Информация является жизненной силой современного строительства. Достижения в области информационных и коммуникационных технологий были и продолжают развиваться быстрыми темпами. Строительные компании, которые успешно внедряют и интегрируют инновационные технологические инструменты, получают конкурентное преимущество. Одной из новых технологий, которая имеет большой потенциал для преобразования строительной отрасли, является дополненная реальность (AR - Augmented Reality). Хотя это новшество уже широко внедряется не только в строительную отрасль, ещё не было проведено ни одного глубокого всестороннего исследования возможностей, преимуществ, проблем и будущих путей внедрения дополненной реальности.
Современное строительство — это отрасль с высокой информационной плотностью, которая по своей природе требует обширного обмена информацией между различными заинтересованными сторонами проекта на протяжении всего жизненного цикла строительного проекта. Наряду с ростом объёмов в данной отрасли по всему миру, в настоящее время это направление также переживает четвертую волну технологического прогресса Индустрии 4.0, которая включает в себя разработку и интеграцию инновационных информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в эту сферу человеческой деятельности.
Хотя система проектирования BIM, безусловно, способствовала росту и инновациям в строительстве, парадокс проектирования 3D-структуры в двухмерном пространстве остаётся, так как отсутствие динамики в потоке информации от поля к программному обеспечению BIM является существенным ограничением. В рамках продолжающейся эволюции строительной отрасли в целом девять столпов Индустрии 4.0 привлекают все большее внимание исследователей и практиков. Дополненная реальность (AR) является одним из этих девяти столпов, которая применяется в различных секторах, включая медицину, развлечения, военную, аэрокосмическую, игровую, производственную, автомобильную и машиностроительную отрасли. Признавая потенциал развития дополненной реальности, отраслевые исследователи провели несколько изыскательских работ, связанных с этой технологией, в области архитектуры, проектирования и строительства, а также её потенциальных будущих направлений применения. Другие исследования выявили препятствия для внедрения дополненной реальности, а также ограничения потенциальных преимуществ, которые могут оказать преобразующее воздействие на строительство в целом.
Термин «дополненная реальность» восходит к 1990-м годам, когда он определялся как технология, которая дополняет поле зрения пользователя информацией, необходимой для выполнения задачи. В отличие от виртуальной реальности (VR - Virtual Reality), которая создаёт виртуальную среду, заменяющую реальную, AR дополняет реальный мир виртуальной информацией. В контексте строительной отрасли можно считать, что эта технология является «агрегатором данных», которая может собирать и объединять информацию от отдельных инструментов, таких как BIM и контекстно-зависимых датчиков. Таким образом, система дополненной реальности может позволить пользователям определять и работать с взаимосвязями между продуктами, процессами, ресурсами, временем для определения и анализа соответствующей информации, в виде текста, графики, звука и других виртуальных улучшений, интегрированных с объектами реального мира.
Уже сейчас разработаны приложения дополненной реальности с целью улучшения процессов и методов строительства. Например, учёными были предложены две системы дополненной реальности, в которых используется прозрачный дисплей для ношения на голове, чтобы предоставить пользователям визуальную информацию, связанную с физическим миром. Целью этих двух систем является совершенствование методов строительства, осмотра и ремонта архитектурных сооружений. Позже был разработан экспериментальный инструмент AR CAD для поддержки проектных работ для подрядчиков по механическому оборудованию.
Уже сейчас разработаны приложения дополненной реальности с целью улучшения процессов и методов строительства. Например, учёными были предложены две системы дополненной реальности, в которых используется прозрачный дисплей для ношения на голове, чтобы предоставить пользователям визуальную информацию, связанную с физическим миром. Целью этих двух систем является совершенствование методов строительства, осмотра и ремонта архитектурных сооружений. Позже был разработан экспериментальный инструмент AR CAD для поддержки проектных работ для подрядчиков по механическому оборудованию. На их основе был создан альтернативный подход, оперирующий изображениями для мониторинга прогресса с использованием несортированных ежедневных журналов фотографий, сделанных со строительной площадки, с возможностью использования смешанной реальности (MR - Mixed Reality) в качестве инструмента визуализации для изготовления электрических сборных конструкций.
В области охраны труда создана и внедрена система управления и визуализации (SMVS), которая объединяет AR, отслеживание местоположения, информационное моделирование зданий (BIM) и игровые технологии для улучшения методов управления безопасностью строительства. Не до конца ещё отработан потенциал дополненной реальности для улучшения управления информацией и успешного завершения строительного проекта в процессе интеграции с BIM, где проверка и утверждение плана процесса могут быть ускорены при сочетании с возможностями визуализации в реализации архитектурных проектов. Эти разработки, обсуждаемые выше, являются лишь верхушкой айсберга по вариантам использования технологии дополненной реальности. Другие разработчики использовали подход, ориентированный на пользователя, и сосредоточились на оценке принятия пользователями дополненной реальности для конкретных применений: например, влияющие на принятие пользователем правильных решений в процессе обучения сварочным работам.
AR может принести пользу в областях архитектуры, проектирования и строительства, по крайней мере в трех аспектах: визуализация, поиск информации и взаимодействие. Интеграция с реальным миром может значительно облегчить усилия по созданию и рендерингу контекстных моделей для виртуальных сцен, а также может обеспечить лучшее восприятие окружения, чем только виртуальная реальность (визуализация). AR также дополняет обычное зрение пользователя виртуальными объектами, связанными с контекстом или с географической привязкой (поиск информации). Кроме того, можно использовать аутентичные виртуальные модели для оценки физического состояния реальных объектов.
Использование этой технологии может привести к экономии средств и времени при проектировании, строительстве и эксплуатации, особенно если получится интегрировать её с системами управления запасами и бухгалтерского учёта. Однако, существуют и препятствия, которые необходимо преодолеть, прежде чем воспользоваться всеми потенциальными преимуществами дополненной реальности. Многие разработчики подчёркивают технические и технологические проблемы, возникающие при создании и интеграции систем дополненной реальности в существующие практики строительной отрасли.
Данные, проанализированные в ходе изучения целесообразности внедрения на некоторые строительные объекты, показали, что стоимость внедрения, незрелость технологии, отсутствие стандартных устойчивых приложений для использования в полевых условиях и неуверенность в ценности технологии (не до конца понятны преимущества при высоких затратах) входят в число проблем, которые три больших строительных компании назвали препятствиями для внедрения дополненной реальности в свои разработки. Существует пока и ряд чисто технических проблем, к которым относятся: отсутствие необходимых навыков у рабочих средней квалификации, отсутствие стандартов и внятных мануалов по использованию, а также высокие затраты на техническое обслуживание.
AR является ценным вложением для профессионалов отрасли, и предполагают, что внедрение этой технологии на протяжении всего жизненного цикла строительства является поэтапным, постепенным процессом. Считается, что некоторые этапы строительного проекта подготовлены к внедрению дополненной реальности больше, чем другие этапы. Проектирование и концептуальное планирование могут охватить AR быстрее, чем, например, ввод объекта в эксплуатацию. Возможности, предлагаемые сейчас вариантами использования, в основном представляют собой визуализацию и подробное информирование, которые, приводят к четырем преимуществам, которые, как считается, имеют самый высокий потенциал именно на начальных стадиях жизненного цикла. Можно не сомневаться, что чем больше возможностей ожидается от возможностей внедрения дополненной реальности в разные этапы процесса строительства, тем больше препятствий возникнет у заинтересованных сторон. Варианты использования AR могут рассматриваться как очень сложные из-за отсутствия зрелости технологии и разнопланового использования ноу-хау, например, когда технология ещё не поддерживает больше возможностей в инструментах конструирования. Либо другой пример - удалённая инспекция объекта может позволить собирать данные в режиме реального времени, однако сначала необходимо преодолеть несколько препятствий, таких как устойчивость интеграции, фрагментация, правильный учёт технических, человеческих и финансовых ресурсов.
Всестороннее понимание AR, вариантов её использования, преимуществ и препятствий может помочь специалистам в области строительства лучше узнать потенциал этой технологии. Несомненно, что применение технологии дополненной реальности развивается уже на всех семи этапах жизненного цикла строительного проекта: концептуальное планирование, проектирование, предварительное планирование строительства, непосредственно строительство, ввод в эксплуатацию, эксплуатация и техническое обслуживание, вывод из эксплуатации. Хотя уже сейчас понятно, что дополненная реальность является многообещающей технологией в строительной отрасли, необходимо устранить некоторые препятствия, прежде чем рекомендовать внедрять её повсеместно.
Следует отметить, что по мере того, как проводятся дополнительные исследования дополненной реальности, чтобы доказать её практичность и потенциал, необходимо учитывать принятие технологии с точки зрения пользователей, чтобы обеспечить реализацию преимуществ и правильное решение проблем.
