Развитие систем автоматизированного управления на этапе строительства (на примере линейных объектов)

Цель – совершенствование производственных процессов на основе технологий информационного моделирования и исследование 3D-системы Trimble Grade Control при строительстве линейных объектов; определение экономической эффективности данной системы, скорости и качества выполнения работ, а также создание на базе технологий 3D-нивелирования и 3D-проектирования системы автоматизированного управления дорожным строительством, построение имитационной модели. Исследована система автоматизированного управления. Рассчитан экономический эффект применения проекта 3D-нивелирования при реконструкции участка федеральной автодороги «Вилюй» с подготовкой основания под укладку асфальта. Установлено, что экономическая эффективность повысилась благодаря увеличению скорости и повышению качества выполняемых работ. Показана работа системы автоматизированного управления при строительстве линейных объектов. Изучены технологии информационного моделирования. Проведена характеристика системы процессов строительства линейных объектов. Выявлены эффекты и преимущества при использовании технологии 3D-нивелирования в производстве дорожно-строительного управления: 3-кратное повышение скорости и качество финишных планировочных работ; исключение переделок объекта (только в случае изменения проекта); отказ от разбивочных геодезических работ; интерактивный подсчет объемов земляных работ; повышение эффективности работы производителя. Внедрение технологий информационного моделирования позволяет усовершенствовать модель организации производственных процессов. Теоретические и экспериментальные исследования, разработка новых технических решений, проектов новых конструкций машин и рабочих органов – актуальные направления в совершенствовании машин для строительства линейных объектов.

1. Hu Z.Z., Leng S., Lin, J.R., Li S.-W., Xiao Y.-Q. Knowledge extraction and discovery based on BIM: a critical review and future directions // Archives of Computational Methods in Engineering. 2022. Vol. 29. P. 335–356. https://doi.org/10.1007/s11831-021-09576-9.

2. Nguyen V., Zhang J., Le V., Jiao R. Vibration analysis and modeling of an off-road vibratory roller equipped with three different cab’s isolation mounts // Shock and Vibration. 2018. Vol. 2018. P. 8527574. https://doi.org/10.1155/2018/8527574.

3. Nguyen V., Zhang J., Yang X. Low-frequency performance analysis of semi-active cab’s hydraulic mounts of an off-road vibratory roller // Shock and Vibration. 2019. Vol. 2019. P. 8725382. https://doi.org/10.1155/2019/8725382.

4. Peiling Wang, Nguyen Van Liem, Jianrun Zhang. Experimental research and optimal control of vibration screed system (VSS) based on fuzzy control // Journal of Vibroengineering. 2020. Vol. 22. Iss. 6. P. 1415–1426. https://doi.org/10.21595/jve.2020.21560.

5. Siebelink S., Voordijk H., Endedijk M., Adriaanse A. Understanding barriers to BIM implementation: Their impact across organizational levels in relation to BIM maturity // Frontiers of Engineering Management. 2020. Vol. 8. No. 9. P. 236–257. http://doi.org/10.1007/s425240190088-2.

6. Vanliem Nguyen, Jianrun Zhang. A sensitivity analysis of the importance of the dynamic parameters on the paver’s performance // Journal of Vibroengineering. 2020. Vol. 22. Iss. 2. P. 322–336. http://doi.org/10.21595/jve.2020.20966.

7. Guanghui Xu, George K. Chang. Continuous compaction control mathematical models and parameter identification // Information Technology in Geo-Engineering: Proceedings of the 3rd International Conference (ICITG-2019). Guimarães, 2019. P. 563–584. http://doi.org/10.1007/978-3-030-32029-4_49.

8. Qinglong Zhang, Tianyun Liu, Zhaosheng Zhang, Zehua Huangfu, Qingbin Li, Zaizhan An. Unmanned rolling compaction system for rockfill materials // Automation in Construction. 2019. Vol. 100. P. 103–117. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.01.004.

9. Yipin Wan, Jie Jia. Nonlinear dynamics of asphalt–screed interaction during compaction: Application to improving paving density // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 202. P. 363–373 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.205.

10. Wolf P., Vierling A., Husemann J., Berns K., Decker P. Extending skills of autonomous offroad robots on the example of behavior-based edge compaction in a road construction scenario // Commercial Vehicle Technology 2020/2021: Proceedings. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2021. http://doi.org/10.1007/978-3-65829717-6_5.

11. Александрова Е.Б. Минимизация рисков инвестиционно-строительных проектов с использованием BIM технологий // Инновации и инвестиции. 2018. № 11. P. 14–18. EDN: LDXNUO.

12. Асатрян В.А., Попова И.Н., Лазич Ю.В. Внедрение BIM-технологий как фактор конкурентоспособности компаний строительной отрасли // Beneficium. 2019. № 3 (32). С. 4–13. EDN: YCRYKT. http://doi.org/10.34680/BENEFICIUM.2019.3(32).4-13.

13. Бадмаева И.А., Волкова Е.В. Технологии информационного моделирования объектов дорожного строительства // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 4 (43). С. 521–528. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2022-4-521-528. EDN: FXCTCH.

14. Гевара Рада Л. Т., Пешков В. В., Мартьянов В. И., Радионова Е. А., Бужеева Ф. Г., Сайбаталова Е. В. Технологии информационного моделирования (BIM) как основа бережливого строительства // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 1 (40). С. 70–81. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2022-1-70-81. EDN: TDEUOH.

15. Колбасин А.М., Гумеров А.Р. Автоматизация дорожного строительства // Отходы и ресурсы. 2020. Т. 7. № 1. С. 12. EDN: JOUOZL. http://doi.org/10.15862/12INOR120.

16. Носов С.В. Анализ исследований взаимодействия грунтов земляного полотна и дорожных одежд с дорожными катками // Научный журнал строительства и архитектуры. 2018. № 3 (51). С. 72–82. EDN: XZDFOP.

17. Поршнева Л. «Строительный навигатор» задал курс на BIM, Цифровой кодекс и поиски человека труда // Отраслевой журнал «Строительство». 2021. № 4. С. 5–9.

18. Прокопьев А.П. Теоретические основы построения интеллектуальных систем управления уплотнением асфальтобетонных смесей // Современные наукоемкие технологии. 2022. № 10–1. С. 48–58. EDN: PEHQSN. https://doi.org/10.17513/snt.39345.

19. Прокопьев А.П., Емельянов Р.Т., Иванчура В.И., Турышева Е.С. Автоматизация неразрушающего контроля уплотнения дорожных материалов. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2021. 156 с. EDN: FCRFCQ.

20. Прокопьев А.П., Набижанов Ж.И. Нейросетевая система управления процессом уплотнения дорожных материалов асфальтоукладчиками // Инженерный вестник Дона. 2021. № 10 (82). С. 120–129. EDN: XVGOZS.

21. Прокопьев А.П., Набижанов Ж.И., Емельянов Р.Т., Иванчура В.И. Новый метод нейросетевой системы контроля уплотнения асфальтобетонных смесей // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и Технические Науки. 2021. № 9. С. 65–69. https://doi.org/10.37882/2223-2966.2021.09.21. EDN: SLGGMC.

22. Рыбаков Д.А., Астафьева Н.С. Анализ эффективности строительно-инвестиционных проектов с учетом применения BIMтехнологий // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 33. С. 1565–1570. EDN: STQVLP.

23. Соколов Н.С., Михайлова С.В. Организация технического надзора с помощью BIMтехнологий при строительстве нефтеперерабатывающего завода // Научный журнал «Евразийский союз ученых». 2020. № 4-4 (73). С. 46–48. EDN: BSYMBK.

24. Бачурина С.С. Информационное моделирование: методология использования цифровых моделей в процессе перехода к цифровому проектированию и строительству. Ч. 1: Цифровой проектный менеджмент полного цикла в градостроительстве. Теория. М.: ДМК Пресс, 2021. 112 с.

25. Захаренко А.В., Пермяков В.Б., Молокова Л.В. Дорожные катки: теория, расчет, применение: монография. СПб.: Лань, 2018. 328 с.

26. Пермяков В.Б., Шапошников А.В. Исследование влияния температуры смеси и высоты образцов на прочность и плотность асфальтобетона // Образование. Транспорт. Инновации. Строительство: материалы II Национальной науч.-практ. конф. (г. Омск, 18–19 апреля 2019 г.). Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет, 2019. С. 421–427. EDN: WHTIEN.

27. Самсонов В.В. Автоматизация конструкторских работ в среде Компас-3D. М.: Academia, 2019. 216 c.

28. Селевцов Л.И. Автоматизация технологических процессов. М.: Academia, 2019. 160 c.

29. Скрыпник Т.В., Василенко Т.Е. Инновационное развитие дорожной отрасли // Научнотехнические аспекты развития автотранспортного комплекса: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (г. Горловка, 22 мая 2019 г.). Горловка: Автомобильно-дорожный институт Донецкого национального технического университета, 2019. С. 204–206.

30. Шишмарев В.Ю. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Рн/Д: Феникс, 2018. 64 c.

31. Матвеева М.В., Адегбола А.А.А. К вопросу организации процессов 4D-моделирования и управления ими в строительстве // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 2. С. 190–195. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2022-2-190-195. EDN: QVZRKL.

32. Пешков А.В., Матвеева М.В., Безруких О.А., Рогов Д.С. Обеспечение процессов контроля качества на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства в рамках концепции «Строительство 4.0» // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2022. Т. 12. № 1. С. 90–97. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2022-1-90-97. EDN: AIHCLW.