождается сопутствующими ошибками, неточностями, риском безвозвратной потери данных и отсутствием единого источника достоверной информации по проекту.

Прием регулярных заданий, сбор и передачу факта по ним можно реализовать через упрощенный интерфейс web-приложения. Таким образом легко минимизировать неудобства для персонала на площадке. Похожим образом можно собирать информацию от субподрядных организаций, не допуская их в контур компании, но обеспечивая оперативный сбор данных с исполнителей работ.

Еще один вариант для более равномерного перехода на новую модель получения заданий и сбора факта — помощь сторонних партнеров. Например, благодаря услуге «цифровое ПТО» приглашенные эксперты могут эффективно настроить процесс, помочь пользователям, находящимся на площадке, освоить новые инструменты, ответить на вопросы и исправить ошибки ввода. Такая услуга, как цифровое ПТО, включает в себя внедрение или предоставление во временное пользование современных цифровых технологий и программных продуктов для автоматизации и оптимизации работы производственно-технических отделов в строительстве. Основная задача цифрового ПТО — повышение эффективности и прозрачности строительных процессов за счет использования цифровых инструментов.

Привычный набор операций и процессов выполнять проще, чем использовать новые инструменты, поэтому для адаптации персонала лучше начинать с простого информирования, объяснения целей, эффектов внедрения и трансформации процессов. В целях просвещения представителей функциональных подразделений, участвующих в сквозном процессе и задействованных в изменениях, оптимален формат семинаров. Например, можно организовать и провести ряд встреч, составив расписание с учетом кросс-функционального взаимодействия.

Результатами такого мероприятия будет сформированная целевая ИТ-архитектура и дорожная карта трансформации — описание того, что нужно сделать, чтобы прийти из состояния «как есть» в состояние «как надо». Ценно то, что сотрудники организации и представители функциональных подразделений принимают непосредственное участие в сборе исходных данных, описании проблем, формировании задач и разработке решений, то есть обеспечивается верификация и подтверждение со стороны представителей бизнеса.