Практика применения компанией «Мостострой-11» платформы цифрового строительства «MStroy»

Строительство является отраслью, наиболее подверженной экономическим и производственным рискам, погодным факторам, которые влекут нарушение срока ввода объекта в эксплуатацию, перерасход запланированных инвестиций. Работа в открытом пространстве, частые и контрастные изменения погодных условий, ошибки проектировщиков и строителей, приводят к необходимости постоянно адаптироваться к изменениям.

Управление производственным процессом в строительстве основано на формировании и мониторинге планов, которые включают анализ проектной документации, составление графика производства работ, ведомостей потребности ресурсов (персонал, материалы, машины) и оценка их стоимости. 

Документы поступают из различных источников, имеют неформализованную классификацию, разные имена и форматы представления (Excel, pdf, Word, письменные акты, фото, видео и т.п.). Колоссальный объем информации, постоянные ее изменения (до 30 версий чертежей) требуют высокой скорости обработки, что не всегда достигается применяемыми управленческими и технологическими инструментами.

Необходимо повысить производительность строительного труда, оптимизировать управленческие, включая технологические, процессы, минимизировать строительные простои, проектные ошибки, обеспечить синхронность поставок применяемых ресурсов точно в срок по графику, запланированного объема и качества с учетом всех возникших изменений.

Экономика строительства крайне уязвима к изменениям проектных решений, особенно в части применяемых материалов.

Актуализация чертежей влечет необходимость внесения изменений по всей ранее созданной цепочке закупок материалов. Ручные корректировки не оперативны, закупка может дублироваться. Учитывая, что при создании одного объекта формируется до 15000 бухгалтерских первичных документов за год, обеспечение «сквозного» учета материалов и перемещение его по всем строительным процессам весьма актуально.

Качественное управление рисками на стройплощадке зависит от своевременности их предотвращения, что достигается на основе анализа текущей ситуации и накопленного опыта. Такими знаниями обладают опытные сотрудники, что повышает зависимость от человеческого фактора. Проблема может быть частично решена за счет накопления и обработки информации о ходе строительства с целью формирования прогнозных показателей и на основе факторного анализа.

Для более эффективного управления строительной деятельностью, управления большим количеством проектов, обеспечения стабильного роста прибыли компании за счет структурирования и оптимизации строительной проектной документации и экономической отчетности, повышения эффективности управления ресурсами и строительным производством, скорости обмена информацией была разработана Платформа цифрового строительства (ПЦС) «MStroy», которая входит в реестр Российского программного обеспечения и создана из набора мозаичных технологий, интегрированных в процессы строительного производства, что обеспечивает уникальность и инновационность проекта. Интернет вещей и компьютерное зрение для сбора данных; моделирование и автоматизации процессов при помощи нотации BPMN; BIM-проектирование и создание среды общих данных для обеспечения работы «сквозных технологий», цифровая электронная подпись для согласования документов, web-доступ и мобильное приложение для совместной работы всех участников, нейронные сети для создания рекомендаций и аналитики используются с целью повышения эффективности работы на стройплощадке.

Инновационность и ключевые отличия состоят в том, что использование ПЦС «MStroy» позволяет решать задачи на основе план-факторного анализа строительного процесса при помощи цифровых технологий в режиме онлайн (сейчас план-факторный анализ осуществляется ручным способом, при помощи записей на бумажных носителях, частично при помощи Excel, передаче информации по телефону, электронной почте).

Способ внесения информации

Большинство аналогов предлагают пользователю внести информацию вручную, заполнив соответствующие поля в интерфейсе программы. Это вызывает ошибки и задержки ввода информации, влекущие снижение качества информации и оперативности доступа к ней и, следовательно, снижает качество принимаемых управленческих решений.

ПЦС «MStroy» ориентирована на получение информации без участия человека – компьютерное зрение, датчики.

Так, например, для получения информации о количестве персонала, используется технология распознавания лиц — при начале и окончании рабочего дня каждый сотрудник компании проходит идентификацию личности с помощью технологии Face ID.

Далее формируется автоматический табель рабочего времени сотрудников.

Для получения информации о количестве машино-часов – машины и механизмы оборудуются датчиками (ПЦС «MStroy» интегрирована с имеющимися на рынке решениями), информация с которых при помощи интернета вещей передается в базу данных «MStroy» PostgreSQL, тем самым, осуществляя его идентификацию с   объектом, длительностью работы машины и видом производимых работ.   Идентификация с объектом строительства осуществляется за счет сопоставления координат объекта и датчиков автоматически, а вид выполняемых работ фиксирует менеджер в полях пользовательского интерфейса «MStroy», указав время их выполнения в графике производства работ.

Система поддержки принятия решений 

ПЦС «MStroy» содержит алгоритмы для обработки первичной информации о ресурсах  на стройплощадке, при помощи которых осуществляется оперативный анализ отклонений и поиск соответствующих решений (например, о перераспределении персонала между процессами или объектами). Система имеет ряд решений в отношении управления персоналом, машинами, материалами, стоимостью.

Технологии прогнозирования рисков и поддержки принятия решений

Инженеры «MStroy» создают перечень внешних и внутренних факторов, которые влияют на скорость производства работ и их стоимость и формируют запросы к источникам данных для актуализации базы. Например, внутренние (стаж работы персонала, возраст, зарплата за предыдущий период, семейное положение, продолжительность рабочей смены, квалификация, и пр.); коммуникации (проектировщик, заказчик, стройконтроль   и др.); внешние (погода, социальное окружение, макроэкономические факторы и др.). После накопления статистической базы производится обработка информации при помощи различных аналитических методов с целью создания системы прогнозирования рисков и выдачи рекомендаций.

График производства работ

Технология позволяет через пользовательский интерфейс загружать информацию из графиков производства работ, созданных в специализированном ПО, в базу данных PostgreSQL. При загрузке в базе данных формируются связанные и структурированные записи о плановых работах: единицы измерения и объемы, даты начала и окончания, планируемые ресурсы (людские ресурсы, машины и механизмы, материалы), стоимостные составляющие. Факт вносится через пользовательский интерфейс по каждому виду работ и сохраняется в базе данных PostgreSQL.

Управление материалами

Наиболее затратной статьей являются «Материалы» (от 50 до 85% в зависимости от вида объекта). Наиболее оптимальным для ритмичного строительства является обеспечение поставки материалов нужного (запланированного) количества и качества (без перерас-хода точно в срок к началу производства работ). В системе «MStroy» это достигается при помощи сопоставления данных, получаемых из проектной документации, смет, графиков, бухгалтерского учета.

Управление персоналом, механизмами

Основано на аналогичных принципах, что и управление материалами – поиск отклонений и корректировки решений за счет онлайн аналитики плановых и фактических показателей. Не нужно собирать информацию о персонале в Excel и сравнивать с плановыми показателями. Эти отчеты создаются автоматически.  На основе анализа этой информации актуализируются производственные нормы и осуществляется подбор наиболее эффективной технологии и способа производства работ.

Ценообразование

Имея в базе «MStroy» накопленные данные о количестве ресурсов по разным объектам, актуальную информацию о их стоимости, можно выполнить с высокой степенью достоверности расчет экономически обоснованной фактической стоимости строительства, что является приоритетной задачей для строительной компании.

Библиотека эффективных решений

Создается при помощи особого способа формирования и структурирования плановых и фактических данных о ресурсах, задействованных на проекте. Библиотека представляет набор данных для обучения нейронной сети, которая, получая на входе список конструктивных элементов, вернет перечень видов работ с необходимыми ресурсами для сооружения данных конструктивных элементов; нейро-сетевые алгоритмы и оптимальные критерии, обученные на основе дата-сетов, созданных командой инженеров (в частности, система классификаций материалов и ресурсов); систему поддержки принятия решений при помощи сценарного моделирования.

Удаленный контроль производства работ

Эффективность визуального контроля, когда мастер/ бригадир, находясь на территории стройплощадки, оценивает ситуацию и принимает решение «по месту», снижается по мере появления новых объектов, удаленных друг от друга. Данные видео-камер и фотосъемок, отчеты в Excel требуют большое количество времени для анализа. Предписания, оформленные на бумаге, могут потеряться, что влечет штрафы и приводит к необходимости переделывать работу (сроки и перерасход средств). Комбинация визуального контроля, видео- и фотосъемки и компьютерных технологий позволит достичь максимального эффекта, например при помощи компьютерного зрения, сфокусировать внимание на проблеме — отклонения от эталонных (плановых) значений.

Таким образом, создание системы поддержки решений, основанной на обработке данных, созданных с использованием технологий компьютерного зрения и интернета вещей позволит решить эти проблемы и повысить производительность труда, эффективность управления, минимизировать строительные и экономические риски.

Основными потребителями ПЦС«MStroy» являются строительные организации.Вместе с тем, потребителем отдельных модулей может выступать практически любая компания (например, модуль «Система мониторинга трудозатрат», позволяющий осуществлять мониторинг персонала, будет актуален для организаций любой отрасли). В настоящий момент деятельности основной рынок сбыта — это Российская Федерация. С 1 января 2022 года стало обязательным применение технологий информационного моделирования (ТИМ), что расширяет рынок сбыта. «Мостострой-11» – строительная компания с мощным производственным и техническим потенциалом, обширной географией присутствия и безупречной репутацией. Более 46 лет специалисты предприятия уверенно решают любые задачи по сооружению объектов транспортной инфраструктуры, промышленного и гражданского строительства.

АО «Мостострой-11» одна из первых строительных компаний, применяющих ПЦС «MStroy». Были рассчитаны показатели экономической эффективности за счет внедрения ПЦС «MStroy» в процессы реализации строительных объектов. Показатели представлены в таблице 1.   

Таблица 1. Показатели экономической эффективности АО «Мостострой-11» после внедрения ПЦС «MStroy».

Сокращение времени реагирования на негативные факторы в процессе производства составит 15 384 чел.-часов в год, что эквивалентно 63 852 тыс. руб. Оптимизация составления планового графика выполнения работ и бюджета проекта составит 31 470 чел.-часов, т.е. 62 940 тыс. руб. Оптимизация процесса приемки – сдачи выполненных работ заказчику составит 9 900 чел.-часов, что составит экономию средств компании на 19 800 тыс. руб.

Снижение затрат от оптимизации закупочной компании по материалам составит 1 500 тыс. руб. Исходя из полученной информации рассчитаны показатели, приведенные в таблице 2.

Таблица 2. Показатели эффективности АО «Мостострой-11»

Показатели эффективности наглядно показывают целесообразность применения ПЦС «MStroy». Только за один год выручка компании может увеличиться на 3,6% за счет повышения качества управления, что доказывает эффективность внедрения MStroy.

Рассмотрим основные отличия ПЦС «MStroy» от аналогов:

Отраслевая ориентация – строительство мостов и уникальных искусственных сооружений. Вместе с тем, отдельные модули могут интегрированы в другие отрасли, что повышает коммерческую привлекательность платформы.

Функционал — аналоги предлагают среду общих данных для доступа всех участников строительства и ориентированы на ценности для Заказчика – удобная визуализация результата (графики, отклонения, документооборот и т.п.). 

Преимущество ПЦС «MStroy» заключается в том, что дополнительно к функционалу аналогов, «MStroy» дополнена функционалом для управления «строительной экономикой», которая создается на стройплощадке – технология, способ производства работ и количество ресурсов (люди, материалы, машины).

Используемое программное обеспечение

Начиная с марта 2022 г. в ПЦС «MStroy» не используется зарубежное ПО и компоненты. До этого времени применялись компоненты Microsoft Azuro, однако инженеры ПЦС «MStroy» создали собственную разработку и исключили зависимость от иностранного программного обеспечения. В настоящее время идет процедура регистрации прав на интеллектуальную собственность, система протестирована и запущена в промышленную эксплуатацию. 

Цель, отличная от аналогов — управление рисками. Самый существенный риск – это риск срыва сроков и перерасход сметы. Причинами перерасхода ресурсов и срыва сроков выполнения отдельных этапов работ являются постоянные изменения в ходе строительства. Цель ПЦС «MStroy» – минимизировать влияние изменений на стройке за счет оперативного реагирования на них. Изменению подлежат проектные решения, чертежи, материалы, и, следовательно, технологии и ресурсы. На управление этими изменениями и сфокусированы инженеры, занятые разработкой ПЦС «MStroy». 

Таким образом, функционал ПЦС «MStroy» гораздо шире, чем представленные аналоги, поскольку ориентирован на решение целевых задач строительного производства. Алгоритмы и данные «MStroy» могут использоваться для управления как у подрядчика, так и для контроля со стороны заказчика и проверяющих организаций. Система управления рисками, аналитика и прогнозирование являются эффективными инновационными решениями. Учитывая национальную задачу строительства дорог, практическую возможность тестирования продукта на предприятиях строительной отрасли (в настоящее время ПЦС «MStroy» используется в АО «Мостострой-11», «Дороги и Мосты», ГК 1520, «Ямалавтодор» и др.), интеграцию с имеющимися решениями (С-Инфо, BIM-пульсар и пр.), взаимодействие с научным сообществом (ТИУ, РАН, МАДИ, СибАДИ и др.), федеральными агентствами и органами власти (Минстрой, Минстранс, ФДА Росавтодор, ГК Автодор и пр.) потенциал развития Платформы цифрового строительства «MStroy» оценивается очень высоко.