Будущее закладывается сегодня. В этой фразе нет ни преувеличения, ни метафоры, она очень точно отражает суть дела.

Человеку всегда хочется заглянуть в будущее и, пожалуй, это самый позитивный вид любопытства и любознательности. Поэтому мы не можем пропустить такую тему – что ждет строительство через пять-десять, а может и двадцать лет, какие технологии придут на смену существующим сегодня. При этом мы прекрасно осознаем, что то, что будет завтра, создается и опробуется уже сейчас, поэтому у нас есть все возможности заглянуть в завтрашний день. Но мы решили это сделать не одни, а с весьма компетентным в этой сфере собеседником, с научным руководителем научно-исследовательского института строительных материалов и технологий Андреем Пустовгаром.

– Андрей Петрович, если говорить о технологических перспективах строительной отрасли в концентрированной форме, то в чем они?

– Перспективы строительства, прежде всего в цифровизации, потому что в строительной отрасли есть большой отложенный спрос на цифровые технологии. За последние 20 лет цифровизация в отрасль проникала очень медленно, и только последние три-четыре года пошло бурное развитие: это БИМ-технологии, это аддитивные технологии. Этот отложенный спрос будет проявляться в ближайшие 5 лет в виде скачкообразного потребления цифровой продукции.

Следующий момент, который также повлияет на увеличение спроса на цифровые технологии в строительстве, это проблемы с кадрами, и прежде всего, недостаток рабочих специальностей и линейных руководителей. Большая часть работ, выполняемая в настоящее время мастерами, прорабами, начальниками участков, рабочими строительных специальностей, таких как бетонщики, монтажники, сварщики и т.п. будет замещена за счет применения цифровых и аддитивных технологий.

Это более далекая перспектива, я думаю, что это ближайшие 10 лет. Цифровизация данных работ будет проявляться в планировании, выдаче и контроле выполнения недельно-суточных заданий, в выдаче разрешений на производство работ и подробных технологических карт на производство работ в цифровом формате на планшетах, оценке соответствия и приемке выполненных работ в формате облачных решений. Это сейчас уже есть на многих стройках в развитых странах – в США, в Германии, у нас тоже это приходит, но очень медленно.

Следующий элемент цифровизации, который уже реализуется и будет активно развиваться в течение ближайших 5 лет – это внедрение технологий информационного моделирования в инженерные изыскания, архитектурно-строительное проектирование, в экспертизу проектов, строительство и эксплуатацию объектов капитального строительства. Я думаю, что уже через 5 лет мы окончательно перейдем на полную экспертизу проектов в виде информационных моделей и подойдем к тому моменту, когда вся рабочая документация для строителей будет предаваться на стройку из информационной модели объекта. Сейчас такие проекты реализуются только в Росатоме и частично в Газпроме.

– Цифровизация уже стало мемом, а что конкретно получит строительство от нее: увеличение производительности труда, сокращение сроков строительства, повышение качества?

– Получит все, о чем вы говорите: и рост производительности труда, и снижение сроков строительства, и повышение качества. Основная беда наших строек заключается в следующем: как правило, есть только рабочий проект, строить начинают зачастую без рабочей документации. А коли так, то работы ведутся исходя из личного опыта каждого работающего. Проект производства работ носит формальный характер, технологические карты отсутствуют и так далее. Контроль качества и оценка соответствия выполненных работ проектной и рабочей документации выполняются также с опозданием.

Но, если у вас нет рабочей документации, вы не можете нормально строить, не можете планировать и осуществлять заготовительные процессы, например, не можете планировать, какая опалубка, арматурные каркасы вам нужны, сколько рабочих необходимо и какой квалификации, какие нужны грузоподъемные машины и механизмы и так далее. Соответственно, это все влияет на сроки строительства.

Пришла рабочая документация, оказалось, что у вас диаметр арматуры не тот, соединение арматурных стержней осуществляется не ванной сваркой, а на муфтах, выявляются и многие другие коллизии. Все это приводит к потере времени и сказывается на качестве. Производительность труда, когда рабочий не имеет качественного ППР и подробной технологической карты производства работ, тоже страдает.

Приведу такой пример: вы купили шкаф в IKEA, и у вас нет инструкции, как его собирать, она придет послезавтра. Вы начинаете придумывать, как вам его собрать, какой инструмент лучше использовать и т.д. – вот вам и задержка. Приблизительно то же самое происходит в строительстве, рабочая документация, технологический регламент ППР и технологические карты для строителей – это те же инструкции по сборке шкафа, только для строительства зданий и сооружений. При этом они гораздо сложнее. Когда вы получили автоматически из информационной модели рабочую документацию и сразу начали по ней работать, это сокращает сроки строительства.

Следующий момент, когда вы получаете недельно-суточные задания в виде части ППР и технологических карт на те работы, которые вам нужно выполнить, вы просматриваете это все в онлайн режиме и делаете или контролируете эти процессы на строительной площадке, вы так же сокращаете сроки. Вот вам резерв по достижению всех тех целевых показателей, которые вы назвали с точки зрения качества, сроков производства работ и производительности труда просто за счет его качественно другой организации.

На стройке правильная организация это основное, а дальше уже изыскиваются резервы, как повысить эффективность производства работ, применив какие-то инструменты механизации, автоматизации, технологии производства работ, чтобы выполнять трудоемкие технологические операции в максимально короткие сроки с высоким качеством, например, бетонирование. Вот тогда и появляются аддитивные технологии. Но любая техника требует инвестиций, соответственно, себестоимость повышается и, это, казалось бы, должно удорожать строительство. И здесь выходит на первое место эффективность использования инновационного оборудования; например, строительный 3D принтер или любая другая строительная машина работает с максимальной загрузкой, 24 часа в сутки, 365 дней в году и строит большое количество объектов, то это эффективно. Если же с помощью 3D принтера мы напечатали одно небольшое здание, пусть даже очень быстро за 10 минут, а затем год простоя, то это будет неэффективно, потому что все инвестиции в этот принтер будут положены на этот маленький объект.

Если вы строите целый поселок, то это эффективность растет в разы, появляется экономическая целесообразность применения аддитивных технологий, которая позволяет снизить существенно стоимость жилья и вообще стоимость строительства.

Мы подошли к четвертому показателю – снижение стоимости. Оно достигается за счет многократного повторения типовых технологических операций в автоматическом режиме. Чем отличается, например, 3D принтер и использование аддитивных технологий от индустриального строительства, которое существовало в Советском Союзе? В СССР индустриальное строительство было нацелено на типовые объекты, когда все дома одинаковые, и строители научились производить одни и те же работы до автоматизма. Аддитивные технологии – это тоже индустриальное строительство, но 3D принтер выполняет в автоматическом режиме типовые технологические операции по заданному алгоритму, которые позволяют создавать разнообразные здания, принтеру абсолютно без разницы, что печатать.

– То есть принтер все что угодно может сделать?

– Именно так. Принтер один домик напечатал в одном стиле, например, во французском, другой – в испанском, третий – в русском, а четвертый – вообще может воплощать полет фантазии креативного архитектора. Мы снимаем ограничения по унификации, по типовым планировкам, возможности появляются фантастические. Это и дает преимущество с точки зрения экономики. Раньше, чтобы сделать дом из сборного железобетона экономически выгодным по сравнению с монолитным строительством, нужно было изготовить одну и ту же конструкцию большое количество раз.

Например, лестничные марши, панели ограждения, плиты перекрытий нужно было воспроизводить огромное число раз, только тогда заводы железобетонных конструкций и домостроительные комбинаты становились экономически эффективными. Если же вы делаете один дом из сборного железобетона в год, то это сразу становится невыгодно, потому что на это накладываются годовые затраты на содержание завода.

Когда вы строите из монолитного бетона, этих расходов нет: рабочие пришли, установили опалубку, арматурные каркасы, уложили бетон, выполнили отделочные, иные работы, благоустройство – дом готов, рабочие ушли. Нет работы, никто не работает, не потребляет энергию, рабочие не получают зарплату.

По подходам аддитивное строительство близко к монолитному; когда вы имеете дело с аддитивными технологиями, то у вас принтер в случае отсутствия работы не только ничего не потребляет, но ему и зарплату не надо платить. Появился заказ на строительство, оператор вводит программу печати по заданным чертежам – и он вам печатает, а расходы будут складываться только из его эксплуатационных затрат и зарплаты оператора принтера. Может быть, еще траты по хранению оборудования, но они не такие большие, потому что принтер мало места занимает. Более того, в них используются электродвигатели, а не двигатели внутреннего сгорания. Значит, техническое обслуживание гораздо дешевле, нет замены масла, не нужны горюче-смазочные материалы.

Вот за счет этого и формируется снижение стоимости строительства при применении аддитивных технологий, а производительность труда возрастает в десятки раз, так как при строительстве, например, десятка домов работает два-три человека, а не тридцать, а сроки строительства в несколько раз ниже.

– Применение аддитивных технологий – это все-таки день сегодняшний или пока день завтрашний?

– Для развитых стран это день сегодняшний, а для тех стран, в которых технологии отстают, и государство не готово и не хочет их внедрять, это день завтрашний.

– А Россия в какой группе?

– В России вообще очень интересная ситуация. Россия, можно сказать, пионер цифровых и аддитивных технологий. Уже в конце семидесятых годов прошлого века уровень типизации и унификации в строительстве был такой, что при наличии соответствующего программного обеспечения можно было внедрять технологии информационного моделирования. Формализация технологических операций в строительстве из сборного железобетона была, такова, что при наличии соответствующих роботов-манипуляторов можно было возводить крупнопанельные дома с минимальным участием человека.

Еще в начале 2000-х годов был разработан материал для 3D печати и опробована технология, которая позволила построить дом за 24 часа площадью 120 квадратных метров под ключ. Это был проект в городе Видное, там был построен этот дом. Единственное, что там не использовался 3D принтер. Потому что тогда появлялись только 3D принтеры, которые печатали небольшие архитектурные макеты, они печатали тогда гипсовым порошком. Это потом появились другие разновидности принтеров, печатающие полимерами, с лазерами, с UF-отверждением, с другими видами полимеров и так далее. Тот дом был построен из модифицированного пеногипса, который позволял достичь быстрых сроков набора прочности.

Это направление как раз сейчас одно из самых популярных во всем мире, потому что большинство принтеров на начальной стадии печатали только контурные стены; как лежит там эта буковка С, она и повторяет просто контур, а тут печатается целиком полнотелая стена, которая обеспечивает требуемые термическое сопротивление и несущую способность наружной стены. По сути дела, вы, напечатав стену толщиной 30-40 сантиметров, обеспечиваете необходимую тепловую изоляцию ограждающих конструкций здания.

Это было сделано у нас в России, в частности, в нашем МГСУ. А если взять первые принтеры, которые действительно позволяли печатать дома, которые являлись прообразами современных принтеров, они тоже появились в России. Это фирмы «Спец Авиа», «Апискор», которые сделали реальные коммерческие принтеры, которые можно было продавать. «Апискор» пошел дальше всех; первый дом в Дубае, построенный «Апискор», вошел в книгу рекордов Гиннеса как самое крупное здание, построенное с помощью 3D принтера на стройплощадке; это достижение тоже наших соотечественников, которые аддитивные технологии продвинули на достаточно высокий уровень.

Но беда в том, что в России они не нужны никому. У нас они не востребованы, у нас нет в этом отношении государственной политики, потому что государство, видимо, не отождествляет аддитивные технологии с приоритетом научно-технического развития страны. Есть отдельные ведомственные программы; самая большая – по аддитивным технологиям в Росатоме, но там это не строительные технологии, а в основном технологическое оборудование и конструкции. Это печать металлоконструкций, это порошковая металлургия, лазерное спекание, полимерные композитные материалы и так далее.

В глобальном государственном масштабе аддитивное строительство как перспективное направление развития отрасли не рассматривается. Если посмотреть на зарубежные страны, то, например, в Индии есть государственная программа по аддитивному строительству. Аналогичные программы действуют во многих странах Европы, в Китае, в Арабских Эмиратах, в Саудовской Аравии, в Индонезии, в Малайзия, в США.

В США есть планы аддитивного строительства на планетах солнечной системы, например, на Марсе. Предполагается печатать объекты из местных материалов. Мы участвовали в этой программе в качестве технического оператора, были аккредитованы агентством NASA и проводили испытания для одного из участников конкурса аддитивного строительства на Марсе. Это глобальный взгляд на то, что будет дальше, а вот у нас нет такого государственного взгляда на то, что нужно поощрять и развивать с прицелом на будущее и перспективу развития строительные технологии. Когда появляется какая-то техническая идея, она ищет, где ей дальше расти из зародыша. Для нее нужна плодотворная почва. У нас стартапы рождаются и умирают там, где зародились, потому что наружу их не выпускают; нет атмосферы, инфраструктуры для того, чтобы это все это росло и развивалось.

– Чем вы это объясняете – у нас такие костные чиновники, строители?

– Здесь очень много факторов. Прежде всего то, что произошло в 90-е годы, и частично по инерции продолжалось еще в 00-е годы, существенным образом отбросило нашу строительную отрасль назад. Конечно, это началось чуть раньше, наверное, с 1986 года, когда у нас началась вся эта чехарда. Тогда мы четко застопорились. Потому что, если брать конец 70-х, начало 80-х годов, то по станкам ЧПУ, а это по сути дела прообразы нынешних ЗD принтеров, Советский Союз был в числе передовых. Если взять сегодняшнюю электронику 3D принтеров, она же импортная. Да, мозги российские, которые могут из импортных частей собирать это все, а тогда же была и элементная база наша.

– Расскажите про проект с NASA, потому что это выглядит немного фантастикой. Научной, надеюсь.

– Это не фантастика, а реальность. NASA поставила условия, что нужно создать проект печати объектов на ЗD принтерах, и чтобы материалы, которые будут использоваться, должны присутствовать на Марсе. Таким образом это реальный проект с реальными условиями, с требованиями по нагрузкам, по радиационным воздействиям, потому что там атмосфера отсутствует, по стойкости к коррозионной среде, которая присутствует на Марсе, к температуре, к анти-метеоритной защите и так далее.

Были конвертированы файлы для 3D печати, и полностью в автоматическом режиме это сооружение было напечатано, и каждый отвечал за свой участок. Проектная фирма отвечала за проект, «Апискор» отвечал за то, чтобы реализовать этот проект в автоматическом режиме, потому что, грубо говоря, создавалась программа, и оператор не имел права влиять на тот процесс, который осуществляет принтер, он только нажимал кнопку на удалении. Он не мог подойти к принтеру и что-то подправить, изменить, это был полностью автоматический режим. Сегодня без разницы, если вы сидите здесь или в соседней комнате за стеклом, если вы управляете дистанционно, то это расстояние может меняться.

– То есть оператор может с Земли управлять 3D принтером на Марсе?

– Да, это и было смоделировано. Оператору не разрешалось подойти к принтеру, что-то поправить, был задействован полностью автоматический режим. Только расстояние не от Земли до Марса, а от опрераторской за стеклом до помещения, куда никто не имел права доступа, где был принтер, установлен и осуществлял печать здания. Он сам сделал гео-позиционирование, брал нулевую отметку и начинал печать, и напечатал до конца.

– То есть вы считаете, что реально через какое-то время на Марсе ЗD принтер напечатает дом?

– Я думаю, что вполне реально. Вопрос для нас в другом; если мы, как государство и как строительный комплекс через 10 лет не будем широко использовать аддитивные технологии, мы отстанем, как всегда. Придется снова догонять, покупая за рубежом технологии, которые выросли из наших российских перспективных наработок.

Это важный момент. Проблемы строительства что в России, что в развитых европейских странах, что в Америке одинаковы – это вопрос рабочей силы. Повсеместно на стройках трудятся мигранты. Проблема тут в том, что вы приглашаете к себе мигрантов, у которых профессиональный уровень невысокий, они говорят на другом языке. Соответственно, вы получаете национальные анклавы, получаете рост преступности, бедности, потому что, как правило, этим людям платят мало. В случае какого-либо катаклизма, например, коронавируса, все встанет и замрет. Уже стройки останавливали по этой причине.

Эффективное решение – программа развития аддитивного строительства, которая существует во многих государствах. Россия тут может оказаться впереди планеты всей, потому что сейчас в России нет нормативных барьеров на применение аддитивных технологий. Разработаны ГОСТы, которые, во-первых, вписываются в существующую систему нашей нормативной документации и позволяют беспрепятственно использовать 3D принтеры на стройках. Эти три ГОСТа в МГСУ разработаны, я думаю, к концу года они появятся. К ним есть внимание со стороны зарубежных стран, им интересно, как мы это сделали, какую терминологию применили и так далее.

Это новый этап – снятие границ; машине не нужно знать английский или какой-то другой язык, роботу достаточно знать и понимать машинные коды. Любой машинный код, созданный в любой стране, позволяет использовать его без языковых барьеров по всему миру, как это и сейчас делается в информационном моделировании, IFC стандарты различные, но они позволяют независимо от того, в какой стране мира был разработан проект, перевести его в другой стране в информационную модель.

– Можете ли вы в конце нашей беседы еще раз подчеркнуть новаторство и отличие аддитивного строительства от того, к которому мы все привыкли?

– Чем отличаются возможности аддитивного строительства от типового строительства из сборного железобетона? Вы не ограничены ничем, потому что принтеру абсолютно без разницы, что печатать. Стоимость аддитивного строительства не повысится из-за того, что вы напечатали 20 домов типовых или 20 домов разной архитектуры при одинаковом объеме использованного материала для печати – стоимость работы одинаковая. В чем проблема сборного строительства – все живут в одинаковом жилье, нет архитектурного разнообразия. А здесь вы можете задавать любые градостроительные решения, планировки, и все это вам будет печатать принтер независимо от вас. Естественно, здесь еще много проблем, постепенно будет происходить добавление в аддитивную технологию тех или иных строительно-технологических операций. Потому что, если сейчас мы печатаем операции по сути дела укладки бетона, то со временем этот перечень технологий будет расширяться. Будет автоматическая установка арматурных каркасов, их изготовление и так далее.

– То есть людей почти не надо будет?

– Да. Представьте, вы в поле, над ним пролетел квадрокоптер, сделал фотограмметрическую съемку или лазерное сканирование местности, вычислил нулевую линию, перемещение земляных масс, рассчитал планировку площадки, рассчитал земляные работы, передал это все в блок строительных машин, который объединен в единую облачную систему стройки и используя систему оптического распознавания техника занимается планировкой строительной площадки, разработкой котлована. И все это выполняется в автоматическом режиме.

Кстати, такой проект от съемки до строительства планируется в NASA реализовать. Они намерены его расширить; спускаемый аппарат сканирует площадку застройки в автоматическом режиме, сразу рассчитывает объемы земляных работ, делает планировку, передает это все на специальную технику. То же самое будет реализовываться на стройплощадках и на земле. Ведь по сути дела ничего не изменится, изменятся только инструменты. Если раньше мы, грубо говоря, бетон укладывали с помощью ведер, тачек, лопат, потом бадьи появились, а теперь укладываем с помощью бетонного насоса. Следующий этап 3D принтеры.

– Ориентировочно вы можете сказать, в каком году может начаться такое строительство?

– Я думаю, что, если не будет каких-то потрясений, реально за рубежом это увидеть через 10 лет. Это уже там станет обиходной практикой.